西南交大钢结构A离线作业Word文件下载.docx
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当弯矩增大使受压翼缘的最大弯曲压应力达到某一数值时，钢梁会在偶然的很小的横向干扰力下
突然向刚度较小的侧向发生弯曲，同时伴随发生扭转；
这时即使除去横向干扰力，侧向弯扭变形也不再消
失，如弯矩再稍增大，则弯扭变形随即迅速增大，从而使钢梁失去承载能力。
这种因弯矩超过临界限值而
使钢梁从稳定平衡状态转变为不稳定平衡状态并发生侧向弯曲扭转的现象称为钢梁丧失整体稳定。
39.在钢梁设计中为何只考虑截面部分发展塑性
在计算梁的抗弯强度时，不考虑截面塑性发展是浪费钢材的。
但若按截面形成塑性铰来设计则可能使
梁的挠度过大，受压翼缘过早失去局部稳定。
因此，钢结构设计规范规定，在一定条件下有限地利用钢材
的塑性性能。
40.规范对焊接组合梁腹板加劲肋的布置有哪些要求？
当和抵W创Ji莎石时』对有局部伍应力2#3的梁，应按构造配置構向加劲肋.但对无局部压应力的梁'
可不配蛊加劲肋。
4
⑵当际&
油oj丽兀时』应援计算配蛊横问加劭肋。
其中，当加炉1孔屈亦〔受压翼缘扭铐旻到约朿，如连育剛性辅板、制动板或焊有钢轨或如垮叫235匚〔曼压囂豢扭轻未登到约束时〉或按计算需要时，应在弯曲应力弦太区搔的受压区増加配羞轨助砌肋。
局剖压应力很犬的粱，必彎寸尚宜在受压区配蚤拒加劲肋■㈠
任何情况下肠阴匀不应^£
1250^235■'
fy**
C3）梁的支座处和上翼缘壹有较大固定集中荷载社官缰支承加劭肋。
心
41.梁的设计内容有哪些?
钢梁设计内容主要包括强度、刚度、整体稳定和局部稳定四个方面。
钢结构A2次作业（主观题）
四、主观题（共10道小题）
32.影响梁弯扭屈曲临界弯矩的因素有哪些？
影响梁整体稳定的主要因素有：
（一）梁的截面形状和尺寸，即梁的侧向抗弯刚度EIy、抗扭刚度GIt越大，临界弯矩Mcr越大；
（二）荷载的种类和荷载作用位置。
荷载产生的弯矩图越饱满（接近纯弯曲时的弯矩图）,临界弯矩Mcr越小,纯弯曲时的Mcr越最小；
荷载作用于下翼缘比作用于上翼缘梁的临界弯矩Mcr大；
（三）梁受压翼缘的自由长度l1越大，临界弯矩Mcr越小。
33.某工作平台梁的次梁两端简支于主梁上，计算跨度6m，承受均布静力荷载标准值40kN/m，设计值51kN/m（以上均包括梁自重），其钢材为Q235-A.F，f=215N/mm2，fv=125N/mm2，梁截面初选
I40a（Ix=21720cm4，Wx=1090cm3，Ix/Sx=34.1cm，腹板厚tw=10.5mm），试验算其强度和刚度。
（［3川=1/250）
解:
（1）内力计算初
辟篇濟计值M厂抑'
=Am6】"
2953如
88
支座轉力设计値-^51^6-153^^
22
（2电度验算和
捡算抗蛮逼度：
亠
T）Qy1f）百
c=r.=20O.52AT^w2<
/=足要求昇
兀耳二1.05x10^0x10^
殓算抗勇强度；
屮
2仝?
二1刃兀12=42.73^/<
/；
.=125.V/ww:
满足宴求匸
341x10.5
（刃刚度验的
全制荷载标准倩在梁跨中芒生的最大督拒…
=-x斗三!
80启「沏甘gg
由刚虔计韋公式得：
卍
—曲.HOMO曲厂肌斶出小'
咖於
r384EIk3R4x206000x21720?
