電大《鋼結(jié)構(gòu)》形成性考核冊參考答案

1、f=2(133.96 ( 1.22)2 20.842三、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”的含義是什么？規(guī)范對其有何規(guī)定？答：鋼材受熱，當(dāng)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)

2、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

3、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

4、，即低于一次靜力荷載作用下的拉伸試驗的極限強度工，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(yán)重造成鋼材的性能惡化；非金屬夾雜：是指鋼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

5、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%s1。,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

6、為準(zhǔn)，為了安全引入一個安全系數(shù)0.9。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(dāng)螺栓桿直徑較小而板件較厚時，螺栓桿可能被剪斷；(2)當(dāng)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

7、于構(gòu)件截面的中性軸，以減少焊接變形；(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=Fsini-Fsin45=2302M=N，e=162.610.03=4.8783nN162.61103 TOC o 1-5 h z (J-二f2helw20.78(220-16)m6M64.878106,=If-222helw220.78(220-16)2of=二；二M=62.7971.17=133Vcos二-Fcos45=230

8、47.6110320.78(220-16)直角角焊縫的強度滿足要求.作業(yè)三三、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(dāng)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

9、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，求出需要的截面面積Ao(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)聊接組合梁，為上下翼緣與腹板連接的加釘(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

10、比x=l0 x/ix,1y-l0y/iyx:：,y:：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類截面的整體穩(wěn)定系數(shù)表中中(p中可以計算出x,y；Wmin進行整體穩(wěn)定性驗算：N(A):二f整體穩(wěn)定性滿足要求。作業(yè)四答、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(dāng)荷載較小時，僅在彎矩作用平面內(nèi)彎曲；當(dāng)荷載增大到某一數(shù)值后，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)。長度時，都做了哪些假定？答：(1)

11、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。

12、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)。保證結(jié)構(gòu)的空間整體作用；避免壓桿側(cè)向失穩(wěn)，防止拉桿產(chǎn)生過大的振動承擔(dān)和傳遞水平荷載保證結(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：12cCM15171.26=27978N-m外荷載在跨中產(chǎn)生的最大彎矩為：12M2=-297001.26=133

13、6508N-m總彎矩為：Mx=1336502792=136442N-m(2)驗算彎曲正應(yīng)力MxxWnx1364421031.05692103N/mn2if=215N/mni(3)驗算支座處最大剪應(yīng)力:支座處最大剪力：V=187.81(2970065176)1.2=108781.22N驗算剪應(yīng)力：VS108781.227.5109.5，22N/mmfv=125N/mm=41.63三、簡答題(每小題8分，共計24分).什么是疲勞斷裂？影響鋼材疲勞強度的因素？答：鋼材的疲勞斷裂是微觀裂紋在連續(xù)反復(fù)荷載作用下不斷擴展直至斷裂的脆性破壞。鋼材的疲勞強度取決于構(gòu)造狀況(應(yīng)力集中程度和殘余應(yīng)力)、作用的應(yīng)力

14、幅燈、反復(fù)荷載的循環(huán)次數(shù)。.為何要規(guī)定螺栓排列的最大和最小容許距離？答：為了避免螺栓周圍應(yīng)力集中相互影響、鋼板的截面削弱過多、鋼板在端部被螺栓沖剪破壞、被連接板件間發(fā)生鼓曲現(xiàn)象和滿足施工空間要求等，規(guī)定了螺栓排列的最大和最小容許距離。.計算格構(gòu)式軸心受壓構(gòu)件繞虛軸的整體穩(wěn)定時，為什么采用換算長細比？答：格構(gòu)式軸心受壓構(gòu)件，當(dāng)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。因此，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。四、計算題(共計16分)解ND驗算強度32X1.M*_800X1

15、0a32./=瓦十刀荻一反而IT諄2、根據(jù)彈性穩(wěn)定理論確定框架柱的計算(2)驗算長細比治600&99=66.7A=350兒=3=黑=258.6350所選截面滿足設(shè)計要求。三、簡答題(每小題8分，共計24分).什么是疲勞斷裂？影響鋼材疲勞強度的因素？答：鋼材的疲勞斷裂是微觀裂紋在連續(xù)反復(fù)荷載作用下不斷擴展直至斷裂的脆性破壞。鋼材的疲勞強度取決于構(gòu)造狀況(應(yīng)力集中程度和殘余應(yīng)力)、作用的應(yīng)力幅Act、反復(fù)荷載的循環(huán)次數(shù)。.為何要規(guī)定螺栓排列的最大和最小容許距離？答：為了避免螺栓周圍應(yīng)力集中相互影響、鋼板的截面削弱過多、鋼板在端部被螺栓沖剪破壞、被連接板件間發(fā)生鼓曲現(xiàn)象和滿足施工空間要求等，規(guī)定了螺栓排列的最大和最小容許距離。.計算格構(gòu)式軸心受壓構(gòu)件繞虛軸的整體穩(wěn)定時，為什么采用換算長細比？答：