钢结构设计原理习题及答案分析

钢结构设计原理题库

一、单项选择题

1．下列情况中，属于正常使用极限状态的情况是 【 】

A 强度破坏

B 丧失稳定

C 连接破坏

D 动荷载作用下过大的振动

2．钢材作为设计依据的强度指标是 【 】

A 比例极限f p

B 弹性极限f e

C 屈服强度f y

D 极限强度f u

3．需要进行疲劳计算条件是：直接承受动力荷载重复作用的应力循环次数 n 大于或等于

【 】

A 5×104

B 2×104

C 5×105

D 5×106

4．焊接部位的应力幅计算公式为 【 】

A max min 0.7σσσ?=-

B max min σσσ?=-

C max min 0.7σσσ?=-

D max min σσσ?=+

5．应力循环特征值（应力比）ρ=σmin /σmax 将影响钢材的疲劳强度。在其它条件完全相同

情况下，下列疲劳强度最低的是 【 】

A 对称循环ρ=-1

B 应力循环特征值ρ=+1

C 脉冲循环ρ=0

D 以压为主的应力循环

6．与侧焊缝相比，端焊缝的 【 】

A 疲劳强度更高

B 静力强度更高

C 塑性更好

D 韧性更好

7．钢材的屈强比是指 【 】

A 比例极限与极限强度的比值

B 弹性极限与极限强度的比值

C 屈服强度与极限强度的比值

D 极限强度与比例极限的比值.

8．钢材因反复荷载作用而发生的破坏称为 【 】

A 塑性破坏

B 疲劳破坏

C 脆性断裂

D 反复破坏.

9．规范规定：侧焊缝的计算长度不超过60 h f ，这是因为侧焊缝过长 【 】

A 不经济

B 弧坑处应力集中相互影响大

C 计算结果不可靠

D 不便于施工

10．下列施焊方位中，操作最困难、焊缝质量最不容易保证的施焊方位是 【 】

A 平焊

B 立焊

C 横焊

D 仰焊

11．有一由两不等肢角钢短肢连接组成的T 形截面轴心受力构件，与节点板焊接连接，则肢

背、肢尖内力分配系数1k 、2k 为 【

】

A 25.0,75.021==k k

B 30.0,70.021==k k

C 35.0,65.021==k k

D 35.0,75.021==k k 12．轴心受力构件用侧焊缝连接，侧焊缝有效截面上的剪应力沿焊缝长度方向的分布是

【

】 A.两头大中间小 B. 两头小中间大

C.均匀分布

D.直线分布 .

