鋼結構試卷A答案2010

廣州大學2010~2011學年第1學期考試卷課程 鋼結構設計原理 考試形式（開卷，考試）學院土木工程系建工專業(yè) 班級 學號 姓名 題次一一二三四五六七八九十總分評卷人分數(shù)1010510104015100評分一、 選擇題：（每題1分，共10分）承重結構用鋼材應保證的基本力學性能內(nèi)容應是（c）a抗拉強度、伸長率 b抗拉強度、屈服強度、冷彎性能c抗拉強度、屈服強度、伸長率 d屈服強度、伸長率、冷彎性能鋼材牌號Q235、Q345、Q390是根據(jù)材料的_一—進行命名。a屈服點b設計強度c標準強度d含碳量在鋼材所含化學元素中，均為有害雜質(zhì)的一組是__—_。a碳磷硅b硫磷錳c硫氧氮d碳錳磯軸心壓桿整體穩(wěn)定公式蘭＜f的意義為—d 。申Aa截面平均應力不超過材料的強度設計值；b截面最大應力不超過材料的強度設計值；c截面平均應力不超過構件的歐拉臨界應力值；d構件軸心壓力設計值不超過構件穩(wěn)定極限承載力設計值。為提高梁的整體穩(wěn)定性，從用鋼量的角度，經(jīng)濟的做法是（d）a加強兩個翼緣 b加強受拉翼緣c加高腹板 d受壓翼緣設側向支承摩擦型高強度螺栓連接與承壓型高強度螺栓連接的主要區(qū)別是__d 。a摩擦面處理不同 b材料不同c預拉力不同 d設計計算不同單向受彎梁整體失穩(wěn)的方式是（d）。a彎曲失穩(wěn)b扭轉(zhuǎn)失穩(wěn)c剪切失穩(wěn)d彎扭失穩(wěn)計算梁的（a）時，應該采用凈截面的幾何參數(shù)。a正應力 b剪應力 c整體穩(wěn)定 d局部穩(wěn)定下列梁不必驗算整體穩(wěn)定的是（d）a焊接工字形截面 b箱形截面梁 c型鋼梁 d有剛性鋪板的梁格構軸心受壓柱設置橫隔的目的是(d)a保證柱截面幾何形狀不變 b提高柱抗扭剛度c傳遞必要的剪力 d上述三種都是二、填空題：(每空1分，共10分)1?焊縫缺陷有多種，其中—裂參_對焊縫受力的危害最大。硫和磷是鋼材中的有害成分，它們降低鋼材的強度、塑性、韌性和可焊性能。在高溫時，含硫量過大能引起鋼材的.熱脆；在低溫時，含磷量過大引起鋼材的___冷脆__。當構件軸心受壓時，對于雙軸對稱截面，可能產(chǎn)生彎曲屈曲；對于無對稱軸的截面，可能產(chǎn)生彎扭屈曲；對于單軸對稱截面，則可能產(chǎn)生彎扭屈曲。4?角焊縫的最小計算長度不得小于_8hf和—40mm。5.普通螺栓是通過栓桿抗剪和板件孔壁承壓 來傳力的；摩擦型高強螺栓是通過擰緊螺栓而產(chǎn)生的連接件間的摩擦力 來傳力的。三、 判斷題：(正確的填“Y”，錯誤的填“N”；每題1分，共5分)TOC\o"1-5"\h\z1?鋼材的沖擊韌性值越大，表示鋼材抵抗脆性斷裂的能力越弱。 (N)荷載作用在上翼緣的梁較荷載作用在下翼緣的梁整體穩(wěn)定承載小。(Y)當其他條件不變時，減少梁受壓翼緣的自由長度，可提高梁的整體穩(wěn)定性。( Y )對于摩擦型高強螺栓的抗剪連接，應進行螺栓抗剪和構件抗擠壓的計算。( N )5．兩根幾何尺寸完全相同的壓彎構件，一根端彎矩使之產(chǎn)生反向曲率，一根產(chǎn)生同向曲率，則前者的穩(wěn)定性比后者的差。 ( N )四、 名詞解釋：(每題2.5分，共10分)1．