2018年本科土木工程鋼結(jié)構(gòu)形考冊答案

2018年本科《土木工程》鋼結(jié)構(gòu)形考冊答案作業(yè)1作業(yè)2、選擇題判斷題、選擇題二判斷題序號答案1V序號答案1D2X1C1J2D3X2C2X3A1X3A3J4C5V4c4J5A6V5B5X6D7X6D6J7A8V7D7X8C9X8B8X9B10V9A9X10B10A10J11A11B12B12C13C13C14D14B15A15D16C16D17A17A18A18A19C19A20D20c作業(yè)3作業(yè)4、選擇題判斷題、選擇題二判斷題序號答案序號答案1A1V1B1X2D2X2A2V3C3V3D3V4A1X4A4V5C5X5D5V6A6X6B6V7D7X7A7V8A8V8A8V9A9V9A9X10c10V10A10V11A11B12B12D13C13A14C14C15B15D16C16B17C17D18A18D19D19A20D20D作業(yè)1.鋼結(jié)構(gòu)的特點(diǎn)有哪些？⑴輕質(zhì)高強(qiáng),承載能力大;(2)鋼材材性好，可靠性高;⑶工業(yè)化程度高；⑷抗震性能好;⑸氣密、水密性好;⑹易于銹蝕;⑺耐熱性好、耐火性差；⑻綠色環(huán)保無污染；.通常情況下，結(jié)構(gòu)需滿足哪些基本功能？⑴能承受在正常使用和施工時可能出現(xiàn)的各種作用;(2)在正常使用時具有良好的工作性能;⑶具有足夠的耐久性;⑷在偶然事件發(fā)生時及發(fā)生后，能保持必需的整體穩(wěn)定性。.鋼結(jié)構(gòu)的發(fā)展趨勢主要體現(xiàn)在哪些方面？⑴高性能鋼材的研制與應(yīng)用;(2)分析理論與分析方法的發(fā)展;(3)新型結(jié)構(gòu)形式的研究與應(yīng)用;⑷鋼、混凝土組合結(jié)構(gòu)的應(yīng)用.鋼結(jié)構(gòu)的深化設(shè)計(jì)具體指的是什么？答:深化設(shè)計(jì)是在設(shè)計(jì)施工圖之后進(jìn)行的，根據(jù)設(shè)計(jì)施工圖的平立面布置圖，節(jié)點(diǎn)大樣，按照鋼規(guī)的設(shè)計(jì)要求確定鋼構(gòu)件的加工尺寸，遵照《鋼結(jié)構(gòu)工程施工質(zhì)量驗(yàn)收規(guī)范》以方便加工制造和現(xiàn)場安裝的原則，確定連接形式，考慮材料的供料尺寸、運(yùn)輸能力和現(xiàn)場吊裝能力等條件確定構(gòu)件的拼接或分段位置。然后,根據(jù)制圖標(biāo)準(zhǔn)和加工廠的圖紙表達(dá)要求和習(xí)慣繪制完整的加工制造圖和現(xiàn)場安裝布置圖，并提供制造，安裝所需要的各種數(shù)據(jù)和表格。.舉例說明不同化學(xué)成分對鋼材性能的影響。答:鋼主要由鐵和碳組成。鐵是鋼材的基本元素，純鐵質(zhì)軟,在碳素結(jié)構(gòu)鋼中約占99%;碳和其他元素僅約占1%,但對鋼材的力學(xué)性能卻有著決定性的影響。碳含量增加,鋼的強(qiáng)度提高，而塑性、韌性和疲勞強(qiáng)度下降，同時惡化鋼的可焊性和抗腐蝕性。硫和磷(其中特別是硫)是鋼中的有害成分,會降低鋼材的塑性、韌性、可焊性和疲勞強(qiáng)度。高溫時，硫使鋼變脆，謂之熱脆;低溫時，磷使鋼變脆，謂之冷脆。氧和氮都是鋼中的有害雜質(zhì)，使鋼熱脆;氮使鋼冷脆。