《钢结构》 试卷 二十六.pdf

钢结构 钢结构 试卷 二十六 一 简答题 每小题 5 分 共 20 分 1 结构或构件的承载能力极限状态包括哪些计算内容 正常使用极限状态又包括哪些内容 2 为什么采用钢材的屈服点fy作为设计强度标准值 无明显屈服点的钢材 其设计强度值如何 确定 3 为了保证实腹式轴压杆件组成板件的局部稳定 有哪几种处理方法 4 何谓焊接板梁的最大高度hmax和最小高度hmin 梁的经济高度he的范围 腹板太厚或太薄会出 现什么问题 二 单项选择题 在每小题的四个备选答案中 选出一个正确答案 并将正确答案的序号填在 题干的括号内 每小题 1 分 共 10 分 1 下列各项 不属于结构的承载能力极限状态范畴 A 静力强度计算 B 动力强度计算 C 稳定性计算 D 梁的挠度计算 2 在下列各化学元素中 的存在可提高钢材的强度和抗锈蚀能力 但却会严重地降低 钢材的塑性 韧性和可焊性 特别是在温度较低时促使钢材变脆 冷脆 A 硅 B 铝 C 硫 D 磷 3 根据钢材的一次拉伸试验 可得到如下四个力学性能指标 其中 是钢结构的强度储 备 A 屈服点fy B 抗拉强度fu C 伸长率 D 弹性模量E 4 普通轴心受压构件的承载力经常决定于 A 扭转屈曲 B 强度 C 弯曲屈曲 D 弯扭屈曲 5 摩擦型高强度螺栓的抗剪连接以 作为承载能力极限状态 A 螺杆被拉断 B 螺杆被剪断 C 孔壁被压坏 D 连接板件间的摩擦力刚被克服 6 根据施焊时焊工所持焊条与焊件之间的相互位置的不同 焊缝可分为平焊 立焊 横焊和 仰焊四种方位 其中 施焊的质量最易保证 A 平焊 B 立焊 C 横焊 D 仰焊 7 为了保证焊接板梁腹板的局部稳定性 应根据腹板的高厚比 w 0 t h 的不同情况配置加颈肋 当 y f 235 80 w 0 t h 170 y f 235 时 应 A 不需配置加劲肋 B 配置横向加劲肋 C 配置横向和纵向加颈肋 D 配置横向 纵向和短加颈肋 8 双轴对称焊接工字形单向压弯构件 若弯矩作用在强轴平面内而使构件绕弱轴弯曲 则此 构件可能出现的整体失稳形式是 A 平面内的弯曲屈曲 B 扭转屈曲 C 平面内的弯曲屈曲或平面外的弯扭屈曲 D 平面外的弯扭屈曲 9 屋架设计中 积灰荷载应与 同时考虑 A 屋面活荷载 B 雪荷载 C 屋面活荷载与雪荷载两者中的较大者 D 屋面活荷载与雪荷载 10 梯形屋架端斜杆最合理的截面形式是 A 两不等边角钢长边相连的 T 形截面 B 两不等边角钢短边相连的 T 形截面 第 1 页 共 7 页 C 两等边角钢相连的 T 形截面 D 两等边角钢相连的十字形截面 三 填空题 每空 1 分 共 10 分 1 用结构钢材制成的拉伸试件进行拉伸试验时 得到的平均应力 应变关系曲线 关系曲 线 可分为 和颈缩阶段 2 计算直角角焊缝承载能力时是以 方向的最小截面为危险截面 此危险截面称为角焊 缝的计算截面或有效截面 侧面角焊缝的强度要比正面角焊缝的强度 3 侧面角焊缝的计算长度与其焊脚高度之比越大 侧面角焊缝的应力沿其长度的分布 4 轴心受拉构件的承载能力极限状态是 5 实腹式拉弯构件的截面出现 是构件承载能力的极限状态 但对格构式拉弯构件或冷 弯薄壁型钢截面拉弯杆 常把 视为构件的极限状态 这些都属于强度的破坏形式 对于轴心拉力很小而弯矩很大的拉弯杆也可能存在和梁类似的弯扭失稳的破坏形式 四 计算题 第 1 小题 15 分 第 2 小题 20 分 第 3 小题 25 分 共 60 分 1 如图所示 钢牛腿与钢柱采用对接焊缝进行连接 已知钢牛腿的截面尺寸为 翼缘板宽 b 250mm 厚度为t 14mm 