13．焊接残余应力不影响钢构件的 【

】 A 疲劳强度 B 静力强度

C 整体稳定

D 刚度

14．将下图（a ）改为（b ）是为了防止螺栓连接的 【

】

A 栓杆被剪坏

B 杆与孔的挤压破坏

C 被连构件端部被剪坏

D 杆受弯破坏

15．规范规定普通螺栓抗拉强度设计值只取螺栓钢材抗拉强度设计值的 0.8 倍，是因为

【 】

A 偏安全考虑

B 考虑实际作用时可能有偏心的影响

C 撬力的不利影响

D 上述A 、B 、C

16．受剪栓钉连接中，就栓钉杆本身而言，不存在疲劳问题的连接是 【 】

A 普通螺栓

B 铆钉连接

B 承压型高强度螺栓 D 受剪摩擦型高强度螺栓

17．高强度螺栓的预拉力设计值计算公式e u 0.90.90.91.2

P A f ??=中，三个0.9?不?是考虑 【 】

A 螺栓材料不均匀性的折减系数

B 超张拉系数

C 附加安全系数

D 考虑拧紧螺栓时扭矩产生的剪力的不利影响。

18．以被连板件间之间的静力摩擦力作为其极限值的连接是 【 】

A 普通螺栓连接

B 铆钉连接

C 摩擦型高强度螺栓连接

D 承压型高强度螺栓连接

19．用螺栓连接的轴心受力构件，除了要验算净截面强度外，还要进行毛截面强度验算的连

接螺栓连接是 【 】

A 普通粗制螺栓连接

B 普通精制螺栓连接

C 摩擦型高强度螺栓连接

D 承压型高强度螺栓连接

20．提高轴心受压构件的钢号，能显著提高构件的 【 】

A 静力强度

B 整体稳定

C 局部稳定

D 刚度

21．钢结构规范关于轴心受压钢构件整体稳定的柱子曲线（φ-λ关系曲线）有多条的根本

原因是考虑了 【 】

A 材料非弹性

B 构件的初弯曲

C 残余应力的影响

D 材料非均匀

22．工字形截面轴心受压钢构件局部稳定的验算方法是 【 】

A 和整体稳定一样验算应力

B 验算宽厚比，且认为是“细长柱”

C 验算宽厚比，且认为是“粗短柱”

