哈爾濱工業(yè)大學(xué)考題鋼筋結(jié)構(gòu)基本原理與設(shè)計模擬試題(答案)_第1頁
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文檔簡介

1、模擬試題三:一、填空題(每空 1 分,共計 22 )1、鋼結(jié) 構(gòu)防腐常采用的方法有 , 。點擊查看答案 答:涂防腐漆、混凝土包裹2、衡量 鋼材承受動荷時抵抗脆性破壞 的指標(biāo)是 。 點擊查看答案 答:沖擊韌性3、材料為 Q235B 的兩個鋼構(gòu)件相焊接時,應(yīng)選擇 型焊條。 點擊查看答案 答: E434、鋼材 在熱加工過程中產(chǎn)生裂紋,可 能是由于 材料中的 元素含量過高。 點擊查看答案 答:硫 (S)5、在鋼 結(jié)構(gòu)施工及驗收規(guī) 范中 ,焊 縫的質(zhì)量檢驗標(biāo)準(zhǔn)分為 級。 點擊查看答案 答:三6、某連接采用承壓型螺栓,M20,端矩為40mm ,從構(gòu)造角度分析此連接可能發(fā)生破壞。 點擊查看答案 答: (板件

2、被 )沖剪破壞7、摩擦型高強螺栓依靠 傳力, 以 為 承載力的極限狀態(tài)。 點擊查看答案 答:板間摩擦阻力、摩擦阻力被克服 點擊查看答案 答:二、一9、某單軸對稱截面軸心受壓構(gòu)件,若 繞對稱主軸失穩(wěn),將是 屈曲,若繞對非稱主軸失穩(wěn), 將是 屈曲。 點擊查看答案 答:彎扭、彎曲10 、某梁材料為 Q235 ,當(dāng)腹 板高 厚比 h0/t w=100 時 ,為保證腹板的 局部 穩(wěn)定 應(yīng)設(shè)置 加勁助 , 當(dāng)腹 板 h0/t w=180 時,應(yīng)設(shè)置 加勁助。 點擊查看答案 答:橫向、縱向11 、在 梁的 設(shè)計 過程中,限制梁的撓度 ,屬 于 極限狀態(tài)設(shè) 計法 。 點擊查看答案 答:正常使用12 、實 腹式

3、 壓彎 構(gòu)件的 整體 失穩(wěn) 形式可分為在彎矩 作用 平面 內(nèi)的 失 穩(wěn)和在彎矩作用平面外 的 失穩(wěn) 點擊查看答案 答:平面內(nèi)、平面外13 、格 構(gòu) 式柱 受壓 彎 作 用 ,截 面面 積為 480cm 2,鋼 材 Q235B , f=205N/mm2。彎 矩產(chǎn) 生的截面水 平剪力為 100KN , 計算 綴件時所使 用的柱截面水平剪 力為 kN 。 點擊查看答案 答: 115.8答:受力最大的腹桿內(nèi)力 點擊查看答案 15 、 屋 架 下 弦 支 座 節(jié) 點 處 應(yīng) 設(shè) _ 性 系 桿 , 此 系 桿 按 _ 設(shè)計 。 點擊查看答案 答:剛、壓桿二、單項選擇 題(將序 號寫 在橫線上方) ( 每

4、題 2 分, 共 計 16 分)1、最易 產(chǎn)生脆性破壞的應(yīng)力狀態(tài)是 。 單向壓 應(yīng)力 狀態(tài) 三向拉 應(yīng)力 狀態(tài) 二向拉 一向 壓的 應(yīng)力狀 態(tài) 單向拉 應(yīng)力 狀態(tài) 點擊查看答案 答:2、產(chǎn)生 焊接殘余應(yīng)力的主要因素之一 是 鋼材的 塑性 太低 鋼材的 彈性 模量 太高 焊接時 熱量 分布 不均勻 點擊查看答案 焊縫的 厚度 太小答:3、如圖 所示,等邊角鋼受 軸心 力 N=300KN ,肢 背焊縫 受力 N 1 =KN 195 210 225 點擊查看答案 答:4、圖示摩擦型高強螺栓群受彎時的旋轉(zhuǎn)中心為a點b點c點d點 點擊查看答案 答:5、某軸 壓柱繞兩主軸屬于不同類截面 ,等穩(wěn)定 條為 。

5、 Xx =入y x= y Ix =I y ix =i y 點擊查看答案 答:6、雙肢 格構(gòu)式軸心受壓柱,虛軸為 x-x 軸 ,實軸為 y-y 軸 ,應(yīng) 根據(jù) 確 定兩單肢間距離。 Xx= Xy Xx= by 強度條件 點擊查看答案 7、某梁的截面幾何尺寸已定,荷載作用于梁的受拉下翼緣上,欲提高此梁整體穩(wěn)定承 載力的最有效途徑是 。 改變梁 荷載 作用 位置 改變梁 的材 料 減小梁 受壓 翼緣 的自由 長度 改變梁 端支 承條 件 點擊查看答案 答:8、屋架上弦桿兩節(jié)間在A、B點平面外有側(cè)向支撐,計算桿AB平面外穩(wěn)定時,計算長度取 L 1 0.9(L 1 +L 2 ) L 2 0.875(L