腹板高度h0 300mm 厚度为tw 12mm 作用于牛腿上的偏心 荷载设计值为 250KN 静力荷载 偏心距为e 170mm 钢材为Q235 采用手工焊 焊条为 E43 型 采用引弧板 焊缝质量等级为二级 试对此连接进行验算 15 分 已知 fwv 125N mm2 fwt fwc 215N mm2 注意 为降低计算量 这里已给出构件截面的部分几何 特性参数 对接焊缝截面形心轴距翼缘外边缘距离为y0 86 6mm y1 y0 86 6mm y2 227 4mm Ix 7074cm4 Aw 36cm2 2 有一实腹式双轴对称焊接工字形截面轴心受压柱 Q235 钢材 翼缘为焰切边 对x y轴均 属于b类截面 截面尺寸为 翼缘板宽b 250mm 厚度为t 12mm 腹板高度为h0 350mm 厚度为tw 10mm 计算长度为lox 12m loy 4m 承受的轴心压力设计值为 1200KN 试对该柱 进行验算 20 分 f 215N mm2 第 2 页 共 7 页 3 如图所示一焊接组合截面板梁 截面尺寸为 翼缘板宽度b 340mm 厚度为t 12mm 腹 板高度为h0 450mm 厚度为tw 10mm Q235 钢材 梁的两端简支 跨度为 6m 跨中受一 集中荷载作用 荷载标准值为 恒载 40KN 活载 70KN 静力荷载 试对梁的抗弯强度 抗剪强度 折算应力 整体稳定性和挠度进行验算 f 215N mm2 fv 125N mm2 l v 400 1 25 分 b b b y 2 y x 2 y f 235 h4 4 t 1 W Ah4320 0 81 b 1 1 2 3 b b 1269 04646 0 注意 为降低计算量 这里已给出构件截面部分几何特性参数 A 126 6cm2 Ix 51146cm4 Iy 7861cm4 Wx 2158cm4 Sx 1196cm3 Sx1 942cm3 第 3 页 共 7 页 附表 1 15 Q235 钢 3 号钢 b 类截面轴心受压构件的稳定系数 第 4 页 共 7 页 钢结构试题参考答案 一 简答题 每小题 5 分 共 20 分 1 结构或构件的承载能力极限状态包括静力强度 动力强度和稳定等的计算 达到这种 极限状态时 结构或构件达到了最大承载力而发生破坏 或达到了不适于继续承受荷 载的巨大变形 结构或构件的正常使用极限状态是对应于结构或构件达到正常使用或 耐久性的某项规定限值 达此极限状态时 结构或构件虽仍保持承载力 但在正常荷 载和作用下产生的变形已不能使结构或构件满足正常使用的要求 包括静力荷载作用 下产生的巨大变形和动力荷载作用下产生的剧烈振动等 2 选择屈服点作为结构钢材设计强度标准值是因为 1 它是钢材开始塑性工作的特征点 钢材屈服后 塑性变形很大 极易为人们察觉 可及时处理 避免发生破坏 2 从屈 服到钢材破坏 整个塑性工作区域比弹性工作区域约大 200 倍 且抗拉强度与屈服点 之比 强屈比 较大 是钢结构的极大后备强度 使钢材不会发生真正的塑性破坏 十 分安全可靠 对无明显屈服点的钢材 以卸载后试件的残余应变为 0 2 所对应的应力 作为屈服点 3 对翼缘板 可通过增加其厚度 使其宽厚比不超过一定的限值以确保其满足局部稳定 性要求 对腹板 一方面可以通过增加其厚度 使其高厚比不超过一定的限值 也可 在腹板中央沿腹板全长设置一根纵向加劲肋 以保证其局部稳定性要求 4 梁的高度应由建筑高度 刚度要求和经济条件三者来确定 建筑高度是指梁格底面最 低表面到楼板顶面之间的高度 它的限制决定了梁的最大可能高度hmax 一般由建筑 师提出 刚度要求是要求梁的挠度v v 它决定了梁的最小高度hmin 