最新-2012鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計原理試題及答案2匯總

1、201 1- 2012鋼結(jié)構(gòu)設(shè) 計原理試題及答案2院、系領(lǐng)導(dǎo) 審批并簽名A / B卷廣州大學(xué) 20102011學(xué)年第 1 學(xué)期考試卷課程鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計原理考試形式（開卷/閉卷，考試/考查）學(xué)院土木工程 系建工專業(yè) 班級 學(xué)號 姓名題次一二三四五六七八九十總分評卷人分數(shù)1010510104015100評分（改題需注意：每個小題處僅寫扣分，即負分，如 -1,不能寫加分，如+1,大 題（如一、二）前寫得分，如 20,不能寫+20,小題（如1, 2）前不能寫得 分，另外，改完后需核準每一小題扣分、每一大題得分；而且每一大題得分應(yīng) 與上表中的分數(shù)統(tǒng)計一致，最后還要把上表的總分核準，卷子改完后，需找另 一人按

2、照上述程序復(fù)核一下，分數(shù)有修改處需相應(yīng)改題老師簽字，否則在考卷 的評估中，改卷老師就要領(lǐng)取相應(yīng)的教學(xué)事故，會影響以后的聘任）一、 選擇題：（每題1分，共10分）1 .承重結(jié)構(gòu)用鋼材應(yīng)保證的基本力學(xué)性能內(nèi)容應(yīng)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2 .鋼材牌號Q235、Q345、Q390是根據(jù)材料的a進行命名。a 屈服點 b 設(shè)計強度 c 標(biāo)準強度 d 含碳量3 .在鋼材所含化學(xué)元素中，均為有害雜質(zhì)的一組是c oa 碳磷硅b 硫磷鈕 c 硫氧氮 d 碳銳研4 .軸心壓桿整體穩(wěn)定公式f的意義為 dA一a 截面平均應(yīng)力不超過

3、材料的強度設(shè)計值；b 截面最大應(yīng)力不超過材料的強度設(shè)計值；c 截面平均應(yīng)力不超過構(gòu)件的歐拉臨界應(yīng)力值；d 構(gòu)件軸心壓力設(shè)計值不超過構(gòu)件穩(wěn)定極限承載力設(shè)計值。5 .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（ c ）a加強兩個翼緣b加強受拉翼緣c受壓翼緣設(shè)側(cè)向支承d加高腹板6 .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(yù)拉力不同d設(shè)計計算不同7 .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)8 .計算梁的（a ）時，應(yīng)該采用凈截面的幾何參數(shù)。a正應(yīng)力 b 剪應(yīng)力 c整體穩(wěn)定d局部穩(wěn)定9 .下列梁不必驗

4、算整體穩(wěn)定的是（b ）a焊接工字形截面b有剛性鋪板的梁c型鋼梁 d箱形截面梁10 .格構(gòu)軸心受壓柱設(shè)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_裂紋_對焊縫受力的危害最大。2,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 。3 .當(dāng)構(gòu)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

5、長度不得小于 8hf和 40mm5 .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）1 .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 ）2 .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 ）3 .當(dāng)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 ）4 .對于摩擦型高強螺栓的抗剪連接，應(yīng)進行螺栓抗剪和構(gòu)件抗擠壓的計算。5 .兩根幾何尺寸完全相同的壓彎構(gòu)件，一根端彎矩使之產(chǎn)生反向曲率，一根

6、產(chǎn) 生同向曲率，則前者的穩(wěn)定性比后者的差。（Y）四、名詞解釋：（每題2.5分，共10分）（能夠答到要點即可給分）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(gòu)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(yīng)力集中實際上鋼結(jié)構(gòu)構(gòu)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(gòu)件中的應(yīng)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(yīng) 力，在另外一些區(qū)域則應(yīng)力降低，形成所謂的應(yīng)力集中。3 .實際軸心受壓構(gòu)件由于構(gòu)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(gòu)件，其側(cè)向撓度從加 載開

