结构设计原理试卷讲解版2.pdf

一 单项选择题 本大题共 20 小题 每小题 2 分 共 40 分 1 现行钢结构设计规范关于钢材疲劳计算采用的设计方法为 D A 全概率极限状态设计法 B 半概率极限状态设计法 C 近似概率极限状态设计法 D 容许应力设计法 2 以下同种牌号四种厚度的钢板中 钢材设计强度最高的为 A A 12mm B 24mm C 30mm D 50mm 3 当钢板厚度较大时 为防止钢材在焊接或在厚度方向承受拉力而发生分层撕裂 钢材应满足的性能指标 是 A A Z 向收缩率 B 冷弯性能 C 冲击韧性 D 伸长率 4 钢构件最易产生脆性破坏的应力状态是 B A 单向压应力状态 B 三向拉应力状态 C 二向拉一向压的应力状态 D 单向拉应力状态 5 根据施焊时所持焊条与焊件间的相互位置的不同 施焊方位分为四种 其中操作最难 质量最难于保证 的施焊方位是 D A 平焊 B 立焊 C 横焊 D 仰焊 6 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 7 如图 两钢板用直角角焊缝连接 手工焊 合适的焊角尺寸 hf C A 12mm B 10mm C 8mm D 5mm 8 螺栓排列时 要求螺栓端距 2d0 d0为螺栓孔径 目的是为了防止发生 C A 螺栓受剪破坏 B 板件被拉断破坏 C 板件被冲剪破坏 D 板件被挤压破坏 9 图示高强螺栓群摩擦型连接受弯后的旋转中心为 A A a 点 B b 点 C c 点 D d 点 10 某截面无削弱的热轧型钢实腹式轴心受压柱 设计时应计算 C A 整体稳定 局部稳定 B 强度 整体稳定 长细比 C 整体稳定 长细 D 强度 局部稳定 长细比 11 某单轴对称截面轴心受压柱 绕对称主轴失稳时 其失稳形式是 B A 弯曲屈曲 B 弯扭屈曲 C 扭转屈曲 D 既可能弯曲屈曲也可能扭转屈曲 12 双肢格构式轴心受压柱 虚轴为 x x 轴 实轴为 y y 轴 确定两单肢间距离 时应根据 D A 强度条件 B C D x y xoy oxy 13 初始弯曲和荷载的初始偏心对轴心受压构件整体稳定承载力的影响为 A A 初弯曲和初偏心均会降低稳定承载力 B 初弯曲和初偏心均不会影响稳定承载力 C 初弯曲将会降低稳定承载力 而初偏心将不会影响稳定承载力 D 初弯曲将不会影响稳定承载力 而初偏心将会降低稳定承载力 14 梁采用 Q235 钢 梁受压翼缘的自由外伸宽度与其厚度之比即 b1 t 13 是为了保证翼缘板的 B A 整体稳定 B 局部稳定 C 抗弯强度 D 抗剪强度 15 某简支梁 荷载向下作用于梁的受拉下翼缘 欲提高此梁整体稳定承载力的最有效途径是 C A 改变荷载作用位置 B 增大受拉翼缘宽度 C 减小梁受压翼缘的侧向计算长度 D 减少受压翼缘宽度 16 设计焊接梁时 确定梁最小截面高度应满足的要求是 B A 建筑要求 B 刚度要求 C 施工要求 D 经济要求 17 在低温工作的钢结构选择钢材除强度 塑性 冷弯性能指标外 还需 C 指标 A 低温屈服强度 B 低温抗拉强度 C 低温冲击韧性 D 疲劳强度 18 钢材脆性破坏同构件 D 无关 A 应力集中 B 低温影响 C 残余应力 D 弹性模量 19 下列钢结构计算所取荷载设计值和标准值 哪一组为正确的 C 计算结构或构件的强度 稳定性以及连接的强度时 应采用荷载设计值 计算结构或构件的强度 稳定性以及连接的强度时 应采用荷载标准值 计算疲劳和正常使用极限状态的变形时 应采用荷载设计值 计算疲劳和正常使用极限状态的变形时 应采用荷载标准值 A B C D 20 焊接残余应力不影响构件的 B A 整体稳定 B 静力强度 C 刚度 D 局部稳定 21 钢结构的主要缺点是 C A 结构的重量大 B 造价高 C 易腐蚀 不耐火 D 施工困难多 22 现行钢结构规范所采用的设计方法是 C A 安全系数法 B 半概率经验极限状态法 C 近似概率极限状态设计法 D 全概率设计法 23 验算工字形组合截面轴心受压构件翼缘和腹板的局部稳定时 计算公式中的长细比为 C A 绕强轴的长细比 B 绕弱轴的长细比 C 两方向长细比的较大值 D 两方向长细比的较小值 24 格构柱设置横隔的目的是 D A 保证柱截面几何形状不变 B 提高柱抗扭刚度 C 传递必要的剪力 D 上述三种都是 25 下面的 B 情况应将其设计强度进行折减 A 动力荷载作用的构件 B 单角钢单面按轴压计算稳定的构件 C 有应力集中影响的构件 D 残余应力较大的构件 26 焊接工字形截面梁腹板上配置横向加劲肋的目的是 D A 提高梁的抗剪强度 B 提高梁的抗弯强度 C 提高梁的整体稳定 D 