20112012鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)原理 試題及答案 2

1、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(jì)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(jí) 學(xué)號(hào) 姓名_ 題次一二三四五六七八九十總分評(píng)卷人分?jǐn)?shù)10105101040 15100評(píng)分（改題需注意：每個(gè)小題處僅寫扣分，即負(fù)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(zhǔn)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?jǐn)?shù)統(tǒng)計(jì)一致，最后還要把上表的總分核準(zhǔn)，卷子改完后，需找另一人按照上述程序復(fù)核一下，分?jǐn)?shù)有修改處需相應(yīng)改題老師

2、簽字，否則在考卷的評(píng)估中，改卷老師就要領(lǐng)取相應(yīng)的教學(xué)事故，會(huì)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(qiáng)度、伸長(zhǎng)率 b抗拉強(qiáng)度、屈服強(qiáng)度、冷彎性能 c抗拉強(qiáng)度、屈服強(qiáng)度、伸長(zhǎng)率 d屈服強(qiáng)度、伸長(zhǎng)率、冷彎性能2. 鋼材牌號(hào)Q235、Q345、Q390是根據(jù)材料的_a_進(jìn)行命名。 a 屈服點(diǎn) b 設(shè)計(jì)強(qiáng)度 c 標(biāo)準(zhǔn)強(qiáng)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 _。 a 碳 磷 硅 b 硫 磷 錳 c 硫 氧 氮 d 碳 錳 礬4軸心壓桿整體穩(wěn)定公式的意義為_d_。 a 截面平均應(yīng)力不超過材料的強(qiáng)度

3、設(shè)計(jì)值； b 截面最大應(yīng)力不超過材料的強(qiáng)度設(shè)計(jì)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(jì)值不超過構(gòu)件穩(wěn)定極限承載力設(shè)計(jì)值。5. 為提高梁的整體穩(wěn)定性，從用鋼量的角度，經(jīng)濟(jì)的做法是（ c ） a加強(qiáng)兩個(gè)翼緣 b加強(qiáng)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(qiáng)度螺栓連接與承壓型高強(qiáng)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(jì)計(jì)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(jì)算梁的（ a ）時(shí)，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

4、局部穩(wěn)定9. 下列梁不必驗(yàn)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(duì)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(qiáng)度、塑性、韌性和可焊性能。在高溫時(shí)，含硫量過大能引起鋼材的_熱 脆_；在低溫時(shí)，含磷量過大引起鋼材的_冷脆_。3當(dāng)構(gòu)件軸心受壓時(shí)，對(duì)于雙軸對(duì)稱截面，可能產(chǎn)生 彎曲屈曲 ；對(duì)于無對(duì)稱軸的截面，可能產(chǎn)生 彎扭屈曲 ；對(duì)于單軸對(duì)稱截

5、面，則可能產(chǎn)生 彎扭屈曲 。4角焊縫的最小計(jì)算長(zhǎng)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(qiáng)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(cuò)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(shí)，減少梁受壓翼緣的自由長(zhǎng)度，可提高梁的整體穩(wěn)定性。 ( Y )4. 對(duì)于摩擦型高強(qiáng)螺栓的抗剪連接，應(yīng)進(jìn)行螺栓抗剪和構(gòu)件抗擠壓的計(jì)算。 ( N )5兩根幾何尺寸完全相

6、同的壓彎構(gòu)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。 ( Y)四、名詞解釋：（每題2.5分，共10分）（能夠答到要點(diǎn)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(shí)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(shí)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(shí)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(shí)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

7、受壓構(gòu)件，其側(cè)向撓度從加載開始就會(huì)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(duì)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(duì)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(gè)方向上發(fā)生屈曲。當(dāng)外荷載產(chǎn)生的翼緣壓力達(dá)到一定的值時(shí)，翼緣板只能繞自身的強(qiáng)軸發(fā)生平面內(nèi)的屈曲，對(duì)整個(gè)梁來說上翼緣發(fā)生了側(cè)向位移，同時(shí)帶動(dòng)相連的腹板和下翼緣發(fā)生側(cè)向位移并伴有整個(gè)截面的扭轉(zhuǎn)，這時(shí)稱梁發(fā)生了整體的失穩(wěn)。五、簡(jiǎn)答題：（ 每題2.5，共10分）1得分

8、在選用鋼材時(shí)應(yīng)考慮哪些因素？（每個(gè)要點(diǎn)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(gè)要點(diǎn)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(zhǎng)度；（5）截面形式。3焊接殘余應(yīng)力對(duì)結(jié)構(gòu)有哪些不利影響？（每個(gè)要點(diǎn)0.5分）（1）對(duì)靜力強(qiáng)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(qiáng)度。4.格構(gòu)軸心受壓柱繞虛軸的穩(wěn)定設(shè)計(jì)為什么要采用換算長(zhǎng)細(xì)比？寫出換算長(zhǎng)細(xì)比的公式。（每個(gè)要點(diǎn)0.5分）1) 格構(gòu)式軸