D 验算刚度

23．工字形、H

形截面轴心受压构件翼缘局部稳定验算公式1(100.1b t λ+≤λ为 【

】

A 绕x 轴的长细比λx

B 绕y 轴的长细比λy

C min(,)x y λλλ=

D max(,)x y λλλ= 24．采用格构式轴心受压构件，可以显著提高 【 】

A 构件的强度

B 构件绕虚轴的刚度

C 构件绕实轴的刚度

D 构件的局部稳定

25．宽大截面轴心受压钢构件腹板局部稳定的处理方法：当构件的强度、整体稳定、刚度

绰绰有余时，应采用 【 】

A 增加腹板厚度以满足宽厚比要求

B 设置纵向加劲肋

C 任凭腹板局部失稳

D 设置纵向加劲肋、横向加劲肋和短加劲肋

26．焊接组合梁翼缘的局部稳定保证通常是 【 】

A 验算宽厚比（增加翼缘厚度）

B 设置横向加劲肋

C 设置纵向加劲肋

D 设置短加劲肋

27．焊接组合梁翼缘和腹板（工字形截面）的连接焊缝承受的是 【 】

A 弯矩作用

B 弯矩和剪力共同作用

C 拉力作用 `

D 剪力作用

28．直接承受动力荷载的端焊缝强度提高系数为 【 】

A βf =1.0

B βf =1.22

C βf =1.05

D βf =1.15

29. 吊车钢梁在设计荷载作用下应按哪个应力阶段设计计算 【 】

A 弹性阶段

B 弹塑性阶段

C 全塑性阶段

D 强化阶段

30. 工字形组合截面吊车钢梁在进行抗弯强度计算时，截面塑性部分发展系数取值为

【 】

A γx =γy =1.0

B γx =1.05, γy =1.2

C γx =1.15, γy =1.2

D γx =1.05, γy =1.15

31.下列截面中，抗扭刚度最大的截面形式是 【 】

A 工字形截面 BT 形截面

CH 形截面 D 箱形截面

32．（静力荷载作用下）工字形截面梁的截面部分塑性发展系数为 【 】

A r x =1.0,r y =1.0

B r x =1.05,r y =1.2

C r x =1.2,r y =1.05

D r x =1.05,r y =1.05

33．格构式构件应该用在当用实腹式时 【 】

A 强度有余但刚度不足的情况

B 强度不足但刚度有余的情况

C 强度不足刚度也不足的情况

D 强度有余刚度也有余的情况

34．轴心受压钢构件（如工字形截面）翼缘和腹板的宽厚比验算时，公式中的长细比取截面

两主轴方向较大者是因为 【 】

A 这样更为安全 `

B 这样更为经济

C 这样更容易通过

D 材料力学公式中总体稳定由较大长细比方向控制

35．在其它条件相同情况下，简支钢梁在下列哪种受力情况下对应的临界弯矩值最低

【 】

A 全跨匀布荷载

B 跨中一集中荷载

C 纯弯曲

D 任意荷载

36．某轴心受压钢构件绕x 轴和绕y 轴属于同一条的柱子曲线（即ф-λ关系曲线或表格），

则，两轴等稳定的条件是 .【 】

A.y x λλ=

B.y x l l =

C.y x i i =

D.y x I I = 37．钢材蓝脆现象发生的温度大约是 【 】

A 2000C

B 2500C

C3000C D 3500C

38．钢构件的受剪连接中栓钉类型不同，孔洞对构件强度削弱的程度不同。孔洞对构件强度

削弱最小的是 【 】

A.普通螺栓连接

B.摩擦型高强度螺栓连接

C.承压型高强度螺栓连接

D.铆顶连接

39．轴心受压钢构件总体稳定验算时，容许应力折减系数φ所对应的长细比λ是绕

【 】

A 两主轴方向长细比中的较大者

B 两主轴方向长细比中的较小者

C 绕弱轴方向的长细比

D 两主轴方向长细比中，所对应的φ较小者

40．型钢构件不需要进行 【 】

A 强度验算

B 总体稳定验算

C 局部稳定验算

D 刚度验算

41．下列哪种情况属于正常使用极限状态 【 】

A 梁在动载作用下的振动

B 动载作用下的疲劳

C 板件的宽厚比验算

D 钢梁腹板加劲肋的设置与计算

42．除了保证钢梁腹板局部稳定外，还要承受作用位置固定的集中荷载的加劲肋是

【 】

A 竖向（横向）加劲肋

B 水平（纵向）加劲肋

C 短加劲肋

D 支承加劲肋

43．相同钢号情况下，钢板越厚， 【 】

A 强度越高、塑性越好

B 强度越高、塑性越差

C 强度越低、塑性越好

D 强度越低、塑性越差

44．焊接组合梁在弯矩作用下，翼缘和腹板（工字形截面）的连接焊缝有效截面上承受的是

【 】

A 拉应力

B 压应力

C 剪应力 `

D 拉、压、剪应力都有

45．受剪栓钉连接中，被连板件?不容许相对滑动的连接是 【

】

A 普通螺栓连接

B 铆钉连接

C 摩擦型高强度螺栓连接

D 承压型高强度螺栓连接

46．角焊缝每个弧坑考虑的长度为 【

】

A 被焊板件厚度t

B 焊缝正边尺寸（焊脚尺寸）f h

h

C2倍被焊板件厚度2t D2倍焊缝正边尺寸2

f

不考虑截面部分塑性发展的构件是【】47．强度计算时，

?

A轴心受力构件B受弯构件

C拉弯构件D压弯构件

48．钢梁当确定的 ? b > 0.6 时，说明梁在【】A弹性阶段失稳B弹塑性阶段失稳

C全塑性阶段失稳D不会失稳

49．当缀条柱单肢的长细比不满足不需进行稳定计算的规定时，需进行单肢的稳定性计算。这时，单肢稳定计算应按【】

A轴心受拉验算 B轴心受压验算

C压弯构件验算 D拉弯构件验算

没有【】50．梁截面改变的方法

?

A改变翼缘宽度B改变翼缘厚度

C改变梁的高度 D改变腹板厚度

二、判断改错题

1．钢结构的疲劳计算方法为容许应力法。

2．影响钢结构（一般）脆性断裂的主要因素有：钢材本身的质量、应力集中程度、低温和应力比。

3．对焊透的对接焊缝，当满足下列条件之一者，强度已满足，无需进行强度验算：

①焊缝质量得以保证（即一、二级焊缝）;

②焊缝有效截面不低于焊件有效截面（即采用引弧板）。

4．试验表明：端焊缝的强度和塑性高于侧焊缝。

5．轴心受压钢构件柱子曲线（φ-λ关系曲线）有多条的原因是因为考虑了回转半径的不同。6．当摩擦型高强度螺栓的拉力N t=0.8P时，构件间的有效夹紧力为零。所以，同时受剪和受拉的摩擦型高强度螺栓的抗剪承载力设计值为N v b=0.9n fμ(P-0.8N t)。

