鋼結構試題及答案

南華大學20052006學年度第二學期學院 專業(yè) 考號 姓名 鋼結構設計原理 課程試卷( A 卷)（適用專業(yè)方向：建筑工程、巖土工程、城市地下工程）考試日期：2006年5月24 日 考試類別：考試 考試時間：120分鐘題號一二三四五六總分得分得分閱卷人一、填空（15分）1、保證拉彎、壓彎構件的剛度是驗算其 長細比 。2、對于焊接結構，除應限制鋼材中硫、磷的極限含量外，還應限制 碳 的含量不超過規(guī)定值。3、理想軸心壓桿的失穩(wěn)狀態(tài)為 屈曲 。4、衡量鋼材抵抗沖擊荷載能力的指標稱為 沖擊韌性 。它的值越小，表明擊斷試件所耗的能量越 低 ，鋼材的韌性越 差 。5、在高強度螺栓性能等級中：8.8級高強度螺栓的含義是高強度螺栓的抗拉強度為800 N/mm2 ，屈強比為0.8 ；10.9級高強度螺栓的含義是高強度螺栓的抗拉強度為1000 N/mm2 ，屈強比為0.9 。6、手工角焊縫的焊腳尺寸hf（mm）不得小于 1.5 ，t為較厚焊件厚度（mm），但對自動焊，最小焊腳尺寸可減少 1 mm ；對T形連接的單向角焊縫，應增加 1 mm 。7、承受動力荷載的角焊縫連接中，可采用 平坡 焊縫或 深熔 焊縫。8、一兩跨連續(xù)梁，在外荷載作用下，截面上A點應力為1 =120N/mm2，2 = -80 N/mm2 ，B點的應力1 = -20N/mm2 ，2 = -120N/mm2，則A點的應力比= -2/3 ，應力幅= 200 N/mm2 ；B點的應力比= 1/6 ，應力幅 = 100 N/mm2 。9、伸長率和伸長率分別為標距長= 10倍試件直徑 和= 5倍試件直徑 的試件拉斷后的 長度伸長值與原標距比值的百分率 。10、偏心受壓構件在彎矩作用平面內整體穩(wěn)定的計算公式是：式中：是 彎矩等效系數(shù) ，的表達式表示 歐拉臨界力 ，其表達式為 。得分閱卷人二、選擇題（15分）1、驗算工字形截面梁的折算應力，公式為：，式中、應為 D 。A、驗算截面中的最大正應力和最大剪應力B、驗算截面中的最大正應力和驗算點的剪應力C、驗算截面中的最大剪應力和驗算點的正應力D、驗算截面中的驗算點的正應力和剪應力2、雙軸對稱工字形截面梁，截面形狀如圖所示，在彎矩和剪力共同作用下，關于截面中應力的說法正確的是 D 。A 、彎曲正應力最大的點是3點 B、剪應力最大的點是2點 C、折算應力最大的點是1點 D、折算應力最大的點是2點 3、工字形梁受壓翼緣寬厚比限值為：，式中為 A 。A、受壓翼緣板外伸寬度 B、受壓翼緣板全部寬度C、受壓翼緣板全部寬度的1/3 D、受壓翼緣板的有效寬度4、工字形截面梁受壓翼緣，保證局部穩(wěn)定的寬厚比限值，對Q235鋼為，對Q345鋼，此寬厚比限值應 A 。A、比15更小 B、仍等于15C、比15更大 D、可能大于15，也可能小于155、實腹式軸心受拉構件計算的內容有 B 。A、強度B、強度、剛度C、強度、剛度、局部穩(wěn)定和整體穩(wěn)定D、強度、局部穩(wěn)定和整體穩(wěn)定6、軸心受壓構件的整體穩(wěn)定系數(shù)與 B 等因素有關。A、構件截面類別、兩端連接構造、長細比B、構件截面類別、鋼號、長細比C、構件截面類別、計算中心長度系數(shù)、長細比D、構件截面類別、兩個方向的長度、長細比7、鋼結構實腹式壓彎構件的設計一般應進行的計算內容為 D 。A、強度、彎矩作用平面內穩(wěn)定性、局部穩(wěn)定、變形B、彎矩作用平面內穩(wěn)定性、局部穩(wěn)定、變形、長細比C、強度、彎矩作用平面內穩(wěn)定性及彎矩作用平面外的穩(wěn)定性、局部穩(wěn)定、變形D、強度、彎矩作用平面內穩(wěn)定性及彎矩作用平面外的穩(wěn)定性、局部穩(wěn)定、長細比8、單軸對稱的實腹式壓彎構件整體穩(wěn)定計算公式和中的、取值為 A 。A、和為單軸對稱截面繞非對稱軸較大和較小受壓纖維的毛截面抵抗矩，值亦不同；B、和為單軸對稱截面繞非對稱軸較小和較大受壓纖維的毛截面抵抗矩，值亦不同； C、和為單軸對稱截面繞非對稱軸較大和較小受壓纖維的毛截面抵抗矩，值相同；D、和為單軸對稱截面繞非對稱軸較小和較大受壓纖維的毛截面抵抗矩，值相同；9、單個螺栓的承壓承載力中，其中為 D 。A、 B、C、 D、10、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、預拉力不同 D、設計計算不同得分閱卷人三、簡答題（30分）1 根據(jù)你所知道的鋼結構工程，試述其特點。