提高梁的局部稳定 27 高强螺栓承压型连接比摩擦型连接 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 28 实腹式压弯构件在弯矩作用平面外屈曲形式是 C A 弯曲变形 B 扭转变形 C 弯扭变形 D 三种变形均有可能 29 长细比较小的十字形轴压构件易发生屈曲形式是 B A 弯曲屈曲 B 扭转屈曲 C 弯扭屈曲 D 斜平面屈曲 30 下列有关残余应力对压杆稳定承载力的影响 描述正确的是 A A 残余应力使柱子提前进入了塑性状态 降低了轴压柱的稳定承载力 B 残余应力对强轴和弱轴的影响程度一样 C 翼缘两端为残余拉应力时压杆稳定承载力小于翼缘两端为残余压应力的情况 D 残余应力的分布形式对压杆的稳定承载力无影响 31 下列梁不必验算整体稳定的是 D A 焊接工字形截面 B 箱形截面梁 C 型钢梁 D 有刚性铺板的梁 32 同类钢种的钢板 厚度越大 A A 强度越低 B 塑性越好 C 韧性越好 D 内部构造缺陷越少 33 在构件发生断裂破坏前 有明显先兆的情况是 B 的典型特征 A 脆性破坏 B 延性破坏 C 强度破坏 D 失稳破坏 34 下列哪项措施对提高梁的稳定承载力有效 D A 加大梁侧向支撑点间距 B 减小梁翼缘板的宽度 C 提高钢材的强度 D 提高梁截面的抗扭刚度 35 轴心受压杆件的柱子曲线表示柱子的 A A 临界应力与长细比的关系 B 初弯曲曲线 C 柱子受压后的挠曲线 D 临界应力与柱长的关系 36 钢材经历了应变硬化应变强化之后 A A 强度提高 B 塑性提高 C 冷弯性能提高 D 可焊性提高 37 结构承载力极限状态的一种设计表达式为 011 2 n GGkQQ kQiciQik i SSS R 式中 ci 是 C A 结构重要性系数 B 荷载分项系数 C 可变荷载组合系数 D 材料的抗力分项系数 38 结构钢材易发生脆性破坏的应力状态是 A A 三向同号等值拉应力 B 两向异号等值正应力 C 单向压应力 D 三向等值剪应力 39 角钢和钢板间用侧焊缝搭接连接 当角钢肢背与肢尖焊缝的焊脚尺寸和焊缝的长度都等同时 C A 角钢肢背的侧焊缝与角钢肢尖的侧焊缝受力相等 B 角钢肢尖侧焊缝受力大于角钢肢背的侧焊缝 C 角钢肢背的侧焊缝受力大于角钢肢尖的侧焊缝 D 由于角钢肢背和肢尖的侧焊缝受力不相等 因而连接受有弯矩的作用 40 以下截面中抗扭性能较好的是 D A 槽钢截面 B 工字型截面 CT 形截面 D 箱形截面 二 简答题 本大题共 2 小题 21 题 10 分 22 题 12 分 共 22 分 41 试绘制混凝土轴压时的应力试绘制混凝土轴压时的应力 应变曲线 并简述其特征和主要影响因素 应变曲线 并简述其特征和主要影响因素 3 分 特征 主要有上升段和下降段 1 分 应力较小时成线性关系 1 分 应力较大时成非线性关系 1 分 主要影响因素 混凝土强度 强度提高 峰值点应变高 下降段陡延性差 2 分 加载速度 愈大 强度高 峰值应变低 下降段陡延性差 2 分 42 试简述影响梁整体稳定的主要因素 现有简支梁的截面如各图所示 除截面放置和荷载在截面上的作 用位置不同之外 其它条件均相同 请指出整体稳定性最好的和最差的梁 试简述影响梁整体稳定的主要因素 现有简支梁的截面如各图所示 除截面放置和荷载在截面上的作 用位置不同之外 其它条件均相同 请指出整体稳定性最好的和最差的梁 并说明理由并说明理由 影响梁整体稳定的主要因素有 1 荷载类型 1 分 2 荷载的作用位置 1 分 3 梁的侧向刚度 y EI 1 分 4 受压翼缘的自由长度 1 l 1 分 图 B 所示整体稳定性最好 1 分 图 C 所示整体稳定性最差 1 分 因图 B 荷载作用在下翼缘而限制梁的扭转 所以图 B 整体稳定性好于图 A 2 分 同理图 D 整体稳定性好于图 C 1 分 因图 B 加强了受压翼缘 所以图 B 整体稳定性好于图 D 2 分 同理图 A 整体稳定性好于图 C 1 分 43 试绘出有明显流幅的钢材的应力 试绘出有明显流幅的钢材的应力 应变关系曲线 分为哪些阶段 并绘出理想弹塑性模型的应力应变关系曲线 分为哪些阶段 并绘出理想弹塑性模型的应力 应变 关系曲线 应变 关系曲线 10 分 分 答 每个图 3 分 4 个阶段 弹性 屈服 强化 颈缩 每个 1 分 44 为保证梁腹板的局部稳定 应按哪些规定配置加劲肋 为保证梁腹板的局部稳定 应按哪些规定配置加劲肋 8 分 分 答 当 y wf t h 235 80 0 时 应按构造配置横向加劲肋 当 y w y f t h f 235 170 235 80 0 时 应按计算配置横向加劲肋 y wf t