6、1+L 2 ) 點擊查看答案 答:三、簡答題: (共 14 分)1、為什么不同厚度的同一種類鋼材強度取值不同?(6 分)答:同一種類不同厚度的鋼材,軋制次數(shù)不一樣;薄鋼板軋制次數(shù)多、晶粒細(xì)、強度高2、截面如圖各簡支梁,梁高和截面面積均相等,除截面放置和荷載在截面上的作用位置不同之外,其它條件均相同,請指出整體穩(wěn)定性最好的和最差的梁?并說明理由? (8分)點擊查看答案答:圖B所示整體穩(wěn)定性最好,圖C所示整體穩(wěn)定性最差因圖B荷載作用于下翼緣而限制梁的扭轉(zhuǎn),所以圖B整體穩(wěn)定性好于圖 A,同理圖D的整體穩(wěn)定性好于圖 C ;因圖B加強了受壓翼緣,所以圖 B整體穩(wěn)定性好于圖 D,同理圖A的整體穩(wěn)定性好于圖

7、 C。四、計算題:(共48分)1、右圖所示角鋼,兩邊用角焊縫與柱相連,鋼材Q345 ,焊條E50系列,手工焊,繞角焊,承受靜力荷載設(shè)計值F=400kN,試求所采用的焊角厚度hf=?(焊縫強度設(shè)計值點擊查看答案答:(L分)因采用繞甬焊,故單條焊縫計算長度J = 200訕設(shè)所采用的焊腳尺寸為(2分)將力簡化到焊縫群的形心為.剪力V = F、彎矩 M = Fx30焊縫群對謝慣性矩"斎%注述遜J分”在M作用下;cr7 = lx叮丁 400xW3x30xWQ 123S933333h7400x10I打作用也才為T倍気=詈"血(上、下兩點為危險點標(biāo)嚴(yán)如竹分解得:ly= 8 88 mm根據(jù)

8、構(gòu)造要求進一歩確定焊腳尺寸h,鈕 3L5離 l.VSQ 仝A mmh< 1.2= 1,2乂 16 = 19.2 mm蘭 3 0 2)二(14 1® mm 取 h 才二 6 mm最小焊腳尺寸取為2、驗算圖示摩擦型高強螺栓連接是否滿足要求?已知螺栓 M24 , 8.8 級,抗滑移系數(shù)u=0.55,預(yù)拉力 P=155KN,受靜載,V=270 kN , N=480 kN (10 分)+ + + + + +答:單個螺栓的承載力設(shè)計值為;(4 分八 應(yīng)= 0.9 kIx0 55x 155 = 76.7 kll應(yīng)=0.8P = 0.8x155 = 124 kN單個螺栓的受力為:WH = Vp

9、O = 27kN”分U 軸問拉力 Nt = N/10 = 48kN3>27767+ =0.73 <1124該連接滿足要求3、軸心受壓柱如圖所示。鋼材Q235B, f=215N/mm2 ,采用焊接組合截面,試驗算其整體九60657075808590甲0.3070.7800.7510.7200.6880.6550 621穩(wěn)定承載力和局部穩(wěn)定能否滿足要求? (14分)軸心受壓構(gòu)件的穩(wěn)定系數(shù)即-250X10答:”分)(4 分”P 曇事礦沁ZE 6 N伽盤=250 X 10丈2亠400冥6 = 了400 mm2 = 74 cm2 en r r ! n raei ! rafL = Ax6xW

10、+250x10x2053 x2 = = 24212 cm4 12I 二 2xAx10x2503 = 26042 cm47 12“=佑瓦=J24212/74 = 184 cmir= Iy/A = J26042/74 = 5.93 cm九=10008.1 = 55.2 <150 = 1 < Ay =500 /5 .93 = 84.32 <150(由也二開鬼查表得,(P-0.664I所以整體稔定滿足妥求, 'Wtw= 400/6 = 66,7V25 + 0 5= 25 + 0.5X 84 32 = 67.2 (4 分” b)/t= 122/10 = 12.2<10 +

11、 0 1=10 + 0 1 x 84.32= 18.4 局部穩(wěn)定滿足要求4、圖示簡支梁受集中荷載作用,梁截面采用HM400 X 200 X 8 X 13熱軋H型鋼制成,鋼材 為 Q235B , f=215N/mm2,已知 A = 84.12cm2, lx=23700cm4, Wx = 1190cm 3。梁 的穩(wěn)定系數(shù))b =0.5547,丫x =1.05 ,梁截面有削弱,試驗算梁的整體穩(wěn)定和抗彎強度是否滿足要求?(10 分)241215點擊查看答案答:畫出曹矩圖,如右(1 好)=120 kNm120xl0gC1.557xll90xW3=181.8 N/mm3 <fA整體穩(wěn)定滿足要求求浄截

