鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計原理試卷1

得分評卷人鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計原理試卷（A卷）、單項選擇題：（每小題2分，共20分）對于碳素結(jié)構(gòu)鋼來講其含碳越高，則（A）。A.強度越高 B.變形能力越好C.焊接性能好 D.疲勞強度提高在抗剪連接中，強度等級、直徑和數(shù)量相同的承壓型高強度螺栓連接比摩擦型高強度螺栓連接（B）A.承載力低,變形大 B.承載力高,變形大C.承載力低,變形小 D.承載力高,變形小圖示工字形截面桿件，當受純彎時，其截面最大壓應(yīng)力為b，腹板的局部穩(wěn)定剛好max滿足；若受偏心壓力時，其截面最大壓應(yīng)力也為b，則其腹板的局部穩(wěn)定（B）omax題3圖A.一定滿足 B.題3圖C.也剛好滿足 D.無法判斷在計算工字形截面兩端鉸支軸心受壓構(gòu)件腹板的臨界應(yīng)力時，其支承條件為（A）A.四邊簡支 B.三邊簡支，一邊自由C.兩邊簡支，兩邊自由 D.懸臂設(shè)計焊接工字形截面梁時,腹板布置橫向加勁肋的主要目的是提高梁的（D）A.抗彎剛度 B.抗彎強度 C.整體穩(wěn)定性 D.局部穩(wěn)定性進行疲勞驗算時，計算部位的設(shè)計應(yīng)力幅應(yīng)采用（A）計算。A.荷載標準值 B.荷載設(shè)計值C.考慮動力系數(shù)的荷載標準值 D.考慮動力系數(shù)的荷載設(shè)計值7?格構(gòu)式軸心受壓柱整體穩(wěn)定計算時，用換算長細比九代替長細比九，這是考慮0x x（B）。A.格構(gòu)柱彎曲變形的影響 B.格構(gòu)柱剪切變形的影響C.綴材彎曲變形的影響 D.綴材剪切變形的影響兩端鉸接軸心受壓桿件，軸力圖如下圖所示，其它條件相同，則發(fā)生彈性失穩(wěn)時，各壓桿的臨界力的關(guān)系是（B）。A.N>N>N>N B.n>N>No>Ncr1cr2cr3cr4cr4cr2cr3cr1

C.>ND．N>NC.>ND．N>N>N>Ncr1cr3cr2cr4N>N>Ncr4cr3cr2cr1題8圖軸心受壓柱的柱腳底板厚度是根據(jù)下列哪種工作狀態(tài)確定的？（B）A.底板抗壓工作 B.底板抗彎工作C.底板抗剪工作 D.底板抗彎及抗壓工作常溫條件下，殘余應(yīng)力的存在將使構(gòu)件（鋼材的變形性能良好）的靜力強度（D）A.降低 B.提高C.受影響 D.不受影響對于鋼結(jié)構(gòu)用鋼材應(yīng)嚴格控制硫的含量，這是因為含硫量過大，在焊接時會引起鋼材的熱脆。鋼材的伸長率是衡量鋼材塑性性能的指標，是通過一次靜力拉伸試驗得到的。當軸心受壓構(gòu)件發(fā)生彈性失穩(wěn)時，提高鋼材的強度將不影響構(gòu)件的穩(wěn)定承載力。焊接工字形組合截面軸壓柱，腹板局部穩(wěn)定條件為h/1<（25+0.5九）、；235/f，其0w 中 丫中九應(yīng)取九和_九的較大值。埜—y提高鋼梁的整體穩(wěn)定性最有效的辦法之一就是設(shè)置側(cè)向支承點，但側(cè)向支承點必須設(shè)在鋼梁的受壓翼緣處。實腹式偏心壓桿在彎矩平面外的失穩(wěn)屬于彎扭屈曲。普通螺栓受拉力作用時，螺栓的設(shè)計強度取值較低，這是考慮到杠桿（或撬力）對螺栓的不利影響。&對軸心受力構(gòu)件,正常使用極限狀態(tài)是控制構(gòu)件的長細比。工字形截面軸壓柱的翼緣寬厚比限值是根據(jù)等穩(wěn)定導(dǎo)出的。Q235—A?F鋼中的“A"表示質(zhì)量等級為A級。四、簡答題（每小題5分，共15分）

