鋼結(jié)構(gòu)樣卷全部答案

1、精選優(yōu)質(zhì)文檔-傾情為你奉上三、填空1.鋼材2.脆性破壞3.塑性破壞4.脆性破壞5.力學性能6.抗拉強度7.屈服點8.韌性9.冷彎性能10.疲勞強度11.概率極限狀態(tài)12.鉚釘13.高強度螺栓連接14.粗制螺栓15.角焊縫16.斜縫17.部分焊透18.斜角角焊縫19.殘余變形20.施工要求21.受剪螺栓22.受拉螺栓23.鋼梁24.組合梁25.熱軋型鋼梁26.臨界荷載27.局部穩(wěn)定28.經(jīng)濟條件 29.建筑高度30.拼接31.工廠拼接32.工地拼接33.剛接34.滾軸支座35.桁架36.高度37.彎矩38.軸心力39.節(jié)點板40.構(gòu)件詳圖41.結(jié)構(gòu)布置圖42.結(jié)構(gòu)布置圖43.構(gòu)件詳圖44.施工導

2、流閘門45.弧形閘門46.液壓式47.螺桿式48.卷揚式49.水頭的大小50.閘門的尺寸四、簡答題1.鋼材在復雜應力作用下是否僅產(chǎn)生脆性破壞？為什么？答：鋼材在復雜應力作用下不僅僅發(fā)生脆性破壞。因為當材料處于三向同號應力場時，它們的絕對值又相差不大時，根據(jù)第四強度理論，即使1、2、3的絕對值很大，甚至遠遠超過屈服點，材料也不易進入塑性狀態(tài)。因而，材料處于同號應力場中容易產(chǎn)生脆性破壞。反之，當其中有異號應力，且同號的兩個應力相差又較大時，即使最大的一個應力尚未達到屈服點fy時，材料就已進入塑性工作狀態(tài)，這說明材料處于異號應力狀態(tài)時，容易發(fā)生塑性破壞。2.殘余應力對壓桿的穩(wěn)定性有何影響？答：由于殘

3、余應力的存在，在軸心壓力的作用下，殘余應力與截面上的平均應力/疊加，將使截面的某些部位提前屈服并發(fā)展塑性變形。因此，軸心受壓桿達臨界狀態(tài)時，截面由屈服區(qū)和彈性區(qū)兩部分組成，只有彈性區(qū)才能承擔繼續(xù)增加的壓力。這時截面的抗彎剛度降低，由理論分析知，殘余應力對構(gòu)件穩(wěn)定的不利影響對弱軸要比對強軸嚴重的多。3. 鋼桁架與梁相比，桁架具有哪些優(yōu)點？為什么它適合于大跨度？答：鋼桁架與梁相比是用稀疏的腹桿代替整體的腹板，并且桿件主要承受軸心力，應力沿截面分布均勻，能充分利用材料，從而能節(jié)省鋼材減少自重，所以鋼桁架特別適用于跨度或高度較大的結(jié)構(gòu)。同時鋼還可以按使用要求制成不同的外形。并且，由于腹桿鋼材用量比實腹

4、梁的腹板有所減少，采用架更顯得經(jīng)濟合理，因鋼桁架可以做成較大高度，從而具有較大的剛度。4.應力集中對鋼材的機械性能有哪些影響？為什么？答：應力集中會使得應力高峰區(qū)域總是存在著同號的雙向或三向應力場，這是因為由高峰拉應力引起的截面橫向收縮受到附近低應力區(qū)的阻礙而引起垂直于內(nèi)力方向的拉應力y，在較厚的構(gòu)件里還產(chǎn)生z，使鋼材處于復雜受力狀態(tài)，而且為同號應力場，使鋼材的塑性變形受到限制，鋼材有變脆的趨勢。應力集中系數(shù)愈大，鋼材變脆的傾向亦愈嚴重。尤其在低溫下，應力集中的影響將會更為突出，往往引起鋼材的脆性破壞。5.簡述平面鋼閘門主梁設計的特點答：當主梁所承受的最大彎矩值不超過500kNm時，可考慮使用

