《鋼結構基本原理及設計》期末試題及答案（三）

哈工大2008年春季學期

鋼結構基本原理及設計試題班號

姓名

題號-4二四五六七八九十總分

分數(shù)

一、填空題：（每空1分，共20分）

注1、計算結構或構件的強度、穩(wěn)定性以及連接的強度時，應采用荷載的

意值；計算疲勞時，應采用荷載的值。

行'2、鋼材Q235B中，235代表,按脫氧方法該鋼材屬于鋼。

為3、對于普通碳素鋼，隨含碳量的增加，鋼材的屈服點和抗拉強度_______,

規(guī)塑性和韌性,焊接性熊O

范4、當采用三級質量受拉斜對接焊縫連接的板件，承受軸心力作用，當焊縫軸

線與軸心力方向間夾角滿足,焊縫強度可不計算。

*5、鋼材的選用應根據結構的重要性、、等因素綜合

守考慮，選用合適的鋼材。

考6、鋼材受三向同號拉應力作用，數(shù)值接近，即使單項應力值很大時，也不易

場進入狀態(tài)，發(fā)生的破壞為破壞。

紀7、某梯形鋼屋架，屋脊處應設_______性系桿，該系桿按桿設計。

律8、軸心受壓柱的柱腳底板厚度是按底板的受力工作確定的。

9、如下圖突緣式支座加勁肋，應按承受支座反力的軸心受壓構件計算梁平面外

（繞Z軸）穩(wěn)定,鋼材Q235鋼,

主管

領

導此受壓構件截面面積值為其長細比為

審

核

簽

字

第1頁（共12頁）

10、格構式軸心受壓構件繞虛軸的穩(wěn)定計算采用換算長細比是考慮

的影響。

11、實腹式單向偏心受壓構件的整體穩(wěn)定，分為彎矩的穩(wěn)定和

彎矩的穩(wěn)定。

二、單項選擇題（每題2分，共16分）

1、對于Q235鋼板，其厚度越大

A.塑性越好

B.韌性越好

C.內部缺陷越少

D.強度越低

2、如圖采用C級普通螺栓連接，最危險螺栓為

A.1B.3C.2或4D.5

2

N

---3

3、工字形截面軸心受壓構件，翼緣外伸部分的寬厚比5"W（10+0.㈤戶布

式中的R是o

A.構件繞強方向的長細比

B.構件兩個方向的長細比平均值

C.構件兩個方向的長細比較大值

D.構件兩個方向的長細比較小值

4、單向受彎構件的抗彎強度o=其中心=1.。5時,為使翼緣不先

失去局部穩(wěn)定，翼緣外伸部分的寬厚比b、/t為o

A.97235/4

B.137235/4

c.157235/4

D.407235/4

5、已知焊接工字形截面簡支梁，承受均布荷載作用，鋼材Q235,力=235N/mm2,

并在支座設置支承加勁肋，梁腹板高度900mm,厚度12mm,要求考慮腹

板穩(wěn)定性，則o

A布置縱向和橫向加勁肋

B按計算布置橫向加勁肋

C按構造要求布置加勁肋

D不用布置加勁肋

6、荷載作用于截面形心的焊接工字形等截面簡支梁，最容易發(fā)生整體失穩(wěn)的

情況是o

A跨中集中荷載作用

B跨間三分點各有一個集中荷載作用

C梁兩端有使其產生同向曲率、數(shù)值相等的端彎矩作用

D全跨均布荷載作用

7、彎矩繞虛軸作用的雙肢綴條式壓彎構件，應進行和綴條計算。

A強度、彎矩作用平面內穩(wěn)定、彎矩作用平面外穩(wěn)定、剛度

B彎矩作用平面內穩(wěn)定、分肢穩(wěn)定

C彎矩作用平面內穩(wěn)定、彎矩作用平面外穩(wěn)定、剛度

D強度、彎矩作用平面內穩(wěn)定、分肢穩(wěn)定、剛度

8、已知雙軸對稱工字鋼截面軸心受壓柱，軸心壓力小，根據剛度控制截面

面積A

-150,.=8000mm,/=4500mm,

/=2A2,/=0.5A2

人y

截面面積A為

A1422.2mm2

B1800mm2