疲勞破壞鋼材在循環(huán)荷載作用下，經(jīng)歷一定時間的損傷積累，構件和連接部位出現(xiàn)裂紋，直到最后斷裂破壞，稱為疲勞破壞。2．應力集中實際上鋼結構構件中存在著孔洞、槽口、凹角、截面突然改變以及鋼材內(nèi)部缺陷，此時構件中的應力分布將不再保持均勻，而是在某些區(qū)域產(chǎn)生局部高峰應力，在另外一些區(qū)域則應力降低，形成應力集中。3．實際軸心受壓構件由于構造、施工和加載等方面的原因，可能產(chǎn)生一定程度的偶然初偏心。初彎曲和初偏心統(tǒng)稱為幾何缺陷。有幾何缺陷的的軸心受壓構件，其側向撓度從加載開始就會不斷增加，因此構件除軸心作用外，還存在因構件彎曲產(chǎn)生的彎矩，從而降低了構件的穩(wěn)定承載力。4．梁的整體失穩(wěn)梁在彎矩作用下上翼緣受壓，下翼緣受拉，使梁猶如受壓構件和受拉構件的組合體。對于受壓的上翼緣可延剛度較小的翼緣板平面外方向屈曲，但腹板和穩(wěn)定的受拉下翼緣對其提供了此方向連續(xù)的抗彎和抗剪約束，使它不可能在這個方向上發(fā)生屈曲。當外荷載產(chǎn)生的翼緣壓力達到一定的值時，翼緣板只能繞自身的強軸發(fā)生平面內(nèi)的屈曲，對整個梁來說上翼緣發(fā)生了側向位移，同時帶動相連的腹板和下翼緣發(fā)生側向位移并伴有整個截面的扭轉(zhuǎn)，這時稱梁發(fā)生了整體的失穩(wěn)。五、簡答題：（每題2.5，共10分）1．在選用鋼材時應考慮哪些因素？（1）結構的重要性；（2）荷載情況；（3）連接方法；（4）結構所處的溫度和環(huán)境；（5）鋼材厚度。2．影響梁的整體穩(wěn)定的主要因素有哪些？（1）梁的抗彎剛度；（2）梁的抗扭剛度；（3）端部約束條件；（4）受壓翼緣的自由長度；（5）截面形式。3．焊接殘余應力對結構有哪些不利影響？（1）對靜力強度無影響；（2）降低結構的剛度；（3）降低結構的穩(wěn)定承載力（4）使結構易產(chǎn)生低溫冷脆；（5）降低結構的疲勞強度。格構軸心受壓柱繞虛軸的穩(wěn)定設計為什么要采用換算長細比？寫出換算長細比的公式。1）格構式軸心受壓柱當繞虛軸失穩(wěn)時，剪力主要由綴材分擔，2）柱的剪切變形較大，剪力造成的附加撓曲影響不能忽略，故對虛軸的失穩(wěn)計算，3）常以加大長細比的辦法來考慮剪切變形的影響，加大后的長細比稱為換算長細比。4） 雙肢綴條式柱的換算長細比的計算公式：九=:九2+2^Aox\ixA5） 雙肢綴板式柱的換算長細比的計算公式：九=.A2+X20x x 1六、計算題：（任選4題，每題10分，共40分）1、圖示角焊縫連接，承受外力N二500kN的靜載，片=8mm,fw=160N/mm2,沒有采用引弧板，驗算該連接的承載力。43解：N=500x—=400kN，N=500x=300kNx 5 y 5=藝-x-hl400=藝-x-hl400x1032x0.7x8x(410-2x8)=90.65N.mm2ew=67.98Nmm2=且= 300=67.98Nmm2=Shl—_2x0.7x8x(410-2x8)ew；(bf)2+T2=,'(90：65)2+67.982=100.7Nmm2<fwp f 1.22 f圖示角焊縫連接承載力滿足要求。

