2011鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)原理期中試題卷答案

1、鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)原理期中考試卷答案一、填空題（本大題共12題，每題2分，總計(jì)24分）1、鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范GB50017-2003中規(guī)定，除疲勞計(jì)算外，采用以概率理論為基礎(chǔ)的 極限狀態(tài)設(shè)計(jì)方法 ；計(jì)算疲勞仍采用 容許應(yīng)力幅法 。2、承載能力 極限狀態(tài)指結(jié)構(gòu)或構(gòu)件達(dá)到最大承載能力或出現(xiàn)不適于繼續(xù)承載的變形。3、結(jié)構(gòu)的可靠度指結(jié)構(gòu)在規(guī)定的時(shí)間內(nèi)，在規(guī)定的條件下，完成預(yù)定功能的概率，用來(lái)衡量。與有一一對(duì)應(yīng)關(guān)系，越大， 越小 。4鋼材在單向均勻受拉時(shí)工作性能表現(xiàn)為四個(gè)階段： 彈性階段 、彈塑性階段 、塑性階段以及應(yīng)變硬化階段。5、 部分發(fā)展塑性 準(zhǔn)則是指構(gòu)件受力最大截面的部分受壓區(qū)和受拉區(qū)進(jìn)入塑性為強(qiáng)度極限，界

2、面塑性發(fā)展深度根據(jù)具體情況確定。當(dāng)工字形截面翼緣板自由外伸寬度與厚度之比不大于 時(shí)，。6.對(duì)工字形梁進(jìn)行折算應(yīng)力驗(yàn)算時(shí)，公式（2+c2-c+32）1/21f包含的應(yīng)力有 正應(yīng)力 、 剪應(yīng)力 、 局部壓應(yīng)力 。7、驗(yàn)算格構(gòu)式軸心受壓柱整體穩(wěn)定性時(shí)，繞實(shí)軸的整體穩(wěn)定計(jì)算與實(shí)腹柱相同，繞虛軸的整體穩(wěn)定應(yīng)采用 換算長(zhǎng)細(xì)比 進(jìn)行計(jì)算。肢件間的距離由 實(shí)軸和虛軸等穩(wěn)定條件 來(lái)決定。8、鋼結(jié)構(gòu)的承載能力分為三個(gè)層次：截面承載能力、構(gòu)件承載能力和結(jié)構(gòu)承載能力。9、影響軸心受壓構(gòu)件整體穩(wěn)定性的主要因素是截面的縱向殘余應(yīng)力 、 構(gòu)件初彎曲、荷載作用點(diǎn)的初偏心以及 構(gòu)件端部約束條件等。10、實(shí)腹式偏心受壓構(gòu)件的整體

3、穩(wěn)定性，包括彎矩 作用平面內(nèi) 的穩(wěn)定和彎矩作用平面外的穩(wěn)定。11、當(dāng)工字型梁部分截面腹板的局部穩(wěn)定性不滿足要求時(shí)，最有效的措施是設(shè)置加勁肋。12、對(duì)于板件的寬厚比，傳統(tǒng)的熱軋型鋼和焊接構(gòu)件是按 不允許板件的屈曲先于構(gòu)件的整體屈曲 的思路進(jìn)行設(shè)計(jì)的。三、簡(jiǎn)答題：（本大題共4小題，總計(jì)26分）1、簡(jiǎn)述不需驗(yàn)算梁的整體穩(wěn)定性的條件。（5分）答：規(guī)范規(guī)定，當(dāng)符合下列情況之一時(shí)，不必計(jì)算梁的整體穩(wěn)定：1）有剛性鋪板密鋪在梁的受壓翼緣并與其牢固連接，能阻止梁受壓翼緣的側(cè)向側(cè)移時(shí)；2）H型鋼或工字形截面簡(jiǎn)支梁受壓翼緣的自由長(zhǎng)度與其寬度之比不超過(guò)規(guī)范規(guī)定的數(shù)值時(shí)；3）箱形截面簡(jiǎn)支梁，其截面尺寸滿足時(shí)。2、簡(jiǎn)述

