(完整版)安徽理工大学钢结构第三章题库

一、选择题

1．钢结构焊接常采用E43型焊条，其中43表示（ A ） A．熔敷金属抗拉强度最小值 B．焊条药皮的编号 C．焊条所需的电源电压 D．焊条编号，无具体意义 2．手工电弧焊接Q345构件，应采用（ B ）

A．E43型焊条 B．E50型焊条 C．E55型焊条 D．H08A焊丝

。 3．Q235与Q345两种不同强度的钢材进行手工焊接时，焊条应采用（ C ）

A．E55型 B．E50型 C．E43型 D．H10MnSi 4．结构焊接时，所选焊条和被焊接构件之间的匹配原则是（ B ） A．弹性模量相适应 B．强度相适应 C．伸长率相适应 D．金属化学成份相适应

5．在焊接施工过程中，下列哪种焊缝最难施焊，而且焊缝质量最难以控制？（ C ） A．平焊 B．横焊 C．仰焊 D．立焊 6．在对接焊缝中经常使用引弧板，目的是（ A ） A．消除起落弧在焊口处的缺陷 B．对被连接构件起到补强作用 C．减小焊接残余变形 D．防止熔化的焊剂滴落，保证焊接质量

7．对于常温下承受静力荷载、无严重应力集中的碳素结构钢构件，焊接残余应力对下列没有明显影响的是（ B ）

A．构件的刚度 B．构件的极限强度 C．构件的稳定性 D．构件的疲劳强度 8．焊接残余应力不影响构件的（ B ）

A．整体稳定性 B．静力强度 C．刚度 D．局部稳定性 9．产生纵向焊接残余应力的主要原因之一是（ B ）

A．冷却速度太快 B．施焊时焊件上出现冷塑和热塑区 C．焊缝刚度大 D．焊件各纤维能够自由变形

10．如图，按从A到B的顺序施焊，焊缝处的纵向残余应力为（ A ） A．拉应力 B．压应力 C．可能受压也可能受拉 D．没有残余应力

11．如图所示两块板件通过一条对接焊缝连接，构件冷却后，1-1截面纵向残余应力的分布模式为（图中拉为正，压为负）（ A ） （a） B．（b） C．（c） D．（d） A．

。 12．产生焊接残余应力的主要因素之一是（ C ）

A．钢材的塑性太低 B．钢材的弹性模量太高 C．焊接时热量分布不均 D．焊缝的厚度太小

13．在承受动力荷载的结构中，垂直于受力方向的焊缝不宜采用（ C ）

A．角焊缝 B．焊透的对接焊缝 C．不焊透的对接焊缝 D．斜对接焊缝 14．不需要验算对接斜焊缝强度的条件是斜焊缝的轴线与轴力N之间的夹角满足（ C ）。 A．≥60 B．70 C．tg≤1.5 D．tg1.5 。 15．直角角焊缝的有效厚度he的取值为（ A ）

A．0.7hf B．0.8hf C．1.2hf D．1.5hf

16．在三向正应力状态下，当出现下列何种情况时，钢材易发生脆性破坏（ C ） A．异号应力，且应力差较小 B．异号应力，且应力差较大 C．同号拉应力，且应力差较小 D．同号拉应力，且应力差较大 17．结构钢材最易发生脆性破坏的应力状态为（ A ）

A．三向同号等值拉应力作用 B．两向异号等值正应力作用 C．单向拉应力作用 D．三向等值剪应力作用 18．应力集中越严重，钢材也就变得越脆，这是因为（ B ） A．应力集中降低了材料的屈服点

B．应力集中产生同号应力场，使塑性变形受到限制 C．应力集中处的应力比平均应力高 D．应力集中降低了钢材的抗拉强度

。 19．在静力荷载作用下，钢材承受三向拉应力时，易发生（ B ）

A．塑性破坏 B．脆性破坏 C．疲劳破坏 D．无法判定 20．关于钢材在多轴应力状态下的性能，下列叙述正确的是（ B ）

A．当钢材处于同号应力场时，钢材易发生塑性破坏；而当处于异号应力场时，钢材易发生脆性破坏

B．当钢材处于同号应力场时，钢材易发生脆性破坏；而当处于异号应力场时，钢材易发生塑性破坏

C．无论是同号应力场，还是异号应力场，钢材都易于发生塑性破坏 D．无论是同号应力场，还是异号应力场，钢材都易于发生脆性破坏

21．在三向应力状态下，钢材转入塑性状态的综合强度指标称为（ D ） A．设计应力 B．计算应力 C．容许应力 D．折算应力

22．在焊接施工过程中，应该采取措施尽量减小残余应力和残余变形的发生，下列哪一项措施是错误的?（ D ）

A．直焊缝的分段焊接 B．焊件的预热处理

C．焊接后进行退火处理 D．加强板边约束，阻止被焊接板件变形的发生 23．在承受动荷的下列连接构造中，不合理的是（ D ）

24．角焊缝的最小焊脚尺寸hfmin≥1．5t1，最大焊脚尺寸hfmax≤1．2t2，式中的t1和t2分别为（ D ） A．t1为腹板厚度，t2为翼缘厚度 B．t1为翼缘厚度，t2为腹板厚度

