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钢结构设计原理(答案)

一、 填空题(每空1分,共10分)1、钢材的两种破坏形式分别为脆性破坏和 。

2、焊接的连接形式按构件的相对位置分为 、搭接、角接和T 形连接。

3、钢结构中轴心受力构件的应用十分广泛,其中轴心受拉构件需进行钢结构强度和 的验算。

4、轴心受压构件整体屈曲失稳的形式有 、和 。

5、梁整体稳定判别式11l b 中,1l 是 1b 。

6、静力荷载作用下,若内力沿侧面角焊缝没有均匀分布,那么侧面角焊缝的计算长度不宜大于 。

7、当组合梁腹板高厚比0w h t ≤ 时,对一般梁可不配置加劲肋。

二、 单项选择题(每题2分,共40分)1、有两个材料分别为Q235和Q345钢的构件需焊接,采用手工电弧焊,采用E43焊条。

(A)不得 (B)可以 (C)不宜 (D)必须2、工字形轴心受压构件,翼缘的局部稳定条件为yf t b 235)1.010(1λ+≤,其中λ的含义为 。

(A)构件最大长细比,且不小于30、不大于100 (B)构件最小长细比(C)最大长细比与最小长细比的平均值 (D)30或1003、偏心压杆在弯矩作用平面内的整体稳定计算公式x 1(10.8')mx x x x Ex M f A W N N βN ϕγ+≤-中,其中,1x W 代表 。

(A)受压较大纤维的净截面抵抗矩(B)受压较小纤维的净截面抵抗矩 (C)受压较大纤维的毛截面抵抗矩 (D)受压较小纤维的毛截面抵抗矩4、承重结构用钢材应保证的基本力学性能内容应是 。

(A)抗拉强度、伸长率 (B)抗拉强度、屈服强度、冷弯性能(C)抗拉强度、屈服强度、伸长率 (D)屈服强度、伸长率、冷弯性能5、随着钢材厚度的增加,下列说法正确的是 。

(A)钢材的抗拉、抗压、抗弯、抗剪强度均下降(B)钢材的抗拉、抗压、抗弯、抗剪强度均有所提高(C)钢材的抗拉、抗压、抗弯强度提高,而抗剪强度下降(D)视钢号而定6、在低温工作(-20ºC)的钢结构选择钢材除强度、塑性、冷弯性能指标外,还需要 的指标是 。

(A)低温屈服强度 (B)低温抗拉强度 (C)低温冲击韧性 (D)疲劳强度7、直角角焊缝的有效厚度e h 的取值为 。

(A)0.7f h (B)4mm (C)1.2f h (D) 1.5f h8、对于直接承受动力荷载的结构,计算正面直角焊缝时 。

(A)要考虑正面角焊缝强度的提高 (B)要考虑焊缝刚度影响(C)与侧面角焊缝的计算式相同 (D)取f β=1.229、单个螺栓的承压承载力中,[b b c c N d t f =•∑],其中∑t 为 。

(A)a+c+e (B)b+d (C)max{a+c+e ,b+d} (D)min{ a+c+e ,b+d}10、承压型高强度螺栓可用于 。

(A)直接承受动力荷载 (B)承受反复荷载作用的结构的连接(C)冷弯薄壁型钢结构的连接 (D)承受静力荷载或间接承受动力荷载的连接11、计算格构式压杆对虚轴x 轴的整体稳定性时,其稳定系数应根据( )查表确定。

(A)x λ (B)ox λ (C)y λ (D)oy λ12、实腹式轴压杆绕x,y 轴的长细比分别为x λ,y λ,对应的稳定系数分别为x φ,y φ, 若x λ=y λ,则 。