h 235 170 0 应配置横向加劲肋和纵向加劲肋 梁的支座处和上翼缘受有较大固定集中荷载处设支承加劲肋 45 格构柱绕虚轴的稳定设计为什么要采用换算长细比 写出换算长细比的公式 格构柱绕虚轴的稳定设计为什么要采用换算长细比 写出换算长细比的公式 6 分 分 格构式轴心受压柱当绕虚轴失稳时 剪力主要由缀材分担 柱的剪切变形较大 剪力造成的附加挠曲影响 不能忽略 故对虚轴的失稳计算 常以加大长细比的办法来考虑剪切变形的影响 加大后的长细比称为换 算长细比 双肢缀条式柱的换算长细比的计算公式 1 2 0 27 A A xx 双肢缀板式柱的换算长细比的计算公式 2 1 2 0 xx 三 计算题 本大题共 4 小题 23 题 12 分 24 题 8 分 25 题 10 分 26 题 8 分 共 38 分 46 如图所示 节点板与柱通过角钢用摩擦型高强螺栓连接 验算柱与角钢之间的螺栓是否安全 如图所示 节点板与柱通过角钢用摩擦型高强螺栓连接 验算柱与角钢之间的螺栓是否安全 已知 摩擦型 高强螺栓采用 已知 摩擦型 高强螺栓采用 M20 8 8 级 预拉力级 预拉力 P 125kN 0 45 8 分 分 解 高强螺栓连接受弯时 旋转中心在螺栓群的形心 将受力向螺栓群的形心简化 弯矩mNeFM 1260070180 1 分 轴力 1 分 kNN180 单个高强度螺栓的抗拉承载力 2 分 kNPN b t 1001258 08 0 最上部螺栓受力最大 其受力为 1 分 1 2 22 18012600 150 41 4 82 250150 b tt i M yN Nk nmy NN 3 分 柱与角钢之间的螺栓连接是安全的 47 图示焊接工字钢梁 钢材 图示焊接工字钢梁 钢材 Q345 承受次梁传来的集中荷载 次梁可作为主梁的侧向支撑点 验算该梁的 承受次梁传来的集中荷载 次梁可作为主梁的侧向支撑点 验算该梁的 整体稳定 已知 整体稳定 已知 KNF300 2 15840mmA 36 1017 4mmWx 48 1051 0mmIy y b f 235 y xy bb h t w Ah 4 4 1 4320 2 1 2 20 1 b 0 1 282 0 07 1 b b 2 310mmNf 10 分 分 解 mm A I i y y 74 56 15840 1051 0 8 1分 50 70 74 56 4000 y oy y i L 1分 mkNFaM x 12004300 1分 y b y xy bb fh t w Ah235 4 4 1 4320 2 1 2 235 235 0 8284 4 14 5 70 1 1017 4 82815840 5 70 4320 20 1 2 62 3 3分 6 040 987 0 40 3 282 0 07 1 b 1分 22 6 6 3106 291 1017 4987 0 101200 mm N f mm N W M xb x 3分 满足要求 48 如图所示工字形截面柱 两端铰支 截面无削弱 承受轴心压力设计值为 如图所示工字形截面柱 两端铰支 截面无削弱 承受轴心压力设计值为 900kN 跨中横向集中力设 跨中横向集中力设 计值计值 100kN 钢材 钢材 Q235B f 215N mm2 1 05 试验算此构件的强度承载力能否满足要求 试验算此构件的强度承载力能否满足要求 8 分 分 x 解 49 验算图示角焊缝连接的强度 已知承受静荷载 钢材为验算图示角焊缝连接的强度 已知承受静荷载 钢材为 Q235 AF 焊条为 焊条为 E43 型 型 2 160mmNf w f 偏离焊缝形心的力 偏离焊缝形心的力kNF500 mme100 mmhf10 图中尺寸单位 图中尺寸单位 mm 无引弧板 无引弧板 12 分 分 解 将外力移向焊缝形心 得 F kN F N 2 500 2 1分 kN F V 2 500 2 1分 mkN Fe M 2 50 2 1 0500 2 1分 2 3 75 64 10400 107 022 10500 mmN lh N we N f 2分 2 3 75 64 10400 107 022 10500 mmN lh V we f 2分 2 2 6 62 99 10400 107 022 10506 mmN W M M f 2分 最上面的点为危险点 222222 16048 14975 64 22 1 75 6462 99 mmNfmmN w ff f f 3分 所以 此角焊缝连接是安全的 50 图示一实腹式压弯柱高 图示一实腹式压弯柱高 5m 在弯矩作用平面内为下端固定 上端自由 该柱承受轴压力设计值 在弯矩作用平面内为下端固定 上端自由 该柱