C．t1为较薄的被连接板件的厚度，t2为较厚的被连接板件的厚度 D．t1为较厚的被连接板件的厚度，t2为较薄小的被连接板件的厚度 25．T形连接角焊缝的最大焊角尺寸hfmax为（ B ） A．当焊件边缘厚度t≤6mm时，hfmax=t

B．当焊件边缘厚度t>6mm时，hfmax=t-（1~2）mm C．hfmax=1．5t2，t2为较厚焊件的厚度

D．hfmax=1．2t1，t1为较薄焊件的厚度

某角焊缝T形连接的两块钢板厚度分别为8mm和10mm，合适的焊角尺寸为（ B ）。26． A．4mm B．6 mm C．10mm D．12mm

。 27．在满足强度的条件下，图示①号和②号焊缝合理的焊脚尺寸hf是（ D ）A．4mm，4mm B．6mm，8mm C．8mm，8mm D．6mm，6mm

。 28． 侧面角焊缝的计算长度不宜大于（ B ）

A．40hf B． 60hf C． 80hf D． 120hf 。 29． 在动力荷载作用下，侧面角焊缝的计算长度不宜大于（ A ）A．40hf B． 60hf C． 80hf D． 120hf

30．图示连接，角焊缝的最大计算长度为（ D ）

A．60hf B．40hf C．8hf D．无构造限制

31．规范规定侧焊缝的设计长度lwmax在动荷载作用时为40hf，在静荷载作用时为60hf，这主要考虑到（ B ）

A．焊缝的承载能力已经高于构件强度 B．焊缝沿长度应力分布过于不均匀 C．焊缝过长，带来施工的困难 D．焊缝产生的热量过大而影响材质 32．某侧面直角角焊缝hf=6mm，由计算得到该焊缝所需计算长度40mm，考虑起落弧缺陷，设计时该焊缝实际长度取为（ A ）

A．60mm B．58mm C．50mm D．40mm

33．某侧面直角角焊缝hf=4mm，由计算得到该焊缝所需计算长度30mm，考虑起落弧缺陷，设计时该焊缝实际长度取为（ C ）

A．30mm B．38mm C．40mm D．50mm

34．焊接结构中的侧面角焊缝长度过长时，在外荷载作用下会造成（ B ） A．焊缝中间应力可能先达到极限值，从而先发生破坏 B．焊缝两端应力可能先达到极限值，从而先发生破坏 C．焊缝内部应力同时达到极限值，从而同时发生脆性破坏 D．焊缝内部应力同时达到极限值，从而同时发生塑性破坏