突緣J:\.,H-填板構(gòu)造螺栓￡3= 頂板1墊板加勁肋310二10二20梁f突緣f墊板f頂板f加勁肋f柱簡述影響鋼材疲勞強度的因素。影響鋼梁整體穩(wěn)定的因素有哪些?得分評卷人五、計算題（共45分）1?試確定圖示角鋼與鋼板連接的側(cè)面角焊縫的長度，并驗算其構(gòu)造是否滿足要求。肢背和肢尖的焊腳尺寸h=8mm，鋼材為Q235-B，手工焊，焊條為E43型，角焊縫強度設(shè)計值fw=160N/mm2，角鋼受軸心拉力設(shè)計值N二980KN。焊縫的內(nèi)力分配系數(shù):肢背卩=0.65，肢尖卩=0.35。（8分）1解:肢背焊縫:N廣980X解:肢背焊縫:N廣980X°65=637K637000lNl=1—

w1 2hfwef=371.47mm<60h=480mm—2x0.7x8x160+16肢尖焊縫受力：N=N-N=343KN217N343191.4000 “ …“八/= 2= +16=207.4mm<60h=480mmw22hfw2x0.7x8x160 fef

2?試驗算如圖所示高強螺栓摩擦型連接的強度是否滿足要求。已知：鋼材為Q235-B螺栓為8.8級、M20，接觸面噴砂處理，抗滑移系數(shù)卩=0.45,預(yù)拉力P=125KN,靜荷載設(shè)計值F=400KN°(8分)2004解：2004作用于螺栓群截面形心處的內(nèi)力有：剪力V=0.707F=282.8KN拉力N=0.707F=282.8KN彎矩M=V-e=282.8X0.2=56.56KN.m最上面一排螺栓所受拉力：zNMy282.8 5656x16N= +l= +t1n2y2 10 2x(2x82+2xI62)i=28.28+70.7=98.98KNV0.8P=0.8x125=100KN按比例關(guān)系得：8N=28.28+70.7x—=63.63KNt2 16N=28.28+0=28.28KNt3工Nb=0.9nr(nP-1.25工N)v f ti=0.9x1x0.45xl125x10-1.25x2x=0.405x(1250-286.4)=390.26KN>V=282.8KN所以連接強度滿足要求。如圖所示某均布荷載作用下的組合截面簡支梁，跨中無側(cè)向支承，梁的剛度和局部穩(wěn)定滿足要求，截面無削弱，鋼材Q235-B(f=215Nfmm2,f=125Nmm2)，丫=1.05,v X腹板局部穩(wěn)定滿足，忽略梁自重。試按抗彎強度和整體穩(wěn)定確定該梁的承載力設(shè)計值q0(10分)已知：A=59.8cm2；I=1.336x104cm4；W=7.633x102cm3；I=3.255x103cm4；x x yi=7.38cm。y1fxt]211+1(4.4h丿3460AhX2 ?Wy x235 0.282;p'=1.07—fb Pb提示：pb1 1M=—ql2=—x60002q4.解：梁的最大彎矩：x8 8Anno60002q8x提示：pb1 1M=—ql2=—x60002q4.解：梁的最大彎矩：x8 8Anno60002q8x1.05x7.633x105l600…x=十==81.3yi7.38y3460Ah1(xt丫235p—?.1+—y— -b尢2WV4.4h fyx1 V.丿丿ya二M<fn彎曲正應(yīng)力：YWx整體穩(wěn)定:二1.835>i土=6■■wI346059.8x35 ' (81.3x1)281.32 763.3 * (4.4x35丿235x—235x<215nq<38.29KNm題4圖0二0二1.07-0.282b<fn8x0.91；；7：33x105<215nq<3341KNm=1.07-°^竺=0.916弔 1.835b6000260002qa=l0Wbx該梁所能承受的最大荷載q=33.41KNm5.某兩端鉸接工字形截面壓彎構(gòu)件，l=l=10m，承受軸向壓力設(shè)計值N二50CKN,0x0y端彎矩設(shè)計值Mx=100KN-m，材料為Q235鋼(f=215Nmmz,E=206x10?Nmm2),構(gòu)件截面尺寸如圖所示，1x1=150。試驗算其彎矩作用平面內(nèi)的整體穩(wěn)定及其剛度是否滿足要求。(9分)已知：A=59.8cm2；I=1.336x104cm4；i=14.95cm，W=7.633x102cm3x x x

