钢结构一注(2008年)2011.6试题及解答.doc

一级注册结构工程师钢结构专业历年试题 2008年试题与解答题1620 某皮带运输通廊为钢平台结构，采用钢支架支承平台，固定支架未示出。钢材采用Q235-B，焊条为E43型，焊接工字钢翼缘为火焰切割边，平面布置及构件如图1620所示，图中长度单位为mm。 图162016梁1的最大弯矩设计值Mmax=507.4kNm，考虑截面削弱，取Wnx=0.9Wx。试问，强度计算时，梁1最大弯曲应力设计值(Nmm2)，与下列何项数值最为接近?A149 B157 C166 D174解 题目中看不到需要进行疲劳验算的任何条件，故按照不必验算疲劳对待。根据钢结构设计规范钢板50017-2003第4.1.1条：4.1.1在主平面内受弯的实腹构件(考虑腹板屈曲后强度者参见本规范第4.4.1条)，其抗弯强度应按下列规定计算： f (4.1.1)式中 Mx、My 同一截面处绕x轴和y轴的弯矩(对工字形截面：x轴为强轴，y 轴为弱轴)：Wnx 、Wny对x轴和y轴的净截面模量； x、y截面塑性发展系数；对工字形截面，x =1.05，y =1.20：对箱形截面，x =y =1.05；对其他截面可按表5.2.1采用； f钢材的抗弯强度设计值。当梁受压翼缘的自由外伸宽度与其厚度之比大于13 而不超15 时，应取x =1.0。fy为钢材牌号所指屈服点。 对需要计算疲劳的梁,宜取x =y =1.0。今=9.11 3，依据钢结构设计规范GB 50017-2003第4.1.1条，可考虑塑性发展系数。该题为单向受弯构件，Mmax=0 Nmm2 故选择C 若取塑性发展系数x=1.0，会得到最后结果为174 Nmm2 故误选择D 17条件同题16，平台采用钢格栅板，设置水平支撑保证梁上翼缘平面外稳定，试问，整体稳定验算时，梁1最大弯曲应力设计值(Nmm2)，与下列何项数值最为接近? 提示：梁的整体稳定系数b采用近似公式计算。A1 93 B174 C166 D157解 依据钢结构设计规范GB 50017-2003第4.2.2条：4.2.2 除4.2.1条所指情况外，在最大刚度主平面内受弯的构件，其整体稳定性应按下式计算： f (4.2.2)式中 Mx绕强轴作用的最大弯矩； Wx按受压纤维确定的梁毛截面模量； b梁的整体稳定性系数，应按附录B确定。B.5 受弯构件整体稳定系数的近似计算均匀弯曲的受弯构件，当y120时，其整体稳定系数b可按下列近似公式计算： 1 工字形截面(含H型钢)：双轴对称时：b= (B.5-1)单轴对称时： b= (B.5-2)设置水平支撑保证梁上翼缘平面外稳定，侧向支承点之间的距离为水平支撑交点之间的距离，该题为6 m。 Nmm2 故选择B若认为不需要验算整体稳定，取b=1.0计算，则得到最后结果为156.6 Nmm2，故误选择D 点评：规范第4.2.1条规定：“有铺板(各种钢筋混凝土板和钢板)密铺在梁的受压翼缘上并与其牢固相连、能阻止梁受压翼缘的侧向位移时” 可不计算梁的整体稳定性。今题目给出的条件不甚明确，但因为提示了整体稳定系数b的计算方法及同时设置了水平支撑，故认为应该验算整体稳定性。18梁1的静力计算简图如图18所示。荷载均为标准荷载：梁2传来的永久荷载Gk=20kN，可变荷载Qk=80kN；永久荷载(含梁自重)gk=2.5kNm，可变荷载qk=1.8kNm。试问，梁1的最大挠度与其跨度的比值，与下列何项数值最为接近? A1505 B1438 C1376 D1329图18解集中荷载引起的挠度为mm均布荷载引起的挠度为mm跨中挠度与跨度之比为 故选择A 19假定钢支架ZJ1与基础和平台梁均为铰接，此时支架单肢柱上的轴心压力设计值为N=480kN。