35．在承受静力荷载的角焊缝连接中，与侧面角焊缝相比，正面角焊缝（ B ）

A．承载能力高，同时塑性变形能力也较好 B．承载能力高，而塑性变形能力却较差 C．承载能力低，而塑性变形能力却较好 D．承载能力低，同时塑性变形能力也较差

36．如图等边角钢与节点板仅采用侧面焊缝连接，角钢受轴心力N=500kN，肢背焊缝受力N1为（ D ）

A．150Kn B．250kN C．325kN D．350kN

。 37．图示焊接连接中，最大焊缝应力发生在（ D ）

A．a点 B．b点 C．c点 D．d点

38．图示焊接连接中，最大的焊缝应力发生在（ A ） A．a点 B．b点 C．c点 D．d点

39．如图所示，连接两工字钢的对接焊缝中，所受正应力最大的点是（ A ） A．a点 B．b点 C．c点 D．d点

40．如图，在拉力N作用下，侧面角焊缝中沿焊缝长度方向的应力分布形式为（ D ）

41．直接承受静力荷载的直角焊缝在各种应力综合作用下的强度验算时，f取值为（ D ）。

A．1.0 B．1.05 C．1.15 D．1.22

42．直接承受动力荷载的直角焊缝在各种应力综合作用下的强度验算时，f取值为（ A ）。

A．1.0 B．1.05 C．1.15 D．1.22

在搭接连接中，为了减小焊接残余应力，其搭接长度不得小于较薄焊件厚度的（ A ）。43． A．5倍 B．10倍 C．15倍 D．20倍

44．10.9级螺栓，其表示符号中的“.9”表示（ D ） A．螺栓材料的屈服点约为900N／mm2

B．螺栓材料的极限抗拉强度约为900N／mm2 C．螺杆上螺纹长度和螺杆全长的比值为0.9

D．螺栓材料的屈服点和最低抗拉强度的比值为0.9

。 45．如图所示普通螺栓连接中，受力最大的螺栓为（ A ）

A．a B．b C．c D．d

46．在如图所示的普通螺栓连接中，受力最大的螺栓所在的位置为（ A ） （a） B．（b） C．（c） D．（d） A．

47．如图所示普通螺栓群受弯矩M作用，在计算螺栓拉力时应取哪一点为旋转中心？（ D ）

A．a B．b C．c D．d

。 48． 图示连接中高强度螺栓群受弯后的旋转中心为（ D ）

A、a点； B、b点； C、c点； D、d点。

。 49．采用普通螺栓连接时，螺栓杆发生剪断破坏是因为（ A ）

A．栓杆较细 B．钢板较薄

C．截面削弱过多 D．边距或栓间距太小

50．当沿受力方向的连接长度过长时，螺栓的抗剪和承压设计承载力均应降低，以防止（ B ）。

A．中部螺栓提前破坏； B．端部螺栓提前破坏； C．螺栓受弯破坏； D．螺栓连接的变形过大。

。 51．下列螺栓破坏属于构造破坏的是（ B ）

A．钢板被拉坏 B．钢板被剪坏 C．螺栓被剪坏 D．螺栓被拉坏

，螺栓的抗剪和承压承载力设计值52．当沿受力方向的连接长度l1>15d0时（d0为孔径）

应予以降低，以防止（ B ） A．中部螺栓提前破坏 B．端部螺栓提前破坏 C．螺栓受弯破坏 D．螺栓连接的变形过大 。 53．螺栓连接中要求端距≥2d0，目的是防止（ C ）

A．钢材被挤压破坏 B．螺栓被剪坏

C．钢板被冲剪破坏 D．螺栓产生过大的弯曲变形

。 54．螺栓连接中要求螺栓杆长度≤5d，目的是防止（ D ）

A．钢材被挤压破坏 B．螺栓被剪坏

C．钢板被冲剪破坏 D．螺栓产生弯曲破坏

55．普通螺栓受剪连接中，为防止板件被挤压破坏，应满足（ C ） A．板件总厚度

t5d

tfd24bcB．螺栓端距a12d0 C．螺栓所受剪力NVdD．螺栓所受剪力NVnV（

t为同一受力方向承压构件的较小厚度之和）

bbfV

56．单个螺栓的承压承载力中，[Ncdt•fbc。 ]，其中∑t为（ D ）

A．a+c+e B．b+d C．max{a+c+e，b+d} D．min{ a+c+e，b+d}

57．普通螺栓承压承载力设计值的计算公式为：Ncdbtfbc，其中d和∑t的含义是

（ B ）

A．d为螺栓孔直径，∑t为同一受力方向承压构件厚度之和的较小值 B．d为螺栓直径，∑t为同一受力方向承压构件厚度之和的较小值 C．d为螺栓孔直径，∑t为同一受力方向承压构件厚度之和的较大值 D．d为螺栓直径，∑t为同一受力方向承压构件厚度之和的较大值 58．普通螺栓的受剪承载力设计值与下列哪项无关？（ A ）

A．螺栓孔的直径 B．螺栓直径 C．受剪面数 D．螺栓抗剪强度设计值 59． 单个普通螺栓的抗剪承载力由（ C ）确定。 A．单个螺栓的抗剪承载力设计值 B．单个螺栓的承压承载力设计值

C．单个螺栓的抗剪和承压承载力设计值中的较小者 D．单个螺栓的抗剪和承压承载力设计值中的较大者

60．高强螺栓连接承受拉力作用时，如果被连接板件间始终处于压紧状态，则（ B ） A．随着外拉力的增大，螺栓杆内部拉力显著增大 B．随着外拉力的增大，螺栓杆内部拉力基本不变 C．随着外拉力的增大，螺栓杆内部拉力逐渐减小 D．无论外荷载如何变化，螺栓杆内部拉力始终为零

61．在高强度螺栓受拉连接的承载力极限状态范围内，随着外拉力的增加，螺栓杆内的预拉力如何变化?（ B ） A．始终为0 B．基本维持在预拉力P附近 C．由0逐渐增大到预拉力P D．由预拉力P逐渐减小到0

。 62．采用摩擦型高强度螺栓连接，在设计剪力的作用下，其变形（ D ）

A．比普通螺栓连接大 B．比承压型高强度螺栓大 C．与前两种相同 D．比前两种都小

63．关于高强螺栓摩擦型连接、承压型连接、C级螺栓连接下列说法正确的是（ B ） A．摩擦型连接受剪承载力高 B．摩擦型连接可以承受动载 C．承压型连接受剪变形小 D．C级螺栓连接受剪承载力高