5、型鋼作為主梁。若型鋼強度不足，可在其上翼緣加焊扁鋼予以加強。采用型鋼可以簡化制造，降低成本。當型鋼不能滿足要求時，可采用由鋼板焊接而成的主梁組合梁。當跨度較大時，采用變截面組合梁較為經(jīng)濟合理。6. 鋼梁喪失整體穩(wěn)定的原因是什么？如何提高和保證鋼梁的整體穩(wěn)定性？答：由于梁被設計成高而窄且壁厚較薄的開口截面，可以獲得彎矩作用平面內(nèi)較大的抗彎承載能力和抗彎剛度，但抗扭和側(cè)向抗彎能力較差。彎矩作用在其最大剛度作用平面內(nèi)，當彎矩較小時，梁僅在彎矩作用平面內(nèi)彎曲，雖因外界因素的影響可能產(chǎn)生微小的側(cè)向彎曲和扭轉(zhuǎn)，但外界影響去除后，梁仍能恢復原來的彎曲平衡狀態(tài)。但當彎矩逐漸增大使梁的受壓翼緣的最大彎曲應力達到

6、某一數(shù)值時，梁在很小的側(cè)向干擾力作用下，會突然向剛度較小的側(cè)向彎曲，并伴隨有扭轉(zhuǎn)而破壞，從而梁整體失穩(wěn)。要提高和保證鋼梁的整體穩(wěn)定性一是要能夠阻止梁受壓翼緣的側(cè)向位移，例如將剛性鋪板與梁的受壓翼緣牢固連接。二是減少梁的受壓翼緣自由長度，增加側(cè)向支承點，增大梁受壓翼緣的寬度，即適當減少的值，提高梁的整體穩(wěn)定性。7. 普通螺栓、承壓型高強螺栓及鉚釘都是靠桿身承壓和承剪來傳遞內(nèi)力的。試述當達到承載能力極限狀態(tài)時，它們的可能破壞形式有哪些? 答：對于靠扦身承壓和承剪來傳遞內(nèi)力的抗剪連接，當采用普通螺拴、承壓型高強度螺栓及鉚訂時，該連接可能存在5種破壞形式，對桿身而言，可能被剪斷，被彎壞。對被連接構(gòu)件，

7、則可能被擠壓破壞、端部被沖剪破壞和因凈截面強度不足而破壞。8.試述低碳鋼和低合金結(jié)構(gòu)從加載到破壞經(jīng)歷了哪幾個階段。答：經(jīng)歷了四個階段，彈性階段，彈塑性階段，塑性階段，應變硬化階段9.試解釋抗拉強度與伸長率的涵義。答：抗拉強度是鋼材的一項強度指標，它反映鋼材受拉時所能承受的極限應力，同時反映了鋼材內(nèi)部組織的優(yōu)劣，并與疲勞強度有著密切關(guān)系。伸長率是衡量鋼材在靜荷載作用下塑性變形能力的指標。它等于試件拉斷后原標距間的伸長度與原標距長度的比值。10試列出影響鋼材力學性能的主要因素。.答：1.化學成分的影響；2.鋼材生產(chǎn)過程的影響；3.鋼材缺陷的影響；4.鋼材的硬化；5.溫度的影響11.鋼結(jié)構(gòu)具有哪些特

8、點？答：鋼結(jié)構(gòu)具有的特點：1鋼材強度高，結(jié)構(gòu)重量輕2鋼材內(nèi)部組織比較均勻，有良好的塑性和韌性3鋼結(jié)構(gòu)裝配化程度高，施工周期短4鋼材能制造密閉性要求較高的結(jié)構(gòu)5鋼結(jié)構(gòu)耐熱，但不耐火6鋼結(jié)構(gòu)易銹蝕，維護費用大。12.鋼結(jié)構(gòu)的合理應用范圍是什么？答：鋼結(jié)構(gòu)的合理應用范圍：1重型廠房結(jié)構(gòu)2大跨度房屋的屋蓋結(jié)構(gòu)3高層及多層建筑4輕型鋼結(jié)構(gòu)5塔桅結(jié)構(gòu)6板殼結(jié)構(gòu)7橋梁結(jié)構(gòu)8移動式結(jié)構(gòu)13.鋼結(jié)構(gòu)對材料性能有哪些要求？答：鋼結(jié)構(gòu)對材料性能的要求：1較高的抗拉強度fu和屈服點fy2較好的塑性、韌性及耐疲勞性能3良好的加工性能14.鋼材的主要機械性能指標是什么？各由什么試驗得到？答：鋼材的主要機械性能指標是屈服點