试问，当作为轴心受压构件进行稳定性验算时，支架单肢柱上的最大压应力设计值(Nmm2)，与下列何项数值最为接近? A1 14 B127 C146 D162解 依据钢结构设计规范GB 50017-20035.1.2 实腹式轴心受压构件的稳定性应按下式计算： f (5.1.2-1)式中 轴心受压构件的稳定系数(取截面两主轴稳定系数中的较小者)，应根据构件的长细比、钢材屈服强度和表5.1.2-1、表5.1.2-2的截面分类按附录C采用。表5.1.2-1 轴心受压构件的截面分类(板厚t0.8b类b类长细比：x= y= H形截面，bh=200300=0.660.8， 截面对x轴和y轴属于b类。由y =9 6查表，得到y=0.581。 Nmm2 故选择C 20钢支架的水平杆(杆4)采用等边双角钢(756)组成的十字形截面，两端用连接板焊在立柱上。试问，当按实腹式构件计算时，水平杆两角钢之间的填板数，与下列何项数值最为接近?A3 B4 C5 D6解 对于交叉支撑，通常认为一杆受拉，另一杆受压退出工作，根据内力分析该水平杆件应为零杆，但作为另外立柱平面外的支承点来考虑该水平杆必须按受压设计。依据钢结构设计规范GB 50017-2003：5.1.5 用填板连接而成的双角钢或双槽钢构件，可按实腹式构件进行计算，但填板间的距离不应超过下列数值：受压构件： 40 i； 受拉构件： 80 i。 i为截面回转半径，应按下列规定采用： 1 当为图5.1.5 a、b所示的双角钢或双槽钢截面时，取一个角钢或一个槽钢对与填板平行的形心轴的回转半径；2 当为图5.1.5 c所示的十字形截面时，取一个角钢的最小回转半径。受压构件的两个侧向支承点之间的填板数不得少于2个。 图5.1.5 计算截面回转半径时的轴线示意图填板间的距离不应超过40iy0 =4014.9=596 mm，于是，4200mm间共有4200596=7个距离，所需填板数为6个(两个端部不需要)。 若认为水平杆不受力，将其视为拉杆考虑 ，填板间的距离不应超过80 iy0=8014.9=l192 mm，于是，42001192=3.5。为此，会错选A、B或者C。 题2l23某工业钢平台主梁，采用焊接工字形截面，如图2123所示。Ix=4157910 6mm4，Q345B制作。由于长度超长，需要工地拼接。图2123 21主梁腹板拟在工地用10.9级摩擦型高强度螺栓进行双面拼接，如图21所示。连接处构件接触面处理方式为喷砂后生赤锈。拼接处梁的弯矩设计值Mx=6000kNm，剪力设计值V=1200kN。试问，主梁腹板拼接所用高强度螺栓的型号，应按下列何项采用? 提示：弯矩设计值引起的单个螺栓水平方向最大剪力=142.2kN。 AM16 BM20 CM22 DM24 图21解 依据钢结构设计规范GB 50017-20037.2.2 高强度螺栓摩擦型连接应按下列规定计算：1 在抗剪连接中，每个高强度螺栓的承载力设计值应按下式计算： =0.9 nfP (7.2.2-1)式中 nf传力摩擦面数目； 摩擦面的抗滑移系数，应按表7.2.2-1采用；P一个高强度螺栓的预拉力，应按表7.2.2-2采用。7.2.2-1 摩擦面的抗滑移系数在连接处构件接触面的处理方法构件的-钢号Q235钢Q345钢、Q390钢Q420钢喷砂(丸)0.450.500.50喷砂(丸)后涂无机富锌漆0.350.400.40喷砂(丸)后生赤锈0.450.500.50钢丝刷清除浮锈或未经处理0.300.350.40一个高强度螺栓的预拉力P(kN)螺栓的性能等级螺栓公称直径(mm)M16M20M22M24M27M308.8级8012515017523028010.9级100155190225290355图中一侧螺栓数为84=32个。剪力设计值引起的单个螺栓竖向剪力为120032=37.5 kN 一个受力最大螺栓承受的总剪力kN依据钢结构设计规范)GB 50017-2003第7.2.2条， kN所需预拉力为查表7.2.2-2可知，10.9级M22高强度螺栓可提供预拉力P=190 kN，满足要求。 故选择C 点评：在本题中，是否需要考虑剪力向一侧螺栓群形心简化形成一个弯矩增量M(实际上对于螺栓群而言是扭矩)? 