C2000mm2

D2500mm2

三、簡答題：（共21分）

1、焊接殘余應力產生的原因和對結構工作性能的影響？（8分）

2、簡述影響梁整體穩(wěn)定的因素（8分）

3、為什么在截面為單軸對稱的實腹式軸心受壓構件，繞對稱軸的穩(wěn)定計算

采用換算長細比？（5分）

四、計算題：（共43分）

1、圖示連接，受靜載片120kN（設計值），角焊縫焊腳尺寸y8mm,

鋼材Q235B,手工焊，焊條E43型，/J=160N/mm2o

驗算焊縫強度（10分）

2、如圖所示，兩塊鋼板截面厚度16mm寬度420mm,兩面用厚度10mm蓋

板連接，鋼材Q235B承受軸心力作用，采用8.8級螺栓M20高強度螺栓

摩擦型連接，孔徑21.5mm,接觸面采用噴砂處理，片215N/mn?,預拉力

P=125kN,摩擦面的抗滑移系數(shù)p=0.45,

求此連接接頭能承受的最大軸心力設計值（10分）

++++++++S-g

++++++++

8_

++++++++gr

N++++++++N

558055558055

1io1Wii1k)1W1

N

Hilio

3、已知一焊接工字形截面梁，承受靜力荷載，梁某截面彎矩設計值720KN.m,

剪力設計值500KN,該截面集中力設計值F=200KN,沒有加勁肋，沿梁跨

度方向支承長度150mm,鋼材Q235B,鋼材的強度設計值/=215N/mm2,

^=125N/mm2,yx=1.05,”=1.0,毛截面慣性矩Ix=181812cm4,截面的最

大面積矩S=2509.4cm3,上翼緣對中和軸的面積矩Si=1709.4cm3,

驗算梁截面強度（10分）

IA

do=20用于連接

IA

4、已知如圖雙肢槽鋼格構式軸心受壓綴條柱，軸心壓力設計值N=1900KN（包

括柱身等構造自重），所有鋼材均選用Q235B,戶215N/mn?,計算長度

Zox=/oy=6OOOmm,a=45",柱截面無削弱。

（2[32b的截面面積A=2X55.1=110.2cm2,iy=12.1cm；分肢對自身1-1軸的

慣性矩Ii=336cm4,回轉半徑ii=2.47cm,Zo=2.16cm,b=320mm；單根綴條角

V嗯區(qū)】（13分）

2

鋼L45X4的截面面積A)=3.49cm；imin=0.89cm,

試驗算1）柱的整體穩(wěn)定與單肢穩(wěn)定

2）求斜綴條的受力大小

230354045

§0.9360.9180.8990.878

50556065

（P0.8560.8330.8070.780

70758085

（P0.7510.7200.6880.655

2008年（春季）

鋼結構基本原理及設計試題參考答案

一、填空題：（每空1分，共20分）

1、設計值、標準值

2、屈服點235N/mn?,鎮(zhèn)靜鋼

3、增高、下降、變差

4、tan^<1.5

5、荷載特征、連接方法、工作環(huán)境、應力狀態(tài)、鋼材厚度

（答出兩個即可）

6、塑性、脆性

7、剛、受壓

8、受彎

9、2960mm221.07

10、剪切變形的影響

11、作用平面內、作用平面外

二單項選擇題（每題2分，共16分）

DACBDCDB

三簡答題（共計21分）

1、（8分）

焊縫出現(xiàn)不均勻溫度場。焊縫附近溫度最高，可高達1600度以上。在焊縫區(qū)以外，

溫度則急劇下降。

焊縫區(qū)受熱而縱向膨脹，但這種膨脹因變形的平截面規(guī)律（變形前的平截面，變形后

仍保持平面）而受到其相鄰較低溫度區(qū)的約束，