12、面抵抗矩200(2 分)3血二 120x10®耳硏x« 1 05x981xl03= 11.6.5 N/mmI二抗彎強度滿足栗求模擬試題一:一、填空題(每空1分,共計32 )點擊查看答案1 鋼結(jié)構(gòu)防火常采用的方法有答:涂防火漆、混凝土包裹2 建筑鋼材的主要性能指標(biāo)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(biāo); 是衡量鋼材抗層狀撕裂能力的指標(biāo)。點擊查看答案 答:塑性變形、Z向收縮率3. 高強度低合金鋼的焊接性能可以通過值來衡量。點擊查看答案 答:碳當(dāng)量(CE )4鋼材受三向同號拉應(yīng)力作用時,即使三向應(yīng)力絕對值很大,甚至大大超過屈

13、服 點,但兩兩應(yīng)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 。 點擊查看答案 答:塑性、脆性5 在溫度250 C左右時,鋼材的性能與在常溫時相比較,強度更、塑性更。 點擊查看答案 答:高(好) 、差(壞)6 Q235A 級鋼不能用于主要焊接結(jié)構(gòu),原因在于不能保證 。 點擊查看答案 答:含碳量7、采 用 手 工電 弧焊 ,材 料為 Q345 的 鋼 構(gòu)件 相焊 接時 ,應(yīng) 選擇 型焊 條;材 料為 Q235和 Q345 的 構(gòu) 件相 焊接 時, 應(yīng) 選擇 型焊 條。 點擊查看答案 答:E50、E438、板厚 為 t 寬 度為 b 的 板采用 對接 焊 縫連 接,施焊 時未設(shè)

14、引弧板,則計算長度 取為 。 點擊查看答案 答:b-2t9、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 。 點擊查看答案 答: 610 、 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)答:摩擦阻力、栓桿、栓桿被剪斷或板件被擠壓破壞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(gòu)造要求而引 起的 。 點擊查看答案 答:板件被擠壓、端距(端距 <2d 0)12 、殘 余 應(yīng) 力 對 構(gòu) 件 的

15、強 度 承 載 力 影 響 ,降 低 承 載 力 , 剛 度 。 點擊查看答案 答:無、穩(wěn)定、降低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 。 點擊查看答案 答:抗壓強度、 (底板)抗彎強度(或)14 、計 算構(gòu) 件的 局部穩(wěn)定時,工 字形截面軸壓構(gòu)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。 點擊查看答案 答:四邊、三邊簡支一邊自由(或三邊簡支)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

16、承 載力 。 點擊查看答案 答:提高、(略有)下降16 、在 梁的 整體 穩(wěn)定計算中 ,等 于 為 梁彈 性和彈塑性 工作 的分界點。 點擊查看答案 _ 控 制 。 點擊查看答案 點擊查看答案 點擊查看答案 不允許; 點擊查看答案 答: 0.617 、屋 架上 弦桿 的承載能力由 控制,屋架下弦桿的截面 尺寸 由答:穩(wěn)定、強度18 、在 廠房 結(jié)構(gòu) 中,無檁屋蓋的屋架在 下弦 跨中處 應(yīng)設(shè) 性 系桿。答:柔二、簡答題 (每題 5 分 ,共 20 分)1、簡述 以屈服強度 fy 作彈性設(shè) 計強 度指 標(biāo)的依據(jù)?答:a、以fy作彈性、塑性工作的分界點,屈服后,£=(23)%,易察覺;若&

17、amp;過大,產(chǎn)生的變形過大,b、 從fyfu,塑性工作區(qū)很大,有足夠的變形保證截面上的應(yīng)力不超過fu,fyfu作為強度儲備。2、簡述梁腹板加勁肋的布置原則?答:a、當(dāng)時,梁腹板的局部穩(wěn)定得到保證;對無局部壓應(yīng)力(b c= 0)的梁,可不配置加勁肋;對有局部壓應(yīng)力的梁,應(yīng)按構(gòu)造配置橫向加勁肋;b 、當(dāng),應(yīng)配置橫向加勁肋,當(dāng)(受壓翼緣扭轉(zhuǎn)受到約束) ,或(受壓翼緣扭轉(zhuǎn)未受到約束) ,或按計算需要時,應(yīng)在彎曲應(yīng)力較大區(qū)格的受壓區(qū)配置縱向加勁肋。0.5h oW橫肋間距w 2h 0; 無局壓的梁,若,橫肋間距可取 2.5h 0;c、局部壓應(yīng)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,

18、;e、支座處和受壓翼緣較大固定集中荷載處,宜設(shè)置支承支承加勁肋。3、試說明如圖所示格構(gòu)式偏心受壓綴條柱中綴條的設(shè)計內(nèi)力如何選???點擊查看答案答:水平剪力取實際剪力和的大值,此剪力與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壓構(gòu)件計算。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?點擊查看答案答: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)定原則入x= ?y,即iy/ ix=loy/ lox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E430

19、3,=160N/mm2。驗算焊縫能否滿足承載要求? (9分)點擊查看答案答:犒力簡化到焊縫群的形心為:(2分剪力 V = P = 100kN嗇疾 M = PxO,?4 = 14 kNm'在M作用下;幻二(4分V、在V作用下:Tf =6M _2xO.7xti/ 2x0,7x8x(240-2x8)a= 49JN/mn?2xO.7xh/ZvIQOxW32x0 7x3x(240-2x8)=3?.5 N/mm 5佐、右兩側(cè)點為危險點.務(wù)n/曙討+3幻二 12g3N/nmF </ = 160焊縫能滿足爭載力要求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Q

