2011鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計原理期中試題卷答案

1、鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計原理期中考試卷答案一、填空題（本大題共12題，每題2分，總計24分）1、鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計規(guī)范GB50017-2003中規(guī)定，除疲勞計算外，采用以概率理論為基礎(chǔ)的 極限狀態(tài)設(shè)計方法 ；計算疲勞仍采用 容許應(yīng)力幅法 。2、承載能力 極限狀態(tài)指結(jié)構(gòu)或構(gòu)件達到最大承載能力或出現(xiàn)不適于繼續(xù)承載的變形。3、結(jié)構(gòu)的可靠度指結(jié)構(gòu)在規(guī)定的時間內(nèi)，在規(guī)定的條件下，完成預(yù)定功能的概率，用來衡量。與有一一對應(yīng)關(guān)系，越大， 越小 。4鋼材在單向均勻受拉時工作性能表現(xiàn)為四個階段： 彈性階段 、彈塑性階段 、塑性階段以及應(yīng)變硬化階段。5、 部分發(fā)展塑性 準則是指構(gòu)件受力最大截面的部分受壓區(qū)和受拉區(qū)進入塑性為強度極限，界

2、面塑性發(fā)展深度根據(jù)具體情況確定。當工字形截面翼緣板自由外伸寬度與厚度之比不大于 時，。6.對工字形梁進行折算應(yīng)力驗算時，公式（2+c2-c+32）1/21f包含的應(yīng)力有 正應(yīng)力 、 剪應(yīng)力 、 局部壓應(yīng)力 。7、驗算格構(gòu)式軸心受壓柱整體穩(wěn)定性時，繞實軸的整體穩(wěn)定計算與實腹柱相同，繞虛軸的整體穩(wěn)定應(yīng)采用 換算長細比 進行計算。肢件間的距離由 實軸和虛軸等穩(wěn)定條件 來決定。8、鋼結(jié)構(gòu)的承載能力分為三個層次：截面承載能力、構(gòu)件承載能力和結(jié)構(gòu)承載能力。9、影響軸心受壓構(gòu)件整體穩(wěn)定性的主要因素是截面的縱向殘余應(yīng)力 、 構(gòu)件初彎曲、荷載作用點的初偏心以及 構(gòu)件端部約束條件等。10、實腹式偏心受壓構(gòu)件的整體

3、穩(wěn)定性，包括彎矩 作用平面內(nèi) 的穩(wěn)定和彎矩作用平面外的穩(wěn)定。11、當工字型梁部分截面腹板的局部穩(wěn)定性不滿足要求時，最有效的措施是設(shè)置加勁肋。12、對于板件的寬厚比，傳統(tǒng)的熱軋型鋼和焊接構(gòu)件是按 不允許板件的屈曲先于構(gòu)件的整體屈曲 的思路進行設(shè)計的。三、簡答題：（本大題共4小題，總計26分）1、簡述不需驗算梁的整體穩(wěn)定性的條件。（5分）答：規(guī)范規(guī)定，當符合下列情況之一時，不必計算梁的整體穩(wěn)定：1）有剛性鋪板密鋪在梁的受壓翼緣并與其牢固連接，能阻止梁受壓翼緣的側(cè)向側(cè)移時；2）H型鋼或工字形截面簡支梁受壓翼緣的自由長度與其寬度之比不超過規(guī)范規(guī)定的數(shù)值時；3）箱形截面簡支梁，其截面尺寸滿足時。2、簡述

4、格構(gòu)式軸心受壓構(gòu)件整體穩(wěn)定性驗算內(nèi)容。（8分）答：1）格構(gòu)式軸心受壓構(gòu)件繞實軸的穩(wěn)定性； 2）格構(gòu)式軸心受壓構(gòu)件繞虛軸的穩(wěn)定性； 3）分肢的穩(wěn)定性； 4）綴條的穩(wěn)定性或綴板的剛度驗算和連接驗算。3、分析影響鋼材性能的因素。（8分）答：1）化學(xué)成分的影響。碳素鋼中純鐵約占99%，低合金元素中，純鐵約占97%。鋼材中含有大量其他元素：碳、錳、硅、釩、鈮、鈦、鋁、鉻、鎳、硫、磷、氧、氮等，碳元素是形成鋼材強度的主要成分，但碳元素的增加影響了鋼材的可焊性。硫、磷、氧、氮為鋼材中的有害元素，使鋼材熱脆或冷脆。錳、硅、釩、鈮、鈦、鋁、鉻是鋼材中的有益元素。 2）成材過程的影響。不同冶煉、澆鑄、軋制、熱處理

5、方式均會影響鋼材的性能。 3）其他因素的影響：a、冷加工硬化。提高了鋼材的強度，降低了鋼材的塑性。b、溫度影響。正溫范圍，高溫下鋼材強度和彈性模量會降低；負溫范圍，溫度越低，材料越脆，對沖擊韌性的影響突出。c、應(yīng)力集中的影響。應(yīng)力集中，材料容易脆性破壞。4、寫出常幅疲勞驗算方法及公式。（5分）答：直接承受重復(fù)荷載作用的構(gòu)件，當應(yīng)力循環(huán)次數(shù)大于或等于5×104時應(yīng)進行疲勞驗算。疲勞驗算采用容許應(yīng)力幅法進行驗算，按可變荷載標準值進行驗算。公式： 焊接結(jié)構(gòu)： 非焊接結(jié)構(gòu)：三、計算題（共50分）1、如圖所示軸心受壓柱截面為熱軋工字鋼，在X軸平面內(nèi)下端固定，上端鉸接，計算長度為4.2米；在Y軸

6、平面內(nèi)兩端及三分點處均有可靠的鉸支點支承，柱幾何高度為6米，采用Q235A·F，承受的軸心壓力設(shè)計值為980kN， 。（12分）問：（1）此壓桿剛度是否滿足要求？ （2）此壓桿整體穩(wěn)定性是否滿足要求？ 解：截面特性查表可得 （1）剛度驗算 剛度滿足設(shè)計要求。（3）因截面無削弱。根據(jù)該柱的整體穩(wěn)定性計算最大軸心壓力設(shè)計值N：截面繞x軸為a類截面，繞y軸為b類截面，查表，。根據(jù) 柱的整體穩(wěn)定性滿足要求。2、如圖所示一兩端鉸接的焊接工字形等截面梁，鋼材為Q235。梁上作用有兩個集中荷載，集中荷載沿跨度方向的支承長度為100mm，P=200KN（設(shè)計值），不計梁自重，試驗算該梁的強度并指明計算位置。（18分）解：（1）計算截面特性（2）求最大正應(yīng)力最大正應(yīng)力位于BC段上翼緣上邊緣。最大彎矩：，可見最大正應(yīng)力滿足要求。（2）最大剪應(yīng)力最大剪應(yīng)力位于AB段和CD段腹板中和軸處。最大剪力：，可見最大剪應(yīng)力滿足要求。（3）集中荷載作用點處腹板局部壓應(yīng)力最大剪應(yīng)力位于AB段和CD段腹板中和軸處。，可見腹板的局部承壓滿足要求。（4）折算應(yīng)力需驗算B、C點處上翼緣與腹板相交處的折算應(yīng)力。該位置處， 則可見折算應(yīng)力滿足要求。3、一焊接工字形簡支梁如圖所示，跨度為12m，跨中有一側(cè)向支撐，均布荷載（為間接動力荷載）設(shè)計值為q=120kN/m作用在梁的上翼緣板上，鋼