7．应力集中将引起三向同号受力，三向同号受力的屈服强度比单向受力高。所以，更不容易发生脆性破坏。

8．（受剪）摩擦型高强度螺栓连接在动荷载作用下，螺栓杆可能会发生疲劳破坏。

9．提高钢号对提高轴心受压钢构件的稳定承载力有显著效果（与钢材设计强度成正比）。10．任何螺栓连接的构件，由于孔洞对构件截面有削弱，所以，强度验算只需要对净截面进行。

11．双肢格构式轴心受压构件分肢间距是通过绕虚轴与绕实轴等稳定原则确定。

12．宽厚比验算属于正常使用极限状态。

13．所有钢构件的刚度验算都是验算长细比。

14．对接焊缝的强度计算方法和焊件强度计算方法是一样的。

15．栓钉杆直径越小，被连板件越厚，越有可能栓钉杆与孔壁间挤压控制受剪栓钉单个栓钉承载力。

16．钢梁从开始受荷载作用到破坏，要经历弹性阶段、弹塑性阶段、屈服阶段和强化阶段。17．通常情况下，钢梁翼缘板和腹板的局部稳定都是通过设置加劲肋来保证。

18．钢梁的最小梁高由建筑高度控制（决定）。

19．焊接残余应力是自相平衡的。

20．焊接组合梁翼缘板与腹板的连接焊缝（侧焊缝）的长度不受60h f 的限制。

三、 简答题

1. 极限状态法按预定功能划分为哪几种极限状态？

2. 钢管混凝土中，为什么混凝土的强度能提高？

3. 为什么以钢材的屈服强度作为静力强度设计指标？

4．为什么伸长率试验时要规定标距长度？

5．防止脆性断裂的措施有哪些？

6．什么叫钢材的硬化？

7．应力集中如何影响钢材的性能？

8．什么叫钢材的塑性破坏？

9．影响钢材疲劳破坏的主要因素有哪些？

10．钢板厚度如何影响钢材脆性断裂？

11．各级焊缝的实际强度与母材强度的相对大小关系如何？规范规定如何取值？

12．焊缝质量控制分为哪几级？

13．对接焊缝不需要进行强度计算的情况有哪些？

14．为什么要规定角焊缝焊脚尺寸最大值和最小值？

15．为什么要规定侧面角焊缝的最大长度和最小长度？其值为多少？

16．焊接残余应力对结构性能有何影响？

17．为什么摩擦型高强度螺栓连接时因螺栓孔对强度承载力的削弱比其他栓钉连接时小？

18．提高轴心受压构件整体稳定性的措施有哪些？

19．为什么轴心受压构件的柱子曲线有多条？

20．提高钢材强度等级是否能明显提高轴心受压构件的整体稳定性？为什么？

21．宽厚比限制值的确定原则是什么？

22．宽大截面腹板局部稳定有哪几种处理方法？

23．双肢轴心受压构件设计时，如何确定分肢之间的距离？

24．钢梁整体稳定计算时，为什么在稳定系数b 0.6?>时要用b

?'代替b ?？ 25．在钢梁局部稳定中，为什么翼缘是限制宽厚比，而腹板通常是设置加劲肋？

四、计算题

1．某简支梁，钢材为 Q235，跨度为 l ＝12 m ，承受均布静力荷载设计值 q ＝69 kN/m ，施工时因腹板长度不够，需要在跨度方向离左支座 3.5 m 处设对接焊缝，焊缝质量Ⅲ级，手工焊，焊条 E43 型，试验算该对接焊缝是否满足强度要求。已知w t f ＝185 N/mm 2，w v f ＝125 N/mm 2。

2．下图 所示为双角钢组成的 T 形截面轴心受拉构件与节点板采用侧焊缝连接。角钢为 2L110×10，节点板厚度10 mm t =，钢材为 Q235，E43 型手工焊（w f 160 MPa f =）。静力 N ＝660 kN ，焊缝正边尺寸f 8 mm h =（在最大最小焊缝正边尺寸之间）。试计算所需肢背、肢