9、、抗拉強度、伸長率、沖擊韌性、冷彎性能。其中屈服點、抗拉強度和伸長率由一次靜力單向均勻拉伸試驗得到；冷彎性能是由冷彎試驗顯示出來；沖擊韌性是由沖擊試驗使試件斷裂來測定。15.什么是鋼材的疲勞？影響鋼材疲勞的主要因素有哪些？答：鋼材在連續(xù)反復荷載作用下，當應力還低于鋼材的抗拉強度，甚至還低于屈服點時也會發(fā)生斷裂破壞，這種現(xiàn)象稱為鋼材的疲勞或疲勞破壞。影響鋼材疲勞的主要因素是應力集中、應力幅（對焊接結(jié)構(gòu)）或應力比（對非焊接結(jié)構(gòu)）以及應力循環(huán)次數(shù)。16.選用鋼材通常應考慮哪些因素？ 答：選用鋼材通?？紤]的因素有：1結(jié)構(gòu)的重要性2荷載特征3連接方法4結(jié)構(gòu)的工作環(huán)境溫度5結(jié)構(gòu)的受力性質(zhì)17.鋼結(jié)構(gòu)有哪些

10、連接方法？各有什么優(yōu)缺點？ 答：鋼結(jié)構(gòu)常用的連接方法有：焊接連接、鉚釘連接和螺栓連接三種。焊接的優(yōu)點：1不需打孔，省工省時；2任何形狀的構(gòu)件可直接連接，連接構(gòu)造方便；3氣密性、水密性好，結(jié)構(gòu)剛度較大，整體性能較好18.焊縫可能存在的缺陷有哪些？ 答：焊縫可能存在的缺陷有裂紋、氣孔、夾碴、燒穿、咬邊、未焊透、弧坑和焊瘤。19.焊縫的質(zhì)量級別有幾級？各有哪些具體檢驗要求？答：焊縫質(zhì)量分為三個等級。三級質(zhì)量檢查只對全部焊縫進行外觀缺陷及幾何尺寸檢查，其外觀可見缺陷及幾何尺寸偏差必須符合三級合格標準要求；二級質(zhì)量檢查除對外觀進行檢查并達到二級質(zhì)量合格標準外，還需用超聲波或射線探傷20焊縫，達到B級檢驗

11、級合格要求；一級質(zhì)量檢查除外觀進行檢查并符合一級合格標準外，還需用超聲波或射線對焊縫100探傷，達到B級檢驗級合格要求；20.對接焊縫的構(gòu)造要求有哪些？答：對接焊縫的構(gòu)造要求有：1一般的對接焊多采用焊透縫，只有當板件較厚，內(nèi)力較小，且受靜載作用時，可采用未焊透的對接縫。2為保證對接焊縫的質(zhì)量，可按焊件厚度不同，將焊口邊緣加工成不同形式的坡口。3起落弧處易有焊接缺陷，所以要用引弧板。但采用引弧板施工復雜，因此除承受動力荷載外，一般不用引弧板，而是計算時為對接焊縫將焊縫長度減2t（t為較小焊件厚度）。4對于變厚度（或變寬度）板的對接，在板的一面（一側(cè)）或兩面（兩側(cè)）切成坡度不大于1:2.5的斜面，

12、避免應力集中。5當鋼板在縱橫兩方向進行對接焊時，焊縫可采用十字形或T形交叉對接，當用T形交叉時，交叉點的間距不得小于200mm。21.角焊縫的計算假定是什么？角焊縫有哪些主要構(gòu)造要求？答：角焊縫的計算假定是：1破壞沿有效載面；2破壞面上應力均勻分布。22. 螺栓的排列有哪些構(gòu)造要求？答：螺栓排列的構(gòu)造要求：1受力要求:端距限制防止孔端鋼板剪斷，2do；螺孔中距限制限制下限以防止孔間板破裂即保證3do，限制上限以防止板間翹曲。2構(gòu)造要求:防止板翹曲后浸入潮氣而腐蝕，限制螺孔中距最大值。3施工要求:為便于擰緊螺栓，宜留適當間距。23.普通螺栓抗剪連接中，有可能出現(xiàn)哪幾種破壞形式？具體設計