。 64．摩擦型高强度螺栓连接受剪破坏时，作用剪力超过了（ B ）

A．螺栓的抗拉强度 B．连接板件间的摩擦力

C．连接板件间的毛截面强度 D．连接板件的孔壁的承压强度

。 65．摩擦型高强度螺栓在杆轴方向受拉的连接计算时， （ C ）

A．与摩擦面处理方法有关 B．与摩擦面的数量有关 C．与螺栓直径有关 D．与螺栓性能等级无关

。 66．摩擦型高强度螺栓连接与承压型高强度螺栓连接的主要区别是（ D ）

A．摩擦面处理不同 B．材料不同

C．预拉力不同 D．设计计算不同

67．高强度螺栓摩擦型连接中，一个高强度螺栓的抗剪承载力设计值与下列哪项无关？（ D ）

A．螺栓的传力摩擦面数 B．摩擦面的抗滑移系数 C．高强度螺栓的预拉力 D．被连接板的厚度

68．采用高强度螺栓摩擦型连接，承受剪力作用，在达到极限状态之前（ C ） A．摩擦面产生滑动，栓杆与孔壁产生挤压力 B．摩擦面产生滑动，栓杆与孔壁不产生挤压力 C．摩擦面不产生滑动，栓杆与孔壁不产生挤压力 D．摩擦面不产生滑动，栓杆与孔壁产生挤压力

。 69．对于直接承受动力荷载的结构，宜采用（ C ）

A．焊接连接； B．普通螺栓连接；

C．摩擦型高强度螺栓连接； D．承压型高强度螺栓连

。 70．承压型高强度螺栓连接比摩擦型高强度螺栓连接（ B ）

A．承载力低，变形大 B．承载力高，变形大 C．承载力低，变形小 D．承载力高，变形小 71．高强螺栓承压型连接的极限状态为（ D ） A．板件接触面刚好产生滑移 B．螺栓杆被剪坏

C．板件孔壁发生承压破坏

D．螺栓杆被剪坏和板件孔壁发生承压破坏两种形式中的最先发生者

。 72．扭剪型高强螺栓预拉力的施加方法为（ C ）

A．扭矩法 B．转角法

C．扭掉螺栓尾部梅花卡头法 D．以上都不是

二、填空题

1．选用焊条及焊丝型号的原则是使焊缝金属与主体金属 强度相适应 。

2．钢材为Q345的构件相焊接时，采用手工焊，应选择____E50_____型焊条。 3．型钢代号L100×8中，L表示 角钢 。

4．型钢代号L100×80×8中，80表示 角钢短肢（边）宽度为80mm 。

5．焊接结构中存在着双向或三向同号拉应力场，材料塑性变形的发展受到限制，使钢材变脆。特别是当焊接应力较大时，在温度较低的条件下很容易发生 冷脆 现象。

6．轴心受力的两块板通过对接斜焊缝连接时，只要使焊缝轴线与N力之间的夹角θ满足 tg1.5 条件时，对接斜焊缝的强度就不会低于母材的强度，因而也就不必再进行计算。7．构件中由于残余应力的存在，一般不会影响其 静力强力 ，但会降低构件的刚度和

稳定承载力。

8．钢结构设计规范规定：角焊缝长度不得小于 8fh和40mm 。

9．使用角焊缝的T形连接中，如果两块被连接板的厚度分别为6mm和10mm，则最小焊脚尺寸应为___5___mm。

10．当角焊缝的有效截面面积相等时，承受静力荷载的正面角焊缝的承载力比侧面角焊缝的承载力 高 。

11．在承受静力荷载的角焊缝连接中，当角焊缝的有效截面面积相等时，正面角焊缝的承载力是侧面角焊缝的___1.22___倍。

12．应尽量避免三向焊缝相交，以防止在相交处形成 三向同号拉应力场 ，使材质变脆。

13．10.8级高强螺栓中的小数点及后面的8（即0.8）表示螺栓材料的 屈强比 。 14．普通螺栓受拉力作用时，螺栓的设计强度取值较低，这是考虑到 杠杆作用或 “撬力作用” 对螺栓的不利影响。

15．螺栓群在构件上的排列，应满足受力要求、____构造要求____和施工要求三方面的要求。

16．普通螺栓连接受剪破坏的形式可分为栓杆被剪断、 板件被挤压破坏 、构件被拉断、构件端部被冲剪破坏和栓杆受弯破坏五种。

17．普通螺栓连接受剪时，限制端距e≥2d，是为了避免钢板被 冲剪 破坏。 18．采用M20的高强螺栓承压型连接，螺栓端距为30mm，从构造角度分析此连接可能发生____板件冲剪_____破坏。

