钢结构试题06A(参考答案)知识讲解

1、学习-好资料南华大学2005 - 2006学年度第更多精品文档钢结构设计原理课程试卷（A卷）（适用专业方向：建筑工程、岩土工程、城市地下工程）得分阅卷人1、保证拉弯、压弯构件的刚度是验算其、填空（15分）长细比题号一二三四五六总分得分考试时间：120分钟考试日期：2006年5月24日考试类别：考试2、对于焊接结构，除应限制钢材中硫、磷的极限含量外，还应限制的含量不超过规定值。3、理想轴心压杆的失稳状态为屈曲4、衡量钢材抵抗冲击荷载能力的指标称为冲击韧性 。它的值越小，表明击断试件所耗的能量越,钢材的韧性越差5、在高强度螺栓性能等级中：8.8级高强度螺栓的含义是高强度螺栓的抗拉强度为2800 N

2、/mm ,屈强比为0.8 ; 10.9级高强度螺栓的含义是高强度螺栓的抗拉强度为1000 N/mm2 .屈强比为 0.9。6、手工角焊缝的焊脚尺寸hf （mm不得小于1.5 v t,t为较厚焊件厚度（mm,但对自动焊，最小焊脚尺寸可减少 1 mm;对T形连接的单向角焊缝，应增加 mm.7、承受动力荷载的角焊缝连接中，可采用平坡 焊缝或深熔 焊缝。8、一两跨连续梁，在外荷载作用下，截面上A 点应力为 o-1 =120N/mm2, o- 2 = -80 N/mm 2 , B 点的应11 = -20N/mm 2 ,点的应力比 P = 1/6(T2 = -120N/mm 2,则 A 点的应力比 0 =

3、 -2/3,应力幅 Act = 200 N/mm2; B,应力幅 Act = 100 N/mm 2。9、伸长率40和伸长率&5分别为标距长l = 10倍试件直径和l = 5倍试件直径的试件拉断后的长度伸长值与原标距比值的百分率10、偏心受压构件在弯矩作用平面内整体稳定的计算公式是:-mxMx1AxW1x(1-0.8NN< f式中:)exPmx是 弯矩等效系数N ex的表达式表不欧技临界力,其表达式为Nex得分阅卷人二、选择题（15分）1、验算工字形截面梁的折算应力，公式为:二2EA2 ,x学习-好资料为 D 。A、验算截面中的最大正应力和最大剪应力 日验算截面中的最大正应力和验算

4、点的剪应力 C验算截面中的最大剪应力和验算点的正应力 D验算截面中的验算点的正应力和剪应力2、双轴对称工字形截面梁，截面形状如图所示, 确的是 D。A、弯曲正应力最大的点是 3点日剪应力最大的点是 2点C折算应力最大的点是 1点D折算应力最大的点是 2点在弯矩和剪力共同作用下，关于截面中应力的说法正3、工字形梁受压翼缘宽厚比限值为:,式中bi为A受压翼缘板外伸宽度BC受压翼缘板全部宽度的1/3 D、受压翼缘板全部宽度、受压翼缘板的有效宽度4、工字形截面梁受压翼缘，保证局部稳定的宽厚比限值，对Q235钢为 b1 <15,对 Q345钢,t此宽厚更多精品文档比限值应AA比15更小B、仍等于1

5、5C比15更大D5、实腹式轴心受拉构件计算的内容有A强度日强度、刚度C强度、刚度、局部稳定和整体稳定D强度、局部稳定和整体稳定6、轴心受压构件的整体稳定系数中与、可能大于15,也可能小于15B。B等因素有关。A、构件截面类别、两端连接构造、长细比B、构件截面类别、钢号、长细比C、构件截面类别、计算中心长度系数、长细比D、构件截面类别、两个方向的长度、长细比7、钢结构实腹式压弯构件的设计一般应进行的计算内容为_D。A、强度、弯矩作用平面内稳定性、局部稳定、变形B、弯矩作用平面内稳定性、局部稳定、变形、长细比C、强度、弯矩作用平面内稳定性及弯矩作用平面外的稳定性、局部稳定、变形D、强度、弯矩作用平