13、時，哪些破壞形式是通過計算來防止的？哪些是通過構(gòu)造措施來防止的？如何防止？答：普通螺栓抗剪連接中的五種破壞形式：螺栓被剪斷、孔壁被擠壓壞、構(gòu)件被拉斷、構(gòu)件端部被剪壞和螺栓彎曲破壞。以上五種可能破壞形式的前三種，可通過相應的強度計算來防止，后兩種可采取相應的構(gòu)件措施來保證。一般當構(gòu)件上螺孔的端距大于2d0時，可以避免端部沖剪破壞；當螺栓夾緊長度不超過其直徑的五倍，則可防止螺桿產(chǎn)生過大的彎曲變形。24.高強度螺栓的8.8級和10.9級代表什么含義？答：級別代號中，小數(shù)點前的數(shù)字是螺栓材料經(jīng)熱處理后的最低抗拉強度，小數(shù)點后數(shù)字是材料的屈強比（fy/fu ）。8.8級為：fu800N/mm²

14、，fy/fu=0.810.9級為：fu 1000N/mm²，fy/fu=0.925.什么叫鋼梁喪失局部穩(wěn)定？怎樣驗算組合鋼梁翼緣和腹板的局部穩(wěn)定？答：在鋼梁中，當腹板或翼緣的高厚比或?qū)捄癖冗^大時，就有可能在梁發(fā)生強度破壞或喪失整體穩(wěn)定之前，組成梁的腹板或翼緣出現(xiàn)偏離其原來平面位置的波狀屈曲，這種現(xiàn)象稱為鋼梁的局部失穩(wěn)。26. 什么情況下會產(chǎn)生應力集中，應力集中對鋼材材性能有何影響？答：實際的鋼結(jié)構(gòu)構(gòu)件有時存在著孔洞、槽口、凹角、截面突然改變以及鋼材內(nèi)部缺陷等。此時，構(gòu)件中的應力分布將不再保持均勻，產(chǎn)生應力集中。在負溫或動力荷載作用下，應力集中的不利影響將十分突出，往往是引起脆性破壞的

15、根源。27.鋼屋架有哪幾種支撐？分別說明各自的作用？答：鋼屋架的支撐分為：上弦橫向水平支撐、下弦橫向水平支撐、下弦縱向水平支撐、垂直支撐和系桿等五種（1）上弦橫向水平支撐的作用是減小屋架上弦出平面的計算長度，提高上弦桿的側(cè)向穩(wěn)定性，并作為山墻抗風柱的上部支撐點，保證山墻風荷載的可靠傳遞。（2）下弦橫向水平支撐的作用是承受并傳遞風荷載和地震引起的水平力減小下弦計算長度，提高承載力。（3）下弦縱向水平支撐的作用是與橫向支撐形成封閉的支撐系統(tǒng)，以提高房屋的整體空間剛度。（4）垂直支撐的作用是使相鄰兩屋架形成空間幾何不變體系，以保證屋架在使用和安裝時的整體穩(wěn)定。（5）系桿作用是保證無支撐處屋架的穩(wěn)定，

16、傳遞水平荷載，并減小屋架上下弦平面外的計算長度，在安裝過程中起架立屋架的作用。28. 什么是鋼材的時效硬化，什么是冷作硬化？他們對鋼材性能有什么影響？答：時效硬化：是指軋制鋼材放置一段時間后，其力學性能發(fā)生變化的現(xiàn)象。剛才經(jīng)過時效硬化，其強度提高，其塑性和韌性則降低。 冷作硬化：又稱鋼材的應變硬化，是指根據(jù)鋼材在拉伸過程中表現(xiàn)得力學性能，將鋼材在使用前進行加載超過屈服點后再卸載，使鋼材的彈性提高，塑性降低。因此鋼材的冷作硬化能提高鋼材的強度，但降低鋼材的塑性和韌性。29. 對接焊縫施焊時為什么要采用引弧板？答：在對接焊縫施焊時的起弧滅弧點，常會出現(xiàn)未焊透和未焊滿的凹陷焊口，此處極易產(chǎn)生應力集中