104urj250250
涧足要求。
a
34.为什么轴心受压构件强度问题按净截面计算，稳定问题按毛截面计算？
（1）强度问题研究构件一个最不利点的应力或一个最不利截面的内力极限值，它与材料的强度极限（或钢材的屈服强度）、截面大小有关。
稳定问题研究构件（或结构）受荷变形后平衡状态的属性及相应的临界荷载，它与构件（或结构）的变形有关，即与构件（或结构）的整体刚度有关。
所以，强度问题均按净截面计算，稳定问题均按毛截面计算（因为构件局部削弱对其变形或整体刚度影响不大）。
35.影响实际轴心受压构件稳定承载力的因素有哪些？
实际轴心受压构件的稳定承载力除了上述截面残余应力、构件初弯曲有影响外，构件的初偏心、
构件端部的约束条件等都有影响。
36.设计轴心受压构件时应满足哪些方面要求。
强度、刚度、整体稳定和局部稳定
37.简述焊接格构式柱头组成及其传力过程和传力方式
格构式柱柱头的传力过程和方式如下：
¥
十三*垫板海飞》顶板二齐討注电加劲助二^枉避蠶板厶算枉身.
38.简述轴心受压柱铰接柱脚的组成及其传力方式。
轴心受压柱铰接柱脚的组成和传力过程如下：
靴粱2斗底板玉_＞基础』
39.格构式轴心受压构件的设计应考虑哪几个方面的要求
强度、刚度、整体稳定、分肢稳定、缀材和连接设计。
40.
一焊接双轴对称工字形截面釉心受压构件』截面尺寸如图所示/荷戟设计fflN-ieookN（^柱身及构造自重），计算长度k=Srn?
缺沁钢材为①轻钢（HLONmm臥截面无削弱，要求进行各项峻算◎提示：
尊豪或皱必」对心萝轴均为b类戴面。
（［Xj-150,f^-J+SNium^o心
2类截面轴心受压枸件的稳定系数
2
2卫
9+>
砂
（U妙
0肿M
価2
0.887^
0832^
0.878^
0.87+^
0.870*
0865^
o.sse^
0.S5U
0.547*^
0.842^
O.S38^
0_S334）
0.828*1
0.823*3
0813^
0/3
60+1
O.SO7P
0.802<
0.797^
0_791^
0.786*-'
0.780^
0.774^
0.花如
0.763in
0.757^
加
0.751^
0.745^
07込
C_732^
tuw
O-72O-1
Q.714--
0.707^
0.701^
0上皿
二、截面验算斗
=3.125x10mm4+'
解二由题意知匾ff=31ONmni^
一、计算裁面几何特彳正a
A=2X250X12<
5CX8=SOOCmm^
8x250+2x250x12x131:
-1.13383>
:
105^4^
L强度和
因裁面无削弱，可不进行强度验算,
41
3.整体稳定验算屮
截面对斤轴和y铀均为b类『p
查表得卩”=0802心
1900X1C5
0.802x8000
所臥整体桶定满足慝求。
4扃押稳定验聲z
296.13.V硏亦c/=310W/加汩屮
故构件的强度、刚度、整体稳走和局郃稳定均币足要求*以
两总辭支接的轴心受压H形杆件高为3米，两组截面如下：
（1）由1-500x8,2-500^20组咸的H形戡面』
（2）由1-400x10,2-400^25成的II恥截面。
钢材初Q345钢，f-300Nmm\f^345N.mm?
；
扌耕腸构谩计规苑殓算两组戴面能否承受2500kN的轴心压力设计值。
钢结构设计規范有关魏据表女吓:
1
①验算傾板平面内b类杆件轴■卜受压稳這性上一（?