6、面内稳定性及弯矩作用平面外的稳定性、局部稳定、长细比单轴对称的实腹式压弯构件整体稳定计算公式N：mxMxxAxW1x(1-0.8NN )N ex学习-好资料NPaMvN- mxMx-< fd中的兀、Wix、W2x取值为。A%W2x（1-1.25NN ） "exA、W1x和W2x为单轴对称截面绕非对称轴较大和较小受压纤维的毛截面抵抗矩，¥x值亦不同;B、W1x和W2x为单轴对称截面绕非对称轴较小和较大受压纤维的毛截面抵抗矩,，x值亦不同;C、W1x和W2x为单轴对称截面绕非对称轴较大和较小受压纤维的毛截面抵抗矩，¥x值相同;D、W1x和W2x为单轴对称截面绕非

7、对称轴较小和较大受压纤维的毛截面抵抗矩,x值相同;9、单个螺栓的承压承载力中，Nc =d £ t % ,其中：Z t为 da、 a+c+eB、b 十 dC、max a+c+e,b+d )D、min ia+c + e,b+d10、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、设计计算不同更多精品文档三、简答题（30分）阅卷人1.根据你所知道的钢结构工程，试述其特点。（1）建筑钢材强度高，塑性和韧性好；（2）钢结构的重量轻；（3）材质均匀，和力学计算的假定比较符合；（4）工业化程度高，工期短；（5）密封性好；（6）抗震性能好；（7）

8、耐热性较好钢结构的下列缺点有时会影响钢结构的应用：（1）耐腐蚀性差（2）耐火性差（3）钢结构在低温条件下可能发生脆性断裂2、什么是刚材的疲劳和疲劳强度，什么情况下需要进行疲劳验算？钢材在连续反复的动力荷载作用下，裂纹生成、扩展以致脆性断裂的现象称为钢材的疲劳或疲劳 破坏。疲劳破坏时，截面上的应力低于钢材的抗拉强度甚至低于屈服强度，破坏前没有征兆，呈脆性 断裂特征。钢材在规定的作用重复次数和作用变化幅度下所能承受的最大动态应力成为疲劳强度。实 用上通常取n=5x106次时相应得疲劳强度作为钢材的耐久疲劳强度，或称钢材的疲劳强度极限，意即应力循环无穷多次，试件不致发生疲劳破坏的循环应力0max的极

9、限值，记作°e。我国钢结构设计规范GB 500172003中就具体规定，承受直接动力荷载重复作用的钢结构构件及其连接当应力变化的循环次数n25 M104应进行疲劳计算。3、什么叫塑性破坏？什么叫脆性破坏？如何防治脆性破坏的发生？钢材有两种性质完全不同的破坏形式，即塑性破坏和脆性破坏。钢结构所用的钢材在正常使用的 条件下，虽然有较高的塑性和韧性，但在某些条件下，仍然存在发生脆性破坏的可能性。塑性破坏也称延性破坏，其特征是构件应力达到抗拉极限强度后，构件产生明显的变形并断裂。 破坏后的端口呈纤维状，色泽发暗。由于塑性破坏前总有较大的塑性变形发生，且变形持续时间较长, 容易被发现和抢修加固

10、，因此不至于发生严重后果。脆性破坏在破坏前无明显塑性变形，或根本就没有塑性变形，而突然发生断裂。破坏后的断口平 直，呈有光泽的晶粒状。由于破坏前没有任何预兆，破坏速度又极快，无法及时察觉和采取补救措施, 具有较大的危险性，因此在钢结构的设计、施工和使用的过程中，要特别注意这种破坏的发生。4、影响钢材性能的因素主要有哪些？(1)化学成分白影响： C、S、P、V、Ti、Mn、Si、Al、O、N(2)成材过程中的影响：冶炼浇铸(注) 轧制 热处理(3)残余应力的影响：(4)应力集中的影响：(5)钢材的冷作硬化和时效：(6)温度的影响：5、说明实腹式偏心受压构件弯距作用内的稳定验算公式e + .i*N

11、/NEx尸A 路Nex、W1X的意义。N 压弯构件的轴向压力设计值Mx 所计算构件段范围内的最大弯矩设计值；x弯矩作用平面内的轴心受压构件的稳定系数；W1X 弯矩作用平面内对较大受压纤维的毛截面模量;Nex 欧拉临界力，Nex =n2EA/片；x截面塑性发展系数；-X 等效弯矩系数得分四、计算题（40 分）1、已知一轴心受压实腹构件的截面如下图所示，轴心压力设计值(包括构件 自重)N=2000KN计算长度1ox=6m,lOy=3m,截面采用焊接组合工字形，翼缘钢 板为火焰切割边，钢材为Q345屈服点fy=345N/mrmi强度设计值fd=315N/mrmi 弹性模量E=2.06X105N/mm