(A) x φ>y φ (B) x φ=y φ (C) x φ<y φ (D)需要根据稳定性分类判13、轴心受力构件的正常使用极限状态是 。

(A)构件的变形规定 (B)构件的强度规定(C)构件的刚度规定 (D)构件的挠度规定14、对长细比很大的轴压构件,提高其整体稳定性最有效的措施是 。

(A)增加支座约束 (B)提高钢材强度(C)加大回转半径 (D)减少荷载15、梁的最小高度是由 控制的。

(A)强度 (B)建筑要求 (C)刚度 (D)整体稳定16、为了提高梁的整体稳定性, 是最经济有效的办法。

(A)增大截面 (B)增加侧向支撑点,减少1l(C)设置横向加劲肋 (D)改变荷载作用的位置17、在梁的整体稳定计算中,'b φ=l 说明所设计梁 。

(A)处于弹性工作阶段 (B)不会丧失整体稳定(C)梁的局部稳定必定满足要求 (D)梁不会发生强度破坏18、工字形截面压弯构件中腹板局部稳定验算公式为 。

(A)w t h 0≤(25+0.1λ)y f 235; (B) w t h 0≤80y f 235;(C)wt h 0≤170y f 235 (D)当0≤0a ≤1.6时,wt h 0≤(160a +0.5λ+25) y f 235; 当1.6<0a ≤2.0时,w t h 0≤(480a +0.5λ-26.2) y f 235;其中,max min max 0σσσ-=a 19、弯矩作用在实轴平面内的双肢格构式压弯柱应进行 和缀材的计算。

(A)强度、刚度、弯矩作用平面内稳定性、弯矩作用平面外的稳定性、单肢稳定性(B)弯矩作用平面内稳定性、单肢稳定性(C)弯矩作用平面内稳定性、弯矩作用平面外稳定性(D)强度、刚度、弯矩作用平面内稳定性、单肢稳定性20、算梁的整体稳定性时,当整体稳定性系数b φ大于 时,'b φ应以(弹塑性工作阶段整体稳定系数)代替b φ。

(A)0.8 (B)0.7 (C)0.6 (D)0.5三、 简答题:(共20分)1、写出实腹式轴压柱腹板局部稳定验算公式,当腹板局部稳定不满足要求时,可采取哪些措施?(5分)2、简述普通螺栓的五种破坏形式,其中哪几种破坏形式通过构造保证,如何保证,哪几种破坏形式通过计算保证?(5分)3、简述影响钢材力学性能的主要因素。

(5分)4、简述钢材选用的原则。

(5分)四、 计算题(共30分)1、验算柱与牛腿间高强螺栓摩擦型连接是否安全,已知:荷载设计值N =300kN ,螺栓M20,孔径21.5mm ,10.9级,摩擦面的抗滑移系数μ=0.5,高强螺栓的设计预拉力P=155kN 。

不考虑螺栓群长度对螺栓强度设计值的影响。

(10分)2、一工字形截面梁绕强轴承受静力荷载,截面尺寸如图,无削弱。

当梁某一截面所受弯矩设计值M=400kN·m、剪力设计值V=580kN时,试验算梁在该截面处的强度是否满足要求。

已知钢材为Q235-B。

(10分)3、验算如图所示轴心受压柱的强度、整体稳定性和局部稳定性能否满足要求。

已知轴向荷载设计值为N=1500kN,Q235-B级钢,f=215N/mm2,截面绕x轴为b类截面、绕y轴为c类截面,截面无任何削弱。

(10分)一、填空题(每空1分,共10分)1、塑性破坏;2、对接;3、刚度(长细比);4、弯曲失稳(屈曲)、扭转失稳(屈曲)、弯扭失稳(屈曲);5、梁受压翼缘的自由长度,梁受压翼缘宽度;6、60f h ;7、235y f二、单项选择题(每题1分,共25分)1.B2.A3. C4.C5.A6. C7. A8. C9. D 10. D11. B 12. D 13. C 14. A 15.C. 16.B 17.B 18. D 19. D20. C三、简答:(共25分)1、实腹式轴压柱腹板局部稳定验算公式:w t h 0≤ (25+0.5yf 235) ,当腹板局部稳定不满足要求时,可采取三种措施:①加大腹板厚度w t ;②加加劲肋,减小腹板高度0h ;③计算时取有效截面。