表a
22
32
斗2
53
了3
11E
122Q
0.95^
0.513*
0863*
O.S（Mh
0.734+
0.656*'
0.575*
0.499*
0.43b
03734
0.力4冲
②验算翼缘平面內c类杆件轴心受压稳定性—表*」
斗叶
60^
70
1<
XP
112
120=Q
■Q+
0933
0.785^
O.7G5+
0.615*
0.5S5*：
0.478+
0一斗2头
0.374*
0.331^
0.293^
③克（咼）（B比®
值*
翼缘直兰（10+0血）
f
®
［九］=152
A=2X$00"
CH500X8=24000™^^
Sx500:
2x500x20x260-
-4.1666xlO5iim+*
〜^0x500*
2”
12
p711.435x10*
V3T=V2W00
_化一kl<
56l5xlOs■'
■片.V~24000~
二、甑面喩當+
L强度屮
因赴面无削弱，可不逬讦强度瞪尊卜
2刚度屮
*匚10000
z=—=
■&
244J
1.00G0
131.7ft
=75.90<
[2]=150^
議面对秤轴为b类，对y轴为£
类，因-定起控制作用-
X_2500x10'
oA=G.522x24000
査裘得^=0,522^
=10,Q.55J¥
/Mm1<
/=31ftV/JWM:
+J
所臥整体稳定満足要求。
4.局部稳定验尊』
翼躲贯岸比：
生=25°
~4=1230<
（LO+OJx75.91=14J2^
t20V345
胆板高JI比：
嘗罟二62.5>
（25-0-5x75.5）启|=51.95^
T1*
故构件的强慣、剛度、整体觀定誦足參求，尷艇扳的頁却卷定苹满罡要求。
A
第二组截茴；
―、计算重面几何特征」
A=2KjqoX2>
400X1^iOOOnmr*1
inx4cnJ_
I二一^2^400^25x2L2.51=Q.564ylO^wt4^
z12
驾笋」6666小為屮
556-lxlO2
240CK）
=伫=卩6666x10’
=\~A=V~24000~
=1仍一4耐卄
二、截面绘聲屮
I强度，
因截面无削弱「可不进行强厲验章
110000
兄■—■
■i199血
=50.10<
[^）=150^
_10000'
T=105.4
F
=94SS<
[/.]=150
基整体■稳定鲨尊』
當面对兀轴为b如对y抽为t类，因故鏡y迪轆稳定起控制作用P
査表得轻=03捋卩
N_2500X103
=0355x24000
所以整体■稳主彌足要求。
』•局部稳定验算
鏗康宽屋比；
竺二7.8d<
（10+EW匡=16.O8r
t2S\34>
if板高厚比：
^-=^=40>
C25+0.5x94.S8）^|=59.78卩
故构件的强置、刚度、整体翁圭和局部稳定均蒜足嬖求&
-
钢结构A3次作业（主观题）
四、主观题（共10道小题）
32.
某轴心芟压0^5轴心压力设计值孔却眈kN,采用双釉对称悍接工字形截面如團示』麟城切I边』钢材为Q235AF?
f=215N,uim\已知切-3%试对该巒8£
验篡°
-1
（1）Q233AI钢b类裁面长细比2整体稳定系数表㈠
2丹
30^
43
4知
50^
33/
63
Of
0.95Jr
0.9^
0.91S-
0.899^
0.856<
0S33-
0.807^
Q780-
0751*
QJ2D*
0688-^
^=—200X16
XX
——__:
._._iJ—一—士-1一
—450X10=L=一刃0X16y
=由题意知1^=6111，f=215Nrmr*
一、计尊戡西几伺特征心
A-2X200XI6^450XlOlfleOOiTfr-1
1心*⑸--2x20Qx16x233-=4J338xlOsWM\-
16x2COJ
=2.13310加汩卩
=197.Q8m?
rt*
2一1刃]10‘
*~1CKKW
二、截面鲨算亠
1强度屮
囲载面无削弱，可恳进行强度瞪尊＜■
2刚度"
0000
1^7.08
=30.44<
[1]=150*
3000
44.24
-67.Sl<
由于TOMS-截面对孟釉类・擴、軸查表傳眄-0.763.