由于鋼材在600℃以上時呈塑性狀態(tài)（稱為熱塑狀態(tài)），因而高溫區(qū)的這種壓應力使焊

縫區(qū)的鋼材產生塑性壓縮變形

對結構的靜力強度沒影響，降低結構的剛度，影響壓桿的穩(wěn)定性，對低溫冷脆有影

響，對疲勞強度不利。

2、（8分）

梁的側向抗彎剛度Ely、抗扭剛度Git,和抗翹曲剛度EIw愈大，則臨界彎矩愈大。

梁兩端支承條件、構件側向支承點間距、受壓翼緣寬度、荷載的種類和作用位置。

3、（5分）

對7單軸對稱截面，構件除繞非對稱軸發(fā)生彎曲屈曲外，還可能發(fā)生繞對稱軸彎扭

屈曲，軸力由于截面的轉動產生作用于形心處非對稱軸方向的剪力，剪力不通過剪心，

產生扭矩，彎扭屈曲比繞對稱軸的彎曲屈曲的臨界應力要低，因此繞對稱軸的穩(wěn)定應采

用考慮扭轉效應的換算長細比計算。

四、計算題

1、解:

將力F簡化到焊縫群的形心為:

（2分）＜V=Fcos60°=60kN

N=Fsin60°=103.9kN

M=NX35=3636.5kNmm

N103.9xl03

，在N作用下:N=60.24N/mm2

盯Z(he/w)2x0.7x8x(170-2x8)

（5分）

V60xl03

在V作用下;=34.79N/mm2

Z(he/w)2x0.7x8x(170-2x8)

6M6x3636.5x103

在M作用下:=82.14N/mm2

2

hell0.7X8X(170-2X8)X2

「焊縫上下兩點最危險

（3分）］J（言）2+「”屏泮+34.79?=121.78

N/mm2</J

焊縫滿足承載力要求

2、解：［單個螺栓的抗剪承載力設計值：

（3分Nvb=（）.9n1P=0.9義2X0.45X125=101.25kN

b

、蓋板一側螺栓能傳遞的荷載為：Ni=16Nv=1620kN

［被連接板所能承擔的軸力為：

N2=A/=16X420X215=602000N=1444.8kN

（3分）q

連接板的橫截面尺寸大于被連接板橫截面，且采用相同的鋼材，故不必計算連

、接板的承載力。

，危險截面凈截面面積An=16X（420-4X21.5）=5344mm2

在危險截面處，對于被連接板（l—0.5ni/n）N3=An/

°分”N3=A==5344*=1313097N=1313.1kN

1-0.5業(yè)l-0.5x—

n16

（1分）故該連接所能承受的最大軸力為：N=1313.1kN

3、解：

Inx=Ix-20xl4x（400+7/x4=163259.3cm

（2分）＜3

Wnx=2卜"=3943.46cm

M720xlO6

=m.SSKN/nr<f

（3分）皿~八%~1.05x3943.46xlO3

VS500x103x2509.4xlO3

Y=69.0lKN/m2<f

181812xlO4xlOv

（3分）

V5500X103X1709.4X103

r=47.01KN/nr

181812X104X10

WF1.0x200x1（）37

G=-----------=90.9KV/m-

ljw220x10

2

b2s=J/-otrc4-3r

（2分）1

7176.412+90.92-176.41x90.9+3x47.012=173.14N/mm2</3J

<1.1x275=236.5

4、解:

1）繞實軸整體穩(wěn)定的驗算:

^^=49.6<[A]=150剛度滿足。查表得到：9=0.858

V（1分）

y

N1900xl03

=2017V//nnr</=215N/mnr滿足要求。（2分）

（pyA0.858x11020

2）繞虛軸的剛度和整體穩(wěn)定驗算:

=2/i+y（|-Z）2