2、普通螺栓的五种破坏形式:①螺栓杆被剪坏;②螺栓杆或板件挤压破坏;③板件端部剪坏;④板件被拉断;⑤螺栓杆受弯破坏。

其中③⑤通过构造保证,③通过限制端距≥2d 0,⑤通过限制板叠厚度≤5d ,其中d 为螺栓直径,d 0为螺栓孔径,①②④通过计算保证。

3、①化学成分的影响:包括碳,硅,锰及一些有害元素硫,磷,氧,氮等。

②冶金缺陷的影响:如偏析,非金属夹杂,裂纹,分层。

③浇注和轧制过程的影响:脱氧程度不同制成的钢材质量不同,轧制程度也影响钢材的力学性能。

④钢材硬化的影响:钢材硬化会降低其塑性和韧性,对钢材不利,硬化可有三种:时效硬化,应变硬化(冷加工硬化),应变时效。

⑤温度的影响:⑥应力集中的影响。

4、①结构的类型和重要性。

重要结构选用质量较高钢材。

②荷载性质,动荷载下选用好钢材。

③连接方法,焊接选用较好钢材。

④结构的工作温度和环境,低温,腐蚀性强的情况下选用质量好钢材。

⑤受力性质。

如受较大拉力的结构选用好钢材。

四、计算题1. 解:螺栓群形心O 处的内力有: 轴心拉力3330018055T N kN ==⨯=;(1分) 剪力4430024055==⨯=V N kN ;(1分) 弯矩1807.0/2630M Te kN cm ==⨯=⋅ (1分)在N 、M 作用下,最上排螺栓受力为最不利,一个螺栓所受的拉力为: 11222180630(6.57.0/2)36.53282[2 3.52(3.5 6.5)]i My T N kN n y ⨯+=+=+=∑⨯⨯+⨯+(2分)一个螺栓所受到的剪力为:240308v V N kN n ===(1分) 一个高强螺栓受拉承载力设计值:0.80.8155124b t N P kN ==⨯=(1分)一个高强螺栓受剪承载力设计值:0.90.910.515569.75b v f N n P kN μ=⋅⋅=⨯⨯⨯=(1分) 所以高强螺栓同时承受拉剪时:13036.530.72169.75124v b b v t N N N N +=+=< 此连接安全。

(2分)2. 解:22202501130A cm =⨯⨯+⨯= (0.5分)3241501222202664496.7=⨯+⨯⨯⨯=x I cm(1分) 32022612512.51352.5x S cm =⨯⨯+⨯⨯= (0.5分)31220261040S cm =⨯⨯=(0.5分)3164496.7272388.8==x W cm (0.5分)截面边缘纤维最大正应力:6322140010/(1.052388.810)159.5/205/==⨯⨯⨯=<=x x M W N mm f N mm σ 满足要求;(2分)腹板中央截面最大剪应力:33224580101352.510121.6/125/64496.71010⨯⨯⨯===<=⨯⨯x v x w VS N mm f N mm I t τ 满足要求;(2分)腹板上边缘处: 正应力:621450040010155.1/264496.710⨯=⋅==⨯x M N mm I σ(1分)剪应力:3321145801010401093.5/64496.71010⨯⨯⨯===⨯⨯x w VS N mm I t τ(1分) 折算应力:22224.2/ 1.1 1.1215236.5/==<=⨯=N mm f N mm所以此处的折算应力也满足要求。

(1分)3. 解:2250.8225 1.490A cm =⨯+⨯⨯=;(1分)3240.825/12225 1.4(12.50.7)13238.5x I cm =⨯+⨯⨯⨯+=;(1分) 334250.8/122 1.425/123646.9=⨯+⨯⨯=y I cm ;(1分)12.13; 6.37======x y i cm i cm (1分) 60012.1349.46x ox x l λ===;绕x 轴属b 类截面,所以查表得0.859x =ϕ(1分)3006.3747.10===y oy y l i λ;绕y 轴属c 类截面,所以查表得0.793y ϕ=(1分) 所以322150010210.22150.7939000y N N mm f N mm A ϕ⨯==<=⨯整体稳定满足要求(1分)截面无削弱,故强度自然满足。

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