《鋼結(jié)構(gòu)基本原理及設(shè)計(jì)》期末試題及答案（三）

哈工大2008年春季學(xué)期

鋼結(jié)構(gòu)基本原理及設(shè)計(jì)試題班號(hào)

姓名

題號(hào)-4二四五六七八九十總分

分?jǐn)?shù)

一、填空題：（每空1分，共20分）

注1、計(jì)算結(jié)構(gòu)或構(gòu)件的強(qiáng)度、穩(wěn)定性以及連接的強(qiáng)度時(shí)，應(yīng)采用荷載的

意值；計(jì)算疲勞時(shí)，應(yīng)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(duì)于普通碳素鋼，隨含碳量的增加，鋼材的屈服點(diǎn)和抗拉強(qiáng)度_______,

規(guī)塑性和韌性,焊接性熊O

范4、當(dāng)采用三級(jí)質(zhì)量受拉斜對(duì)接焊縫連接的板件，承受軸心力作用，當(dāng)焊縫軸

線與軸心力方向間夾角滿足,焊縫強(qiáng)度可不計(jì)算。

*5、鋼材的選用應(yīng)根據(jù)結(jié)構(gòu)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(hào)拉應(yīng)力作用，數(shù)值接近，即使單項(xiàng)應(yīng)力值很大時(shí)，也不易

場(chǎng)進(jìn)入狀態(tài)，發(fā)生的破壞為破壞。

紀(jì)7、某梯形鋼屋架，屋脊處應(yīng)設(shè)_______性系桿，該系桿按桿設(shè)計(jì)。

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(yīng)按承受支座反力的軸心受壓構(gòu)件計(jì)算梁平面外

（繞Z軸）穩(wěn)定,鋼材Q235鋼,

主管

領(lǐng)

導(dǎo)此受壓構(gòu)件截面面積值為其長(zhǎng)細(xì)比為

審

核

簽

字

第1頁(yè)（共12頁(yè)）

10、格構(gòu)式軸心受壓構(gòu)件繞虛軸的穩(wěn)定計(jì)算采用換算長(zhǎng)細(xì)比是考慮

的影響。

11、實(shí)腹式單向偏心受壓構(gòu)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(xiàng)選擇題（每題2分，共16分）

1、對(duì)于Q235鋼板，其厚度越大

A.塑性越好

B.韌性越好

C.內(nèi)部缺陷越少

D.強(qiáng)度越低

2、如圖采用C級(jí)普通螺栓連接，最危險(xiǎn)螺栓為

A.1B.3C.2或4D.5

2

N

---3

3、工字形截面軸心受壓構(gòu)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(gòu)件繞強(qiáng)方向的長(zhǎng)細(xì)比

B.構(gòu)件兩個(gè)方向的長(zhǎng)細(xì)比平均值

C.構(gòu)件兩個(gè)方向的長(zhǎng)細(xì)比較大值

D.構(gòu)件兩個(gè)方向的長(zhǎng)細(xì)比較小值

4、單向受彎構(gòu)件的抗彎強(qiáng)度o=其中心=1.。5時(shí),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(jiǎn)支梁，承受均布荷載作用，鋼材Q235,力=235N/mm2,

并在支座設(shè)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(jì)算布置橫向加勁肋

C按構(gòu)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(jiǎn)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(diǎn)各有一個(gè)集中荷載作用

C梁兩端有使其產(chǎn)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(gòu)件，應(yīng)進(jìn)行和綴條計(jì)算。

A強(qiáng)度、彎矩作用平面內(nèi)穩(wěn)定、彎矩作用平面外穩(wěn)定、剛度

B彎矩作用平面內(nèi)穩(wěn)定、分肢穩(wěn)定

C彎矩作用平面內(nèi)穩(wěn)定、彎矩作用平面外穩(wěn)定、剛度

D強(qiáng)度、彎矩作用平面內(nèi)穩(wěn)定、分肢穩(wěn)定、剛度

8、已知雙軸對(duì)稱工字鋼截面軸心受壓柱，軸心壓力小，根據(jù)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(jiǎn)答題：（共21分）

