钢结构模拟试题参考答案

模拟试题参考答案（一）填空题：1、钢材重量轻而强度高，塑性和韧性好，钢构造的耐热性好但防火性差。2、对于普通钢排架和框架构造，由于很难分辨产生最大效应的可变荷载，荷载组合系数ψ取0.85。3、衡量钢材塑性性能的重要指标是伸长率；4、冷作硬化提高了钢材的屈服强度；减少了钢材的塑性和韧性；5、钢材发生疲劳破坏的先决条件是形成裂缝；6、焊接构造在低温下容易发生脆断；7、焊接16Mn钢时，应采用Ｅ50××焊条；8、工程中采用的10.9级螺栓属于高强度螺栓，等级代号中的“10”表达螺栓材料的最低抗拉强度fu=1000N/mm2，“.9”表达螺栓材料屈强比为0.9；9、轴压构件腹板局部稳定的确保条件是h0／tw不不不大于某一限值，此限值和钢材的屈服强度有关，与压杆的最大长细比有关；10、在钢梁抗弯强度计算中规定了截面塑性发展系数的限值，而不是完全按塑性铰来设计，这既能充足运用材料的强度性能，又能避免梁的变形过大而影响梁的正常使用；11、梁的腹板的重要作用是抗剪；12、当梁的整体稳定系数φb不不大于0.6时，需用φ'b替代φb，它表明钢梁已经进入弹塑性阶段；13、弯矩绕虚轴作用的格构式压弯构件，其弯矩作用平面外的__整体稳定__可不必验算，但必须计算单肢的稳定性；14、钢屋盖系统中，柔性系杆只能承受拉力，不能承受压力。15、组合梁是指钢梁和所支承的钢筋混凝土板构成的一种整体而共同抗弯的构件。（二）判断题：（请在题号前的括号内作记号，对的的记“√”，错误的记“×”）（√）1、钢构件的疲劳破坏，实质上是构件上或构件连接处的微观裂纹与缺点在持续重复荷载的作用下不停扩展直至断裂破坏的过程。（√）２、按正常使用极限状态计算时，受弯构件要限制挠度，受拉、受压构件要限制长细比；（√）3、侧面角焊缝重要承受剪应力；（√）4、当焊缝质量为三级时，对接焊缝的抗拉强度普通只能达成焊件母材抗拉强度的0.85倍；（×）5、对于轴心受压构件，承载能力极限状态只涉及强度计算；（√）6、材料的屈服点变化对压杆的弹性屈曲承载力影响不大；（×）7、确保梁的整体稳定的重要方法是在梁的腹板上设立横向加劲肋和纵向加劲肋；（√）8、实腹式轴心受压柱的构成板件的局部稳定必须得到确保，它也属于承载力极限状态的一部分；（√）9、轴心受压柱的柱脚普通由靴梁、底板和锚拴等构成；（√）10、对于直接承受动力荷载的梁，不能考虑截面的塑性发展，按弹性设计；（×）11、对于任何实腹式构件来说，只要构成板件的局部稳定得到满足，就不会出现整体失稳；（√）12、对于偏心在实轴上的格构式偏心受压构件，不必验算其弯矩作用平面外的整体稳定，但应验算单肢的稳定性；（√）13、对于无檩屋盖体系可不设钢屋架上弦的横向水平支撑；（√）14、在设计钢构造时，必须全方面考虑制造、运输和安装等条件；（√）15、钢管混凝土是指在钢管中浇灌混凝土的构件。（三）、简答题：简述钢构造的特点及其应用范畴。（钢构造的8大特点和8个方面的合理应用范畴参见教材P2—5）角焊缝构造中对最大焊脚尺寸和最小焊脚尺寸有哪些限制？（详见教材P45--46）简述焊接残存应力和残存变形产生的因素。（产生纵向焊接残存应力和变形的三个因素详见教材P54。产生横向残存应力的重要因素见教材P55）高强螺栓连接有哪两种类型？各自传力的机理有何不同？（详见教材P32）钢构造制造有哪些工序？（钢构造制造的各工序参见教材P259--263）简述冷弯薄壁型钢构造的特点。（详见教材P264--265）（四）、计算题：1、根据图示条件，计算该节点角焊缝长度。（采用两侧面焊缝）已知条件：N=600KN(静力荷载)ffw＝160N/mm2hf＝8mm,k1＝0.7,k2＝0.3〖解〗1、肢背与肢尖焊缝所受内力：〖解〗1、肢背与肢尖焊缝所受内力：N1=k1N=0.7×600=420（kN）N2=k2N=0.3×600=180（kN）2、所需有效焊缝长度：lw1=N1/（2heffw）=40/（2×0.7×8×160）=234（mm）lw2=N2/（2heffw）=180000/（2×0.7×8×160）=100（mm）3、角焊缝实际长度应为：l1≥lw1+10=234+10=244mm取l1=250mm；l2≥lw2+10=100+10=110mm取l2=110mm；2、实验算下图所示搭接接头的连接强度。连接钢板为－250×12，钢材为Q235（A3），采用M20的8.8集高强度螺栓，孔经22mm。其它条件见图中所示。（钢板表面为喷砂后生赤锈，μ=0.45）〖解〗：查表3—3，可知：P=110KNl1=4×80=320mm<15do=330mmβ=1钢板表面为喷砂后生赤锈，μ=0.45Nvb=0.9×1×0.45×110KN=44.55KNN=500KN<nNvb=15×44.55=668.25KN满足螺栓抗剪承载力规定。钢板净截面承载力验算：σ=N’/An=[N(1－0.5n1/n)]/An=500×103(1－0.5·3/15)/[(250－3×22)×12]=203.8N/mm2<f连接钢板净截面承载力满足规定。3、某钢屋架中一轴心受压杆，Ｎ＝1200KN，l0x=1500mm，l0y=4500mm，采用两根Ｌ160×100×14角钢，短边相连，构成Ｔ形截面，节点板厚12mm，钢材为Ｑ235，（f=215N/mm2）。