2、驗算圖示普通螺栓連接時的強度，已知螺栓直徑d二20mm,C級螺栓，螺栓和構件材料為Q235,外力設計值F二lOOkN,fb二140N：;mm2,fb二170Nmm2,v tfb=305N;mm2，A=2.45cm2。c e解：螺栓群受到剪力和彎矩的聯(lián)合作用：V二100kN，M二100X0.25二25kN-m受力最大的螺栓所受的剪力和拉力分別是：N=解：螺栓群受到剪力和彎矩的聯(lián)合作用：V二100kN，M二100X0.25二25kN-m受力最大的螺栓所受的剪力和拉力分別是：N=V=100=12.5kNvn825X103X300Nt=m^y2=2X（3002+2002+1002）=26.78kNi單個螺栓的承載力設計值為：Nb二Afb二245x170二41.65kNtetNbv=n也fb=1x3.14X202x140=44kNv47v 4Nb

c=d工tfb=20x20x305=122kNcN N?（j+（?。?=—Nb Nb 44v t?」2.5+（^6^）2=0.703<141.65N二12.5kN<Nb二122kNvc該圖示摩擦型高強螺栓群連接節(jié)點的強度滿足要求。試驗算圖示摩擦型高強螺栓群連接節(jié)點的強度(不需驗算連接板的強度)是否滿足《鋼結構設計規(guī)范》(GB50017-2003)要求。圖中荷載為靜力荷載設計值，高強螺栓采用10.9級M20(孔d0=21.5mm)，被連接板件鋼材Q235-AF，板件摩擦面間作噴砂處理。解：螺栓群受到剪力和彎矩的聯(lián)合作用：解：螺栓群受到剪力和彎矩的聯(lián)合作用：V二100kN，M=100x(0.15+0.016)=16.6kN-mP=155kN，卩=0.45Nt1MyNt1MyYy2i16.6x103x1204x(1202+402)=31.1kN<Nb=0.8P=124kNtN=r=10.4kNt2 3工N=2(31.1+10.4)=83kNtiNb=0.9nr(nP-1.25》N)=0.9x1x0.45x(8x155-1.25x83)=460kN>100kNV f ti圖示摩擦型高強螺栓群連接節(jié)點的強度符合要求。

某實腹式實際軸心受壓柱截面如圖所示，承受軸向壓力設計值為3500kN，該柱計算長度l二10000mm，l二5000mm，截面為焊接組合工字型截面，翼緣邊oxoy為剪切邊，鋼材采用Q235鋼，試驗算該實腹式軸心受壓柱的整體穩(wěn)定與局部穩(wěn)定是否滿足《鋼結構設計規(guī)范》(GB50017-2003)要求。解：(解：(1)驗算整體穩(wěn)定性A=400x20x2+400x10=2x104mm2I=(丄x400x203+400x20x2102)x2+—x10x4003=7.595x108mm4x12 12I=—x20x4003x2+—x400x103=2.134x108mm4y12 12ix=3A=嚴x10；*2x104=194.87mm★a★a=(2?134x%x104=103.30mm九==51.32<k]=150xixXy= =48.40<k]=150iy對x軸b類截面，對y軸為c類截面，查表得：9=0?850，9=0.785xyN 3500xN 3500x1039A0.785x2x104=222.9N/mm2>f=205N/mm2整體穩(wěn)定不滿足要求。(2)驗算局部穩(wěn)定翼緣：b=200翼緣：b=200-51 2__=10+0.1x51.32=15.13腹板：z=罟=40<(25+0-5X、節(jié)=25+°5x5132=50?66腹板：w y局部穩(wěn)定滿足要求。

5?如圖示某簡支梁，不計自重，Q235鋼，密鋪板牢固連接于上翼緣，均布荷載設計值為50kN/m。問該梁的抗彎強度及剛度是否滿足《鋼結構設計規(guī)范》(GB50017-2003)要求。解：1.(GB50017-2003)要求。解：1.正應力強度驗算|—-10X150梁的跨中最大彎矩為：M=ql2/8=50x62/8=225kN-mI二2x15xlx25.52+0.8x503/12二27841cm4xW二2xI/h二1071cm3xxc 二225x103x103/1.05x1071x103二200.08N/mm2<215N/mm2(2分)maxyJWxx所以正應力強度滿足要求。2.剛度驗算w二5q14/384El=5x(50/1.3)x60004/(384x2.06x105x27841x104)二11.3mmkx<[w]=1/250=24mm剛度滿足要求。

七、構造作圖題：（15分）試畫出一帶靴梁的平板式鉸接柱腳構造（按比例繪制）；并用文字說明軸向受壓柱柱腳的計算步驟；從柱頭處開始敘述實腹式軸心受壓柱的傳力路徑。靴梁II靴梁 底板肋板底板答：（1）畫出以上兩種中的一種或者與符合題意的圖形均可，見下圖。靴梁II靴梁 底板肋板底板（2）計算步驟：1） 底板的計算（底板面積和厚度）2） 靴梁的計算；3） 隔板與肋板的計算；4） 錨栓的設置。具體計算步驟如下：1.底板的計算底板面積的計算公式式中，L、B為底板的長度和寬度，N為軸心壓力，乙為混凝土強度設計值，A。為錨栓孔的面積。底板的寬度：B=屮2t+2C，

式中，a］為截面的寬度和高度，t為靴梁厚度，C為底板懸臂部分的寬度，錨栓直接常用20?24mm。A底板的長度為L=.底板的平面尺寸L、B應取整數(shù)。根據(jù)柱腳的構造形式，可以取L與BB大致相同。底板的厚度由板的抗彎剛度決定。四邊支撐板：M ?q?a2三邊支撐與兩相鄰邊支撐板：M=0?q?a21一邊支撐板M=2q