19．在螺栓群受剪连接中，为了防止端部螺栓首先破坏而导致连接破坏，规定当螺栓群范围的长度大于 15倍螺栓孔径 时，应将螺栓的抗剪和承压承载力乘以折减系数。

20．普通螺栓靠螺栓承压和抗剪传递剪力，而高强螺栓首先靠被连接板件之间的 摩擦力 传递剪力。

高强螺栓连接同时承受拉力和剪力作用时，如果拉力越大，则连接所能承受的剪力 越21．小___。

在高强螺栓群承受弯矩作用的连接中，通常认为其旋转中心位于 螺栓群形心 处。22． 23．高强螺栓拧紧时产生预拉力190kN，现对该螺栓施加外拉力100kN，此时该螺栓中的拉力近似为____190kN_____。

三、问答题

1．什么是同号应力场？可能产生的后果是什么？

答：结构焊接时会产生双向和三向同号拉应力场，使材料塑性发展受到约束，容易产生脆性破坏。

2．采用角焊缝连接时，为何要对焊缝焊脚的最大尺寸和最小尺寸进行限制？ 答：（1）最大焊缝尺寸限制是因为侧焊缝应力沿长度方向分布不均匀，两端较中间大，且焊缝越长差别越大，焊缝太长时，虽然有因塑形变形产生的内力重分布，但两端应力可首先达到强度极限而破坏。（2）最小焊缝尺寸限制是因为：角焊缝长度太小时，焊件的局部加热严重，焊缝起灭弧所引起的缺陷相距太近，一级焊缝中可能产生的其他缺陷，使焊缝不够可靠；另外在受力时力线弯折大，也会造成严重的应力集中。

3．角钢用角焊缝连接受轴心力作用时，角钢肢背和肢尖焊缝的内力分配系数为何不同？ 答：承受轴心力的角钢构件其全部角焊缝的形心位于轴心所在角钢形心轴上，亦即角钢背、角钢尖处内力按其与形心轴距离的反比例分配： 由

M0平衡条件，可得 N1(bz0)N/b1N，N2z0N/b2N

式中b为角钢肢宽；z0为角钢形心距；1,2为角钢肢背肢尖内力分配系数。

4．角焊缝的尺寸有何构造要求？

答：（1）最小焊脚尺寸应满足hfmin1.5tmax；（2）最大焊脚尺寸应满足hfmax1.2tmin；（3）侧面角焊缝的最小计算长度不得小于8hf和40mm，最大计算长度lf60hf；（4）搭接长度不得小于5tmin；（5）侧焊缝长度与距离应满足lwb，且b16t。 5．角焊缝计算公式中为什么有强度设计值增大系数f？在什么情况可不考虑f？ 答：在角焊缝计算公式中加入强度设计值增大系数f是考虑正面角焊缝破坏强度较高。对直接承受动力荷载的结构，正面角焊缝强度虽高，但刚度较大，韧性差，应力集中现象也较严重，而且目前还缺乏这方面足够的试验依据，故不考虑强度设计值的增大。 6．如何判别连接中的角焊缝是否受弯还是受扭?

答：当计算受偏心力作用的焊缝的强度时，须分清角焊缝隙是受弯还是受扭，然后才能正确应用角焊缝的基本计算公式进行计算。判断方法：若偏心力在焊缝群平面内，则该连接中的角焊缝受扭；若偏心力在焊缝群平面外，则受弯。也可以这样区分，若焊缝群中任意一点应力的方向均垂直于焊缝群平面，则该连接中的角焊缝为受弯（图1），不然则为受扭（图2）。