硅和鎰是鋼中的有益元素，都是煉鋼的脫氧劑，使鋼材的強(qiáng)度提高。含量不過高時，對塑性和韌性無顯著的不良影響。.低合金高強(qiáng)度結(jié)構(gòu)鋼與碳素鋼相比具有哪些優(yōu)點(diǎn)？答:它強(qiáng)度高，可減輕自重，節(jié)約鋼材，綜合性能好，如抗沖擊性強(qiáng)、耐低溫和腐蝕，有利于延長使用年限。塑性、韌性和可焊性好,有利于加工和施工。.簡述溫度變化對鋼材性能的影響。答:鋼材性能隨溫度變動而有所變化?？偟内厔菔?溫度升高,鋼材強(qiáng)度降低，應(yīng)變增大;反之，溫度降低,鋼材強(qiáng)度會略有增加，塑性和韌性卻會降低而變脆。溫度升高，約在250國以內(nèi)鋼材性能沒有很大變化,4300~540團(tuán)之間強(qiáng)度急劇下降,600團(tuán)時強(qiáng)度很低不能承擔(dān)荷載。但在250國左右，鋼材的強(qiáng)度反而略有提高，同時塑性和韌性均下降，材料有轉(zhuǎn)脆的傾向，鋼材表面氧化膜呈現(xiàn)藍(lán)色，稱為藍(lán)脆現(xiàn)象。當(dāng)溫度在260即320回時，在應(yīng)力持續(xù)不變的情況下，鋼材以很緩慢的速度繼續(xù)變形,此種現(xiàn)象稱為徐變。當(dāng)溫度從常溫開始下降，特別是在負(fù)溫度范圍內(nèi)時，鋼材強(qiáng)度雖有提高，但其塑性和韌性降低,材料逐漸變脆，這種性質(zhì)稱為低溫冷脆。.簡述疲勞斷裂的過程。答:疲勞破壞過程經(jīng)歷三個階段:裂紋的形成,裂紋的緩慢擴(kuò)展和最后迅速斷裂。鋼構(gòu)件在反復(fù)荷載作用下，總會在鋼材內(nèi)部質(zhì)量薄弱處出現(xiàn)應(yīng)力集中，個別點(diǎn)上首先出現(xiàn)塑性變形，并硬化而逐漸形成一些微觀裂痕，在往復(fù)荷載作用下，裂痕的數(shù)量不斷增加并相互連接發(fā)展成宏觀裂紋，隨后斷面的有效截面面積減小，應(yīng)力集中現(xiàn)象越來越嚴(yán)重,裂紋不斷擴(kuò)展，最后當(dāng)鋼材截面削弱到不足以抵抗外荷載時，鋼材突然斷裂。作業(yè)2.什么是焊縫連接，其有哪些特點(diǎn)？答:焊縫連接是通過熱熔并加填料的方法完成構(gòu)件之間的連接，是現(xiàn)代鋼結(jié)構(gòu)連接的主要方法。焊縫連接具有構(gòu)造簡單、適應(yīng)性強(qiáng)、自動化程度高、連接剛度大等優(yōu)點(diǎn)。缺點(diǎn)是焊接降低被焊鋼材的塑性和韌性,焊縫熱熔區(qū)易出現(xiàn)微裂紋、焊渣等缺陷，焊接過程產(chǎn)生較大的焊接殘余應(yīng)力,從而導(dǎo)致焊縫區(qū)和熱熔區(qū)容易發(fā)生脆斷和疲勞破壞。.鋼結(jié)構(gòu)焊接連接構(gòu)造設(shè)計(jì)時，應(yīng)符合哪些要求？答:⑴盡量減少焊縫的數(shù)量和尺寸;(2)焊縫的布置宜對稱于構(gòu)件截面的中和軸;(3)節(jié)點(diǎn)區(qū)留有足夠空間，便于焊接操作和焊后檢測;⑷采用剛度較小的節(jié)點(diǎn)形式，宜避免焊縫密集和雙向、三向相交;⑸焊縫位置避開高應(yīng)力區(qū);(6)根據(jù)不同焊接工藝方法合理選用坡口形狀和尺寸。.為什么角焊縫的的焊腳尺寸和長度都不宜過小，也不宜過大？