7、始就會不斷增加，因此構(gòu)件除軸心作用外，還存在因構(gòu)件彎曲產(chǎn)生的彎 矩，從而降低了構(gòu)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(gòu)件和受拉構(gòu)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(dāng)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(cè)向位移，同時帶動 相連的腹板和下翼緣發(fā)生側(cè)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

8、應(yīng)考慮哪些因素？（每個要點0.5分）（1）結(jié)構(gòu)的重要性；（2）荷載情況；（3）連接方法；（4）結(jié)構(gòu)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？（每個要點0.5分）（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(yīng)力對結(jié)構(gòu)有哪些不利影響？（每個要點0.5分）（1）對靜力強度無影響；（2）降低結(jié)構(gòu)的剛度；（3）降低結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定承載 力；（4）使結(jié)構(gòu)易產(chǎn)生低溫冷脆；（5）降低結(jié)構(gòu)的疲勞強度。4.格構(gòu)軸心受壓柱繞虛軸的穩(wěn)定設(shè)計為什么要采用換算長細比？寫出換算長細比的公式。（每個要點0.5分）1）格構(gòu)式軸心受

9、壓柱當(dāng)繞虛軸失穩(wěn)時，剪力主要由綴材分擔(dān)，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。27A10X4）雙肢綴條式柱的換算長細比的計算公式：0x5）雙肢綴板式柱的換算長細比的計算公式：共40六、計算題：（任選4題，每題10分，1、圖示角焊縫連接，承受外力 N 500kN的靜載，hf 8mm, f： 160N/mm2,沒有采用引弧板，驗算該連接的承載力。I400kN ,解：心Ny 300kN （2 分）（1分）Nxhe l w400 1032 0.7 8 （410 2 8）90.65（3分）Ny

10、hel w300 1032 0.7 8 （410 2 8）67.98（3分）（）22f90.65 22（）67.98100.71.22（2分）圖示角焊縫連接承載力滿足鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計規(guī)范(GB50017-2003)要求。(結(jié)論1分） 2、驗算圖示普通螺栓連接時的強度，已知螺栓直徑 d 20mm, C級螺栓，螺 栓和構(gòu)件材料為Q235,外力設(shè)計值F 100kN , fvb 140 N/mm2 ,ftb 170 N/mm2 , fcb 305 N/mm2 , Ae 2.45cm2。解：NtbAeftb 2.45 170 102 41.65kN （1 分）b d2 b 3.14 221-八、Nb nvfv

11、b 1 140 10 1 44kN （1分）44Nb dtfcb 2 2 305 10 1 122kN （1 分） 受力最大的1號螺栓所受的剪力和拉力分別是: N 100Nv - 12.5kN （1 分）n 8 My1100 250 300Nt 2226.78kN （2 分）m y22 （3002 2 002 1 002）7）2/2.5、2 76.78、2（44）（41.65）0.703 1（2分）（1分）Nv 12.5kN N 122kN vc該圖示摩擦型高強螺栓群連接節(jié)點的強度滿足鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計規(guī)范（GB50017-2003）要求。（結(jié)論1分）3 .試驗算圖示摩擦型高強螺栓群連接節(jié)點的強度（不

12、需驗算連接板的強度）是 否滿足鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計規(guī)范（GB50017-2003）要求。圖中荷載為靜力荷載設(shè)計 值，高強螺栓采用10.9級M20 （孔d0=21.5mm ,被連接板件鋼材 Q235-A? F, 板件摩擦面間作噴砂處理。解（1分）V 100kNM 100 150 15000kN mm （1 分）NtMy12V15000 1202 （2 1202 2 402）28.125kN 0.8P 124kN（2分）NVb 0.9nf （P 1.25Nt） 0.9 1 0.45 （155 1.25 28.125） 48.5kN .（3分）10012.5kNbNV（2分）圖示摩擦型高強螺栓群連接節(jié)點的強度