7．什么是焊接残余应力？焊接残余应力对结构性能有哪些影响？如何减少焊接残余应力？ 答：焊接后残余在结构中的应力称作焊接残余应力。 对结构性能的影响：

（1）对结构静力强度的影响：不影响结构的静力强度；

（2）对结构刚度的影响：残余应力使构件的变形增大，刚度降低；

（3）对低温工作的影响：在低温下使裂纹容易发生和发展，加速构件的脆性破坏；

（4）对疲劳强度的影响：焊接残余应力对疲劳强度有不利的影响，原因就在于焊缝及其近旁的高额残余拉应力。

可通过合理的焊缝设计和焊接工艺措施来控制焊接结构的焊接残余应力： 1）合理的焊缝设计

（1）合理选用焊缝尺寸和形式； （2）尽可能减少不必要的焊缝； （3）合理安排焊缝的位置；

（4）尽量避免焊缝的过分集中和交叉； （5）尽量避免在母材厚度方向的收缩应力。 2）合理的工艺措施

（1）采用合理的焊接顺序和方向；

（2）采用反变形法减小焊接变形或焊接应力；

（3）锤击或碾压焊缝，使焊缝得到延伸，从而降低焊接应力；

（4）对于小尺寸焊接，焊前预热，焊后回火再缓慢冷却，消除焊接应力。

8．计算螺栓的抗拉承载力设计值时，为什么不取螺栓纹的内径来计算净截面面积？ 答：受拉螺栓的破坏截面应在螺纹切削的最薄弱处，但它不能按螺纹的内径d1计算。还是因为螺纹呈螺旋形，故其横截面并非圆形，各点的直径不是等值且均大于d1。因此，需将破坏截面假想为一圆柱面，其直径按折算的有效直径de进行计算，其表达式如下

ded133p/24，式中d为螺纹外径，即螺栓公称直径；p 为螺距；从而可得螺栓破

2坏截面折算的有效面积为Aede/4

9．抗剪普通螺栓有哪几种破坏形式？用什么方法可以防止？ 答：普通螺栓的受剪螺栓连接有5种破坏形式：

（1）栓杆剪断，当螺栓直径较小而钢板相对较厚时，可能发生。 （2）孔壁挤压坏，当螺栓直径较大钢板相对较薄时，可能发生。 （3）钢板拉断，当钢板因螺孔削弱过多时，可能发生。

（4）端部钢板剪断，当顺受力方向的端距过小时，可能发生。 （5）栓杆受弯破坏，当螺栓过于细长时，可能发生。

其中：栓杆剪断、 孔壁挤压坏和钢板拉断可通过计算要求防止。端部钢板剪断和栓杆受弯破坏通过构造要求防止。

10．在抗剪连接中，普通螺栓连接和摩擦型高强度螺栓连接的传力方式和破坏形式有何不同？

答：答：普通螺栓连接中的抗剪螺栓连接是依靠螺栓抗剪和孔壁承压来传递外力。当受剪螺栓连接在达到极限承载力时，可能出现五种破坏形式，即螺栓被剪断、孔壁被挤压坏、构件被拉断、构件端部被剪坏和螺栓弯曲破坏。 高强螺栓连接中的抗剪螺栓连接时，通过拧紧螺帽使螺杆产生预拉力，同时也使被连接件接触面相互压紧而产生相应的摩擦力，依靠摩擦力来传递外力。它是以摩擦力刚被克服，构件开始产生滑移做为承载能力的极限状态。

11．高强度螺栓摩擦型和受压型连接的受剪承载力极限状态的依据各是什么？ 答：高强度螺栓摩擦型连接在受剪计算时，以剪力达到板件接触面间可能发生的最大摩擦力为极限状态；高强度螺栓承压型连接在受剪计算时，以螺栓杆受剪或孔壁承压的最终破坏为极限状态。

《钢结构规范》规定螺栓布置时的最大、最小容许距离的原因。 12．

答：规定最小容许距离的原因是便于拧紧螺帽，不影响临近螺栓；避免螺栓周围应力集中、相互影响过大；避免构件截面削弱过多，降低其承载力；避免钢板端部被剪断。规定最大容许距离的原因是保证构件贴合紧密，防止构件间发生张口或鼓曲现象，防止板翘曲后水气及灰尘进入缝隙发生锈蚀。

13．螺栓在构件上的排列有几种形式？应满足什么要求？最小的栓距和端距分别是多少？ 答：螺栓在钢板上的排列有两种形式：并列和错列。并列布置紧凑，整齐简单，所用连接板尺寸小，但螺栓对构件截面削弱较大；错列布置松散，连接板尺寸较大，但可减少螺栓孔对截面的削弱。螺栓在钢板上的排列应满足三方面要求：（1）受力要求；（2）施工要求；（3）构造要求。最小的栓距为3d0，最小的端距为2d0。

14．何谓应力集中？应力集中对钢材的机械性能有何影响？

答：实际上钢结构构件中存在着孔洞、槽口、凹角、截面突然改变以及钢材内部缺陷，此时构件中的应力分布将不再保持均匀，而是在某些区域产生局部高峰应力，在另外一些区域则应力降低，形成所谓的应力集中。

