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2015钢结构理论与设计大作业1

一、判断题
1.高耸钢结构的结构形式多为空间桁架,其特点是高跨比较大,以垂直荷载作用为主。

(×)
2.在构件发生断裂破坏前,有明显的先兆是脆性破坏的典型特征。

(×)
3.在焊缝设计时要尽量避免采用俯焊,因为其工艺难以操作,焊缝质量也差。

(×)
4.普通螺栓连接受剪时,限制端距e≥2d, 是为了避免钢板被剪切破坏。

(√)
5.在对接焊缝的应力计算时,焊缝中最大应力或者折算应力不能超过焊缝的强度设计值。

(√)
二、单项选择题
1.大跨度结构常采用钢结构的主要原因是钢结构( B )
A.密闭性好 B.自重轻
C.制造工厂化 D.便于拆装
2.钢材的标准应力-应变曲线是通过下列哪项试验得到的?( B )
A.冷弯试验B.单向拉伸试验
C.冲击韧性试验D.疲劳试验
3.钢号Q345A中的345表示钢材的( C )
A.fp值 B.fu值
C.fy值 D.fvy值
4.现行钢结构设计规范所采用的结构设计方法是下列哪种( C )
A.半概率、半经验的极限状态设计法;
B.容许应力法;
C.以概率理论为基础的极限状态设计法;
D.全概率设计法。

5.下列钢结构计算所取荷载设计值和标准值,哪一组为正确的?( C )
Ⅰ. 计算结构或构件的强度、稳定性以及连接的强度时,应采用荷载设计值;
Ⅱ. 计算结构或构件的强度、稳定性以及连接的强度时,应采用荷载标准值;
Ⅲ. 计算疲劳和正常使用极限状态的变形时,应采用荷载设计值;
Ⅳ. 计算疲劳和正常使用极限状态的变形时,应采用荷载标准值。

A.Ⅰ、Ⅲ B. Ⅱ、Ⅲ C. Ⅰ、Ⅳ D. Ⅱ、Ⅳ
6.产生纵向焊接残余应力的主要原因是( D )。

A.冷却速度太快
B.焊接各纤维能自由变形
C.钢材弹性模量太大,使构件刚度很大
D.施焊时焊件上出现冷塑和热塑区
7.为了提高梁的整体稳定性,下列哪项是最经济有效的办法。

( B )
A.增大截面
B.增加侧向支撑点,减少
C.设置横向加劲肋
D.改变荷载作用的位置
8.防止梁腹板发生局部失稳,常采取加劲措施,这是为了( D )
A .增加梁截面的惯性矩
B .增加截面面积
C .改变构件的应力分布状态
D .改变边界约束板件的宽厚比
9.下面关于压弯构件截面塑性发展系数的规定,哪种说法不正确?( A )
A .对间接承受动力荷载的构件应按弹性考虑,取
x γ=y γ=1.0 B .对格构式截面构件的虚轴x γ=1.0
C .对直接承受动力荷载且需要验算疲劳的构件,取
x γ=y γ=1.0 D .截面塑性发展系数只考虑了截面发展部分塑性而不是全截面塑性。

10.屋架上弦承受有较大节间荷载时,上弦杆合理的截面形式是( C )
A.两等边角钢组成的T 形截面
B.两等边角钢组成的十字形截面
C.两不等边角钢长边相连的T 形截面
D.两不等边角钢短边相连的T 形截面
三、简答题
1.如何减小焊接应力和焊接变形?
答:(1)采用适当的焊接程序,如分段焊、分层焊;
(2)尽可能采用对称焊缝,使其变形相反而抵消;
(3)施焊前使结构有一个和焊接变形相反的预变形;
(4)对于小构件焊前预热、焊后回火,然后慢慢冷却,以消除焊接应力。

合理的焊缝设计
(1)避免焊缝集中、三向交叉焊缝;
(2)焊缝尺寸不宜太大;
(3)焊缝尽可能对称布置,连接过渡平滑,避免应力集中现象;
(4)避免仰焊。

2.为什么能把钢材简化为理想的弹塑性材料?
答:从钢材拉伸时的应力-应变曲线可以看到,钢材有较明显的弹性、屈服阶段,但当应力达屈服点后,钢材应变可达2%~3%,这样大的变形,虽然没有破坏,但结构或构件已不适于再继续承受荷载,所以忽略弹塑性阶段,而将钢材简化为理想的弹塑性材料。

3.如何提高梁的整体稳定性?其最有效而经济的方法是什么?
答:加大梁的侧向抗弯刚度、抗扭刚度和抗翘曲刚度,设侧向支撑,加强受压翼缘其中设侧向支撑最经济。

4.说明钢屋盖横向水平支撑的作用?
答:钢屋盖横向水平支撑的作用:(1)保证屋盖结构的几何稳定性, (2)保证屋架结构的空间刚度和空间整体性, (3)为弦杆提供适当的侧向支承点,(4)承受和传递屋盖的纵向水平荷载, (5)保证结构安装时的稳定与方便。

四、计算题
1.一块-400×20的钢板用两块拼接板-400×12进行拼接。

螺栓孔径22mm ,排列 如图。

钢板轴心受拉,N =1350KN (设计值)。

钢材为Q235钢,请问:
(1) 钢板1-1截面的强度够否?
(2) 是否还需要验算2-2截面的强度?假定N 力在13个螺栓中平均分配,2-2截面应如何验算?
(3) 拼接板的强度是否需要验算?
解:查表得t=20钢板
220205mm N f =,t=12钢板220215mm N f = (1)在1-1截面, 20厚钢板266802022320400mm A n =⨯⨯-⨯= 22023
2051.2026680
101350mm N f mm N A N n =<=⨯=∴ 12厚拼接板2801612)223400(2mm A n =⨯⨯-⨯= 21223
2154.1688016
101350mm N f mm N A N n =<=⨯=∴ 所以,1-1截面强度满足设计要求。

(2)因2-2截面螺栓较1-1截面多,截面削弱较大,所以需要验算,方法同上。

20厚钢板
()2580020225400mm A n =⨯⨯-= 2202320517958001310101350m m N f m m N A N n =<=⨯⨯=∴ 所以在2-2截面处亦满足要求
(3)验算拼接板的强度(靠近中心处的螺栓截面)
因,12厚拼接板2696012)225400(2mm A n =⨯⨯-⨯= 21223
21597.1936960
101350mm N f mm N A N n =<=⨯=∴
2.简支焊接钢梁的尺寸及荷载(均为静力荷载设计值)如图所示,钢材为 Q235 ,加劲肋设置如图,不考虑局部压应力,要求: 验算区格I 腹板的局部稳定性。

1. 解:
所以
支座反力
区格I 平均弯矩、平均剪力分别为(中间点处)
相应的
所以局部稳定满足要求。

因此梁的整体稳定性能保证。

3. 8.8级高强度螺栓摩擦型的双盖板连接如图所示,构件钢材为Q345钢,承受的轴心拉力N=1200kN ,
螺栓直径d=24mm,孔径d0=26mm,连接处采用喷砂处理,µ=0.50,试验算此连接是否安全?。

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