华科土木钢结构试卷B标答

华中科技大学土木工程与力学学院《钢结构设计原理》参考答案（B卷）2011〜2012学年度第一学期一、问答题。（每问分，共分）1、选择屈服强度作为钢材静力强度标准值的依据是什么？答：选择屈服强度f作为强度设计值的依据是：f是刚才弹性与塑性的分界点，且钢材屈服y y后，塑性变形很大（2%~3%），可以避免突然破坏；从屈服开始到断裂，塑性工作区域很大，钢材有很大的强度储备。2、承压性高强螺栓可能的破坏形态有哪些？怎样防止这些可能的破坏形态的发生？答：承压性高强螺栓可能的破坏形态有杆身剪坏，弯曲破坏；被连接构件挤压破坏，端部冲减破坏及净截面强度不足破坏，对这5种破坏形态，应该分别通过构造措施或计算来放置防止。杆身弯曲破坏通过杆件长度小于5倍螺栓直径来防止；构件端部冲剪破坏通过限制端距来防止；其他三种破坏通过高强螺栓抗剪计算、承压计算、净截面强度计算来防止。3、请解释什么是疲劳破坏？什么是疲劳寿命？影响焊接结构疲劳强度的因素有哪些？答：疲劳破坏：在名义应力低于屈服点的高周循环荷载作用下，钢材内部缺陷导致裂纹扩展,使钢材在尚未达到极限强度甚至低于屈服点时，发生突然的脆性破坏的现象。疲劳寿命：在达到疲劳破坏前所允许的最高应力循环次数。影响焊接结构疲劳强度的因素有：应力幅，应力循环次数（疲劳寿命），构件和连接的类型。4、当计算轴心受压缀条柱时，如何考虑柱剪切变形的影响？此时柱的等稳定条件是什么？答：对格构式缀条柱的虚轴，单位剪切角较大，剪力产生的剪切变形不能忽略，它将降低构件的整体稳定临界力，计算中采用换算长细比考虑这一不利影响，缀条柱λ=:λ2+274。，OxylxAA此时柱的等稳定条件为λ=λ。oxy5、理想轴心受压构件有几种可能的失稳形式？普通最常见的是哪一种？答：理想的轴心压杆可能的失稳形式是：弯曲屈曲；扭转屈曲；弯扭屈曲。普通最常见的是弯曲屈曲。6、《规范》给出了几条轴心受压构件的代表曲线？是依据哪些情况来制定这些柱子曲线的？答：《规范》给出了4条轴心受压构件的代表曲线。根据不同截面形状、不同加工条件和相应的残余应力大小、不同的弯曲屈曲方向以及1/1000的初弯曲来制定这些柱子曲线的。二、计算题（共4题，64分）1、图示板与柱翼缘用直角角焊缝连接，钢材采用Q235钢，焊条为E43系列焊条焊，焊脚尺寸为h=10mm，fw=160N/ ，受静力荷载作用，已知F=250kN,P=150kN。试验算此焊f f /mm2缝是否安全。（17分）【解】8h=80mm<1=300mm-20mm=280mm≤60h=600mm（1分）4 3 3 '.一V=-P=120kN;N=F+-P=250+-x150=340kN（2分）\o"CurrentDocument"5 5 54 4M=5Pe=5x150x100=120x103kNmmQ分）6M

σM=—

fh乙1eN6x12x103x103一= =65.6Njmm2（3分）120.7x10x2x（280）2 ：WON=T

fhieV340X1031 0.7x10x2x280W=86.7N；mm2（3分）120X103h乙1 0.7x10x2x280ew=30.6N；mm2（3分）fWfTVfoM+σN 、（f]?2f）2+（tv）2=128.5Nmm2≤160N;mm2（3分）2、如图所示螺栓连接采用Q235-B级钢,C级螺栓直径d=22mm,试问此连接所能承受的最大外力F设计max值为多少？（13）÷+÷

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+十+Nb=n吧fb=2×'14x222义140=106.4（分）VV4V 4Nb=dEt∙fb=22×20×305=1342N（2分）N]=106.4N（WVF≤106.4×13=13832Na分）1A=20×400-20×3×23.5=659加9（2分）nlA=20×∣^50×2+√752+7θ2×4^∣-20×5×23.5=785加9（2分）n2F O二一≤f=20MPa分）AnlF≤205×A=135kN（W因此F=Imin{F,F}=135kN（1分）max 1 23、某建筑物采用如图所示的梁格布置，次梁间距2.1m,主梁间距6m,柱截面高0.5m。采用普通工字钢作为次梁。梁上铺设钢筋混凝土预制板，并与主次梁有可靠的连接，能够保证其整体稳定。均布活荷载标准值2.5kN∕m2，楼板自重标准值为3kN∕m2。主梁和次梁、主梁和柱子均采用构造为铰接的连接方法，次梁选用I25a,重量为38.1kg∕m,主梁选用I50a,试验算边主梁截面。（19'）I50a的Ix=46472cm4,重量为93.6kg∕m,υ=1/400,f=205N∕mm2解：梁的计算跨度为：2.1×5m-0.5m=10m（1分）次梁重量为：38.1×6=228.6kg（0.5分）次梁传来的恒荷载标准值为：19.5kN,设计值为：23.4kN（2分）次梁传来的活荷载标准值为：15.8kN,设计值为：22.1kN（2分）次梁传来的总荷载标准值为：35.3kN，设计值为：45.5kN（2分）设计荷载产生的支座处最大剪力为：V=45.5kN×4Z2=91kN（2分）工50a的I=46472Cm4，重量为93.6kgZm（0.5分）跨中最大弯矩为:M =91×10/2—45.5X2.1/2—45.5x2.1×3/2max1936+—×--6×102=275.6kN∙m8100（3分）梁的强度验算:M 275.6×106×250 x = γW-1.05×46472×104xx=141.2MPa≤f=205MPa（2分）由荷载标准值产生的最大弯矩为:M=70.6×10∕2—35.3×2.1/2—35.3×2.1X3/2+k产生的最大挠度为：93.6100×102∕8=216.4kN∙m（2分）Ml2 216.4×102×1012 「］10000”V =——k—= =22.6mm<LvJ= =25mm（3分）max10EI 10X2.06×105X46472×104 T400x该边梁的强度与刚度均满足要求。（3分）4、试验算图示压弯构件平面外的稳定性，钢材为，F=100kN，N=900kN，M λ2f P=0.65+0.352，φ=1.07——JXU，跨中有一侧向支撑，f=215Nmm2，比 Mb 44000 2351A=16700mm2，I=792.4X106mm4，I=160X106mm4X y（分）【解】W=L=792.4X106X2=3.17×106mm3（3分）X h/2 500;I1—xAAix「92.4X106=217.8mm（1分）T16700L 16000,=—0x-= Xi 217.8x=73.5（1.5分）M 画亚=97.9mmy∖A116700（1分）λ= =8000=S].7查表φ_0.677（1.5分）yi97.9 yyλ2 f 81.72f ,八、φ=1.07——义U=1.07- 义U=0.918（1分）b44000235 44000235P=0.65+0.35M=