20、235B,f=215N/mm2,螺栓 M20 ,10.9 級,預(yù)拉力P=155kN ,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? (9分)nu七卜匸70HU點擊查看答案答:單個螺栓的扌亢前承載力設(shè)計值為J(4 分”0= 0 9x20.35x155= 97 651<NI焊縫一側(cè)呂個螺栓所能承擔(dān)的荷載N戸疋二敗汨&二了81.2炷T笫一排螺栓處為危險截面1h如右圖N7An </ 即匕(l-0.5ai/WAn 2 (4 分)(1-0.5x3/8)11/(14x220 -3x1422) <215i解得;

21、57051011= 570.5 kNM)0.5CN-N)(240 + 47705 +353 -5x22)x14(22戳面解得:U s 27233211 = 2726 kN(1分)二該連接所能承受的最大軸力為575kN3、計算右圖所示格構(gòu)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=45.62 X 2=91.24cm2,截面無削弱,材料Q235-B,f=215N/mm2 ,截面 慣性矩 lx=10260cm4, ly=13620cm4,單肢的 ii2.0cm, 柱計算長度 Lox=L oy=6m(15 分)點擊查看答案:計算繞實軸的承

22、載力 滬扛巫=陋麗丙 =122 cm(召分)(入丫 =/cy/iy = 600/12,2 =49*18 < 150查表得:= 0 86L Ny= (PyAf= 0 36x9124x215= 1687 kN計算繞虛軸的承載力答:分) jy = L/A = Jl0260/91.24 = 10.6 cm11, = 4 = 600/10 6 = 5 < 150 = A 分)Zi = /iAi = (730 - 200) ;2O = 26.5廿分)1 = JI* = &&滬 +2 帝=62.5(查表得;磯= 0794 分#K = CPK Af = 0 79-4 x9121 x

23、 215 = 1557kNr Ai = 26.5 < 0.5 爲(wèi)囲=31.3 且 、u 40,3 25 (2分)彳I所以單肢穩(wěn)定滿足(1分)故最大承載力為1557.5 kN4、某普通工字梁,如圖,該梁承受靜力荷載設(shè)計值P=180kN( 忽略自重),已知跨度L=6m , 鋼材的強度設(shè)計值f=215N/mm2, fv=125N/mm2, yx=1.05 ,截面慣性矩l<SUB?vsub>x=397906133mm4,截面 的最大面積矩 S=864400mm3,上翼緣對中和軸的面積矩S!=614400mm3,支座處設(shè)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

24、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(yīng)采取什答:f荷載作用點所在截面受力最大*(2分最大剪力V = 180 kN.跨中最大180x1.8 = 324 kNm(跨中最大萼矩處,即荷載作用處(2醐)翼緣與腹板連接處正應(yīng)力= 202 9 x 250/262 = 193.5 U/mm2-抗尊満足要求f荷載作用處最大剪應(yīng)力*J tU 397906133x8 遷分荷載作用僅置翼緣耳腹板連接處_ 心*&4400 二羽電了 N/mm? <幾二 N/mmVS, ISOxlO3 X614400 匸1 =ktw 397905133x8=34.'/ IT/inm 2 &

25、lt;/F = 125 N/nnni(2分)1-*.抗剪満足要求腹板上邊綠的局部壓應(yīng)力;VP l.OxlSOxlO化=g (100 十5xl2)x8140.6 N/t曲 "=2HbTyWi翼緣與腹板連接處的折算應(yīng)力;f Jo?十£巧 十二 Jl汨滬十MO/ 1936F丸.6 + ?曲4.7 (2 分)J=183.4 N/mm2 三1 1x215= 236.5 N/mm2(1分)-強度滿足要求r 腹板 ho/tw= 500/8-62.5 <80(2 分)*翼緣板 b1/t=/12 = 8 <13二局部穩(wěn)定滿足要求(2分)在資壓上翼塚設(shè)側(cè)冋支轉(zhuǎn),可滿足整體穩(wěn)定巽求o

26、或在受壓上翼緣上設(shè)剛性錦板,且舗板與上翼緣牢固連按)1. 簡述鋼結(jié)構(gòu)有哪些主要特點。 (8 分)答: (1 )鋼材的強度高,鋼結(jié)構(gòu)質(zhì)量輕;(2)鋼材的塑性和韌性好;(3)材質(zhì)均勻,和力學(xué)計算的假定比較符合;(4)鋼結(jié)構(gòu)密閉性好;(5)鋼結(jié)構(gòu)制作簡便,施工周期短;(6)鋼材耐腐蝕性差;(7)鋼材耐熱,但不耐火。2. 什么是鋼材的應(yīng)力集中現(xiàn)象,它對鋼材的性能有什么影響。 ( 8 分)答:鋼結(jié)構(gòu)的構(gòu)件中有時存在著孔洞、槽口、凹角、缺陷以及截面突然改變時,構(gòu)件中的應(yīng)力分布將 不再保持均勻,而是在缺陷以及截面突然改變處附近,出現(xiàn)應(yīng)力線曲折、密集、產(chǎn)生高峰應(yīng)力,這種 現(xiàn)象稱為應(yīng)力集中現(xiàn)象。在應(yīng)力集中處應(yīng)力