12、截面无削弱。试计算该轴心受压实腹构件的整体 稳定性。(15)已知截面对x、y轴均为b类截面，口 1=0.65 , 口2=0.965 ,支3=0.300当 ZW0.21印寸，中=0 = 1%/；fy学习-好资料2一2当1> 0.215H,中fy、-cr 250X12卜二2十a3九十九2 )7&2+仪3工+ 12 / 4产j解：(1)截面及构件几何性质计算截面面积：A=250*8+2(250*12)=8000 mm21Ix =一(25 27.43 -24.2 253) = 11345cm4 121I v = (1.2 253 2 25 0.83) = 3126cm412惯性矩:更多精

13、品文档回转半径：ix =上=11.91cm iy =6.25cm Ay . A长细比：x =L =侬=50.4 一 =lox =20° =48ix 11.91iy 6.25相对长细比：因心 > Ky,只需计算元,工=&Jf =50=匚叵二=06565二 E 二 2.06 105(2)整体稳定计算对于 b 类截面 邛=* =3 |i(0.965 + 0.3Z + Z2 )-0(0.965 + 0.31 + Z2 2 -4Z2 1 fy2 I1=(1.5929 - .0.8135) =0.80160.8620Ncrd = Afd =0.8016 80 102 315 = 2

14、020kN - N = 2000kN2、一双轴对称工字形截面构件，两端简支，除两端外无侧向支承，跨中作用一集中荷载F=480kN,如以保证构件的整体稳定为控制条件，构件的最大长度的上限l是多少。设钢材的屈服点为 235N/ 2 (计算本题时不考虑各种分 mm项系数)解：1、截面及构件几何性质计截面面积:A=120 1.2+2(40 2)=304 cm213392185604惯性矩：I x =一(40 124 -38.8 120 )= 768213cm11523203 313：12390cm1212截面模量：wx = Ix = 92强0 2h 1212422、验算截面强度31 l 1 .480

15、10 ,M F ll(1)弯曲正应力： 2-=4< 215 = l < 22200mmWxWx1152320 1033 31(2)腹板与冀缘交接点折算应力：假设剪应力全由腹板承受IM X +3(2)2 < fvd2= l < 19782mmWx 124 1Aw31(3)验算其刚度：f =W n l <25160mm48EI 250(4)由“可不进行受弯构件整体体稳定计算的条件”有:1i b1< 13二l S3M400=5200mm,但考虑到题意以保证构件的整体稳定为控制条件，所以 l >5200mm。综上所述，lmax =19782mm3、试设计用拼接

16、钢板的角焊缝对接连接(如下图示)。已知钢板宽B=270mm 厚度t二28 mm拼接盖板t2=16 mm该连接承受的静态轴心力 N=140CkN (设 计值)，钢材为Q235-B,手工焊，焊条为E43型。解：确定焊脚尺寸：由于此处焊缝在板件边缘施焊，且拼接盖板厚度t2 =16mm > 6mm, t2 t1,则:hfmax =t _(1 2)mm=16(12)=15或 14mmhfmin =1.5V7 =1.5728 = 7.9mm,取 hf =10mm(1)采用两面侧焊时，如上面右图示：N 1400 103连接一侧所需焊缝的总长度 lw =N- 1 1400 10= 1250mmheffw

17、0.7 10 160此对接连接采用了上下两块盖板，共有4条侧焊缝，故一条侧焊缝的实际长度为:“ lw1250lw = - 2hf = 2 10 = 333mm 60hf =60 10 = 600mm44所需拼接盖板长度：L =2lw'+10 = 2父333 +10 = 676mm，取680mm拼接盖板的宽度就是两条侧面角焊缝之间的距离，应由强度条件和构造要求确定。根据强度条件，在钢材种类相同的条件下，拼接盖板的截面积应等于或大于被连接钢板的截面积。选定拼接盖板宽度 b = 240mm,则 A' = 240 乂 2乂 16 = 7680mm2 > A = 270 父 28 = 7560mm2 满足强度要求。根据构造要求，应满足：b =240mm y iw = 315mm,且16t = 16父16 = 256mm,满足要求。故选定拼接盖板尺寸为 680mmM 240mmM 16mm。(2)采用三面围焊时，如上面右图示设拼接盖板的宽度和厚度与采用两面侧焊时相同