（提示：0 _0.65+0.35M；N_^^EA）mx M Ex 1.1X21 xb類截面軸心受壓構(gòu)件的穩(wěn)定系數(shù)920123456789500.8560.8520.8470.8420.8380.8330.8280.8230.8180.813600.8070.8020.7970.7910.7860.7800.7740.7690.7630.757解:、l 1000解:九二-Gx二一xi 14.95xkL150二67v查穩(wěn)定系數(shù)表得：9二0.769二67vX兀2EA3.142x206x103x59.8x102N二二 二2466.84KNEx 1.1X2 1.1x672x0二0.65+0.35M2二0.65+0.35x—二0.65TOC\o"1-5"\h\zmx M 3001N 0-M_ 500x103 0.65xlOOx106\o"CurrentDocument"mx x _\o"CurrentDocument"9A vW (i08N) 0.769x59.8xl02 5 10 08 500vx VW (1-0.8—) 1.05x763.3x103x 1-0.8x x1x N \ 2466.84Ex_108.73+96.8_205.53Nmm2vf_215Nmm2得分評卷人得分評卷人每小題2分，共20分）TOC\o"1-5"\h\z鋼材的強度設(shè)計值取為（ ）f B-f C.f/y D.f/丫yuuRyR在三向正應(yīng)力狀態(tài)下，當出現(xiàn)下列何種情況時，鋼材易發(fā)生脆性破壞（ ）。A.異號應(yīng)力，且應(yīng)力差較小 B.異號應(yīng)力，且應(yīng)力差較大C.同號拉應(yīng)力，且應(yīng)力差較小 D.同號拉應(yīng)力，且應(yīng)力差較大工字形截面吊車梁腹板高厚比—=100.話235,f，則梁的腹板（ ）。A.可不設(shè)加勁肋 B.按構(gòu)造設(shè)置橫向加勁肋C.按計算設(shè)置橫向加勁肋 D.按計算設(shè)置縱向加勁肋圖示焊接連接中，最大的焊縫應(yīng)力發(fā)生在（）。A.a點 B.b點C.c點 D.d點梁的受壓翼緣側(cè)向支承點的間距、截面尺寸和跨內(nèi)最大彎矩均保持不變，且不存在局部穩(wěn)定問題，承受以下哪種荷載時梁的臨界彎矩為最大（）。A.三分點處各有一個集中荷載作用 B.均布荷載作用C.跨中一個集中荷載作用 D.純彎矩作用通常軸心受壓綴條式格構(gòu)柱的橫綴條不受力，但一般仍設(shè)置，其主要理由是（ ）A.起構(gòu)造作用 B.可以加強柱的整體抗彎剛度C.對單肢穩(wěn)定起作用 D.以上三種原因都有鋼梁的最小高度是根據(jù)（ ）條件確定的。A.鋼梁的強度 B.鋼梁的剛度 C.梁的整體穩(wěn)定 D.梁的局部穩(wěn)定&圖示的四邊簡支薄板，當a=b時，純剪作用下板的屈曲形式是（ ）。ABCDABCD得分評卷人、填空題（每空1分，共得分評卷人、填空題（每空1分，共10分）支承加勁肋題10圖9?對于彎矩繞虛軸x作用的格構(gòu)式壓彎構(gòu)件，其平面外穩(wěn)定是由（ ）來保的。計算柱平面外穩(wěn)定 C.柱本身的構(gòu)造要求計算分肢穩(wěn)定 D.選足夠大的分肢間距10.圖示梁端的支承加勁肋與梁翼緣刨平抵緊且滿足構(gòu)造要求，其設(shè)計時尚應(yīng)計算（）。整體穩(wěn)定、剛度整體穩(wěn)定、端面承壓、剛度整體穩(wěn)定、端面承壓、連接焊縫連接焊縫、端面承壓、剛度鋼材的強度設(shè)計值按 分組。TOC\o"1-5"\h\z焊接結(jié)構(gòu)在焊縫附近形成熱影響區(qū)，該區(qū)域鋼材材 。3?規(guī)范規(guī)定，角焊縫的計算長度l>8h和40mm，是為了防止 。w f軸心拉桿需要進行 計算，并限制其長細比。高強螺栓群承受偏心拉力作用，連接的中性軸應(yīng)在 。對于沒有明顯屈服點的鋼材，以卸載后試件的殘余應(yīng)變?yōu)?時所對應(yīng)的應(yīng)力作為假想屈服點，也稱為條件屈服點。殘余應(yīng)力將減小構(gòu)件的剛度，同時將 構(gòu)件的穩(wěn)定承載力。&保證拉彎、壓彎構(gòu)件的剛度是驗算其 。9?實腹式構(gòu)件在N、M作用下，其彎矩作用平面外的整體失穩(wěn)屬于 。x10.格構(gòu)式軸心受壓柱整體穩(wěn)定計算時，用換算長細比九代替長細比九，這是考慮格構(gòu)0x x柱 變形的影響。得分評卷人四、簡答題（每小題得分評卷人四、簡答題（每小題5分，共15分）簡述鋼結(jié)構(gòu)用鋼材的機械性能指標有哪些。什么是應(yīng)力集中？對鋼材的性能由什么影響？簡述普通螺栓抗剪連接的破壞形式。得分評卷人五、計算題（共45分）1?如圖所示焊接連接，肋板與柱翼緣焊縫h=10mm，fw=160N/mm2，此連接受靜荷f fP=250KN作用，P與x軸夾角為45。,0f=1.22。試驗算此焊縫是否安全。（8分）-T1——J―||- 人-5M#10卩QmO?QmO?J .J―l一 J=250KN2.試驗算如圖所示的高強螺栓摩擦型連接中螺栓的強度270KN2.試驗算如圖所示的高強螺栓摩擦型連接中螺栓的強度270KN是否滿足要求。已知：鋼材為Q235-B螺栓為8.8級、M22，接觸面噴砂處理，抗滑移系數(shù)卩=0.45,預(yù)緊力P=155KN,靜荷載設(shè)計值N=270KN。（8分）圖示兩端鉸支軸心受壓柱，承受軸心壓力設(shè)計值N=1400KN（靜荷載），鋼材Q235（f=215N/mm2），截面為焊接工字形截面，截面無削弱，翼緣板為焰切邊（b類截面），［力=150，假設(shè)該柱的局部穩(wěn)定有保證。試驗算該柱能否安全工作。（10分）b類截面軸心受壓構(gòu)件的穩(wěn)定系數(shù)申A0123456789500.8560.8520.8470.8420.8380.8330.8280.8230.8180.813600.8070.8020.7970.7910.7860.7800.7740.7690.7630.757W=6.92x102W=6.92x102cm3；x5ql4u= 384EI全部荷載作用下=1400可變荷載作用下LqL1500（10分）4?如圖所示簡支梁，截面為I32a型鋼，截面無削弱，鋼材Q235-B,（f=215Nmm2，E=206x103N：mm2），梁的自重標準值g=0.52KNm，y=1.2，y=1.4，k G Qy二1.05，試根據(jù)梁的抗彎強度和剛度求其所能夠承受的最大均布靜荷載標準值q^xk已知：A=67.1cm2；I=1.108x104cm4；x