4、格構(gòu)式軸心受壓構(gòu)件整體穩(wěn)定性驗(yàn)算內(nèi)容。（8分）答：1）格構(gòu)式軸心受壓構(gòu)件繞實(shí)軸的穩(wěn)定性； 2）格構(gòu)式軸心受壓構(gòu)件繞虛軸的穩(wěn)定性； 3）分肢的穩(wěn)定性； 4）綴條的穩(wěn)定性或綴板的剛度驗(yàn)算和連接驗(yàn)算。3、分析影響鋼材性能的因素。（8分）答：1）化學(xué)成分的影響。碳素鋼中純鐵約占99%，低合金元素中，純鐵約占97%。鋼材中含有大量其他元素：碳、錳、硅、釩、鈮、鈦、鋁、鉻、鎳、硫、磷、氧、氮等，碳元素是形成鋼材強(qiáng)度的主要成分，但碳元素的增加影響了鋼材的可焊性。硫、磷、氧、氮為鋼材中的有害元素，使鋼材熱脆或冷脆。錳、硅、釩、鈮、鈦、鋁、鉻是鋼材中的有益元素。 2）成材過(guò)程的影響。不同冶煉、澆鑄、軋制、熱處理

5、方式均會(huì)影響鋼材的性能。 3）其他因素的影響：a、冷加工硬化。提高了鋼材的強(qiáng)度，降低了鋼材的塑性。b、溫度影響。正溫范圍，高溫下鋼材強(qiáng)度和彈性模量會(huì)降低；負(fù)溫范圍，溫度越低，材料越脆，對(duì)沖擊韌性的影響突出。c、應(yīng)力集中的影響。應(yīng)力集中，材料容易脆性破壞。4、寫出常幅疲勞驗(yàn)算方法及公式。（5分）答：直接承受重復(fù)荷載作用的構(gòu)件，當(dāng)應(yīng)力循環(huán)次數(shù)大于或等于5×104時(shí)應(yīng)進(jìn)行疲勞驗(yàn)算。疲勞驗(yàn)算采用容許應(yīng)力幅法進(jìn)行驗(yàn)算，按可變荷載標(biāo)準(zhǔn)值進(jìn)行驗(yàn)算。公式： 焊接結(jié)構(gòu)： 非焊接結(jié)構(gòu)：三、計(jì)算題（共50分）1、如圖所示軸心受壓柱截面為熱軋工字鋼，在X軸平面內(nèi)下端固定，上端鉸接，計(jì)算長(zhǎng)度為4.2米；在Y軸

6、平面內(nèi)兩端及三分點(diǎn)處均有可靠的鉸支點(diǎn)支承，柱幾何高度為6米，采用Q235A·F，承受的軸心壓力設(shè)計(jì)值為980kN， 。（12分）問(wèn)：（1）此壓桿剛度是否滿足要求？ （2）此壓桿整體穩(wěn)定性是否滿足要求？ 解：截面特性查表可得 （1）剛度驗(yàn)算 剛度滿足設(shè)計(jì)要求。（3）因截面無(wú)削弱。根據(jù)該柱的整體穩(wěn)定性計(jì)算最大軸心壓力設(shè)計(jì)值N：截面繞x軸為a類截面，繞y軸為b類截面，查表，。根據(jù) 柱的整體穩(wěn)定性滿足要求。2、如圖所示一兩端鉸接的焊接工字形等截面梁，鋼材為Q235。梁上作用有兩個(gè)集中荷載，集中荷載沿跨度方向的支承長(zhǎng)度為100mm，P=200KN（設(shè)計(jì)值），不計(jì)梁自重，試驗(yàn)算該梁的強(qiáng)度并指明計(jì)算位置。（18分）解：（1）計(jì)算截面特性（2）求最大正應(yīng)力最大正應(yīng)力位于BC段上翼緣上邊緣。最大彎矩：，可見最大正應(yīng)力滿足要求。（2）最大剪應(yīng)力最大剪應(yīng)力位于AB段和CD段腹板中和軸處。最大剪力：，可見最大剪應(yīng)力滿足要求。（3）集中荷載作用點(diǎn)處腹板局部壓應(yīng)力最大剪應(yīng)力位于AB段和CD段腹板中和軸處。，可見腹板的局部承壓滿足要求。（4）折算應(yīng)力需驗(yàn)算B、C點(diǎn)處上翼緣與腹板相交處的折算應(yīng)力。該位置處， 則可見折算應(yīng)力滿足要求。3、一焊接工字形簡(jiǎn)支梁如圖所示，跨度為12m，跨中有一側(cè)向支撐，均布荷載（為間接動(dòng)力荷載）設(shè)計(jì)值為q=120kN/m作用在梁的上翼緣板上，鋼