钢结构试题一及答案

1、考试科目： 钢结构 考试方式：闭卷 试卷类型： A 学期：2010 2011学年第2学期题号一二三四五六七八九十总得分得分阅卷人得分一、填空题（每空1分，共25分） 梁的强度分抗弯强度、抗剪强度、强度和 强度。 在格构式柱的横截面上穿过肢件腹板的轴叫，穿过两肢之间缀材面的轴称为。当梁的抗弯强度不够时，增大梁截面的任一尺寸均可，但增大 最有效。对于梁局部稳定的考虑，规范对受压翼缘采用 来控制，对腹板根据h/tw设置。格构式压弯构件绕虚轴受弯时，以截面 屈服为设计准则。 考虑钢材的塑性性能，拉弯和压弯构件是以 作为其强度极限。等截面框架柱的平面内计算长度H=kH，而u由K查表可得，这里K为。弯距绕

2、虚轴作用的格构式压弯构件，在弯距作用平面外的整体稳定一般由 计算得到保证。屋盖支撑系统可分为:支撑、支撑、支撑和系杆。吊车梁直接承受由吊车产生的三个方向的荷载:竖向荷载、荷载和 荷载。厂房围护墙分、 和 三大类。 大跨度建筑物按结构方案可分为平面承重和空间承重，其中平面承重形式常见的有：大跨度结构、框架大跨 度结构、大跨度结构。 常用的高层建筑钢结构的结构体系主要有：框架结构体系、结构体系、结构体系、 框架-核心筒结构体系及筒体体系。 平板型的空间网格结构一般由三种基本单元组成，即、和三角锥体。得分二、名词解释（每题4分，共20分）支承加劲肋2.应力蒙皮效应3.节点域4.卡轨力5.墙架得分三、

3、问答题（每题6分，共30分）计算格构式压杆绕虚轴弯曲的整体稳定性时，为什么要采用换算长细比？等截面框架柱的平面内计算长度通常根据弹性稳定理论确定，并须作哪些假定?简述屋盖支撑的作用。试简述空间结构的优越的力学性能。高层钢结构具有良好的综合经济效益和力学性能，其特点主要表现在哪几方面?得分四、计算题（共25分） k例普某双轴对称焊接工字形截面组合梁两端铰接，受均布荷载，其截面尺寸如右图所示且截面无削弱，孑日目已知该梁跨中最大弯距为Mx=3735kNm，支座处最大剪力匕悠=834.5kN。试验算其抗弯强度及x. _ L _xg 抗剪强度是否满足要求。（注：Y =1.05，f = 205N/mm2,

4、 f =125N/mm2） （10 分）有一两端为双向铰接长10m的箱形截面压弯构件，材料为Q235钢，截面尺寸和内力设计值如图所示，试验算其弯距作用平面内、外整体稳定是否满足要求。（注：中=0.898，中=0.815，中=1.0（注：中=0.898，中=0.815，中=1.0， P =P = 0.65，门=0.7， y = 1.05，U=150，f = 215N/mm2,E=206000N/mm2)(15 分)-500 X 14-600X 124-注：（1）/x fN JY x匕(1 - 0.8 n)Exx（2）答案:一、填空题（每空1分，共25分）梁的强度分抗弯强度、抗剪强度、局部承压强度

5、和复杂应力作用下的折算强度。在柱的横截面上穿过肢件腹板的轴叫实轴，穿过两肢之间缀材面的轴称为虚轴。当梁的抗弯强度不够时，增大梁截面的任一尺寸均可，但增大梁的高度最有效。对于梁局部稳定的考虑，规范对受压翼缘采用宽厚比来控制，对腹板根据h0/tw设置加劲肋。格构式压弯构件绕虚轴受弯时，以截面 边缘屈服准则屈服为设计准则。考虑钢材的塑性性能，拉弯和压弯构件是以截面出现塑性铰作为其强度极限。等截面框架柱的平面内计算长度H0 =皿，而r由K查表可得，这里K为结点处的梁柱线刚度之比。弯距绕虚轴作用的格构式压弯构件，在弯距作用平面外的整体稳定一般由分肢的稳定计算得到保证。屋盖支撑系统可分为：横向水平 支撑、

6、 纵向水平 支撑、垂直 支撑和系杆。吊车梁直.接承受由吊车产生的三个方向的荷载:竖向荷载、 横向水平荷载和 纵向水平荷载。 厂房围护墙分砌体自承重墙、大型混凝土墙板 和 轻型墙皮 三大类。大跨度建筑物按结构方案可分为平面承重和空间承重，其中平面承重形式常见的有：梁式大跨度结构、框架大跨度结构、拱式大跨度结构。 常用的高层建筑钢结构的结构体系主要有：框架结构体系、框架-剪力墙结构体系、框架-支撑结构体系、框架-核心筒结构体系及筒体体 系。 平板型的空间网格结构一般由三种基本单元组成，即平面桁架、四角锥体和三角锥体。二、名词解释（每题4分，共20分）支承加劲肋：指承受固定集中荷载或者支座反力的横向

7、加劲肋。应力蒙皮效应：当压型钢板和压型铝板与周边构件进行可靠连接后形成一道深梁，面内刚度很好，能有效地传递纵横方向的水平力提高结构的 整体刚度，这一现象称为应力蒙皮效应。节点域：由上下水平加劲肋和柱翼缘所包围的柱腹板简称为节点域。卡轨力：由于吊车轨道不可能绝对平行，吊车轮子和轨道之间有一定空隙，当吊车刹车时，或吊车运行时车身不平行，发生倾斜，都会在大轮子和轨道之间产生较大的摩擦力，通称卡轨力。墙架：厂房的围护结构承受由墙体传来的荷载并将荷载传递到基础或厂房框架柱上，这种结构构件系统称墙架。三、问答题（每题6分，共30分）计算格构式压杆绕虚轴弯曲的整体稳定性时，为什么要采用换算长细比？答：格构式