(1)建筑鋼材強度高，塑性和韌性好； (2)鋼結構的重量輕； (3)材質均勻，和力學計算的假定比較符合；(4)工業(yè)化程度高，工期短；(5)密封性好；(6)抗震性能好；(7)耐熱性較好鋼結構的下列缺點有時會影響鋼結構的應用：(1)耐腐蝕性差(2)耐火性差(3)鋼結構在低溫條件下可能發(fā)生脆性斷裂2、什么是剛材的疲勞和疲勞強度，什么情況下需要進行疲勞驗算？鋼材在連續(xù)反復的動力荷載作用下，裂紋生成、擴展以致脆性斷裂的現(xiàn)象稱為鋼材的疲勞或疲勞破壞。疲勞破壞時，截面上的應力低于鋼材的抗拉強度甚至低于屈服強度，破壞前沒有征兆，呈脆性斷裂特征。鋼材在規(guī)定的作用重復次數(shù)和作用變化幅度下所能承受的最大動態(tài)應力成為疲勞強度。實用上通常取n=5106 次時相應得疲勞強度作為鋼材的耐久疲勞強度，或稱鋼材的疲勞強度極限，意即應力循環(huán)無窮多次，試件不致發(fā)生疲勞破壞的循環(huán)應力 的極限值，記作。我國鋼結構設計規(guī)范GB 500172003中就具體規(guī)定，承受直接動力荷載重復作用的鋼結構構件及其連接當應力變化的循環(huán)次數(shù)應進行疲勞計算。3、什么叫塑性破壞？什么叫脆性破壞？如何防治脆性破壞的發(fā)生？鋼材有兩種性質完全不同的破壞形式，即塑性破壞和脆性破壞。鋼結構所用的鋼材在正常使用的條件下，雖然有較高的塑性和韌性，但在某些條件下，仍然存在發(fā)生脆性破壞的可能性。塑性破壞也稱延性破壞，其特征是構件應力達到抗拉極限強度后，構件產(chǎn)生明顯的變形并斷裂。破壞后的端口呈纖維狀，色澤發(fā)暗。由于塑性破壞前總有較大的塑性變形發(fā)生，且變形持續(xù)時間較長，容易被發(fā)現(xiàn)和搶修加固，因此不至于發(fā)生嚴重后果。脆性破壞在破壞前無明顯塑性變形，或根本就沒有塑性變形，而突然發(fā)生斷裂。破壞后的斷口平直，呈有光澤的晶粒狀。由于破壞前沒有任何預兆，破壞速度又極快，無法及時察覺和采取補救措施，具有較大的危險性，因此在鋼結構的設計、施工和使用的過程中，要特別注意這種破壞的發(fā)生。4、影響鋼材性能的因素主要有哪些？(1)化學成分的影響：C、S、P、V、Ti、Mn、Si、Al、O、N(2)成材過程中的影響：冶煉 澆鑄（注） 軋制 熱處理(3)殘余應力的影響：(4)應力集中的影響：(5)鋼材的冷作硬化和時效：(6)溫度的影響：5、 說明實腹式偏心受壓構件彎距作用內的穩(wěn)定驗算公式中、的意義。N 壓彎構件的軸向壓力設計值Mx 所計算構件段范圍內的最大彎矩設計值；彎矩作用平面內的軸心受壓構件的穩(wěn)定系數(shù)；彎矩作用平面內對較大受壓纖維的毛截面模量；歐拉臨界力， = ；截面塑性發(fā)展系數(shù)；等效彎矩系數(shù)。得分閱卷人四、計算題（40分）1、已知一軸心受壓實腹構件的截面如下圖所示，軸心壓力設計值（包括構件自重）N=2000KN，計算長度1ox=6m,loy=3m,截面采用焊接組合工字形，翼緣鋼板為火焰切割邊，鋼材為Q345，屈服點fy=345N/mm2,強度設計值fd=315N/mm2,彈性模量E=2.06105N/mm2,截面無削弱。試計算該軸心受壓實腹構件的整體穩(wěn)定性。（15）已知截面對x、y軸均為b類截面，=0.65，=0.965，=0.300當；250825012當 解:(1)截面及構件幾何性質計算成本 截面面積:A=250*8+2(250*12)=8000 慣性矩 : 回轉半徑: 長細比: 相對長細比:因,只需計算,(2)整體穩(wěn)定計算對于b類截面2、一雙軸對稱工字形截面構件，兩端簡支，除兩端外無側向支承，跨中作用一集中荷載=480,如以保證構件的整體穩(wěn)定為控制條件，構件的最大長度的上限是多少。設鋼材的屈服點為235（計算本題時不考慮各種分項系數(shù)）解: 1、截面及構件幾何性質計 截面面積:A=1201.2+2(402)=304 慣性矩 : 截面模量: 2、驗算截面強度（1）彎曲正應力： （2）腹板與冀緣交接點折算應力：假設剪應力全由腹板承受 （3）驗算其剛度： （4）由“可不進行受彎構件整體體穩(wěn)定計算的條件”有：，但考慮到題意以保證構件的整體穩(wěn)定為控制條件，所以。綜上所述，3、試設計用拼接鋼板的角焊縫對接連接（如下圖示）。已知鋼板寬B=270 mm，厚度=28 mm，拼接蓋板=16 mm。該連接承受的靜態(tài)軸心力N=1400（設計值），鋼材為Q235-B，手工焊，焊條為E43型。解：確定焊腳尺寸：由于此處焊縫在板件邊緣施焊，且拼接蓋板厚度，則：， ?。?）采用兩面?zhèn)群笗r，如上面右圖示：連接一側所需焊縫的總長度此對接連接采用了上下兩塊蓋板，共有4條側焊縫，故一條側焊縫的實際長度為：所需拼接蓋板長度：拼接蓋板的寬度就是兩條側面角焊縫之間的距離，應由強度條件和構造要求確定。根據(jù)強度條件，在鋼材種類相同的條件下，拼接蓋板的