《鋼結(jié)構(gòu)基本原理及設(shè)計(jì)》期末試題及答案（一）

哈工大2006年春季學(xué)期

鋼結(jié)構(gòu)基本原理及設(shè)計(jì)試題

題號(hào)—?二三四五六七八九十總分

分?jǐn)?shù)

一、單向選擇題（每題2分，共20分）

1.關(guān)于建筑結(jié)構(gòu)鋼材的優(yōu)缺點(diǎn)，下列說(shuō)法中錯(cuò)誤的是【

A.鋼材的強(qiáng)度較高，結(jié)構(gòu)自重輕

B.鋼材具有良好的冷加工和熱加工性能

C.鋼結(jié)構(gòu)的耐腐蝕性能很好，適合在各種惡劣環(huán)境中使用

D.鋼結(jié)構(gòu)的耐熱性很好，但耐火性能很差

2.鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中，對(duì)下列哪一項(xiàng)內(nèi)容需按正常使用極限狀態(tài)進(jìn)行驗(yàn)算【】

A.構(gòu)件的變形B.構(gòu)件的強(qiáng)度

C.構(gòu)件的疲勞強(qiáng)度D.構(gòu)件的整體穩(wěn)定

3.為防止厚鋼板在焊接時(shí)或承受厚度方向的拉力時(shí)發(fā)生層狀撕裂，必須測(cè)試鋼

材的【】

A.抗拉強(qiáng)度八B.屈服點(diǎn)力

C.冷彎180°試驗(yàn)D.Z向收縮率

4.不同質(zhì)量等級(jí)（A、B、C、D）的同一類鋼材，下列哪項(xiàng)力學(xué)指標(biāo)不同【

A.抗拉強(qiáng)度力B.沖擊韌性AK

C.伸長(zhǎng)率6D.屈服點(diǎn)fy

5.對(duì)于普通螺栓連接,限制端距e22do的目的是為了避免【

A.螺栓桿受剪破壞B.板件被拉斷破壞

C.板件受擠壓破壞D.板件端部沖剪破壞

6.如圖所示承受靜力荷載的T形連接，采用雙面角焊縫，按構(gòu)造要求所確定的

合理焊腳尺寸應(yīng)為【

A.4mm

B.6mm

C.8mm

D.10mm

7.初始彎曲和荷載的初始偏心對(duì)軸心受壓構(gòu)件整體穩(wěn)定承載力的影響為

[]

A.初彎曲和初偏心均會(huì)降低穩(wěn)定承載力

B.初彎曲和初偏心均不會(huì)影響穩(wěn)定承載力

C.初彎曲將會(huì)降低穩(wěn)定承載力，而初偏心將不會(huì)影響穩(wěn)定承載力

D.初彎曲將不會(huì)影響穩(wěn)定承載力，而初偏心將會(huì)降低穩(wěn)定承載力

8.保證焊接組合工字型截面軸心受壓柱翼緣板局部穩(wěn)定的寬厚比限值條件，是

根據(jù)矩形板單向均勻受壓時(shí)下列哪種邊界條件確定的【】

A.兩邊簡(jiǎn)支、一邊自由、一邊彈性嵌固

B.兩邊簡(jiǎn)支、一邊自由、一邊嵌固

C.三邊簡(jiǎn)支、一邊自由

D.四邊均為簡(jiǎn)支

9.梁腹板屈曲后強(qiáng)度產(chǎn)生的原因是【】

A.腹板屈曲后產(chǎn)生鋼材的彈塑性強(qiáng)化，能夠繼續(xù)承擔(dān)更大的荷載

B.腹板屈曲后產(chǎn)生薄膜拉力場(chǎng)，牽制了板變形的發(fā)展，存在繼續(xù)承載的潛能

C.腹板屈曲后產(chǎn)生復(fù)雜的應(yīng)力狀態(tài)，提高了鋼材的屈服點(diǎn)

D.由于橫向加勁肋的存在，提高了腹板局部穩(wěn)定承載力

10.圖示的普通鋼屋架角鋼的四種切斷形式中，絕對(duì)不允許采用的是【)

A.(a)

B.(b)

C.(c)

D.(d)