27、線發(fā)生彎曲、 變密,出現(xiàn)高峰應(yīng)力區(qū)并常使構(gòu)件處于同號的雙向或三向應(yīng)力場 的復(fù)雜應(yīng)力狀態(tài),阻礙了鋼材塑性變形的發(fā)展,促使鋼材轉(zhuǎn)入脆性狀態(tài),造成脆性破壞。3. 選擇鋼材標(biāo)號時,應(yīng)考慮哪些因素。 (6 分)答:(1)結(jié)構(gòu)的重要性;(2 )荷載情況 (靜載或動載 );(3 )連接方法(焊接或非焊接連接) ;4)工作條件(溫度及腐蝕介質(zhì))(5 )鋼材厚度4. 簡述化學(xué)元素碳、錳、硫、磷和氮對鋼材的性能各有什么影響。(6 分)答:(1 )碳:碳含量提高,貝嶺岡材強度提高,但同時鋼材的塑性、韌性、疲勞強度、可焊性及抗銹 蝕能力下降;(2)錳:錳可提高鋼材強度但不過多降低塑性和沖擊韌性;(3 )硫:硫使鋼材易

28、發(fā)生熱脆現(xiàn)象,還能降低鋼材的塑性、韌性可焊性和疲勞強度;(4) 磷:磷能降低鋼材的塑性、韌性可焊性和疲勞強度,磷使鋼材發(fā)生冷脆現(xiàn)象,但能提高鋼 的強度和抗銹蝕能力;(5) 氮:氮是有害元素,與磷類似,使鋼冷脆。5試比較普通螺栓與摩擦型高強度螺栓,在剪力作用下的計算假定和計算公式有何異同處。(8分)答:普通螺栓連接在抗剪時依靠桿身承壓和螺栓抗剪來傳遞剪力,不計預(yù)拉力的影響,在計算中只考慮栓桿剪斷和孔壁承壓破壞這兩種破壞形式,以螺桿剪斷或孔壁擠壓破壞為其承載能力的極限狀態(tài)。而摩擦型高強度螺栓連接單純依靠被連接構(gòu)件間的摩擦阻力傳遞剪力,以剪力達(dá)到最大摩擦力作為承載能力的極限狀態(tài)。兩者在計算公式中的區(qū)

29、別如下:普通螺栓:單個抗剪承載力設(shè)計值:單個承壓承載力設(shè)計值:單個螺栓承載力設(shè)計值:bd bNvnvfv4N dtfcbNm. min( NNC5)驗算時:NvNm,i摩擦型高強度螺栓:單個抗剪承載力設(shè)計值:n:R“f p驗算時:心 N;6. 格構(gòu)式柱有什么特點,它與實腹式柱在整體穩(wěn)定的計算上有何異同。(8分)答:軸心受壓格構(gòu)式柱一般采用對稱截面,由肢件和綴材組成。格構(gòu)式截面容易使壓桿實現(xiàn)兩主軸方向的等穩(wěn)定性,同時剛度大,抗扭性能好,用料較省。在格構(gòu)式柱中當(dāng)繞實軸發(fā)生彎曲失穩(wěn)時,其整體穩(wěn)定的計算同實腹式柱,由實軸的長細(xì)比y查 y值,計算公式為N/( yA) f ;當(dāng)繞虛軸發(fā)生彎曲失穩(wěn)時,用換算

30、長細(xì)比ox來代替對虛軸的長細(xì)比x,求出相應(yīng)的x,計算公式同實腹式軸心壓桿,即 N/( xA) f o7. 工字型截面的軸心壓桿和壓彎構(gòu)件,其翼緣板局部穩(wěn)定的確定原則和計算公式有何不同,并說明 理由。(8分)答:工字型截面的軸心壓桿其翼緣板的局部穩(wěn)定是根據(jù)局部穩(wěn)定和整體穩(wěn)定的等穩(wěn)定性,即板件的局 部穩(wěn)定臨界應(yīng)力不小于構(gòu)件整體穩(wěn)定的臨界應(yīng)力 (等穩(wěn)原則)來確定其寬厚比,翼緣的寬厚比計算公235式為: b/t (10 0.1 max).: fy其中當(dāng) max 30 時,取 max 30 ;當(dāng) max 100 時,取 max 100。工字型截面的壓彎構(gòu)件其翼緣板的局部穩(wěn)定是由受壓翼緣的臨界應(yīng)力不低于鋼

