《鋼結(jié)構基本原理及設計》期末試題及答案（二）

哈工大土木工程學院2007年春季學期

04級鋼結(jié)構設計原理試題

題號―-二三四五六總分

分數(shù)

一填空題（每空1分，共計32分）

1、鋼結(jié)構防火常采用的方法有,。

2、建筑鋼材的主要性能指標有伸長率、屈服強度、抗拉強度、冷

彎性能、沖擊韌性、Z向收縮率，其中伸長率是衡量鋼材—

能力的指標；是衡量鋼材抗層狀撕裂能力的指標。

3、高強度低合金鋼的焊接性能可以通過__________值來衡量。

4、鋼材受三向同號拉應力作用時，即使三向應力絕對值很大，甚

至大大超過屈服點，但兩兩應力差值不大時，材料不易進入

狀態(tài)，此時發(fā)生的破壞為破壞。。

5、在溫度250c左右時，鋼材的性能與在常溫時相比較，強度

更、塑性更o

6、Q235A級鋼不能用于主要焊接結(jié)構，原因在于不能保

證o

7、當采用手工電弧焊，材料為Q345的鋼構件相焊接時，應選擇.

型焊條；材料為Q235和Q345的構件相焊接時，應選擇

型焊條。

8、兩塊板厚為t寬度為b的板采用對接焊縫連接，施焊時未設

引弧板，則計算長度取為o

9、兩鋼板厚度分別為10mm和16mm,采用雙面T型連接，手工

焊，其最小焊腳尺寸可取mm。

10、承壓型高強螺栓依靠和共

同傳力，以為承載力的極限狀態(tài)。

11、普通螺栓連接受剪時的四種破壞形式為螺栓受剪破壞、

破壞、板件被沖剪破壞、板件被拉斷破壞，其中板件被沖剪破

壞是由于不滿足構造要求而引起的。

12、殘余應力對構件的強度承載力影響,降低承

載力，剛度。

13、軸心受壓柱柱腳底板的大小是根據(jù)混凝土的確定

的，底板的厚度是根據(jù)確定的。

14、計算構件的局部穩(wěn)定時，工字形截面軸壓構件的腹板可以看成—

簡支的矩形板，其翼緣板的一半（即外伸部分）可以看成

的矩形板。

15、與不考慮屈曲后強度的梁相比，考慮屈曲后強度的梁，其腹板的

抗剪承載力，抗彎承載力o

16、在梁的整體穩(wěn)定計算中，處等于為梁彈性和彈塑性工作的

分界點。

17、屋架上弦桿的承載能力由控制，屋架下弦桿的截面尺

寸由控制。

18、在廠房結(jié)構中，無橡屋蓋的屋架在下弦跨中處應設性系

桿。

二、簡答題（每題5分，共20分）

1、簡述以屈服強度力作彈性設計強度指標的依據(jù)?

2、簡述梁腹板加勁肋的布置原則?

3、試說明如圖所示格構式偏心受壓綴條柱中綴條的設計內(nèi)力如何

選取?

4、梯形鋼屋架腹桿（采用雙角鋼）的截面形式如何，是如何確定的?

三計算題（共四題，計48分）

1、圖示連接，受靜載，鋼材Q235B,焊條E4303,/；

=160N/mm2o驗算焊縫

能否滿足承載要求？（9分）

2、圖示摩擦型高強螺栓連接，被連接板厚14mm,單塊拼接蓋板厚

12mm,

鋼材Q235B,/=215N/mm2,螺栓M20,10.9級，預拉力P=155

kN,栓孔直

徑22mm,鋼材表面噴砂后涂無機富鋅漆，摩擦面的抗滑移系數(shù)