二、填空題（每空1分，共15分）

1.在普通碳素結(jié)構(gòu)鋼的化學(xué)成分中加入適量的硅、鐳等合金元素，將會(huì)

鋼材的強(qiáng)度。

2.鋼材經(jīng)過(guò)冷加工后，其強(qiáng)度和硬度會(huì)有所提高，卻降低了塑性和韌性，這種

現(xiàn)象稱為鋼材的o

3.調(diào)質(zhì)處理的低合金鋼沒(méi)有明顯的屈服點(diǎn)和塑性平臺(tái)，這類鋼材的屈服點(diǎn)被定

義為：?jiǎn)蜗蚶觳⑿遁d后，試件中殘余應(yīng)變?yōu)闀r(shí)所對(duì)應(yīng)的應(yīng)力,

也稱為名義屈服點(diǎn)。

4.高強(qiáng)度低合金鋼的焊接性能是通過(guò)指標(biāo)來(lái)衡量的。

5.循環(huán)荷載次數(shù)一定時(shí)，影響焊接結(jié)構(gòu)疲勞壽命的最主要因素是

和構(gòu)件或連接的構(gòu)造形式。

6.在對(duì)焊縫進(jìn)行質(zhì)量驗(yàn)收時(shí)，對(duì)于級(jí)焊縫，只進(jìn)行外觀檢查即可。

7.對(duì)于實(shí)腹式軸心受壓柱，殘余應(yīng)力的存在通常會(huì)構(gòu)件的穩(wěn)定承載

力。

8.在高強(qiáng)度螺栓的受剪連接中，當(dāng)螺栓直徑和規(guī)格均相同時(shí)，摩擦型連接單個(gè)

螺栓的抗剪承載力一般會(huì)承壓型連接。

9.對(duì)于單軸對(duì)稱的軸心受壓溝件，繞非對(duì)稱主軸屈曲時(shí)，會(huì)發(fā)生彎曲屈曲；而

繞對(duì)稱主軸屈曲時(shí)，由于截面重心與彎曲中心不重合，將發(fā)生屈

曲現(xiàn)象。

10.當(dāng)梁的整體穩(wěn)定驗(yàn)算不能滿足要求時(shí)，可以采用加強(qiáng)翼緣的辦

法來(lái)提高穩(wěn)定承載力。

11.梁的整體穩(wěn)定系數(shù)仍大于0.6時(shí)，需用8」代替他，它表明此時(shí)梁已經(jīng)進(jìn)

入階段。

12.彎矩繞虛軸作用的雙肢格構(gòu)式壓彎構(gòu)件，采用綴條式格構(gòu)柱，其分股的穩(wěn)定

應(yīng)按

構(gòu)件進(jìn)行驗(yàn)算。

13.梯形鋼屋架支座底板的厚度是由底板的強(qiáng)度確定的。

14.在鋼屋架的受壓桿件設(shè)計(jì)中，確定雙角鋼截面形式時(shí)，應(yīng)采用

原則。

15.設(shè)桿件節(jié)點(diǎn)間的幾何長(zhǎng)度為/,則梯形鋼屋架的支座斜桿在屋架平面內(nèi)的計(jì)

算長(zhǎng)度為o

三、簡(jiǎn)答題（每題7分，共21分）

1.軸心受壓柱典型的柱頭形式如圖所示。請(qǐng)標(biāo)出圖

中未給出的零件名稱（共有3處），并寫出此柱頭

節(jié)點(diǎn)的傳力途徑。

1-1

2.簡(jiǎn)述梁腹板設(shè)置加勁肋的原則。（不考慮梁的屈

曲后強(qiáng)度）

3.雙軸對(duì)稱工字形實(shí)腹式單向壓彎構(gòu)件有哪幾種失穩(wěn)形式？并簡(jiǎn)要說(shuō)明它們是

如何產(chǎn)生的。

四、計(jì)算題（共44分）

1.如圖所示鋼板與工字形柱采用雙面角焊縫T形連接，Af=8mm,其它尺寸已

在圖中給出，鋼板承受一個(gè)斜向拉力F=500KN的作用（靜力荷載），鋼材Q235B,

焊條E43系列，/；'=1602V//W7z2o試驗(yàn)算此連接能夠滿足強(qiáng)度要求。（10分）

工字形柱

2.如圖所示兩個(gè)工字形梁通過(guò)端板使用高強(qiáng)螺栓連接，計(jì)算高強(qiáng)螺栓連接的強(qiáng)

度能否滿足要求.采用10.9級(jí)高強(qiáng)螺栓承壓型連接，螺栓直徑20mm,有效面積

Ae=2.45cm2,f：=310N/mm"尸=500N/7wM；端板采用Q235B級(jí)鋼，厚度

均為22mm,4=470N/〃僧2。已知內(nèi)力設(shè)計(jì)值v=300KN,M=90KNm.

