鋼結(jié)構(gòu)形成性考核冊答案

1、作業(yè)一、單項選擇題1、C 2、C 3、B 4、B5、A6、B 7、 B 8、 C 9、 A10、D11、 C 12、A 13、B 14、B15、B 16、A 17、A 18、C 19、C 20、C、判斷題1、V2、X3、X 4、V5、 V 6、 V7、X 8、V 9、X10X三、簡答題1 、鋼結(jié)構(gòu)和其他材料的結(jié)構(gòu)相比具有哪些特點？答：（ 1）建筑鋼材強度高，塑性和韌性好；（ 2）鋼結(jié)構(gòu)的重量輕；（3）材質(zhì)均勻，與力學(xué)計算的假定比較符合；（4）鋼結(jié)構(gòu)制作簡便，施工工期短；（5）鋼結(jié)構(gòu)密閉性好；（6）鋼結(jié)構(gòu)耐腐蝕性差；（ 7）鋼材耐熱不耐火；（8）鋼結(jié)構(gòu)可能發(fā)生脆性斷裂。2. 鋼材“耐熱不耐火”的

2、含義是什么？規(guī)范對其有何規(guī)定？答：鋼材受熱，當溫度在 200C以內(nèi)時，其主要力學(xué)性能，如屈服點和彈性 模量降低不多。溫度超過200C后，材質(zhì)發(fā)生較大變化，不僅強度逐步降低，還 會發(fā)生藍脆和徐變現(xiàn)象。溫度達 600C時，鋼材進入塑性狀態(tài)不能繼續(xù)承載。因 此，鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計規(guī)范規(guī)定鋼材表面溫度超過150C后即需加以隔熱防護，對需防火的結(jié)構(gòu)，應(yīng)按相關(guān)的規(guī)范采取防火保護措施。3、鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計必須滿足的功能包括哪些方面？答：（1）應(yīng)能承受在正常施工和正常使用時可能出現(xiàn)的各種情況，包括荷載和溫 度變化、基礎(chǔ)不均勻沉降以及地震作用等；（2）在正常使用情況下結(jié)構(gòu)具有良好的工作性能；（3）在正常維護下結(jié)構(gòu)具有足夠的耐

3、久性；（4）在偶然事件發(fā)生時及發(fā)生后仍能保持必需的整體穩(wěn)定性。4、時效硬化和人工時效各指什么？答：時效硬化： 在高溫時熔化于鐵中的少量碳和氮， 隨著時間的增長逐漸從 純鐵中析出， 形成自由碳化合物和氮化物， 對純鐵體的塑性變形起遏制作用， 從 而使鋼材的強度提高，塑性、韌性下降，這種現(xiàn)象稱為時效硬化，俗稱老化。人工時效：時效硬化的過程一般很長，在材料塑性變形后加熱，可以使時 效硬化發(fā)展特別迅速，這種方法稱為人工時效。5、什么情況下會產(chǎn)生應(yīng)力集中，應(yīng)力集中對鋼材性能有何影響？ 答：在鋼結(jié)構(gòu)的構(gòu)件中可能存在孔洞、槽口、凹角、截面突然改變以及鋼材 內(nèi)部缺陷等， 使構(gòu)件中的應(yīng)力分布將不再保持均勻， 而

4、是在某些區(qū)域產(chǎn)生局部高 峰應(yīng)力，在另外一些區(qū)域則應(yīng)力降低，形成所謂應(yīng)力集中現(xiàn)象。應(yīng)力集中會使鋼材變脆的趨勢。6、簡述鋼材的疲勞破壞過程 答：鋼材在反復(fù)荷載作用下，結(jié)構(gòu)的抗力及性能都會發(fā)生重要變化，甚至發(fā)生 疲勞破壞。根據(jù)試驗， 在直接的連續(xù)反復(fù)的動力荷載作用下， 鋼材的強度將降低，即低于一次靜力荷載作用下的拉伸試驗的極限強度二，這種現(xiàn)象稱為鋼材的疲勞。疲勞破壞表現(xiàn)為突發(fā)的脆性斷裂。7、鋼材常見的冶金缺陷有哪些，各自的具體含義是什么？答：鋼材常見的冶金缺陷包括偏析、非金屬夾雜、氣孔、裂紋及分層等。偏析：是指鋼材中化學(xué)成分不一到和不均勻，特別是硫、磷偏析嚴重造成鋼 材的性能惡化；非金屬夾雜：是指鋼

5、中含有硫化物與氧化物等雜質(zhì)；氣孔：是澆鑄鋼錠時，由氧化鐵與碳作用所生成的一氧化碳氣體不能充分逸 出而形成的。作業(yè)二、單項選擇題1 B2、C3、A4、D5、C6、B 7、C 8、D9、D10、B11 A12、B 13、C 14、C 15、B16、C 17、A 18 C19、C20、C二、判斷題1 V2、X3、x4、V5、V6、V7、X& V 9、x 10V三、簡答題1鋼結(jié)構(gòu)焊接連接方法的優(yōu)點和缺點有哪些?答：優(yōu)點(1) 焊件間可以直接相連，構(gòu)造簡單，制作加工方便;(2) 不削弱截面，節(jié)省材料;3)連接的密閉性好，結(jié)構(gòu)的剛度大；(4)可實現(xiàn)自動化操作，提高焊接結(jié)構(gòu)的質(zhì)量。缺點(1) 焊縫附