9、心受壓柱當(dāng)繞虛軸失穩(wěn)時(shí)，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(duì)虛軸的失穩(wěn)計(jì)算，3) 常以加大長(zhǎng)細(xì)比的辦法來考慮剪切變形的影響，加大后的長(zhǎng)細(xì)比稱為換算長(zhǎng)細(xì)比。4)雙肢綴條式柱的換算長(zhǎng)細(xì)比的計(jì)算公式：5)雙肢綴板式柱的換算長(zhǎng)細(xì)比的計(jì)算公式：六、計(jì)算題：（任選4題，每題10分，共40分）1、圖示角焊縫連接，承受外力的靜載，沒有采用引弧板，驗(yàn)算該連接的承載力。解：（2分）(1分)(3分) (3分)(2分)圖示角焊縫連接承載力滿足鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范（GB50017-2003）要求。(結(jié)論1分)2、驗(yàn)算圖示普通螺栓連接時(shí)的強(qiáng)度，已知螺栓直徑，C級(jí)螺栓，螺栓和構(gòu)件材料為

10、Q235，外力設(shè)計(jì)值，。解：.(1分) .(1分) .(1分)受力最大的號(hào)螺栓所受的剪力和拉力分別是： .(1分) .(2分) .(2分) .(1分)該圖示摩擦型高強(qiáng)螺栓群連接節(jié)點(diǎn)的強(qiáng)度滿足鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范（GB50017-2003）要求。 (結(jié)論1分)3.試驗(yàn)算圖示摩擦型高強(qiáng)螺栓群連接節(jié)點(diǎn)的強(qiáng)度（不需驗(yàn)算連接板的強(qiáng)度）是否滿足鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范（GB50017-2003）要求。圖中荷載為靜力荷載設(shè)計(jì)值，高強(qiáng)螺栓采用10.9級(jí)M20（孔=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) .(1分) .(2分) . (3分) .(2分) 圖示摩擦型高強(qiáng)螺栓群連接

11、節(jié)點(diǎn)的強(qiáng)度符合鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范（GB50017-2003）要求。(結(jié)論1分)4.某實(shí)腹式實(shí)際軸心受壓柱截面如圖所示，承受軸向壓力設(shè)計(jì)值為3500kN，該柱計(jì)算長(zhǎng)度，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(yàn)算該實(shí)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(jì)規(guī)范（GB50017-2003）要求。解：（）驗(yàn)算整體穩(wěn)定性.(0.5分)(0.5分).(0.5分).(0.5分).(0.5分).(0.5分).(0.5分)對(duì)x軸b類截面，對(duì)y軸為c類截面(0.5分)，查表： (計(jì)算整體穩(wěn)定系數(shù)各0.5分，共1分)， (1分) 但 作用效應(yīng)與構(gòu)件抗力相差為 (1分) 如果承受靜力

12、荷載，材料為鎮(zhèn)靜鋼，則在允許范圍內(nèi)。.(1分)（）驗(yàn)算局部穩(wěn)定a. 翼緣.(1分)b. 腹板.(1分)所以局部穩(wěn)定均滿足鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范（GB50017-2003）要求。5.如圖示某簡(jiǎn)支梁，不計(jì)自重，Q235鋼，密鋪板牢固連接于上翼緣，均布荷載設(shè)計(jì)值為50kN/m。問該梁的抗彎強(qiáng)度及剛度是否滿足鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范（GB50017-2003）要求。解：1.正應(yīng)力強(qiáng)度驗(yàn)算梁的跨中最大彎矩為： .(1分) .(1分) .(1分)(2分)（寫出公式1分，計(jì)算1分）所以正應(yīng)力強(qiáng)度滿足鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范（GB50017-2003）要求。(結(jié)論1分)2.剛度驗(yàn)算 (3分)（寫出公式1分，計(jì)算2分）所以，剛度滿足鋼結(jié)構(gòu)

13、設(shè)計(jì)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鉸接柱腳構(gòu)造（按比例繪制）；并用文字說明軸向受壓柱柱腳的計(jì)算步驟；從柱頭處開始敘述實(shí)腹式軸心受壓柱的傳力路徑。 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。（5分）2）計(jì)算步驟 答題要點(diǎn)：（1）底板的計(jì)算（底板面積和厚度）；（2）靴梁的計(jì)算；（3）隔板與肋板的計(jì)算；（4）錨栓的設(shè)置。 具體計(jì)算步驟如下：1. 底板的計(jì)算底板面積的計(jì)算公式：式中，L、B為底板的長(zhǎng)度和寬度，N為軸心壓力，為混凝土強(qiáng)度設(shè)計(jì)值，為錨栓孔的面積。底板的寬度：B=，式中，為截面的寬度和高度，為靴梁厚度，為底板懸臂部分的寬度，錨栓直接常用2024。底板的長(zhǎng)度為 .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，可以取L與B大致相同。底板的厚度由板的抗彎剛度決定。四邊支撐板：三邊支撐與兩相鄰邊支撐板：一邊支撐板2. 底板的厚度取各個(gè)區(qū)隔板中的最大彎矩來確定板的厚度：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)