1600xlOJ
0763x10900
-192.4V
/-2L5V-附存“
4局部稳走瞪算
16
故枸件的强度、剛度、整体隐克和局部穏定均荷足套求**
33.简述焊接连接的优缺点
其优点是：
构造简单，任何形式的构件都可直接相连；
用料经济，不削弱截面；
制作加工方便,既可手工施焊也可实现自动化操作；
连接的密闭性好，结构刚度大，整体性较好。
其缺点是：
在焊缝附近的热影响区内，钢材的金相组织发生改变，导致局部材质变脆；
焊接残余应力和残余变形使构件受力时变形增加、降低了构件的稳定性（例如，使受压构件承载力降低）；
焊接结构对裂纹很敏感，局部裂纹一旦发生，就容易扩展到整体，低温冷脆问题较为突出。
34.简述受剪普通螺栓连接在外力作用下的几种可能破坏形式，在设计中如何防止。
抗剪螺栓连接达到极限承载力时，可能的破坏形式有：
（1）栓钉杆被剪断。
；
（2）较薄的连接板被挤
压破坏。
（3）板被拉（压）坏。
（4）板件端部被剪坏（5）螺栓杆受弯破坏。
前三种破坏通过连接计算来保证；
后两种型式的破坏，需要通过采取构造措施来加以避免。
35.简述焊接残余应力对结构性能有何影响
（1）对结构构件静力强度的影响
对在常温下工作并具有一定塑性的钢材，在静力荷载作用下，焊接残余应力是不会影响结构强度的。
（2）对结构构件刚度的影响
构件上存在焊接残余应力会降低结构的刚度。
对于轴心受压构件，焊接残余应力使其的挠曲刚度减小，从而降低了压杆的稳定承载力。
（3）对结构构件其它方面的影响
焊接残余应力对结构的疲劳强度有明显的不利影响，增加了钢材在低温下的脆断倾向。
36.减少焊接应力和焊接变形的方法
在设计方面，在满足构造要求的前提下，要尽量减少焊缝的数量和尺寸，采用适宜的焊脚尺寸和
长度，搭接角焊缝宜采用细长焊缝，不用粗短焊缝，以避免焊接热量过于集中；
焊缝尽可能对称布置，连接尽量平滑；
避免焊缝过分集中或多方向焊缝相交于一点，以免相交处形成三向受拉应力状态，使材料变脆，为防止多方向焊缝相交，常采用使次要焊缝断开而主要焊缝连续通过的构造；
搭接连接中不应只采用正面角焊缝传力；
焊缝应布置在焊工便于施焊的位置，尽量避免仰焊。
在焊接工艺方面，应采用合理的焊接顺序和方向，例如，采用对称焊、分段焊、厚度方向分层焊等；
应先焊收缩量较大的焊缝，后焊收缩量较小的焊缝，先焊错开的短缝，后焊通直的长缝，使其有较大的横
向收缩余地；
先焊使用时受力较大的主要焊缝，后焊受力较小的次要焊缝，这样可使受力较大的焊缝在焊
接和冷却过程中有一定范围的伸缩余地，可减小焊接残余应力；
采用反变形法，即施焊前使构件有一个与焊接残余变形相反的预变形，以减小最终的总变形；
采用预热和后热措施，即旋焊前先将构件整体或局部预热至100~C〜300C,焊后保温一段时间，以减小焊接和冷却过程中温度的不均匀程度，从而降低焊接残余应力并减少发生裂纹的危险；
采用高温回火（或称消除内应力退火）措施，在施焊后进行高温回火，即加
热至600C〜650~C，保持一段时间恒温后缓慢冷却，对较小焊件可进行整体高温回火，由于加热已达钢材的热塑温度，可消除大部分残余应力，对较大焊件有时可对焊缝附近或残余应力较大部位附近进行局部高温回火，以减小焊接残余应力；
用头部带小圆弧的小锤轻击焊缝，使焊缝得到延展，也可降低焊接残余应力。
37.简述摩擦型高强度抗剪螺栓与承压型高强度抗剪螺栓的传力特征有何不同？
高强度螺栓按计算不同可分为两种：
摩擦型和承压型，前者在受剪时只靠被连接板件间的强大摩擦阻力传力，以摩擦阻力刚被克服作为连接承载力的极限状态；
后者在受剪时，允许克服摩擦力后产生滑移，以栓杆被剪坏或孔壁被压坏作为承载力的极限。
摩擦型连接的剪切变形小，弹性性能好，施工较简单,可拆卸，耐疲劳，特别适用于承受动力荷载的结构。
显然承压型高强度螺栓连接的承载力比摩擦型的高，可节约螺栓，但这种连接的剪切变形比摩擦型的大，所以只适用于承受静力荷载和对结构变形不敏感的结构中，不得用于直接承受动力荷载的结构中。
38.