6、近的熱影響區(qū)內(nèi)，鋼材的金相組織發(fā)生改變，導(dǎo)致局部材質(zhì)變脆；(2) 焊接殘余應(yīng)力和殘余變形使受壓構(gòu)件承載力降低；(3) 焊接結(jié)構(gòu)對裂紋很敏感，局部裂紋一旦發(fā)生，容易擴展至整個截面，低溫 冷脆問題也較為突出。2、高強度螺栓的預(yù)拉力設(shè)計值 P 的計算公式中，系數(shù)的確定考慮了哪些因素？ 答：(1)擰緊螺栓時螺栓同時受到由預(yù)拉力引起的拉應(yīng)力和由扭矩引起的扭轉(zhuǎn)剪 應(yīng)力作用；(2) 施工時為了彌補高強度螺栓預(yù)拉應(yīng)力的松弛損失，一般超張拉5%s 10%,為此考慮一個超張拉系數(shù) 0.9；( 3)考慮螺栓材質(zhì)的不均勻性，引入一個折減系數(shù)0.9；( 4)由于以螺栓的抗拉引吭高歌為準，為了安全引入一個安全系數(shù)0.9。

7、3、抗剪普通螺栓有哪幾種可能的破壞形式？如何防止？ 答：破壞形式：(1)當螺栓桿直徑較小而板件較厚時，螺栓桿可能被剪斷；( 2)當螺栓桿直徑較大、板件較薄時，板件可能被擠壞，由于螺栓桿和板件的 擠壓是相對的，故也把這種破壞叫做螺栓承壓破壞；( 3)板件截面可能因螺栓孔削弱太多而被拉斷；( 4)端距太小，端距范圍內(nèi)的板件可能被螺栓桿沖剪破壞。防止：第（3）種破壞形式屬于構(gòu)件的強度計算，第（4）種破壞形式通過限制螺栓 端距大于或等于2d。加以避免。因此，抗剪螺栓連接計算只考慮第（1）、（2）種 破壞形式。4、減少焊接應(yīng)力和焊接變形的設(shè)計措施有哪些？答：（1）盡可能使焊縫對稱于構(gòu)件截面的中性軸，以減

8、少焊接變形;（2）采用適宜的焊腳尺寸和焊縫長度；（3）焊縫不宜過分集中。（4）盡量避免兩條或三條焊縫垂直交叉；（5）盡量避免在母材厚度方向的收縮應(yīng)力。四、計算題 解：將F分解為垂直于焊縫和平行于焊縫的分力將F分解為垂直于焊縫和平行于焊縫的分力N FsinFsin45。230 遼2162.61(kN)M N ?e 162.61 0.03 4.8783N 2hJw 2162.61 1030.7 8 (220 16)71.17(N. mm2)6M2hV6 4.878 1062 0.78 (220 16)262.79(N. mm2)F cos62.7971.17 133.96(N. mm2)F cos

9、45o230-47.61(kN)247.61 103Aw 2 0.7 8 (220 16)20.84(N mm2),f、22,133.96、222 w2() f L ()20.84111.76( N mm) f f 160 N mmf1.2直角角焊縫的強度滿足要求.作業(yè)三1、D2、B 3、C 4、B5、D6、B7、C 8、D9、B 10、C11、C 12、C 13> C 14、D15、B16、D 17、A18、A 19、C 20 A、單項選擇題、判斷題1、V2、X3、x4、V5、V 6、V 7、X& V 9、X 10、V三、簡答題1、實腹式軸心受壓構(gòu)件進行截面選擇時，應(yīng)主要考慮的

10、原則是什么？答；（1）面積的分布應(yīng)盡量開展，以增加截面的慣性矩和回轉(zhuǎn)半徑，提高柱的整體穩(wěn)定承載力和剛度；（2）兩個主軸方向盡量等穩(wěn)定，以達到經(jīng)濟的效果；（3）便于與其他構(gòu)件進行連接，盡量能構(gòu)造簡單，制造省工，取材方便。2、計算格構(gòu)式軸心受壓構(gòu)件繞軸的整體穩(wěn)定時，為什么采用換算長細比？答：對于格構(gòu)式軸心受壓構(gòu)件，當繞虛軸失穩(wěn)時，因肢件之間并不是連續(xù)的板而 只是每隔一定距離用綴條或綴板聯(lián)系起來， 構(gòu)件的剪切變形較大，剪力造成的附 加影響不能忽略，通常采用換算長細比來考慮綴材剪切變形對格構(gòu)式軸心受壓構(gòu) 件繞虛軸的穩(wěn)定承載力的影響。3、簡述實腹式軸心受壓構(gòu)件的設(shè)計步驟? 答：（1假定構(gòu)件的長細比入，求

