鋼結構模擬試題參考答案

模擬試題參照答案（一）填空題：1、鋼材重量輕而強度高，塑性和韌性好，鋼構造的耐熱性好但防火性差。2、對于一般鋼排架和框架構造，由于很難辨別產生最大效應的可變荷載，荷載組合系數ψ取0.85。3、衡量鋼材塑性性能的重要指標是伸長率；4、冷作硬化提高了鋼材的屈服強度；減少了鋼材的塑性和韌性；5、鋼材發(fā)生疲勞破壞的先決條件是形成裂縫；6、焊接構造在低溫下輕易發(fā)生脆斷；7、焊接16Mn鋼時，應采用Ｅ50××焊條；8、工程中采用的10.9級螺栓屬于高強度螺栓，等級代號中的“10”表達螺栓材料的最低抗拉強度fu=1000N/mm2，“.9”表達螺栓材料屈強比為0.9；9、軸壓構件腹板局部穩(wěn)定的保證條件是h0／tw不不小于某一限值，此限值和鋼材的屈服強度有關，與壓桿的最大長細比有關；10、在鋼梁抗彎強度計算中規(guī)定了截面塑性發(fā)展系數的限值，而不是完全按塑性鉸來設計，這既能充足運用材料的強度性能，又能防止梁的變形過大而影響梁的正常使用；11、梁的腹板的重要作用是抗剪；12、當梁的整體穩(wěn)定系數φb不小于0.6時，需用φ'b替代φb，它表明鋼梁已經進入彈塑性階段；13、彎矩繞虛軸作用的格構式壓彎構件，其彎矩作用平面外的__整體穩(wěn)定__可不必驗算，但必須計算單肢的穩(wěn)定性；14、鋼屋蓋系統(tǒng)中，柔性系桿只能承受拉力，不能承受壓力。15、組合梁是指鋼梁和所支承的鋼筋混凝土板構成的一種整體而共同抗彎的構件。（二）判斷題：（請在題號前的括號內作記號，對的的記“√”，錯誤的記“×”）（√）1、鋼構件的疲勞破壞，實質上是構件上或構件連接處的微觀裂紋與缺陷在持續(xù)反復荷載的作用下不停擴展直至斷裂破壞的過程。（√）２、按正常使用極限狀態(tài)計算時，受彎構件要限制撓度，受拉、受壓構件要限制長細比；（√）3、側面角焊縫重要承受剪應力；（√）4、當焊縫質量為三級時，對接焊縫的抗拉強度一般只能到達焊件母材抗拉強度的0.85倍；（×）5、對于軸心受壓構件，承載能力極限狀態(tài)只包括強度計算；（√）6、材料的屈服點變化對壓桿的彈性屈曲承載力影響不大；（×）7、保證梁的整體穩(wěn)定的重要措施是在梁的腹板上設置橫向加勁肋和縱向加勁肋；（√）8、實腹式軸心受壓柱的構成板件的局部穩(wěn)定必須得到保證，它也屬于承載力極限狀態(tài)的一部分；（√）9、軸心受壓柱的柱腳一般由靴梁、底板和錨拴等構成；（√）10、對于直接承受動力荷載的梁，不能考慮截面的塑性發(fā)展，按彈性設計；（×）11、對于任何實腹式構件來說，只要構成板件的局部穩(wěn)定得到滿足，就不會出現整體失穩(wěn)；（√）12、對于偏心在實軸上的格構式偏心受壓構件，不必驗算其彎矩作用平面外的整體穩(wěn)定，但應驗算單肢的穩(wěn)定性；（√）13、對于無檁屋蓋體系可不設鋼屋架上弦的橫向水平支撐；（√）14、在設計鋼構造時，必須全面考慮制造、運送和安裝等條件；（√）15、鋼管混凝土是指在鋼管中澆灌混凝土的構件。（三）、簡答題：簡述鋼構造的特點及其應用范圍。（鋼構造的8大特點和8個方面的合理應用范圍參見教材P2—5）角焊縫構造中對最大焊腳尺寸和最小焊腳尺寸有哪些限制？（詳見教材P45--46）簡述焊接殘存應力和殘存變形產生的原因。（產生縱向焊接殘存應力和變形的三個原因詳見教材P54。產生橫向殘存應力的重要原因見教材P55）高強螺栓連接有哪兩種類型？各自傳力的機理有何不一樣？（詳見教材P32）鋼構造制造有哪些工序？（鋼構造制造的各工序參見教材P259--263）簡述冷彎薄壁型鋼構造的特點。