殓算團乔由三块钢板焊接的工字形截面的对按焊缝。
钢材为Q23A手工焊接』焊荼为E43型，-弧扳』焊接质量为三级。
己知作用在悍缝载页上的奇矩设计值M=150kKm.翦力设计值VW0
f-,w=125N
X
X1
1己
C
2hO
（所有图中未注明的尺寸单位均为mm）
解；
ii计負截面几何特征存
12%IQf）3
=3.81x10'
206=1.849x10Swm3
K=260x16x198十190x12x190,2=1.
»
=206XL6X198=8.24x10
3）强度验算*
—=15Qyl°
\=81.12J//fflmz<
H=18557
^1257V/mm*
1.549x10*
7M-r3,SlxlOsxl2
折蔓应力：
7咕琴毎詡透黑=74•片J
3.81x10"
X12
=204.V
口珂匚JE+3讦二J74,82’十3x9（HF“73UJ/?
因此』该连接隨足佬丸要史…
计算图示三面围焊的双角钢构件的节点角焊缝连接。
已知：
钢材Q2站，焊&
E43型,手工焊缝强度£
二160NF汩j构件祇受II力荷tt轴心拉力设计值^=1000kNj等肢角钢，腹去角焊缝的内力分配系数分別対叮和0亠（已知防&
mni八
J\L弭⑹0
甬焊缝的胆史t為=8mm，角焊縫的强度设计值时NZNi賦“
取一个甬钢计算，1000/2=500kN.嵋b二07廳脸二06P
N3=0.1hfPff/=o.7x8>
/L22xl60x140=153036.&
V+-
V,
肢背:
A；
=0.7x500000-153036.8/2=273481.6A7
肢尖匕M=^^^1=03x500000-153036.8/2=73481.6^^
*•2
肢背；
冲一冬4二羿饗=305砒用，考虑翩勰整，实际为315mm;
«
Xi^；
5,6x160
肢尖；
兰/7>
5工3—^7=-A~'
irn=*?
用丹'
考虑趣威軀■整』实际淘90mm。
討hjvlhj,5-6x160
检脸團示角焊樂连接强度。
材料Q235,手工焊，焊条E43；
元乩弧板，f^l^N.mm^集中才
F=2001cNC§
J力荷戟谡计值），#10nun…，
（图中未注明的尺寸单位均为mm）
1力特征*
V=F=200师
M-Fe-200XO.15=30kN.m--'
2几何特征・
A*=^X0.7x10x（300-10^406Omm^
Wt=2k-xQ.7x10x（300'
10）:
=1^233mni;
-1
6
3应力计算孑
r_2ODxlO3a4060
=49,26Ar們册'
杆
A/_30xl0"
ff；
_196233
=1529N冊丹Fd
检捡*
十49.26;
=13465Nr耐赤<
=1右ON/僭阳S叽122丿」
41.
检验囹示祝盖板连接*受轴心拉力值”材料0235^215^^，板伴宽为K3厚1伽叫盖板厚IQri叫用高强度摩據型舞栓』级，NCO螺孔血二21皿叫预拉力P=110k?
t触面喷沙2=0.衍。
戸
++++++
O
1）单个螺拴i殳计承载力『
斗二Q^n.fjP=0.9x2x0.45x110=891fcV+
2）螺栓受力礙
V7^0
^.=—=—soJtv丄
X9
爲21
叫=80iN<
州:
=89.RVp
/・0=1・・0卩
满足要求+J
3）构件截面验算
M=NQ-0,5鱼）=720x（1-0.5x?
）=600如m9
4=t（b-3rfJ=16x（240-3x21}=2832?
劝F*
满足要求a
钢结构A4次作业（主观题）
四、主观题（共5道小题）
35.简述钢结构对钢材性能的要求有哪些？
用作钢结构的钢材必须具有下列性能：
1.较高的强度
2.足够的变形能力
3.良好的加工性能
按以上要求，钢结构设计规范具体规定:
承重结构的钢材应具有抗拉强度、伸长率、屈服点和碳、硫、磷含量的合格保证；
焊接结构尚应具有冷弯试验的合格保证；
对某些承受动力荷载的结构以及重要的受拉或受弯的焊接结构尚应具有常温或负温冲击韧性的合格保证。
36.影响结构钢材力学性能的因素有哪些？
化学成分、冶金缺陷、钢材的硬化、温度影响、
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