11、出需要的截面面積 A。（2）計算兩個主軸所需要的回轉(zhuǎn)半徑（3）由計算的截面面積A和兩個主回轉(zhuǎn)半徑優(yōu)先選用型鋼。（4）由所需要的A、h、b等，以及同時考慮構(gòu)造要求、局部穩(wěn)定以及鋼材 規(guī)格等，確定截面的初選尺寸。（5）構(gòu)件強度、穩(wěn)定和剛度驗算4、鋼梁腹板計算高度如何取值？答：（1）軋制型鋼梁，為腹板在與上下翼緣相交接處兩內(nèi)弧起點間的距離；（2）焊接組合梁，為腹板高度；（3） 鉚接組合梁，為上下翼緣與腹板連接的鉚釘（或高強螺栓）線間最近距 離。四、計算題（1）驗算支柱的剛度先計算長細比xlox/ix,yloy/iyxy剛度滿足要求（2）驗算此支柱的整體穩(wěn)定由題目所給的a類截面的整體穩(wěn)定系數(shù)表與 b類

12、截面的整體穩(wěn)定系數(shù)表中可以計算出x，y ；取min進行整體穩(wěn)定性驗算:N（ A） f整體穩(wěn)定性滿足要求。作業(yè)四一、單項選擇題1、D 2、D 3、 B 4、 D 5、D 6、7、D 8、C 9、 ? 10、A11、 C 12、C 13、A 14、D 15、A 16、A 17、A 18、A 19、C 20、B二、判斷題1、V2、X3、4、V 5、V6、V7、V8、V 9、X10、X三、簡答題1 、什么是梁的整體失穩(wěn)現(xiàn)象？答：梁主要用于承受彎矩，為了充分發(fā)揮材料的強度，其截面通常設(shè)計成 高而窄的形式。 荷載作用在最大剛度平面內(nèi)。 當荷載較小時， 僅在彎矩作用平面 內(nèi)彎曲； 當荷載增大到某一數(shù)值后，

13、梁在彎矩作用平面彎曲同時， 將突然發(fā)生側(cè) 向彎曲和扭轉(zhuǎn)，并喪失繼續(xù)承載的能力， 這種現(xiàn)象稱為梁的彎扭屈曲或整體失穩(wěn)。2、根據(jù)彈性穩(wěn)定理論確定框架柱的計算長度時，都做了哪些假定？答：（ 1 ）框架只承受作用于節(jié)點的豎向荷載，忽略橫梁荷載和水平荷載產(chǎn)生 梁端彎矩的影響；（2）所有框架柱同時喪失穩(wěn)定，即所有框架柱同時達到臨界荷載；3）失穩(wěn)時橫梁兩端的轉(zhuǎn)角相等。3、實腹式壓彎構(gòu)件截面選擇的具體步驟有哪些？答：（1）計算構(gòu)件的內(nèi)力設(shè)計值；即彎矩設(shè)計值 MX 、軸心壓力設(shè)計值 N 和 剪力設(shè)計值 V：（2）選擇截面形式；（3）確定鋼材及強度設(shè)計值；（4）確定彎矩作用平面內(nèi)和平面外的計算長度；（5）根據(jù)經(jīng)驗

14、或已有資料初選截面尺寸；（6）對初選截面進行強度驗算、剛度驗算、彎矩作用平面內(nèi)整體穩(wěn)定性驗算、 彎矩作用平面外整體穩(wěn)定驗算和局部穩(wěn)定性驗算， 如驗算不滿足要求， 則對初選 截面進行調(diào)整，重新計算，直至滿足要求。4、為什么要在桁架組成的屋蓋結(jié)構(gòu)中設(shè)置支撐系統(tǒng)，支撐系統(tǒng)具體作用體現(xiàn)在 哪些方面？答：屋架在其自身平面內(nèi)為幾何形狀不變體系并具有較大的剛度， 能承受屋 架平面內(nèi)的各種荷載。 但是， 平面屋架本身在垂直于屋架平面的側(cè)向 （屋架平面 外）剛度和穩(wěn)定性則很差，不能承受水平荷載。因此，為使屋架結(jié)構(gòu)有足夠的空 間剛度和穩(wěn)定性，必須在屋架間設(shè)置支撐系統(tǒng)。（1） 保證結(jié)構(gòu)的空間整體作用；（2） 避免壓桿側(cè)向失穩(wěn)，防止拉桿產(chǎn)生過大的振動（ 3） 承擔(dān)和傳遞水平荷載（4）保證結(jié)構(gòu)安裝時的穩(wěn)定與方便。四、計算題解：(1計算總彎矩梁自重產(chǎn)生的彎矩為：1 2M1- 517 1.2 622797 N m8外荷載在跨中產(chǎn)生的最大彎矩為：M 2 29700