17、裂紋，對承受動力荷載的結(jié)構(gòu)尤為不利，為避免這種缺陷，施焊時可在焊縫兩端設置引弧板，焊完后切除引弧板即可。當未采用引弧板時，每條焊縫的起弧和滅弧端各減去5mm作為計算長度。30.焊腳尺寸是越大越好還是越小越好？為什么？答：除鋼管結(jié)構(gòu)外，焊腳尺寸不宜大于較薄焊件厚度的1.2倍，是為了避免寒風去的基本金屬過熱，減小焊件的焊接殘余應力和殘余變形。焊腳尺寸也不能過小，否則焊縫因輸入能量過小，而焊件厚度較大，以致施焊時冷卻速度過快，產(chǎn)生淬硬組織，導致母材開裂，規(guī)范規(guī)定焊腳尺寸不得小于1.5，t為較厚焊件的厚度。五、論述題 （本大題共1小題，每小題10分，共10分）鋼梁喪失整體穩(wěn)定的原因是什么？如何提高和保

18、證鋼梁的整體穩(wěn)定性？答：由于梁被設計成高而窄且壁厚較薄的開口截面，可以獲得彎矩作用平面內(nèi)較大的抗彎承載能力和抗彎剛度，但抗扭和側(cè)向抗彎能力較差。彎矩作用在其最大剛度作用平面內(nèi)，當彎矩較小時，梁僅在彎矩作用平面內(nèi)彎曲，雖因外界因素的影響可能產(chǎn)生微小的側(cè)向彎曲和扭轉(zhuǎn)，但外界影響去除后，梁仍能恢復原來的彎曲平衡狀態(tài)。但當彎矩逐漸增大使梁的受壓翼緣的最大彎曲應力達到某一數(shù)值時，梁在很小的側(cè)向干擾力作用下，會突然向剛度較小的側(cè)向彎曲，并伴隨有扭轉(zhuǎn)而破壞，從而梁整體失穩(wěn)。要提高和保證鋼梁的整體穩(wěn)定性一是要能夠阻止梁受壓翼緣的側(cè)向位移，例如將剛性鋪板與梁的受壓翼緣牢固連接。二是減少梁的受壓翼緣自由長度，增加

19、側(cè)向支承點，增大梁受壓翼緣的寬度，即適當減少的值，提高梁的整體穩(wěn)定性。3.焊接殘余應力和焊接殘余變形是如何產(chǎn)生的？焊接殘余應力和焊接殘余變形對結(jié)構(gòu)性能有何影響？減少焊接殘余應力和焊接殘余變形的方法有哪些？答：鋼材在施焊過程中會在焊縫及附近區(qū)域內(nèi)形成不均勻的溫度場，在高溫區(qū)產(chǎn)生拉應力，低溫區(qū)產(chǎn)生相應的壓應力。在無外界約束的情況下，焊件內(nèi)的拉應力和壓應力自相平衡。這種應力稱焊接殘余應力。隨焊接殘余應力的產(chǎn)生，同時也會出現(xiàn)不同方向的不均勻收縮變形，稱為焊接殘余變形。焊接殘余應力的影響：1對塑性較好的材料，對靜力強度無影響；2降低構(gòu)件的剛度；3降低構(gòu)件的穩(wěn)定承載力；4降低結(jié)構(gòu)的疲勞強度；5在低溫條件下

20、承載，加速構(gòu)件的脆性破壞。焊接殘余變形的影響：變形若超出了施工驗收規(guī)范所容許的范圍，將會影響結(jié)構(gòu)的安裝、正常使用和安全承載；所以，對過大的殘余變形必須加以矯正。減少焊接殘余應力和變形的方法：1合理設計:選擇適當?shù)暮改_尺寸、焊縫布置應盡可能對稱、進行合理的焊接工藝設計，選擇合理的施焊順序。2正確施工：在制造工藝上，采用反變形和局部加熱法；按焊接工藝嚴格施焊，避免隨意性；盡量采用自動焊或半自動焊，手工焊時避免仰焊。4.普通螺栓連接和摩擦型高強度螺栓連接，在抗剪連接中，它們的傳力方式和破壞形式有何不同？答：普通螺栓連接中的抗剪螺栓連接是依靠螺栓抗剪和孔壁承壓來傳遞外力。當受剪螺栓連接在達到極限承載力