5?某用2Z125x80x8長肢相拼而成的T形截面拉彎構(gòu)件，靜荷載作用下，承受軸心拉力設(shè)計值N二190KN，橫向均布荷載設(shè)計值q=9.8KNm（含自重），如圖所示。截面無削弱，鋼材Q235-A-F，口=350，Y=1.05，丫=1.2。試驗算其能否可靠x1 x2工作。已知截面參數(shù)：A=16.99x2=33.98cm2,I=256.67x2=513.34cm4，xi=4.01cm，i=3.2cm，%=4.06cm。（9分）x y 0鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計原理試卷（B卷）適用專業(yè)：土木工程參考答案一、 單項選擇題：（每小題2分，共20分）D 2.C 3.C 4.B 5.C 6.C 7.B &D9.B 10.B二、 填空題（每空1分，共10分）1.直徑和厚度2.變脆局部過熱且起、落弧坑太近，以及可能引起的缺陷，使焊縫不可靠強度5.栓群形心6.0.2%7.降低8.長細比9.彎扭10.彎曲三、 判斷題（每小題1分，共10分）1.X 2.X3.V4.V5.X6.X7.V&X9.X10.V四、 簡答題（每小題5分，共15分）1.簡述鋼材的鋼材的機械性能指標有哪些。屈服點；伸長率5;抗拉強度；冷彎試驗；沖擊韌性Cv（包括常溫沖擊韌性、0度時沖