由经济条件 可定出梁的经济高度he 一般由梁的用钢量为最小来确定 梁的经济高度的范围为 hmin he hmax 腹板太厚将增加用钢量 导致不经济 而太薄 梁的腹板将不能保证 局部稳定性要求 从而使梁的稳定性承载能力降低 二 单项选择题 每小题 1 分 共 10 分 1 D 2 D 3 B 4 C 5 D 6 A 7 B 8 A 9 C 10 A 三 填空题 每空 1 分 共 10 分 1 弹性阶段 弹塑性阶段 塑性阶段 强化阶段 2 45 低 3 越不均匀 4 强度承载力极限状态即钢材的屈服点 5 塑性铰 截面边缘开始屈服 四 计算题 第 1 小题 15 分 第 2 小题 20 分 第 3 小题 25 分 共 60 分 1 解 由于翼缘处剪应力很小 可以认为全部剪力由腹板处的竖直焊缝均匀承受 而弯 矩由整个 T 形截面焊缝承受 荷载设计值计算 V F 250KN M 250 0 17 42 5KN m 验算正应力 M1 4 6 x 1 107074 6 86105 42 I yM 52N mm2 fwt M2 4 6 x 2 107074 4 227105 42 I yM 136 6N mm2 fwc 验算剪应力 第 5 页 共 7 页 3600 10250 A V 3 w 69 4N mm2 fwv 验算 2 点折算应力 2222M 2 4 6936 1363 182N mm2 1 1fwt 验算表明 连接安全 2 解 1 构件截面几何特性计算 A 25 1 2 2 35 1 0 95cm2 Ix 12 1 25 37 43 25 1 353 23237cm4 Iy 12 1 2 1 2 253 3125cm4 ix 95 23237 A Ix 15 64cm iy 95 3125 A Iy 5 74cm x 64 15 1200 i l x ox 76 7 y 74 5 400 i l y oy 69 7 2 强度验算 因截面无削弱 所以这里无需验算强度 3 整体稳定性验算 截面对 x y 轴弯曲屈曲都属于 b 类截面 故整体稳定性由绕 x 轴屈曲控制 由 x 76 7 查表得 y 0 709 2 3 y 1095709 0 101200 A N 178 2N mm2 f 整体稳定性能够保证 4 局部稳定性验算 翼缘 12 120 t b1 10 10 0 1 y f 235 10 0 1 76 7 17 67 腹板 10 350 t h w 0 35 25 0 5 y f 235 25 0 5 76 7 63 35 局部稳定性能够保证 3 解 荷载设计值计算 P 1 2 40 1 4 70 146KN M 4 6146 4 PL 219KN m 第 6 页 共 7 页 V 2 P 73KN 1 构件截面几何特性计算 iy 6 126 7861 A Iy 7 88cm y 88 7 600 i l y oy 76 1 2 强度验算 抗弯强度 4 6 x max 1051146 23710219 I My 101 5N mm2 f 抗剪强度 max 101051446 1011961073 tI VS 4 33 wx x 17 1N mm2 fv 折算应力 1 max h h0 101 5 474 450 96 4N mm2 1 101051146 109421073 tI VS 4 33 wx 1x 13 4N mm2 222 1 2 1 4 1334 963 99 2N mm216 故需要验算整体稳定性 y 2 y x 2 y bb f 235 h4 4 t 1 W Ah4320 0 81 1 4 474 4 2 11