尖焊缝长度w1l 、w 2l 。

3．下图所示一牛腿钢板两边用角焊缝与钢柱连接，其尺寸如图所示。钢材为 Q235，手工焊，E43 焊条（w f 160 MPa f =），焊脚尺寸f h ＝10 mm 。假设 e ＝100 mm ，试计算该连接能承受

的最大静力荷载设计值？

4．一连接构造图如下图 所示。两块 A 板用三级对接焊缝（已知w t f ＝185 N/mm 2，w v f ＝125 N/mm 2）与立柱焊接，B 板与 A 板用 8 个直径为 d ＝22 mm 预拉力 P ＝190 kN 的摩擦型高强度螺栓连接。构件材料为 Q235。试计算焊缝连接所能承受荷载设计值 F 。（提示：由于只要求计算焊缝连接的承载力设计值，螺栓连接的情况不管）

5．验算下图所示角焊缝连接的强度。已知：静力荷载作用力设计值F ＝500kN ，e=100mm ，h f =10mm ，钢材为Q235，焊条为E43型，2

/160mm N f w f =。

6．某轴心受压柱，设计内力N=2000kN,l 0x =6m(强轴), l 0y =3m （弱轴）,钢材Q345（f=310N/mm 2），

采用两块翼缘板2□250×12和一块腹板□250×10焊成工字形截面，截面无削弱。试验算其强度和刚度（[λ]=150）。

7．一连接构造图如下图所示。两块 A 板用三级对接焊缝与立柱焊接，B 板与 A 板用 8 个直径为 d ＝22 mm 预拉力 P ＝190 kN 的摩擦型高强度螺栓连接，摩擦系数为 μ＝0.35，构件材料为 Q235。试计算螺栓连接所能承受荷载设计值 F 。（提示：由于只要求计算螺栓连接的承载力设计值，焊缝连接的情况不管。扭矩作用下，最不利螺栓的受力计算公式为：1122()T x i i Ty N x y =+∑，1122()T y i i

Tx N x y =+∑）

8．已知一工字型钢梁I32a(W x =692cm 3

,I x /S x =27.5cm ，腹板厚9.5mm)，承受静力荷载，最大弯矩M max =130kN·m，最大剪力V max =89kN 。Q235钢材（f=215MPa,f v =125MPa)。要求进行抗弯和抗剪强度验算。

9．已知某楼盖次梁 I40a （Q235B ），跨中承受集中静力荷载设计值 P ＝160 kN ，试进行各项强度验算。集中荷载在跨度方向的分布长度为 a ＝90 mm ，计算跨度 l ＝6 m ，梁自重67.6 kg/m 。（已知2215 N /mm f =、2v 125 N /mm f =）

10．如下图所示拉弯构件，受轴心拉力设计值 N ＝200 kN ，跨中作用一集中荷载设计值 F ＝30 kN （以上均为静载），构件采用2个角钢L140×90×8长边相连，角钢间净距为 8 mm 。钢材为 Q235，已知截面无削弱，不考虑自重，试验算该构件的强度和刚度。

（查双角钢 T 形截面特性表及截面塑性发展系数表可知：A ＝36.08 m 2，I x ＝731 cm 4，i x ＝

4.50 cm ，I y ＝453 cm 4，i y ＝3.55 cm ，Z 0＝4.50 cm ，1 1.05x γ=，1 1.2y γ=，f ＝215 N/mm 2）

单位：mm

11.已知桁架中的上弦杆，轴心压力设计值为 N ＝1 350 kN ；两主轴方向的计算长度分别为 l 0x ＝300 cm ，l 0y ＝600 cm ；截面为两根角钢 2L200×125×16 组成短边相连的 T 形截面，角钢节点板厚 10 mm （如下图 所示），钢材为 Q235AF （f=215N/mm 2）。试验算该压杆的整体稳定性。

2∠200×125×16

附：由型钢表查得 A ＝99.48 cm 2，i x ＝3.52 cm ，i y ＝9.62 cm 。两轴同属b 类柱子曲线：

b 类截面轴心受压构件的稳定系数 ?

b 类截面轴心受压构件的稳定系数 ?