（10分）r=22mm

oo

3.已知6m跨簡(jiǎn)支梁采用雙軸對(duì)稱截面，梁的上翼緣承受如圖所示均布荷載作

用，試通過(guò)梁的強(qiáng)度和整體穩(wěn)定計(jì)算，來(lái)確定此梁所能承受的荷載設(shè)計(jì)值4。（可

忽略自重）（10分）

22

（提示：鋼材Q235B級(jí)，f=2\5N/nvnt/,=125/V/zww,九二1.05。截面特

63

性：A=7056帆加2,]=2.0723XIO3MJ,卬，=1.036x10/wn,Iv=1.6x10,zw7,

534320Ah

Sx=5.716x10/wn,(pb=pb

4.某工作平臺(tái)的軸心受壓柱，承受的軸心壓力設(shè)計(jì)值N=2800KN（包括柱身等

構(gòu)造自重），計(jì)算長(zhǎng)度版二/o尸7.2m。鋼材采用Q235B,柱截面無(wú)削弱。設(shè)計(jì)成如

圖所示的兩熱軋普通工字鋼組成的雙肢綴條柱，試驗(yàn)算此格構(gòu)柱的整體剛度、整

體穩(wěn)定與分肢穩(wěn)定。（14分）

（已知：2136a的截面面積A=2X76.44=152.88cm2,iy=14.38cm；分肢對(duì)自身1-1

軸的慣性矩Ii=554.9cm、回轉(zhuǎn)半徑ii=2.69cm；單根綴條角鋼L45X4的截面面

積A（=3.49cm2；所有鋼材均選用

Q235B鋼，＞215N/mm2o）

230354045

(P0.9360.9180.8990.878

250556065

（P0.8560.8330.8070.780

70758085

夕0.7510.7200.6880.655

五、單向選擇題（每題2分，共20分）

CADBDBACBD

六、填空題（每空1分，共15分）

I.提高2.冷作硬化3.0.2%4.碳當(dāng)量5.應(yīng)力幅

6.三7.降低8.低于9.彎扭10.受壓

II.彈塑性12.軸心受壓構(gòu)件13.抗彎14.等穩(wěn)定15.桿件幾何長(zhǎng)度或/

七、簡(jiǎn)答題（每題7分，共21分）

1.圖中三個(gè)零件名稱，每個(gè)1分，共3

分。

突緣（N）需墊板需柱頂板鬻翳柱加勁肋詠馬柱身（每步1分，共4分）

2.

235

1）當(dāng)為「時(shí)，/=0腹板局部穩(wěn)定能夠保證，不必配置加勁肋；對(duì)吊車梁及

類似構(gòu)件（q）,應(yīng)按構(gòu)造配置橫向加勁肋。（2分）

《箸時(shí),應(yīng)配置橫向加勁肋。

2）當(dāng)％〃卬＞80（2分）

3）當(dāng)4%>17（）.—（受壓翼緣扭轉(zhuǎn)受到約束，如連有剛性鋪板或焊有鐵軌時(shí)）或

fy

235

%/4>150,聲（受壓翼緣扭轉(zhuǎn)未受到約束時(shí)），或按計(jì)算需要時(shí)，除配置橫向加勁

肋外，還應(yīng)在彎矩較大的受壓區(qū)配置縱向加勁肋。局部壓應(yīng)力很大的梁，必要時(shí)尚應(yīng)在

受壓區(qū)配置短加勁肋。（2分）

梁的支座處和上翼緣受有較大固定集中荷載處，宜設(shè)置支承加勁肋。（1分）

3.