若考虑此M，将是以下步骤：M=1200(40+55+5)103=120 kNm受力最大螺栓因此受到的剪力设计值为 =ll kN将该力分解为水平向和垂直向，分别为 kN kN 于是，受力最大螺栓承受的剪力设计值为： =150.7 kN 该力与不考虑弯矩增量时相比，增加了(150.7147)147=2.5，不会造成多大的影响。因此仍然选择C。22主梁翼缘拟在工地用10.9级M24摩擦型高强度螺栓进行双面拼接，如图22所示，螺栓孔径d0=25.5mm。设计按等强原则，连接处构件接触面处理方式为喷砂后生赤锈。试问，在拼接头一端，主梁上翼缘拼接所用高强度螺栓的数量，与下列何项数值最为接近?A1 2 B18 C24 D30图22 解 依据钢结构设计规范)GB 50017-2003高强度螺栓摩擦型连接处的强度应按下列公式计算： =f (5.1.1-2) f (5.1.1-3)式中 n在节点或拼接处，构件一端连接的高强度螺栓数目； n1所计算截面(最外列螺栓处)上高强度螺栓数目； A构件的毛截面面积。摩擦型高强度螺栓连接按照等承载力原则设计时，所需螺栓数为 依据钢结构设计规范)GB 50017-2003第7.2.2条，一个10.9级M24摩擦型高强度螺栓的抗剪承载力设计值为 0.920.5225=202.5 kN 于是 考虑到1排布置6个，所以，取2 4个，选择C。7.2.4 在构件的节点处或拼接接头的一端，当螺栓或铆钉沿轴向受力方向的连接长度l1大于15d0时，应将螺栓或铆钉的承载力设计值乘以折减系数(1.1)。当l1大于60 d0时，折减系数为0.7，d0为孔径。此时，连接长度为380=240 mm24mm或l=10d或l150mm(按较小值)的螺栓。d为公称直径，l为螺杆公称长度 2 A、B级螺栓孔的精度和孔壁表面粗糙度，C级螺栓孔的允许偏差和孔壁 表面粗糙度。均应符合现行国家标准钢结构工程施工质量验收规范GB 50205的要求。7.2.1 普通螺栓、锚栓和铆钉连接应按下列规定计算： 1 在普通螺栓或铆钉受剪的连接中，每个普通螺栓或铆钉的承载力设计值应取受剪和承压承载力设计值中的较小者。受剪承载力设计值：普通螺栓 (7.2.1-1)承压承载力设计值：普通螺栓 =dt (7.2.1-3)7.2.4 在构件的节点处或拼接接头的一端，当螺栓或铆钉沿轴向受力方向的连接长度l1大于15d0时，应将螺栓或铆钉的承载力设计值乘以折减系数(1.1)。当l1大于60 d0时，折减系数为0.7，d0为孔径。 一个5.6级M24普通螺栓的抗剪承载力为：根据规范表3.4.1-4; 5.6级N/mm2 N/mm2 NN取二者较小者， kN。翼缘净截面可承受的拉力设计值为：N=25(650624)295=3731.75103N一侧所需螺栓数 今按照2 4个螺栓考虑，连接长度为：380=240 mm15 d0=1524=360，不必考虑折减，故24个螺栓可以满足要求 故选择C 题2427 某一支架为单向压弯格构式双肢缀条柱结构，如图2427所示。截面无削弱，材料为Q235-B，E43焊条，手工焊接。柱肢采用HA300200610(翼缘为焰切割边)，缀条采用636。该柱承受的荷载设计值为：轴心压力N=960kN，弯矩Mx=210kNm，剪力V=25kN。柱在弯矩作用平面内有侧移，计算长度l0x=17.5m；柱在弯矩作用平面外计算长度loy=8m。 提示：双肢缀条柱组合截面Ix=104900104 mm4，ix=304mm 图242724试问，强度计算时，该格构式双肢缀条柱柱肢翼缘外侧最大压应力设计值(Nmm2)，与下列何项数值最为接近？ 提示：Wx=2622.5103 mm3A165 B173 C178 D183解 依据钢结构设计规范GB 50017-20035.2.1 弯矩作用在主平面内的拉弯构件和压弯构件，其强度应按下列规定计算： f (5.2.1)式中 x、y与截面模量相应的截面塑性发展系数，应按表5.2.1采用。