实验算该杆与否满足强度、稳定性和刚度规定。（截面以下图所示）〖解〗1、构件截面几何性质：查教材附表3—3，可得惯性半径：iy=4.63cmix=3.03cm截面面积：A=22.8×2=45.6cm22、刚度验算：已知：l0x=1500mm=150cm;l0y=4500mm=450cmλx=lox/ix=150/3.03=49.5<[λ]=150满足刚度规定。λy=loy/iy=450/4.63=97.2<[λ]=150满足刚度规定。3、稳定性验算：本构件属于b类，按λy=97.2查表得φy=0.477N/φyA=100/（0.477×45.6×102）=551.7N/mm2>f不满足稳定性规定。4、强度验算：N/A=100/45.6×102=263N/mm2>f不满足强度规定。4、某工作平台采用普遍工字钢简支梁，梁的跨度为4.0m，间距为2.5m，平台上承受均布永久荷载原则值2.0KN/m（不含梁的自重），均布可变荷载（均为静载）4.5KN/m，该梁跨中无侧向支承，允许相对挠度为1/250。若采用Ｑ235钢材，I22a普通热轧工字钢，与否能够满足强度、稳定性和刚度规定？已知条件：1、ｆ＝215N/mm22、I22a普通热轧工字钢的有关参数：Wx=309.6cm3;Ix=3406cm4;每米自重：0.33KN/m3、γx＝1.05〖解〗1、荷载计算q=1.2（2×2.5+0.33）+1.4×4.5×2.5=22.146KN/m2、内力计算Mx=ql2/8=22.146×42/8=44.292kN·M3、强度计算Mx/γxWx=44.292×106/（1.05×309.6×103）=136.3N/mm2<ｆ＝215N/mm2满足强度条件。4、稳定性验算。对于型钢截面，只需验算其整体稳定性。查教材附表2—6得φb=0.93>0.6查教材附表2—5得φ’b=0.742Mx/φ’bWx=44.292×106/（0.742×309.6×103）=192.8N/mm2<ｆ＝215N/mm2满足整体稳定性条件。5、刚度验算qk=2×2.5+0.33+4.5×2.5=16.58kN/MMxk=qkl2/8=16.58×42=33.16kN·Mv/l=Mxk·l/10EIx=33.16×106×4000/（10×2.06×105×3406×104）=1/529<[v]/l=1/250满足刚度条件。5、一箱形截面偏心受压柱，钢材为Q235（A3），截面尺寸如图所示，柱的计算长度为6米，柱中无横向力作用，柱承受轴向内力（设计值）N=3000KN，柱顶截面的弯矩（设计值）M2=450KN·M（绕x—x轴作用），柱底截面的弯矩M1=0。柱的上下两端均可视为无侧移的铰节点。实验算该柱的整体稳定性和各板件的局部稳定性。〖解〗截面参数：截面面积：A=2×（14×500+10×500）=24000mm2截面惯性矩：Ix=2×5003×10/12+2×14×500×2572+2×143×500/12=mm4Iy=2×5003×14/12+2×10×500×2052+2×103×500/12=71000mm4截面惯性半径：ix=√Ix/A=217.3mmiy=√ Iy/A=172.2mm截面抗弯系数：W1x=Ix/264=/264=4292606mm3构件长细比、稳定系数：（b类）λx=6000/217.3=27.6φx=0.944λy=6000/172.2=34.8φy=0.919截面内力：N=3000kNM2=450kN·MM1=0强度计算：N/A+Mx/γxW1x=3000×103/24000+450×106/（1.05×4292606）=125+99.8=224.8N/mm2≈f=215N/mm2满足强度条件。整体稳定计算；平面内整体稳定：公式：N/(φxA)+βmxMx/[γxW1x(1－0.8N/NEX)]≤f式中：βmx=0.65NEX=π2EA/λx2=3.142×206×103×24000/27.62=64056×103NN/(φxA)+βmxMx/[γxW1x(1－0.8N/NEX)]30000000.65×=——————+—————————————————=199.8N/mm20.944×240001.05×4292606×(1－3000000×0.8/64056000)<f=215N/mm2满足平面内稳定条件。平面外整体稳定：公式：N/(φyA)+βtxMx/φbW1x≤f式中：βtx=0.65φb=1.0（箱形截面）N/(φyA)+βtxMx/φbW1x30000000.65×=—————+———————=204.2N/mm2<f=215N/mm20.919×240001.0×4292606满足平面外稳定条件。 局部稳定计算：W1=Ix/（ho/2）=/250=4532992σmax=N/A+Mx/W1=3000000/24000+/4532992=224N/mm2σmin=N/A－Mx/W1=3000000/24000－/4532992=26N/mm2αo=（σmax－σmin）/σmax=（224－26）/224=0.88<1.6腹板高厚比：ho/tw=500/10=50<0.8(16×0.88