四、计算题

（一）焊缝

1、如图所示，双角钢（长肢相连）和节点板用直角角焊缝相连，采用三面围焊，钢材为

w2手工焊，焊条E43型，已知：ff160N/mm，hf8mm，分配系数k10.65、Q235，

k20.35，试求： （1）此连接能承担的最大静荷载N？ （2）此连接能承担的最大动荷

载N？

解：（1）此连接能承担的最大静荷载N 端焊缝所能承担的力N3

N30.7hflw3fffw=0.7×8×2×140×1.22×160=306.07KN

肢背焊缝所能承担的力N1

N10.7hflw1ffw=0.7×8×2×(460－8)×160=810KN

NN10.5N3=(810+0.5×306.07)/0.65=1481.5KN

k1（2）此连接能承担的最大动荷载N 端焊缝所能承担的力N3

N30.7hflw3ffw=0.7×8×2×140×160=250.88KN

肢背焊缝所能承担的力N1

N10.7hflw1ffw=0.7×8×2×(460－8)×160=810KN

NN10.5N3=(810+0.5×250.88)/0.65=1439.1KN

k1试计算如图所示角钢与连接板的连接角焊缝长度。轴心力设计值N=830KN（静力荷载）。2、

角钢为21258010，长肢相连，连接板厚度t=12mm，钢材Q235，手工焊，焊条

w2（分配系数k10.65、k20.35，ff160N/mm，hf8mm） E43系列。

解：hf8mm＜hfmaxt(1~2)10(1~2)8~9mm（角钢肢背）

＜hfmax1.2tmin1.21012mm ＞hfnin1.5tmax1.5125.2mm采用三面围焊。正面角焊缝能承受的内力为：

N320.7hfbfffw20.781251.22160273kN

肢背和肢尖焊缝分别承担的内力

N11NN3/20.65830273/2403kN N22NN3/20.35830273/2154kN

肢背和肢尖焊缝需要的焊缝计算长度为：

lw1N1225mmw20.7hffflw2N286mm20.7hfffw，

l1lw1hf233mm240mm l2lw2hf94mm100mml3lw3125mm。角钢3、如图所示角钢与连接板的三面围焊连接。轴心力设计值N=1172KN（静力荷载）

为214010，连接板厚度t=16mm，钢材Q235，手工焊，焊条E43系列。试确定所给焊角尺寸是否满足构造要求并确定焊缝长度。（分配系数k10.7、k20.3，

ffw160N/mm2，hf8mm）

解：

hf8mm＜hfmaxt(1~2)10(1~2)9~8mm（角钢肢背）

＜hfmax1.2tmin1.21012mm ＞hfnin1.5tmax1.5166mm满足要求。

N30.7hflw3ff306.1kNN3667.35kN2NN2k2N3198.55kN2N1k1N每段焊缝的长度 （1）角钢肢背

wf

lw1N1372.4mm60hf480mm,可

20.7hfffw取实际长度l1lw1hf380.4mm380mm。 （2）角钢肢尖

lw2N2110.8mm8hf64mm,可

20.7hfffw取实际长度l2lw2hf118.8mm120mm。

（3）角钢端部焊缝的实际长度与计算长度相等即l3140mm

4、试验算图中所示柱牛腿中钢板与柱翼缘节点的连接焊缝的强度。图中荷载为静力荷载设

w2计值。钢材为Q235-B•F。手工焊，焊条E43型。ff160N/mm。

解：

V86.6kNN50kNM86.62005013010820kNmm上边缘点危险N5010318.3N/mm20.7hflw20.78244V86.610331.7N/mm20.7hflw20.782446M61082010395.0N/mm2220.7hflw20.782442Nf

VfMfM2fNff113.3N/mmf113.3222w231.798.1N/mmf160N/mmff1.221.225、如图所示柱牛腿中钢板与柱翼缘节点用角焊缝连接。试求此连接所能承受荷载F (为静

w2力荷载设计值)。钢材为Q235-B•F。手工焊，焊条E43型。ff160N/mm。

2

解：

V0.866FkNN0.50FkNM0.866F2000.5F130108.2F(kNmm)上边缘点危险N0.5F1030.183F(N/mm2)0.7hflw20.78244V0.866F1030.317F(N/mm2)0.7hflw20.782446M6108.2F1030.95F(N/mm2)220.7hflw20.782442NfVf

MfM2fNff1.133F(N/mm)f1.133F22w2(0.317F)0.981Ff160N/mmff1.221.22F163.1kN

（二）螺栓

1、如图所示，钢梁用普通C级螺栓与柱翼缘连接，连接承受设计值剪力V＝258 kN，弯矩M＝38.7 kN·m，梁端竖板下设支托，支托只在安装时起作用。钢材为Q235A·F，螺栓

2为M20，孔径d021.5mm，Ae244.8mm布置如图，焊条E43系列型，手工焊，验b2b2b2算此连接。（fv140N/mm,fc305N/mm,ft170N/mm）