1、焊接殘余應(yīng)力產(chǎn)生的原因和對(duì)結(jié)構(gòu)工作性能的影響？（8分）

2、簡(jiǎn)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(duì)稱的實(shí)腹式軸心受壓構(gòu)件，繞對(duì)稱軸的穩(wěn)定計(jì)算

采用換算長(zhǎng)細(xì)比？（5分）

四、計(jì)算題：（共43分）

1、圖示連接，受靜載片120kN（設(shè)計(jì)值），角焊縫焊腳尺寸y8mm,

鋼材Q235B,手工焊，焊條E43型，/J=160N/mm2o

驗(yàn)算焊縫強(qiáng)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(jí)螺栓M20高強(qiáng)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(yù)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(shè)計(jì)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(shè)計(jì)值720KN.m,

剪力設(shè)計(jì)值500KN,該截面集中力設(shè)計(jì)值F=200KN,沒(méi)有加勁肋，沿梁跨

度方向支承長(zhǎng)度150mm,鋼材Q235B,鋼材的強(qiáng)度設(shè)計(jì)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(duì)中和軸的面積矩Si=1709.4cm3,

驗(yàn)算梁截面強(qiáng)度（10分）

IA

do=20用于連接

IA

4、已知如圖雙肢槽鋼格構(gòu)式軸心受壓綴條柱，軸心壓力設(shè)計(jì)值N=1900KN（包

括柱身等構(gòu)造自重），所有鋼材均選用Q235B,戶215N/mn?,計(jì)算長(zhǎng)度

Zox=/oy=6OOOmm,a=45",柱截面無(wú)削弱。

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

慣性矩Ii=336cm4,回轉(zhuǎn)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(yàn)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(jié)構(gòu)基本原理及設(shè)計(jì)試題參考答案

一、填空題：（每空1分，共20分）

1、設(shè)計(jì)值、標(biāo)準(zhǔn)值

2、屈服點(diǎn)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(yīng)力狀態(tài)、鋼材厚度

（答出兩個(gè)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(nèi)、作用平面外

二單項(xiàng)選擇題（每題2分，共16分）

DACBDCDB

三簡(jiǎn)答題（共計(jì)21分）

1、（8分）

焊縫出現(xiàn)不均勻溫度場(chǎng)。焊縫附近溫度最高，可高達(dá)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(shí)呈塑性狀態(tài)（稱為熱塑狀態(tài)），因而高溫區(qū)的這種壓應(yīng)力使焊

縫區(qū)的鋼材產(chǎn)生塑性壓縮變形

對(duì)結(jié)構(gòu)的靜力強(qiáng)度沒(méi)影響，降低結(jié)構(gòu)的剛度，影響壓桿的穩(wěn)定性，對(duì)低溫冷脆有影

響，對(duì)疲勞強(qiáng)度不利。

2、（8分）

梁的側(cè)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(gòu)件側(cè)向支承點(diǎn)間距、受壓翼緣寬度、荷載的種類和作用位置。

3、（5分）

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

屈曲，軸力由于截面的轉(zhuǎn)動(dòng)產(chǎn)生作用于形心處非對(duì)稱軸方向的剪力，剪力不通過(guò)剪心，

產(chǎn)生扭矩，彎扭屈曲比繞對(duì)稱軸的彎曲屈曲的臨界應(yīng)力要低，因此繞對(duì)稱軸的穩(wěn)定應(yīng)采

用考慮扭轉(zhuǎn)效應(yīng)的換算長(zhǎng)細(xì)比計(jì)算。

四、計(jì)算題

1、解:

將力F簡(jiǎn)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(diǎn)最危險(xiǎn)

（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(gè)螺栓的抗剪承載力設(shè)計(jì)值：

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

b

、蓋板一側(cè)螺栓能傳遞的荷載為：Ni=16Nv=1620kN

［被連接板所能承擔(dān)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(jì)算連

、接板的承載力。

，危險(xiǎn)截面凈截面面積An=16X（420-4X21.5）=5344mm2

在危險(xiǎn)截面處，對(duì)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(shí)軸整體穩(wěn)定的驗(yàn)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(yàn)算:

=2/i+y（|-Z）2