8、构件绕虚轴发生弯曲失稳时，所产生的横向剪应力需要由缀材承担，由此产生的附加剪切变形较大，导致构件的刚度减小，稳定临界 力降低，其影响不能忽略。故用换算长细比Aox作为整个构件对虚轴的长细比，既考虑缀材剪切变形对格构式构件临界力的影响，又可以用 TOC o 1-5 h z 来验算构件整体稳定性。（6分）等截面框架柱的平面内计算长度通常根据弹性稳定理论确定，并须作哪些假定？答：等截面框架柱的平面内计算长度通常根据弹性稳定理论确定并须作以下假定：（1）框架只承受作用于节点的竖向荷载，忽略横梁荷载和水平荷载产生梁端弯距的影响； （2分）（2） 所有框架柱同时丧失稳定，即所有框架柱同时达到临界荷载； （

9、2分）（3） 失稳时横梁两端的转角相等。 （2分）简述屋盖支撑的作用。答：屋盖支撑的作用：1） 保证结构的空间整体作用； （1.5分）2） 避免压杆侧向失稳，防止拉杆产生过大的振动； （1.5分）3） 承担和传递水平荷载（如风荷载、悬挂吊车水平荷载和地震荷载等）；._ （1.5分）4） 保证结构安装时的稳定与方便。一一（1.5分）试简述空间结构的优越的力学性能。答：空间结构的优越的力学性能：空间结构或者是由一整块连续空间体构成的或者是由许多杆件扩展而成的，不论何种构成方式，它们都是以整个结构的形体来承受外来荷载。空间结构里每一构件均是整体结构的一部分，按照空间的几何特性分担承受荷载任务，没有平

10、面结构体系中构件 之间那种主次关系。空间结构不仅具有三度空间的结构体形，而且在荷载作用下为三向受力，呈空间工作状态并以面内力或轴力为主。这一鲜明特征使得空间结构的杆件截面较平面结构的小。 （6分）高层钢结构具有良好的综合经济效益和力学性能，其特点主要表现在哪几方面？答：（1）自重轻。钢材的抗拉、抗压、抗剪强度高，因而钢结构构件断面小、自重轻。 （1.5分）（2） 抗震性能好。钢材良好的弹塑性性能，可使承重骨架及节点等在地震作用下具有良好的延性。一一 （1.5分）（3） 有效使用面积高。高层建筑钢结构的结构断面小，因而结构占地面积小，同时还可适当降低建筑层高。 （1.0分）（4） 建造速度快。高

11、层钢结构的构件一般在工厂制造，现场安装，因而可提供较宽敞的现场施工作业面。 （1.0分）（5） 防火性能差。不加耐火防护的钢结构构件，其平均耐火时限约15min左右，明显低于钢筋混凝土。 （1.0分） TOC o 1-5 h z HYPERLINK l bookmark33 o Current Document 四、计算题（共25分），“n M某双轴对称焊接工字形截面组合梁两端铰接，受均布荷载，其截面尺寸如右图所示且截面无削弱，已知该梁跨中最大弯距为M=3735kNm，支座处最大剪力匕悠=834.5S。试验算其抗弯强度及一x菖营抗剪强度是否满足要求。（注：Y =1.05，f = 205N/mm

12、2, f =125N/mm2） （10分）i，村解：（1）梁的截面几何常数I = -1（42x 154.83 - 41.2x 1503）= 1396000cm4（2 分）12w =h2w =h2x1396000154.8=18000cm 3 （2 分）（2分）S = 42 x 2.4 x 76.2 + 0.8 x 75 x 37.5 = 9930.96（2分）（2）验算抗弯强度（无削弱W尸 W ）M b = xM b = xWx（3）验算抗剪强度3735 x 1061.05 x 18000 x 103=197.6N / mm2 f = 205N / mm2 （2 分）y = VmaxS = 一

13、834.5 x 103 （420 x 24x 762 + 750 x 8 x 375）= 60.5N/mm2 f = 125N/mm2（2 分）I t1396000 x 104 x 10v有一两端为双向铰接长10m的箱形截面压弯构件，材料为Q235钢，截面尺寸和内力设计值如图所示，试验算其强度及弯距作用平面 内、外整体稳定是否满足要求。(注：中=0.898 ,甲y = 0.815 ,甲b =1.0 , P =。= 0.65 ,门=0.7 , y =1.05 , UL150,f = 215N/mm2, E=206000N/mm2)(15 分)注：（1）(2)6 mx， N y 吗(1 - 0.8

14、- f N)Ex解：（注：（1）(2)6 mx， N y 吗(1 - 0.8- f N)Ex解：（1）截面的几何特征N=2400kN6 Mtx中W1A = 2 x 60 x 1.2 + 2 x 50 x 1.4 = 284cm 21 =x (50 x 62.83 -47.6x603)= 175171.4667cm4 牝 175200cm412c 1 =2 x x 1.4 x 503 + 2 x 60 x 1.2 x 19.42 = 83362.5067cm4 w 83360cm4 12W1x175200 _=5578.709cm4 牝 5580cm331.4lx 284175200 v 。.=24.8cm, iV = 17.1cm2840.（5 分）（2）验算弯距作用平面内的稳定迎= 40.3 既 15024.8NEx兀2NEx兀2EA 丸2 x 206000 x 284 x 102 = 31790 x 103 N = 31790kN1.1X2X1.1 x 40.326 = 0.65N+2400 x 103 + 0.898 x N+2400 x 103