答確焊縫的焊腳尺寸不宜過小,是因?yàn)檫^小的角焊縫導(dǎo)致焊縫冷卻過快易產(chǎn)生收縮裂紋等缺陷;角焊縫的焊腳尺寸不宜太大，是因?yàn)樘髸?dǎo)致焊縫燒穿較薄的焊件，增加主體金屬的翹曲和焊接殘余應(yīng)力;長度過小會使桿件局部加熱嚴(yán)重，且起弧、落弧坑相距太近，加上一些可能產(chǎn)生的缺陷，使焊縫不夠可靠;角焊縫(側(cè)面)應(yīng)力沿長度方向分布不均勻，兩端大,中間小，焊縫越長其差別也越大,太長時角焊縫(側(cè)面)兩端應(yīng)力可先達(dá)到極限而破壞，此時焊縫中部還未充分發(fā)揮其承載力，這種應(yīng)力分布的不均勻性，對承受動力荷載的構(gòu)件更加不利。、.抗剪型螺栓連接達(dá)到極限承載力時，可能出現(xiàn)破壞形式有哪些？答:⑴螺桿剪切破壞;⑵鋼板孔壁擠壓破壞;⑶構(gòu)件本身由于截面開孔削弱過多而被拉斷;⑷由于鋼板端部螺栓孔端距太小而被剪壞;(5)由于鋼板太厚，螺栓桿直徑太小，發(fā)生螺栓桿彎曲破壞。作業(yè)3.何謂理想軸心受壓構(gòu)件？答:所謂理想軸心受壓構(gòu)件，是指符合以下假定條件的受壓構(gòu)件：⑴桿件為等截面直桿(無初彎曲);(2)荷載沿桿件形心軸作用(無初偏心)；⑶桿件受荷載之前沒有初始應(yīng)力;⑷材料勻質(zhì)，各向同性，符合虎克定律。.實(shí)腹式軸心受壓構(gòu)件截面形式的選擇，應(yīng)遵循哪些原則？實(shí)腹式軸心受壓構(gòu)件一般采用雙軸對稱截面，以避免彎扭失穩(wěn),具體的原則主要有:⑴寬肢薄壁:截面面積的分布.應(yīng)盡量開展，以增加截面的慣性矩和回轉(zhuǎn)半徑，提高它的整體穩(wěn)定性和剛度;(2)等穩(wěn)定性:使兩個主軸方向的穩(wěn)定系數(shù)(長細(xì)比)大致相等，這樣穩(wěn)定承載力基本接近，以充分發(fā)揮截面的承載能力;⑶便于與其他構(gòu)件進(jìn)行連接;⑷盡可能構(gòu)造簡單，制造省工，取材方便、.軸心受壓柱腳應(yīng)滿足哪些要求？⑴設(shè)計(jì)底板大小要滿足基礎(chǔ)混凝土的抗壓強(qiáng)度及邊緣構(gòu)造要求;(2)底板厚度要滿足雙向板(四邊或三邊支承)的抗彎要求;(3)靴梁要滿足抗彎要求;(4)靴梁和柱、靴梁和底板的焊縫連接要滿足強(qiáng)度要求;(5)柱腳設(shè)計(jì)要便于靴梁焊接。4、6.計(jì)算格構(gòu)式軸心受壓構(gòu)件繞虛軸的整體穩(wěn)定時，為什么采用換算長細(xì)比？答:格構(gòu)式軸心受壓構(gòu)件，當(dāng)繞虛軸失穩(wěn)時，因肢件之間并不是連續(xù)的板而只是每隔一定距離用綴條或綴板聯(lián)系起來，構(gòu)件的剪切變形較大，剪力造成的附加影響不能忽略。因此，采用換算長細(xì)比來考慮綴材剪切變形對格構(gòu)式軸心受壓構(gòu)件繞虛軸的穩(wěn)定承載力的影響。作業(yè)4.在處理梁的整體穩(wěn)定性問題時,有哪些假定？⑴彎矩作用在最大剛度平面，屈曲時鋼梁處于彈性階段；(2)梁端為夾支座(只能繞x、v軸轉(zhuǎn)動，不能繞z軸轉(zhuǎn)動，只能自由撓曲，不能扭轉(zhuǎn))；⑶梁變形后，力偶矩與原來的方向平行(即小變形)。.簡述型鋼梁設(shè)計(jì)的步驟。