13、符合鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計規(guī)范（GB50017- 2003）要求。（結(jié)論1分）4 .某實腹式實際軸心受壓柱截面如圖所示，承受軸向壓力設(shè)計值為3500kN,該柱計算長度lox 10000mm, loy 5000mm,截面為焊接組合工字型截面，翼緣 邊為剪切邊，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(jié)構(gòu)設(shè)計規(guī)范（GB50017-2003）要求。解:(1)驗算整體穩(wěn)定性40020 2 400 10 24210 mm。5分)400 203 400 20_22102）138一 10 4003 7.595 108mm （0.5分）12IY20314003 2400121032.1

14、34 108mm4.（0.5 分）12I17.595 108,2 10ix2.134108 2 104194.87 mm103.30mm .（0.5 分）（0.5 分）血 51.32 ix150.（0.5 分）H 48.40 iy150 .（0.5 分）y軸為c類截面(0.5分)，查表:x 0.8500.785 （計算整體穩(wěn)定系數(shù)各0.5分，共1分)2_2222.9N /mm f 215N /mm ,（1分） 2229 215但作用效應(yīng)與構(gòu)件抗力相差為 95 3.67%2155%（1分）如果承受靜力荷載，材料為鎮(zhèn)靜鋼，則在允許范圍內(nèi)。.(1分)(2 )驗算局部穩(wěn)定ba.翼緣t9.75 （100

15、.123510 0.1 51.32 15.13 fy（1分）b.腹板 t w40 （250.5235）25 0.5 51.32 50.66 .fy（1分）所以局部穩(wěn)定均滿足鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計規(guī)范(GB50017-2003)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(shè)計值為50kN/m。問該梁的抗彎強度及剛度是否滿足鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計規(guī)范解：1.正應(yīng)力強度驗算梁的跨中最大彎矩為：22M ql /8 50 6 /8 225kN m （1 分）234Ix 2 15 1 25.52 0.8 503/12 27841cm4 （1 分）Wx 2 Ix/h 1071cm3 （1分）

16、 225 103 103 /1.05 1071 103 200.08N / mm2 215N/mm2（2 分） xWx（寫出公式1分，計算1分）所以正應(yīng)力強度滿足鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計規(guī)范（GB50017-2003要求。（結(jié)論1分）2.剛度驗算4_ _4 _ _5_ _ 4一w 5qkl4 /384EIx 5 （50/1.3） 60004/（384 2.06 1 05 27841 104） 11.3mmw l /250 24mm （3 分）（寫出公式1分，計算2分）所以，剛度滿足鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計規(guī)范（GB50017-2003要求。（結(jié)論1分）七、構(gòu)造作圖題：（15分）試畫出一帶靴梁的平板式較接柱腳構(gòu)造（按比例繪

17、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。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。(5分)2)計算步驟答題要點：(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(shè)置。具體計算步驟如下：1 .底板的計算底板面積的計算公式：NA L BA0fc式中，L、B為底板的長度和寬度，N為軸心壓力，fc為混凝土強度設(shè)計值，A為錨栓孔的面積。底板的寬度：B=a1 2t 2c,式中，ai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2024m mo A底板的長度為L -.底板的平面尺寸L、B應(yīng)取整數(shù)。根據(jù)柱腳的構(gòu)造形式, B可以取L與B大致相同。底板的厚度由板的抗彎剛度決定。2四邊支撐板：M ?q?a三邊支撐與兩相鄰邊支撐板：M ?q ?a212一邊支撐板M q ?c 22 .底板的厚度取各個區(qū)隔板中的最大彎矩 M max來確定板的厚度t ：+ 6Mmax1 f底板的厚度通常取2040mm.,最薄一般不得小于14mm ,以保證具有必要的剛度，從而滿足基礎(chǔ)是均勻分布假設(shè)。3.靴梁的計算靴梁的高度根據(jù)靴梁與柱身之間的豎向焊縫長度來確定，其厚度略