2

解：（1）每个螺栓承载力设计值

NtbAeftb41.6kNNnv4Ncbdtfcb122kNbVd2fvb44kN

（2）受力最大的螺栓所受的剪力和拉力设计值：

V25.8kNNcbmn

MymaxNt32.25kNmyi2Nv（3）代入验算公式得

NVbNvNtb0.971 满足要求。 Nt222、试验算一梁和柱的摩擦型高强度螺栓连接，承受的弯矩和剪力设计值为M＝105kN·m、V＝720kN。12只M22的10.9级螺栓，并采用图中的尺寸排列，构件接触面采用喷砂处理。构件材料Q235钢。（P=190KN，u=0.450）按节点整体协调承受剪力计算。

解 ：（1）在弯矩作用下受力计算

My110510220Nt1＝＝＝93.75 kN ＜0.8P＝0.8×190＝152 kN

my124(42122202) 由比例关系得Nt2Nt1y21293.7556.25KN y120Nt3Nt1y3493.7518.75KN y120下部受压区三排螺栓Nti＝0

（2）承载力计算

N0.9nfbv(P1.25Ni1nt)

＝0.9×l×0.45[12×190—1.25×2×(93.75＋56.25＋18.75)]=753 kN＞V＝720 kN满足要求。

3、验算柱与牛腿间高强螺栓摩擦型连接是否安全，已知：荷载设计值N＝300kN，螺栓M20，孔径21.5mm，10.9级，抗滑移系数μ=0.5，高强螺栓的设计预拉力P=155kN。（12分）

解：将偏心力F向螺栓群形心简化得：

T300F3001003104kNmm

VF100kN

Nvb0.9nfP0.910.4519076.95kN

在T和V作用下，1号螺栓所受剪力最大

N1TxTy13000010054.54kN 2222xiyi6504100Tx1300005027.27kN 2222xiyi6504100N1TyVN1yV/n100/616.67kN

V2N1(N1Tx)2(N1TyN154.542(27.2716.67)270.04kNNvb满足要y)求，此连接安全。

4、如图所示，牛腿板与柱采用螺栓连接，钢材Q235，F=100KN，采用M22摩擦型高强度螺栓，构件接触面喷砂处理，抗滑移系数0.45，一个螺栓的预拉力P=190kN,试验算此连接的强度。

解：将偏心力F向螺栓群形心简化得：

T300Fy100Fx30080100603104kNmm30kNm

VFy80kN,NFx60kN

Nvb0.9nfP0.910.4519076.95kN

在T、N和V作用下，1号螺栓所受剪力最大

N1TxTy13000010054.54kN 2222xy6504100iiTx1300005027.27kN 2222xiyi6504100N1TyN N1xN/n10kN

VN1yV/n80/613.33kN

2TV2N1(N1TxN1N(54.5410)2(27.2716.67)276.25kNNvbx)(N1yN1y)满足要求，此连接安全。

5、如图所示，牛腿板与柱采用螺栓连接，钢材Q235，Fx30kN,Fy40kN（均为设计值），采用M20普通螺栓（C级），试验算此连接的强度。

fvb140N/mm2,fcb305N/mm2

解：将偏心力F向螺栓群形心简化得：

T300Fy100Fx300401003015000kNmm15kNm VFy40kN,NFx30kN

一个螺栓的抗剪承载力设计值为

NnbVd24f11bV202414010343.96kN

一个螺栓的承压承载力设计值为

Ncbdtfcb1201230510373.2kN

Nmin43.96kN

b在T、N和V作用下，1号螺栓所受剪力最大

N1TxTy11500010027.27kN 2222xy6504100iiTx1150005013.64kN 2222xiyi6504100N1TyN N1xN/n5kN

VN1yV/n40/66.67kN

2TV2bN1(N1TxN1N(27.275)2(13.646.67)238.13kNNminx)(N1yN1y)满足要求，此连接安全。

6、如图所示，牛腿板与柱采用螺栓连接，钢材Q235，Fx60kN,Fy80kN，采用

M22摩擦型高强度螺栓，构件接触面喷砂处理，抗滑移系数0.45，一个螺栓的预拉力P=190kN，试验算此连接的强度。

解：螺栓群形心O处的内力有：

33N300180kN 5544剪力VN300240kN

55弯矩MTe1807.0/2630kNcm

轴心拉力T在N、M作用下，最上排螺栓受力为最不利，一个螺栓所受的拉力为：

N1My1T180630(6.57.0/2)36.53kN n2yi282[23.522(3.56.5)2]一个螺栓所受到的剪力为：NvV24030kN n8b一个高强螺栓受拉承载力设计值：Nt0.8P0.8155124kN

一个高强螺栓受剪承载力设计值：Nv0.9nfP0.910.515569.75kN 所以高强螺栓同时承受拉剪时：

bNvN13036.530.721 此连接安全。 bbNvNt69.75124