（詳見教材P264--265）（四）、計算題：1、根據圖示條件，計算該節(jié)點角焊縫長度。（采用兩側面焊縫）已知條件：N=600KN(靜力荷載)ffw＝160N/mm2hf＝8mm,k1＝0.7,k2＝0.3〖解〗1、肢背與肢尖焊縫所受內力：〖解〗1、肢背與肢尖焊縫所受內力：N1=k1N=0.7×600=420（kN）N2=k2N=0.3×600=180（kN）2、所需有效焊縫長度：lw1=N1/（2heffw）=40/（2×0.7×8×160）=234（mm）lw2=N2/（2heffw）=180000/（2×0.7×8×160）=100（mm）3、角焊縫實際長度應為：l1≥lw1+10=234+10=244mm取l1=250mm；l2≥lw2+10=100+10=110mm取l2=110mm；2、試驗算下圖所示搭接接頭的連接強度。連接鋼板為－250×12，鋼材為Q235（A3），采用M20的8.8集高強度螺栓，孔經22mm。其他條件見圖中所示。（鋼板表面為噴砂后生赤銹，μ=0.45）〖解〗：查表3—3，可知：P=110KNl1=4×80=320mm<15do=330mmβ=1鋼板表面為噴砂后生赤銹，μ=0.45Nvb=0.9×1×0.45×110KN=44.55KNN=500KN<nNvb=15×44.55=668.25KN滿足螺栓抗剪承載力規(guī)定。鋼板凈截面承載力驗算：σ=N’/An=[N(1－0.5n1/n)]/An=500×103(1－0.5·3/15)/[(250－3×22)×12]=203.8N/mm2<f連接鋼板凈截面承載力滿足規(guī)定。3、某鋼屋架中一軸心受壓桿，Ｎ＝1200KN，l0x=1500mm，l0y=4500mm，采用兩根Ｌ160×100×14角鋼，短邊相連，構成Ｔ形截面，節(jié)點板厚12mm，鋼材為Ｑ235，（f=215N/mm2）。試驗算該桿與否滿足強度、穩(wěn)定性和剛度規(guī)定。（截面如下圖所示）〖解〗1、構件截面幾何性質：查教材附表3—3，可得慣性半徑：iy=4.63cmix=3.03cm截面面積：A=22.8×2=45.6cm22、剛度驗算：已知：l0x=1500mm=150cm;l0y=4500mm=450cmλx=lox/ix=150/3.03=49.5<[λ]=150滿足剛度規(guī)定。λy=loy/iy=450/4.63=97.2<[λ]=150滿足剛度規(guī)定。3、穩(wěn)定性驗算：本構件屬于b類，按λy=97.2查表得φy=0.477N/φyA=100/（0.477×45.6×102）=551.7N/mm2>f不滿足穩(wěn)定性規(guī)定。4、強度驗算：N/A=100/45.6×102=263N/mm2>f不滿足強度規(guī)定。4、某工作平臺采用普遍工字鋼簡支梁，梁的跨度為4.0m，間距為2.5m，平臺上承受均布永久荷載原則值2.0KN/m（不含梁的自重），均布可變荷載（均為靜載）4.5KN/m，該梁跨中無側向支承，容許相對撓度為1/250。若采用Ｑ235鋼材，I22a一般熱軋工字鋼，與否可以滿足強度、穩(wěn)定性和剛度規(guī)定？已知條件：1、ｆ＝215N/mm22、I22a一般熱軋工字鋼的有關參數：Wx=309.6cm3;Ix=3406cm4;每米自重：0.33KN/m3、γx＝1.05〖解〗1、荷載計算q=1.2（2×2.5+0.33）+1.4×4.5×2.5=22.146KN/m2、內力計算Mx=ql2/8=22.146×42/8=44.292kN·M3、強度計算Mx/γxWx=44.292×106/（1.05×309.6×103）=136.3N/mm2<ｆ＝215N/mm2滿足強度條件。