表5.2.1 截面塑性发展系数x、y项次截 面 形 式xy71.01.05柱肢翼缘外侧最大压应力设计值为 Nmm2 上式中，依据表5.2.1，取x=1.0 故选择A 25试验算该格构式双肢缀条柱弯矩作用平面内的稳定性，并指出最大压应力设计值(Nmm2)，与下列何项数值最为接近? 提示：=0.131；W1x= 3497103 mm3；有侧移时，mx=1.0A165 B173 C178 D183解 依据钢结构设计规范GB 50017-2005.2.3 弯矩绕虚轴(x轴)作用的格构式压弯构件，其弯矩作用平面内的整体稳定性应按下式计算： f (5.2.3)式中 W1x=Ix/y0；Ix为对x轴的毛截面惯性矩;y0为由x轴到压力较大分肢的轴线距离或者到压力较大分肢腹板外边缘的距离,二者取较大者；x、由换算长细比确定。5.1.3 格构式轴心受压构件的稳定性仍应按公式(5.1.2-1)计算，但对虚轴(图5.1.3 a的x轴和图5.1.3 b、c的z轴和y轴)的长细比应取换算长细比。换算长细比应按下列公式计算：1双肢组合构件(图5.1.3 a)：当缀件为缀板时：ox = (5.1.3-1)当缀件为缀条时： ox = (5.1.3-2)式中 x整个构件对x轴的长细比； 1分肢对最小刚度轴1-1的长细比，其计算长度取为：焊接时，为相邻两缀板的净距离；螺栓连接时，为相邻两缀板边缘螺栓的距离；1x构件截面中垂直于x轴的各斜缀条毛截面面积之和。今已知ix=304 mm，于是 换算长细比 表5.1.2-1 轴心受压构件的截面分类(板厚t40mm)截 面 形 式对x轴对y轴 格构式焊接 、板件边缘焰切b类b类焊接，翼缘为轧制或剪切边b类c类按照b类截面查表，得到x=0.813，于是 Nmm2 故选择B 26试验算格构式柱分肢的稳定性，并指出最大压应力设计值(Nmm2)，与下列何项数值最为接近?A1 65 B1 69 C1 73 D183解 受力较大分肢所受压力为： kN分肢绕y轴的计算长度为8 m，长细比为 注意，整个组合截面的y轴实际上是工字形截面的x轴，所以上式中ix=129 mm。按照b类截面查表，得=0.797。于是 Nmm2 故选择D 27试验算格构式柱缀条的稳定性，并指出最大压应力设计值(Nmm2)，与下列何项数值最为接近? 提示：计算缀条时，应取实际剪力和按规范公式（5.1.6）计算的剪力二者中的较大者 A29 B35 C41 D45 解 依据钢结构设计规范GB 50017-2003：5.1.6 轴心受压构件应按下式计算剪力： V= (5.1.6)剪力V值可认为沿构件全长不变。 对格构式轴心受压构件，剪力V应由承受该剪力的缀材面(包括用整体板连接的面)分担。N25kN 所以，取剪力为28734 N计算。 每一根缀条所受压力为Nb=20318 N由题图可知，缀条与节点的连接应该判断为使用节点板（斜平面）， 缀条计算长度取为几何长度l0=注意：采用 y0 =12.4mm计算缀条的长细比 表5.1.2-1 轴心受压构件的截面分类(板厚t40mm)截 面 形 式对x轴对y轴 轧制热轧等边角钢b类b类按照b类截面查表，得到=0.80。于是Nmm2 故选择B 28试问，计算吊车梁疲劳时，作用在跨间内的下列何种吊车荷载取值是正确的? A荷载效应最大的相邻两台吊车荷载标准值 B荷载效应最大的一台吊车荷载设计值乘以动力系数 C荷载效应最大的一台吊车荷载设计值 D荷载效应最大的一台吊车荷载标准值解 依据钢结构设计规范GB 50017-20033.1.5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(荷载标准值乘以荷载分项系数)；计算疲劳时，应采用荷载标准值。3.1.6 对于直接承受动力荷载的结构：在计算强度和稳定性时，动力荷载设计值应乘动力系数；在计算疲劳和变形时，动力荷载