31、材的屈服點(等強原則)確定的,翼緣的寬厚比計算公式為:b/t 9 235/ fy (塑性);b/t 13 235/fy (部分塑性);b/t 15 235/ fy (彈性)。由于翼緣的屈曲不會影響構(gòu)件的整體穩(wěn)定。(8 分)8. 簡述梁的整體失穩(wěn)現(xiàn)象,影響梁臨界彎距的主要因素有哪些 答:梁的截面一般窄而高,彎矩作用在其最大剛度平面內(nèi),當(dāng)荷載較小時,梁的彎曲平衡狀態(tài)是穩(wěn)定 的。當(dāng)荷載增大到某一數(shù)值后, 梁在彎矩作用平面內(nèi)彎曲的同時, 將突然發(fā)生側(cè)向的彎曲和扭轉(zhuǎn)變形, 并喪失繼續(xù)承載的能力,這種現(xiàn)象稱為梁的整體失穩(wěn)現(xiàn)象。梁的臨界彎矩Mcr主要和梁的側(cè)向抗彎剛度、抗扭剛度、翹曲剛度、梁的截面形狀、荷載

32、類型、荷載作用位置以及梁的跨度等有關(guān)。9. 鋼結(jié)構(gòu)框架鋼柱的計算長度系數(shù)與哪些因素有關(guān)。 (6 分)答:鋼結(jié)構(gòu)框架鋼柱的計算長度系數(shù)與框架類型、 相交于柱上端節(jié)點的橫梁線剛度之和與柱線剛度之 和的比值Ki、相交于柱下端節(jié)點的橫梁線剛度之和與柱線剛度之和的比值K2、柱與基礎(chǔ)的連接方式、橫梁遠(yuǎn)端連接方式、橫梁軸力大小以及柱的形式等因素有關(guān)。10. 簡述三角型鋼屋架的主要特點和適用范圍。 (8 分)答:三角型鋼屋架的主要特點:防水處理簡單,支座處構(gòu)造復(fù)雜,弦桿各節(jié)間的內(nèi)力很不均勻,屋架 端部高度小, 該處節(jié)間的內(nèi)力最大, 因弦桿截面常按整根弦桿得最大內(nèi)力選用, 造成弦桿截面鋼材的 增加,故跨度較大時

33、選用不經(jīng)濟。三角型鋼屋架的適用范圍:屋面坡度要求較陡的結(jié)構(gòu)中。二、計算題11. 計算圖示角鋼與節(jié)點板的連接角焊縫,采用三面圍焊,手工焊,鋼材 Q390B ,焊條 E55 型,f wf 220N/mm2 ,軸心拉力設(shè)計值 N=1000kN ,試確定角焊縫的尺寸。 ( 10.65, 20.35) (10 分)解:f;220N / mm2,hf8mm, he0.7hf0.7 85.6mm正面角焊縫所受的力為:N3heIww3 f f f5.62 160 1.22 220 480.98kN側(cè)面角焊縫所受的力為:NiiNN3/20.651000 480.98/2409.51kNN22NN3/20.351

34、000480.98/2109.51kN又f1N1/(hel w1 )wf f ,所以lw1N1/(hefD409.51103/(5.6220)332.39mmlw2n2/(hef109.51103 /(5.6220)88.89mm所需的lw :l w1332.39/2166.19mm, lw288.89/244.44mm頭際長度為l1l w1hf166.19 8174.19mm,取取 h 180mm ;12 Iw2 hf 44.44 852.44mm,取 I? 60mm。12. 某工作平臺的軸心受壓柱如圖所示,已知荷載N =2300KN,鋼柱計算長度|x 7.0m , |y 4.0m ,鋼材為

35、Q345B,f 315N/mm2,fy 345N/mm2,試確定柱的整體穩(wěn)定承載力和局部穩(wěn)定能否滿足要求? ( 16分)解:f 315N/mmfy 345N / mm2 , |x 7.0m , |y 4.0m截面特性:A 2 300 12350 69300 mm236 350122 300 12 1812257.317 106mm412 3003126454 10 mmix Ix/A 257.317 106/9300166.34mmiy . I y / A ,54 106/930076.20mm長細(xì)比:lox7 103166.3442.1150loy 4 103 iy 76.2052.5150

36、整體穩(wěn)定:由長細(xì)比查表得穩(wěn)定系數(shù)為:0.851 ,0.786301004050607080900.9130.4310.8630.8040.7340.6560.5750.499整體穩(wěn)定滿足要求;局部穩(wěn)定:b 1502 312.25(10 0.1 max) . 235/fy 12.59h0 t w35058.33(25 0.5 max). 235/ fy 42.30由以上計算結(jié)果知,此柱的整體穩(wěn)定承載力滿足要求, 局部穩(wěn)定中翼緣的寬厚比滿足要求, 但腹板的 高厚比不滿足要求。Nmin2300 1030.786 9300314.6N/mm22315N / mm鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計原理試題題號-一一二二二-三四

37、五六總分分?jǐn)?shù)一填空題(每空1分,共計32分)1、 鋼結(jié)構(gòu)防火常采用的方法有 ,。2、建筑鋼材的主要性能指標(biāo)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(biāo);是衡量鋼材抗層狀撕裂能力的指標(biāo)。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(yīng)力作用時,即使三向應(yīng)力絕對值很大,甚至大大超過屈服點,但兩兩應(yīng)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250 C左右時,鋼材的性能與在常溫時相比較,強度更 、塑性更。6、 Q235A級鋼不能用于主要焊接結(jié)構(gòu),原因在于不能保證 。7、當(dāng)采用手工電弧焊,材料為 Q345的