4、穩(wěn)定性驗算。對于型鋼截面，只需驗算其整體穩(wěn)定性。查教材附表2—6得φb=0.93>0.6查教材附表2—5得φ’b=0.742Mx/φ’bWx=44.292×106/（0.742×309.6×103）=192.8N/mm2<ｆ＝215N/mm2滿足整體穩(wěn)定性條件。5、剛度驗算qk=2×2.5+0.33+4.5×2.5=16.58kN/MMxk=qkl2/8=16.58×42=33.16kN·Mv/l=Mxk·l/10EIx=33.16×106×4000/（10×2.06×105×3406×104）=1/529<[v]/l=1/250滿足剛度條件。5、一箱形截面偏心受壓柱，鋼材為Q235（A3），截面尺寸如圖所示，柱的計算長度為6米，柱中無橫向力作用，柱承受軸向內力（設計值）N=3000KN，柱頂截面的彎矩（設計值）M2=450KN·M（繞x—x軸作用），柱底截面的彎矩M1=0。柱的上下兩端均可視為無側移的鉸節(jié)點。試驗算該柱的整體穩(wěn)定性和各板件的局部穩(wěn)定性?！冀狻浇孛鎱担航孛婷娣e：A=2×（14×500+10×500）=24000mm2截面慣性矩：Ix=2×5003×10/12+2×14×500×2572+2×143×500/12=mm4Iy=2×5003×14/12+2×10×500×2052+2×103×500/12=71000mm4截面慣性半徑：ix=√Ix/A=217.3mmiy=√ Iy/A=172.2mm截面抗彎系數：W1x=Ix/264=/264=4292606mm3構件長細比、穩(wěn)定系數：（b類）λx=6000/217.3=27.6φx=0.944λy=6000/172.2=34.8φy=0.919截面內力：N=3000kNM2=450kN·MM1=0強度計算：N/A+Mx/γxW1x=3000×103/24000+450×106/（1.05×4292606）=125+99.8=224.8N/mm2≈f=215N/mm2滿足強度條件。整體穩(wěn)定計算；平面內整體穩(wěn)定：公式：N/(φxA)+βmxMx/[γxW1x(1－0.8N/NEX)]≤f式中：βmx=0.65NEX=π2EA/λx2=3.142×206×103×24000/27.62=64056×103NN/(φxA)+βmxMx/[γxW1x(1－0.8N/NEX)]30000000.65×=——————+—————————————————=199.8N/mm20.944×240001.05×4292606×(1－3000000×0.8/64056000)<f=215N/mm2滿足平面內穩(wěn)定條件。平面外整體穩(wěn)定：公式：N/(φyA)+βtxMx/φbW1x≤f式中：βtx=0.65φb=1.0（箱形截面）N/(φyA)+βtxMx/φbW1x30000000.65×=—————+———————=204.2N/mm2<f=215N/mm20.919×240001.0×4292606滿足平面外穩(wěn)定條件。 局部穩(wěn)定計算：W1=Ix/（ho/2）=/250=4532992σmax=N/A+Mx/W1=3000000/24000+/4532992=224N/mm2σmin=N/A－Mx/W1=3000000/24000－/4532992=26N/mm2αo=（σmax－σmin）/σmax=（224－26）/224=0.88<1.6腹板高厚比：ho/tw=500/10=50<0.8(16×0.88