钢结构的五种受力方式是：轴向受力、弯曲受力、剪切受力、扭转受力和复合受力。

钢结构基本原理期末试题及答案示例

一、选择题

1. 钢结构的原理是（）
   • A.结构强度等于各部分的最大强度
   • B.结构强度小于各部分的最大强度
   • C.结构强度不受各部分影响
   • D.无论各部分如何，结构强度都相同
   • 答案：A.结构强度等于各部分的最大强度
2. 钢结构的组成材料是（）
   • A.木材
   • B.玻璃
   • C.钢材
   • D.水泥
   • 答案：C.钢材
3. 钢结构的五种受力方式是（）
   • A.拉、压、弯曲、扭转、剪切
   • B.拉、压、扭转、分解、弯曲
   • C.拆除、分析、剪切、压缩、弯曲
   • D.拉、压、扭转、剪切、分解
   • 答案：A.拉、压、弯曲、扭转、剪切

二、填空题

1. 钢结构计算的两种极限状态是：承载能力极限状态和正常使用极限状态
2. 提高钢梁整体稳定性的有效途径是：设置侧向支撑、增加梁的侧向刚度等（答案不唯一）。
3. 高强度螺栓预拉力设计值与：螺栓的性能等级、螺栓的公称直径等有关
4. 钢材的破坏形式有：塑性破坏和脆性破坏
5. 焊接组合工字梁，翼缘的局部稳定常采用：限制宽厚比的方法来保证，而腹板的局部稳定则常采用设置加劲肋的方法来解决
6. 角焊缝的计算长度不得小于：8hf（hf为焊脚尺寸），也不得小于40mm；侧面角焊缝承受静载时，其计算长度不宜大于60hf
7. 轴心受压构件的稳定系数φ与：构件的长细比、钢材的屈服强度、截面的分类等有关
8. 钢结构的连接方法有：焊接、螺栓连接和铆接（现在铆接已较少使用）
9. 影响钢材疲劳的主要因素有：应力集中、应力循环次数、应力幅等
10. 从形状看，纯弯曲的弯矩图为：矩形，均布荷载的弯矩图为二次抛物线，跨中央一个集中荷载的弯矩图为三角形
11. 轴心压杆可能的屈曲形式有：弯曲屈曲、扭转屈曲和弯扭屈曲
12. 按焊缝和截面形式不同，直角焊缝可分为：普通型、凹面型、平面型和凸面型等
13. 对于轴心受力构件，型钢截面可分为：热轧型钢截面和冷弯薄壁型钢截面；组合截面可分为焊接组合截面和螺栓连接组合截面

三、简答题

1. 普通螺栓受剪连接的主要破坏形式包括哪几种，并说明防止该种破坏的相应计算方法或构造措施。
   • 主要破坏形式及措施如下：
     • 螺杆剪断：计算螺栓的抗剪承载力，保证作用在螺栓上的剪力小于螺栓的抗剪承载力。螺栓抗剪承载力设计值$N_{vb}=n_{v}\frac{\pi d^{2}}{4}f_{vb}$（其中$n_{v}$为受剪面数目，$d$为螺栓杆直径，$f_{vb}$为螺栓的抗剪强度设计值）。
     • 孔壁承压破坏：计算孔壁承压承载力，保证作用在螺栓连接上的压力小于孔壁承压承载力。孔壁承压承载力设计值$N_{cb}=d\sum t\cdot f_{cb}$（其中$\sum t$为在同一受力方向承压构件的较小总厚度，$f_{cb}$为螺栓的承压强度设计值）。
     • 构件净截面强度不足破坏：计算构件净截面的强度，保证构件净截面的应力小于钢材的抗拉（或抗压）强度设计值。对于受拉构件，净截面强度计算公式为$\sigma=\frac{N}{A_{n}}\leq f$（其中$N$为轴力，$A_{n}$为构件净截面面积，$f$为钢材的抗拉强度设计值）；对于受压构件类似，但要考虑稳定系数等因素。
     • 连接板端部冲剪破坏：采用构造措施，如限制端距$e\geq 2d_{0}$（$d_{0}$为螺栓孔径）来防止这种破坏。
2. 请说明图中所示格构式柱头的主要组成零件及荷载传递路径和方式。
   • 由于没有给出具体图，一般格构式柱头主要组成零件有柱头顶板、加劲肋、格构柱的分肢等。
   • 荷载传递路径和方式：
     • 荷载首先作用在柱头的顶部，通过柱头顶板将集中荷载扩散。
     • 柱头顶板将荷载传递给加劲肋，加劲肋起到增强局部刚度和传递荷载的作用。
     • 加劲肋再将荷载传递给格构柱的分肢，分肢将荷载沿着柱子向下传递，在传递过程中要考虑分肢的受力稳定性等问题。
3. 如图所示为单向压弯的格构式柱，分肢1对y轴惯性矩为$I_{1}$，分肢2对y轴惯性矩为$I_{2}$，轴力$N$作用在虚轴x(轴)上，由轴力产生的弯矩$M_{y}$作用在构件的主轴平面内，请说明分配到分肢1和分肢2上轴力和弯矩的分配原则及分肢1所受轴力和弯矩的大小。
   • 分配原则：
     • 对于轴力$N$，根据分肢的截面面积比例进行分配。
     • 对于弯矩$M_{y}$，根据分肢对$y$轴的惯性矩比例进行分配。
   • 分肢1所受轴力$N_{1}$和弯矩$M_{y1}$的大小：
     • 轴力$N_{1}=\frac{A_{1}}{A_{1} + A_{2}}N$