38、鋼構(gòu)件相焊接時,應(yīng)選擇 型焊條;材料為Q235和Q345的構(gòu)件相焊接時,應(yīng)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(shè)引弧板,則計算長度取為。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(gòu)造要求而引起的。12、 殘余應(yīng)力對構(gòu)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

39、的。14、 計算構(gòu)件的局部穩(wěn)定時,工字形截面軸壓構(gòu)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。16、 在梁的整體穩(wěn)定計算中,b等 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。性系桿。18、在廠房結(jié)構(gòu)中,無檁屋蓋的屋架在下弦跨中處應(yīng)設(shè)簡答題(每題5分,共20分) 簡述以屈服強度fy作彈性設(shè)計強度指標(biāo)的依據(jù)?簡述梁腹板加勁肋的布置原則?試說明如圖所示格構(gòu)式偏心受壓綴條柱中綴條的設(shè)計內(nèi)力如何選取?4、梯形鋼屋架腹桿(采用雙角鋼)

40、的截面形式如何,是如何確定的?計算題(共四題,計48分)2。驗算焊縫圖示連接,受靜載,鋼材 Q235B,焊條E4303,f;=160N/mm能否滿足承載要求? (9分)圖示摩擦型高強螺栓連接,被連接板厚 14mm ,單塊拼接蓋板厚1鋼材 Q235B , f =215N/mm2,螺栓 M20 , 10.9 級,預(yù)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) =0.35 ,JI45 /707045,45.701170 ”45L彳 1r 1r nf103、計算右圖所示格構(gòu)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)

41、定),已知柱截面A=45.62 X 2=91.24cm 2, 截面無削弱,材料Q235-B,f=215N/mm 2 ,截面慣性矩 Ix=10260cm 4, Iy=13620cm 4,單肢的 h=2.0cm ,柱計 算長度 Lox二Loy二 6m (15 分)入4550556065700.8780.8560.8330.8070.7800.7514、某普通工字梁,如圖,該梁承受靜力荷載設(shè)計值P=180 kN(忽略自重),已知跨度L=6m,鋼材的強度設(shè)計值f =215N/mm 2, fv=125N/mm 2,Y=1.05,截面慣性矩lx=397906133mm4,截面的最大面積矩 S=864400

42、mm 3,上翼緣對中和軸的面積矩 S1=614400mm 3,支座處設(shè)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)應(yīng)采取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,什么措施? (15分)P=180kN P= “I_ I 1000打.100J:1.8m2.4m1.8m鋼結(jié)構(gòu)設(shè)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(dāng)量(Ce)4、塑性、脆性5、高(好)、差(壞)6、含碳量7、E50、E438、b-2t9、610、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 2d 0)

43、12、無、穩(wěn)定、降低13、 抗壓強度、(底板)抗彎強度(或t , 6Mmaf)14、四邊、三邊簡支一邊自由(或三邊簡支)15、提高、(略有)下降16、0.617、穩(wěn)定、強度18、柔二、簡答題(每題5分,共20分)1、 a、以fy作彈性、塑性工作的分界點,屈服后,&=( 23)%,易察覺;若&過大,產(chǎn)生的變形過大,不允許;b、從fyfu,塑性工作區(qū)很大,有足夠的變形保證截面上的應(yīng)力不超過fu,fyfu作為強度儲備。2、 a、當(dāng)hotw 80. 235f時,梁腹板的局部穩(wěn)定得到保證;對無局部壓應(yīng)力(cc = 0)的梁,可不配置加勁肋; 對有局部壓應(yīng)力的梁,應(yīng)按構(gòu)造配置橫向加勁肋;b

44、、當(dāng)h0 tw 80 235 fy,應(yīng)配置橫肋,當(dāng)h0 tw 170 235 fy (受壓翼緣扭轉(zhuǎn)受到約束),或h0 tw 150. 235 f y (受壓翼緣扭轉(zhuǎn)未受到約束),或按計算需要時,應(yīng)在彎曲應(yīng)力較大區(qū)格的受壓區(qū)配置縱向加勁肋。0.5h 0w橫肋間距w 2h0 ;無局壓的梁,若h°. tw 100,橫肋間距可取2.5h 0 ;c、局部壓應(yīng)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,h°.tw 250 ;e、支座處和受壓翼緣有較大固定集中荷載處,宜設(shè)置支承支承加勁肋。3、水平剪力取實際剪力和Af Jf y/235的大值,此剪力與斜綴條的水平分力平衡,得

45、到斜綴條所受的力,斜綴條近似按軸心受壓構(gòu)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 人=人,即iy/ ix=loy/ lox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)剪力 V P 100 kN彎矩 M P 0.1414 kNm/在M作用下:(4分)CTf6M22 0.7 hflw6 14 1062 0.7 8 (240 2 8)2149.5 N mm2V100 10339.9 N mm22、解2 0.7 hflw 2 0.7 8 (240 2 8)