口=0.35,

計算該連接所能承受的最大軸力

2

10

3、計算右圖所示格構式綴板柱（同一截面綴板線剛度之

和大于柱肢線剛度的6倍）的最大承載力（僅考慮柱

的整體穩(wěn)定），已知柱截面A=45.62X2=91.24cm2,

截面無削弱，材料Q235-B,戶215N/mm2,截面慣性

矩Ix=10260cmtIy=13620cmt單肢的；i=2.0cm，柱計

算長度Lox=LOy=6m（15分）

X455055606570

<p0.8780.8560.8330.8070.7800.751

4、某普通工字梁，如圖，該梁承受靜力荷載設計值P=180kN（忽略自

重），

已知跨度L=6m,鋼材的強度設計值f=215N/mm2,fi=125N/mm2,

4

Yx=1.05,截面慣性矩Ix=397906133mm,截面的最大面積矩

S=864400

mm3,上翼緣對中和軸的面積矩S】=614400mm3,支座處設有支承

加勁肋，

試問該梁是否滿足強度和局部穩(wěn)定的要求（不考慮屈曲后強度）？

如該梁不滿足整體穩(wěn)定的要求，在不改變荷載和截面的條件下，

應采取

04級鋼結(jié)構設計原理試題參考答案

一、填空題：（每空1分，共32分）

1、涂防火漆、混凝土包裹

2、塑性變形、Z向收縮率

3、碳當量（CE）

4、塑性、脆性

5、高（好）、差（壞）

6、含碳量

7.E50,E43

8、b-2t

9、6

10、摩擦阻力、栓桿、栓桿被剪斷或板件被擠壓破壞

11、板件被擠壓、端距（端距＜2do）

12、無、穩(wěn)定、降低

13、抗壓強度、（底板）抗彎強度（或t=j6Mma"）

14、四邊、三邊簡支一邊自由（或三邊簡支）

15、提高、（略有）下降

16、0.6

17、穩(wěn)定、強度

18、柔

二、簡答題（每題5分，共20分）

1、a、以力作彈性、塑性工作的分界點，屈服后，￡=（2?3）%,易察覺；

若￡過大，產(chǎn)生的變形過大，不允許；

b、從力?/，塑性工作區(qū)很大，有足夠的變形保證截面上的應力不超過

fu,力?力作為強度儲備。

2、a、當%/乙工8。723歹用寸，梁腹板的局部穩(wěn)定得到保證；

對無局部壓應力（uc=O）的梁，可不配置加勁助；

對有局部壓應力的梁，應按構造配置橫向加勁肋；

b、當尿心雙235/3,應配置橫肋，

當瓦/—>170123,九（受壓翼緣扭轉(zhuǎn)受到約束）,

或%"“>150阿不（受壓翼緣扭轉(zhuǎn)未受到約束），或按計算需要

時，應在彎曲應力較大區(qū)格的受壓區(qū)配置縱向加勁肋。

O.5hoW橫肋間距W2ho；

無局壓的梁，若力o〃/WO,橫肋間距可取2.5ho；

c、局部壓應力很大的梁，尚宜在受壓區(qū)配置短橫向加勁肋；

d、任何情況下，/W"V250；

e、支座處和受壓翼緣有較大固定集中荷載處，宜設置支承支承加勁肋。

3、水平剪力取實際剪力和票"7我的大值，此剪力弓斜綴條的水平分

力平衡，得到斜綴條所受的力，斜綴條近似按軸心受后構件計算。

4、端豎桿采用不等邊角鋼長邊相連或十字形截面；

端斜桿采用不等邊角鋼長邊相連；

跨中豎桿采用十字形截面；

其它腹桿采用等邊角鋼相連；

是根據(jù)等穩(wěn)定原則Xx=ky,即iy〃x=/oy〃ox確定的。

三、計算題（共四題，計48分）

1、解：

〃將力簡化到焊縫群的形心為:

（2分乂剪力V=P=100kN

I彎矩M=PxO.14=14kNm

6M_6xl4xl06

「在M作用下:=149.5N/mm2

%2x0.7xh〃：，-2x0.7x8x(240-2x8)2

（4分）

=V=_122^_=39,9N/mn?

在V作用下:

2x0.7xh〃卬2x0.7x8x(240-2x8)

左、右兩側(cè)點為危險點

J(g)2+G=J(愕)2+(39.9)2=1289N/mm2</；=160

（3分）”

.焊縫能滿足承載力要求

2、解

‘單個螺栓的抗剪承載力設計值為：

（4分），N3=0.9n.4P=0.9x2x0.35x155=97.65kN

焊縫一側(cè)8個螺栓所能承擔的荷載N=8此=8x97.65=781.2kN

2

(第一排螺栓處為危險截面1—1,如右圖i14

x

\

N?An</即：(l-().5n/n)N/An/

太

冰

(4分)，\：

：

/冰

(l-0.5x3/8)N/(14x220-3x14x22)<215

2；n

！

、解得：N<570510N=570.5kN

'2—2截面

0.5(N-3/N)

(可不算)<(2x40+4,702+7(P—5x22)x14一'

解得：N<3525312N=3525kN

(1分)???該連接所能承受的最大軸力為570.5kN

3、解：

'計算繞實軸的承載力

iy=TITA=^1362^91.24=12.2cm

(4分XXy=Zoy/zy=600/12.2=49.18<[2]=150

查表得：%=0.86

、明=%Af=0.86x9124x215=1687kN

計算繞虛軸的承載力

ix=4及=J1026Q9.24=10.6cm

(2分)，

lx=Zox/ix=600/10.6=56.6

(2分)尢=ZI/ZI=(730-200)/20=26.5

(2分)U+=A/56.62+26.52=62.5<[1]=150

[查表得：0.794

(2分乂

[Nx=化A/=0.794x9124x215=1557.6kN

?—=26.5v0.5入max=31.3且Q<40,Xi>25

(2分A

〔所以單肢穩(wěn)定滿足

(I分)故最大承載力為Nmax=1557.6kN

4、解：

'荷載作用點所在截面受力最大，

(2分”最大剪力V=180kN

、跨中最大彎矩M=180xl.8=324kNm

/跨中最大彎矩處，即荷載作用處

M324xlQ6x262

o==202.9N/mm2</=215N/mm2

yI/0.5h1.05x397906133

(2分乂xx

翼緣與腹板連接處正應力2=202.9x250/262=193.6N/mm2

【???抗彎滿足要求

，荷載作用處最大剪應力:

VSmaxJSOx*864400

=48.87N/mm2</=125N/mm

Ltw-