擊韌性負溫沖擊韌性）2.簡述焊接殘余應(yīng)力對結(jié)構(gòu)性能的影響。焊接殘余應(yīng)力對結(jié)構(gòu)的靜力強度沒有影響；焊接殘余應(yīng)力的存在增大了結(jié)構(gòu)的變形，即降低了結(jié)構(gòu)的剛度；對于軸心受壓構(gòu)件，焊接殘余應(yīng)力使其撓曲剛度減小，降低壓桿的穩(wěn)定承載力；對于厚板或交叉焊縫，將產(chǎn)生三向焊接殘余拉應(yīng)力，限制了其塑性的發(fā)展增加了鋼材低溫脆斷傾向；焊接殘余應(yīng)力對結(jié)構(gòu)的疲勞強度有明顯的不利影響3.簡述普通螺栓抗剪連接的破壞形式。螺栓桿剪斷；板件孔壁擠壓破壞；板件被拉斷；板件端部剪壞；螺栓桿彎曲破壞五、計算題（共45分）1.（8分）解：P=P=擊韌性負溫沖擊韌性）2.簡述焊接殘余應(yīng)力對結(jié)構(gòu)性能的影響。焊接殘余應(yīng)力對結(jié)構(gòu)的靜力強度沒有影響；焊接殘余應(yīng)力的存在增大了結(jié)構(gòu)的變形，即降低了結(jié)構(gòu)的剛度；對于軸心受壓構(gòu)件，焊接殘余應(yīng)力使其撓曲剛度減小，降低壓桿的穩(wěn)定承載力；對于厚板或交叉焊縫，將產(chǎn)生三向焊接殘余拉應(yīng)力，限制了其塑性的發(fā)展增加了鋼材低溫脆斷傾向；焊接殘余應(yīng)力對結(jié)構(gòu)的疲勞強度有明顯的不利影響3.簡述普通螺栓抗剪連接的破壞形式。螺栓桿剪斷；板件孔壁擠壓破壞；板件被拉斷；板件端部剪壞；螺栓桿彎曲破壞五、計算題（共45分）1.（8分）解：P=P=P-cos45o=0.707x250=176.8KNxy焊縫形心處彎矩M=50P=50X176.8X103=8.8388X10eN.mmy焊縫上端點為最不利點，設(shè)為A點。bpfAP_ 176.8x103~T-2x0.7x10x(200-20)=70.16N/mm2bMfAM_ 6x8.8388x106W_2x0.7x10x(200-20)2_116.92N/mm2TPfA_P_ 176.8x103_A_2x0.7x10x(200-20)f_70.16N/mm2IbP+bM由：(_^)2+(tf)70.16+116.92122)2+(70.16)2_168.63N/mm2>fw=160N/mm2所以此焊縫不滿足要求。（8分）解：

作用于螺栓群截面形心處的內(nèi)力有：剪力V=N=270KN彎矩M=V-e=270X0.2=54KN.m最上面一排螺栓所受拉力：N=巴二5400%16 二67.5KNV0.8P=0.8x155=124KNt1 2乂y2 2x(2x82+2xI62)i按比例關(guān)系得：8N二67.5x—二33.75KN; N二0t2 16t3工Nb二0.9nr(nP-1.25工N)二0.9xlx0.45x1155x10-1.25x2x(67.5+33.75+0)］二0.405x(1550-253.13)=525.23KN>V二270KN所以連接強度滿足要求。3.解：A=2x25x1.4+25x0.8=90cm2x12x27.83-24.2x253)=13250cmx12I=2x x1.4x253=3650cm4y12l0xl0xl=400cm0y,'13250-90~=800cm;=12.13cm;i= ■ y90l 800=-0x= i 12.13xl=—=iy=66<［九］=150渾=63<必］=150查表得：q=0.774