46、左、右兩側(cè)點為危險點rI(3 分)J(工)2T.'(9)2(39.9)2128.9 N/mm2f;160.V 1.22V 1.22焊縫能滿足承載力要求單個螺栓的抗剪承載力設(shè)計值為:(4 分) nV 0.9 nf P 0.9 2 0.35 15597.65 kNf第一排螺栓處為危險截面1 1,如右圖'焊縫一側(cè)8個螺栓所能承擔(dān)的荷載弘8N: 8 97.65 781.2 kNJ N/An f 即:(10.5 njn )N/An(4分)(10.5 38)N/(14 220-3 14 22)215解得:N < 570510N = 570.5 kN2 2截面0.5(N38 N)(2

47、40 衣7027025 22) 14'解得:N < 3525312N = 3525 kN(1分)該連接所能承受的最大軸力為570.5 kN3、解:計算繞實軸的承載力iy.A13620 91.24 12.2 cm(4 分)Ay|oy;iy 600 12.249.18150查表得: y 0.86Ny yAf 0.86 9124 2151687 kN計算繞虛軸的承載力Ax I ox / i x 600/10.656.6ix 、:lx/A<1026091.24 10.6 cm(2 分)A l1 /i1(730 - 200)/2026.5(2 分)Aoxv AA J56.62 26.

48、5262.5150查表得:x 0.794(2 分)NxxAf0.7949124 2151557.6kNr A 26.50.5 Amax31.3且A< 40 ,入1> 25(2分廠(2 分)所以單肢穩(wěn)定滿足(1分)故最大承載力為Nmax = 1557.6 kN 4、解:荷載作用點所在截面受力最大,(2分)(最大剪力V 180 kN跨中最大彎矩 M 180 1.8 324 kNm,跨中最大彎矩處,即荷載作用處(2 分)MY Ix °.5h324 106 2621.05 397906133202.9 N mm2215 N mm2翼緣與腹板連接處正應(yīng)力1202.9 250 262

49、 193.6 N mm 2抗彎滿足要求荷載作用處最大剪應(yīng)力:maxV S max|x tw180 103 864400397906133 848.87 N mm2f v 125 N mm2荷載作用位置翼(2分)緣與腹板連接處VSi 180 103614400TIxtw397906133 834.7 N mm2f v 125 N. mm2抗剪滿足要求腹板上邊緣的局部壓應(yīng)力:*(2 分)1.0180 103' oclztw(100 5 12) 8140.6 N mm2215 N mm2翼緣與腹板連接處的折算應(yīng)力:20C 2 2 2.193.6140.6193.6 140.6 3 34.71

50、83.4 N mm2p, f 1.1 215 236.5 N mm2分)二強度滿足要求r 腹板 h°/tw 500/862.580(2分廠翼緣板bjt 96/12813局部穩(wěn)定滿足要求(2分)在受壓上翼緣設(shè)側(cè)向支撐,可滿足整體穩(wěn)定要求。(或在受壓上翼緣上設(shè)剛性鋪板,且鋪板與上翼緣牢固連接)一、填空題:(每空1分,共20分)1、計算結(jié)構(gòu)或構(gòu)件的強度、穩(wěn)定性以及連接的強度時,應(yīng)采用荷載的 值;計算疲勞時,應(yīng)采用荷載的 值。2、 鋼材Q235B中,235代,按脫氧方法該鋼材屬鋼3、 對于普通碳素鋼,隨含碳量的增加,鋼材的屈服點和抗拉強度 ,塑性和韌性 ,焊接性胃 。4、當(dāng)采用三級質(zhì)量受拉斜

51、對接焊縫連接的板件,承受軸心力作用,當(dāng)焊縫軸線與軸心力方向間夾角滿足,焊縫強度可不計算5、鋼材的選用應(yīng)根據(jù)結(jié)構(gòu)的重要 、等因素綜合考慮,選用合適的鋼材。6、鋼材受三向同號拉應(yīng)力作用,數(shù)值接近,即使單項應(yīng)力值很大時,也不易進入狀態(tài),發(fā)生的破壞為 破壞。7、 某梯形鋼屋架,屋脊處應(yīng)設(shè) 性系桿,該系桿按 桿設(shè)計。8、 軸心受壓柱的柱腳底板厚度是按底板的 受力工作確定的。9、如下圖突緣式支座加勁肋,應(yīng)按承受支座反力的軸心受壓構(gòu)件計算梁平面外(繞Z軸)穩(wěn)定,鋼材Q235鋼,此受壓構(gòu)件截面面積值為 , 其長細(xì)比為 。11、10、1 1的影響Z8實腹式單向偏心受壓構(gòu)件的整體穩(wěn)定,分為彎矩 的穩(wěn)定和10彎矩的穩(wěn)定、單項選擇題(每題2分,共16分)1、 對于Q235鋼板,其厚度越大 。A. 塑性越好B. 韌性越好C. 內(nèi)部缺陷越少D. 強度越低2、如圖采用C級普通螺栓連接,最危險螺栓為 A. 1 B. 3 C. 2 或 4 D. 5N3、工字形截面軸心受

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