21、時，可能出現(xiàn)五種破壞形式，即螺栓被剪斷、孔壁被擠壓壞、構(gòu)件被拉斷、構(gòu)件端部被剪壞和螺栓彎曲破壞。    高強螺栓連接中的抗剪螺栓連接時，通過擰緊螺帽使螺桿產(chǎn)生預拉力，同時也使被連接件接觸面相互壓緊而產(chǎn)生相應的摩擦力，依靠摩擦力來傳遞外力。它是以摩擦力剛被克服，構(gòu)件開始產(chǎn)生滑移做為承載能力的極限狀態(tài)。5.什么叫鋼梁喪失整體穩(wěn)定？影響鋼梁整體穩(wěn)定的主要因素是什么？提高鋼梁整體穩(wěn)定的有效措施是什么？答：鋼梁在彎矩較小時，梁的側(cè)向保持平直而無側(cè)向變形；即使受到偶然的側(cè)向干擾力，其側(cè)向變形也只是在一定的限度內(nèi)，并隨著干擾力的除去而消失。但當彎矩增加使受壓翼緣的彎曲壓應力達到

22、某一數(shù)值時，鋼梁在偶然的側(cè)向干擾力作用下會突然離開最大剛度平面向側(cè)向彎曲，并同時伴隨著扭轉(zhuǎn)。這時即使除去側(cè)向干擾力，側(cè)向彎扭變形也不再消失，如彎矩再稍許增大，則側(cè)向彎扭變形迅速增大，產(chǎn)生彎扭屈曲，梁失去繼續(xù)承受荷載的能力，這種現(xiàn)象稱為鋼梁喪失整體穩(wěn)定。影響鋼梁整體穩(wěn)定的主要因素有：荷載類型、荷載作用點位置、梁的截面形式、側(cè)向支承點的位置和距離、梁端支承條件。提高鋼梁整體穩(wěn)定性的有效措施是加強受壓翼緣、增加側(cè)向支承點.六、計算題(本大題共2小題，每小題10分，共20分)如圖所示的角鋼截面為2100×12與厚度14mm的節(jié)點板用角焊縫相連，已知角鋼承受軸心拉力460kN，鋼材為Q235-

23、B·F，焊條為E43型。試采用兩側(cè)角焊縫，設計角鋼肢背和肢尖的焊縫尺寸(注意角鋼有兩個)。（選取角鋼肢背焊角尺寸；肢尖焊角尺寸。等肢角鋼的內(nèi)力分配系數(shù)為：k1 = 0.7，k2 = 0.3）解：肢背焊縫長度為：（4分）取lw1 =15 cm (大于) （1分）肢尖焊縫長度為：（4分）取lw2 =9 cm (大于) （1分）2某桁架腹桿設計內(nèi)力N=-430kN(壓力)，l0x=l0y=250cm，選用2100×80×10的角鋼與厚度為12mm的節(jié)點板用長肢相連，用Q235鋼，試驗算桿件的穩(wěn)定性。解：查表 (相當于表上)， (考慮了節(jié)點板厚度12mm)，f=215 N

24、/mm2截面面積為：A=2×17.2=34.4 cm2查表得：、取驗算桿件的穩(wěn)定性：滿足穩(wěn)定性要求3. 等截面簡支焊接組合梁的整體穩(wěn)定性和彎應力強度驗算。已知：l=6m，Mmax=370 KN.m，材料Q235，f=215N/mm2,Ix=6604cm4,Iy=2091cm4,I1=1613cm4,I2=478cm4(I1、I2分別為受壓翼緣和受拉翼緣對y軸的貫性矩)解：l1/b1=600/24=25>13 需進行穩(wěn)定計算 (1分)所以 (1分) (1分) (1分) (1分) (1分) (1分) (1分)對進行修正 (1分) (安全)最大彎應力：(安全) (1分)4. 計算焊接工字形等截面簡支梁的整體穩(wěn)定