1）失穩(wěn)形式：?jiǎn)蜗驂簭潣?gòu)件的整體失穩(wěn)分為彎矩作用平面內(nèi)和彎矩作用平面外兩種情況（1

分），彎矩作用平面內(nèi)失穩(wěn)為彎曲屈曲（1分），彎矩作用平面外失穩(wěn)為彎扭屈曲（1分）。

2）產(chǎn)生原因：

平面內(nèi)失穩(wěn)時(shí)：直桿在偏心壓力作用下，彎矩作用平面內(nèi)構(gòu)件撓度隨壓力的增加而增大，且

呈非線性地增長(zhǎng)，這是由于二階效應(yīng)的影響。最后達(dá)到偏心壓力的極值點(diǎn)，失去平面內(nèi)穩(wěn)定，

不存在分枝現(xiàn)象。（2分）

平面外失穩(wěn)時(shí)：假如構(gòu)件沒(méi)有足夠的側(cè)向支撐，且彎矩作用平面內(nèi)穩(wěn)定性較強(qiáng)。無(wú)初始缺陷

時(shí)，壓力作用下，構(gòu)件只產(chǎn)生彎矩平面內(nèi)的撓度，當(dāng)壓力增加到某一臨界值之后，構(gòu)件

會(huì)突然產(chǎn)生彎矩作用平面外的彎曲變形和整體扭轉(zhuǎn)，發(fā)生了彎扭失穩(wěn)，是一種分枝失穩(wěn)。有

初始缺陷壓彎構(gòu)件在彎矩作用平面外失穩(wěn)為極值失穩(wěn)，無(wú)分枝現(xiàn)象。（2分）

八、計(jì)算題

1.解：力系分解:

水平軸心力：N二尸sin6=500x|=300KN

（1分）

4

剪力：V=Fcos<9=500x-=400/W（1分）

5

彎矩：M=Fesin0=500x-x50=15000KN-mm（1分）

5

角焊縫有效截面的幾何特征：

面積：A=Z（）.7%4=2x0.7x8x（200x2-2x8）=4300.8/wn2（1分）

慣性矩：/=2x4x0.7x8x（200x2—2x8）3=5.2848xl07W

（1分）

出f廠u/15.2848xlO7e3

抵抗矩：卬==——----=2.7525x10mm（1分）

在水平軸心力作用下：=—=-------=69.75^/w/?r（1分）

fA4300.8

MM15000x1000一“…2

在彎矩作用下：o-y=一=------------=54.50N/mm'-（1分）

'W2.7525x10'

女的小苑m卞vV400000.2

在剪力作用下：T=9o3.n0n0vN/mm（1分）

fF=—A=-4-30-0-.8

所以:

2

69.75+54.50

+（93.00）2=137.9N/"/<歹=160（1分）

1.22

2.解：最上排螺栓為受力最大螺拴，所受拉力和剪力分別為:

拉"廿翁=90x1000x170

=103.4KN（1分）

2X2X（902+1702）

剪力：M=上二理=37.5KN

（1分）

n8

N：=nvAef^=1x245x310=75950N=75.95KN（2分）

b

N：=Acf,=245x5（X）=122500N=1225KN（2分）

N：=20X22X470=206800N=206.8KV（2分）

所以榭+缸侶卦制w滿足要求

（1分）

Nv=31.5KN</V*/1.2=206.8/1.2=1723KN滿足要求（1分）

3.解：梁端最大剪力跨中最大彎矩：M=-ql2（1分）

28

5=g2/J/2x2.0723x108x6x125

"nax90.63KN/"?（2分）

LJw2k56000x5.716x10s

Mql28人WJ_8x1.05x1.036x1（）6x215

°max47n%V=5197KNIm（2分）

九叱8九叱I26OOO2

（2分）

,0.282._0.282_「小

%irr7Fn，n10"分）

，一二上二隨駕二8><。.7]2江。36><1。隈215:3524"加（2分）

322

（ph'Wx8%叱I6000

所以q=min{0,%,%}=35.24KN/m

4.解：

1）繞實(shí)軸的剛度和整體穩(wěn)定的驗(yàn)算：

I770

2=-^==50.1<[2]=150剛度滿足。查表得到：6=0.856（2分）

）iy14.38,

N2800x1（）3

=214.0N!mm1<f=215N/mm2滿足要求