答:⑴統(tǒng)計(jì)荷載,確定構(gòu)件內(nèi)力(最大彎矩、剪力);(2)選擇截面形式(工字鋼,槽鋼,H型鋼等);(3)按照抗彎強(qiáng)度或整體穩(wěn)定確定截面抵抗矩;⑷查型鋼表選擇型鋼號;(5)驗(yàn)算構(gòu)件的強(qiáng)度、整體穩(wěn)定性和撓度;(6)調(diào)整截面尺寸。.偏心受力構(gòu)件的設(shè)計(jì)要點(diǎn)有哪些？答:設(shè)計(jì)偏心受拉構(gòu)件時，應(yīng)同時滿足承載力極限狀態(tài)和正常使用極限狀態(tài)。承載力極限狀態(tài)的驗(yàn)算包括強(qiáng)度和穩(wěn)定，偏心受拉構(gòu)件只有強(qiáng)度問題，偏心受壓構(gòu)件則應(yīng)同時滿足強(qiáng)度和穩(wěn)定要求。此外，實(shí)腹式構(gòu)件還必須保證組成板件的局部穩(wěn)定,格構(gòu)式構(gòu)件還必須保證單肢穩(wěn)定;正常使用極限狀態(tài)則通過限制長細(xì)比來保證，但應(yīng)注意，當(dāng)桿件以受彎為主，軸力較小，或有其它需要時，也需計(jì)算拉彎或壓彎構(gòu)件的撓度或變形，使其不超過容許值。

.框架柱計(jì)算長度系數(shù)確定時，采取了哪些假定？答:⑴材料是線彈性的;(2)框架只承受作用在節(jié)點(diǎn)上的燒向荷載;⑶框架中的所有柱子是同時喪失穩(wěn)定的，即各柱同時達(dá)到其臨界荷載;(4)當(dāng)柱子開始失穩(wěn)時，相交于同一節(jié)點(diǎn)的橫梁對柱子提供的約束彎矩，按上、下柱子的線剛度之比分配給柱子;(5)在無側(cè)移失穩(wěn)時，橫梁兩端的轉(zhuǎn)角大小相等方向相反;在有側(cè)移失穩(wěn)時，橫梁兩端的轉(zhuǎn)角不但大小相等而且方向亦相同。作業(yè)2計(jì)算題(P12)解:將F分解為垂直于焊縫和平行于焊縫的分力解：將尸分解為垂直于焊境和平行于琳的分力N二F血8=/血=150x與=1299(Q,Af=Ar-0=129.9x0.02=129.9x10-2x07乂8x(155—16)6x2.6x10--129.9x10-2x07乂8x(155—16)6x2.6x10--2x0.7x8x(155-16)C7.=靖十4=83.4+72.1=155.5(57^)F=Fco￡0=Fca60==150x1=75{kX)Ml75xl(rX2x0.7x8x(155-16)=48J(A7^75xl(rX2x0.7x8x(155-16)=48J(A7^2)mm(二尸十號二J(找尸十犯2二二136.3(57mm]"fj=160.V/mm直角角焊縫的強(qiáng)度滿足要求作業(yè)3計(jì)算題（P18）解人=2(/：+Ja2)=2x(218+40x15.92)=20660.8c//z4內(nèi)呼=出。7M4=乎=緇=52.3x\AV80 4 16.07二+老=J52.3?+24?=57.5存表%=0.82滿足要求N=y"=0.82x8000x215=1410.4M>1000尢M滿足要求作業(yè)4計(jì)算題(P24)解：(1)計(jì)算總考矩梁自重產(chǎn)生的彎矩為：JZL=-x517xl.2x6:=2792N-m8外荷載有跨.生產(chǎn)生的最大彎矩為：Af=1x29700x12x6:=133650Nm，8總彎矩為：2lZx=133650+2792=136442N-m(2)臉?biāo)銖澢?/p>