鋼結(jié)構(gòu)模擬試題參考答案

模擬試題參照答案（一）填空題：1、鋼材重量輕而強(qiáng)度高，塑性和韌性好，鋼構(gòu)造的耐熱性好但防火性差。2、對(duì)于一般鋼排架和框架構(gòu)造，由于很難辨別產(chǎn)生最大效應(yīng)的可變荷載，荷載組合系數(shù)ψ取0.85。3、衡量鋼材塑性性能的重要指標(biāo)是伸長(zhǎng)率；4、冷作硬化提高了鋼材的屈服強(qiáng)度；減少了鋼材的塑性和韌性；5、鋼材發(fā)生疲勞破壞的先決條件是形成裂縫；6、焊接構(gòu)造在低溫下輕易發(fā)生脆斷；7、焊接16Mn鋼時(shí)，應(yīng)采用Ｅ50××焊條；8、工程中采用的10.9級(jí)螺栓屬于高強(qiáng)度螺栓，等級(jí)代號(hào)中的“10”表達(dá)螺栓材料的最低抗拉強(qiáng)度f(wàn)u=1000N/mm2，“.9”表達(dá)螺栓材料屈強(qiáng)比為0.9；9、軸壓構(gòu)件腹板局部穩(wěn)定的保證條件是h0／tw不不小于某一限值，此限值和鋼材的屈服強(qiáng)度有關(guān)，與壓桿的最大長(zhǎng)細(xì)比有關(guān)；10、在鋼梁抗彎強(qiáng)度計(jì)算中規(guī)定了截面塑性發(fā)展系數(shù)的限值，而不是完全按塑性鉸來(lái)設(shè)計(jì)，這既能充足運(yùn)用材料的強(qiáng)度性能，又能防止梁的變形過(guò)大而影響梁的正常使用；11、梁的腹板的重要作用是抗剪；12、當(dāng)梁的整體穩(wěn)定系數(shù)φb不小于0.6時(shí)，需用φ'b替代φb，它表明鋼梁已經(jīng)進(jìn)入彈塑性階段；13、彎矩繞虛軸作用的格構(gòu)式壓彎構(gòu)件，其彎矩作用平面外的__整體穩(wěn)定__可不必驗(yàn)算，但必須計(jì)算單肢的穩(wěn)定性；14、鋼屋蓋系統(tǒng)中，柔性系桿只能承受拉力，不能承受壓力。15、組合梁是指鋼梁和所支承的鋼筋混凝土板構(gòu)成的一種整體而共同抗彎的構(gòu)件。（二）判斷題：（請(qǐng)?jiān)陬}號(hào)前的括號(hào)內(nèi)作記號(hào)，對(duì)的的記“√”，錯(cuò)誤的記“×”）（√）1、鋼構(gòu)件的疲勞破壞，實(shí)質(zhì)上是構(gòu)件上或構(gòu)件連接處的微觀裂紋與缺陷在持續(xù)反復(fù)荷載的作用下不停擴(kuò)展直至斷裂破壞的過(guò)程。（√）２、按正常使用極限狀態(tài)計(jì)算時(shí)，受彎構(gòu)件要限制撓度，受拉、受壓構(gòu)件要限制長(zhǎng)細(xì)比；（√）3、側(cè)面角焊縫重要承受剪應(yīng)力；（√）4、當(dāng)焊縫質(zhì)量為三級(jí)時(shí)，對(duì)接焊縫的抗拉強(qiáng)度一般只能到達(dá)焊件母材抗拉強(qiáng)度的0.85倍；（×）5、對(duì)于軸心受壓構(gòu)件，承載能力極限狀態(tài)只包括強(qiáng)度計(jì)算；（√）6、材料的屈服點(diǎn)變化對(duì)壓桿的彈性屈曲承載力影響不大；（×）7、保證梁的整體穩(wěn)定的重要措施是在梁的腹板上設(shè)置橫向加勁肋和縱向加勁肋；（√）8、實(shí)腹式軸心受壓柱的構(gòu)成板件的局部穩(wěn)定必須得到保證，它也屬于承載力極限狀態(tài)的一部分；（√）9、軸心受壓柱的柱腳一般由靴梁、底板和錨拴等構(gòu)成；（√）10、對(duì)于直接承受動(dòng)力荷載的梁，不能考慮截面的塑性發(fā)展，按彈性設(shè)計(jì)；（×）11、對(duì)于任何實(shí)腹式構(gòu)件來(lái)說(shuō)，只要構(gòu)成板件的局部穩(wěn)定得到滿足，就不會(huì)出現(xiàn)整體失穩(wěn)；（√）12、對(duì)于偏心在實(shí)軸上的格構(gòu)式偏心受壓構(gòu)件，不必驗(yàn)算其彎矩作用平面外的整體穩(wěn)定，但應(yīng)驗(yàn)算單肢的穩(wěn)定性；（√）13、對(duì)于無(wú)檁屋蓋體系可不設(shè)鋼屋架上弦的橫向水平支撐；（√）14、在設(shè)計(jì)鋼構(gòu)造時(shí)，必須全面考慮制造、運(yùn)送和安裝等條件；（√）15、鋼管混凝土是指在鋼管中澆灌混凝土的構(gòu)件。（三）、簡(jiǎn)答題：簡(jiǎn)述鋼構(gòu)造的特點(diǎn)及其應(yīng)用范圍。（鋼構(gòu)造的8大特點(diǎn)和8個(gè)方面的合理應(yīng)用范圍參見教材P2—5）角焊縫構(gòu)造中對(duì)最大焊腳尺寸和最小焊腳尺寸有哪些限制？（詳見教材P45--46）簡(jiǎn)述焊接殘存應(yīng)力和殘存變形產(chǎn)生的原因。（產(chǎn)生縱向焊接殘存應(yīng)力和變形的三個(gè)原因詳見教材P54。產(chǎn)生橫向殘存應(yīng)力的重要原因見教材P55）高強(qiáng)螺栓連接有哪兩種類型？各自傳力的機(jī)理有何不一樣？（詳見教材P32）鋼構(gòu)造制造有哪些工序？（鋼構(gòu)造制造的各工序參見教材P259--263）簡(jiǎn)述冷彎薄壁型鋼構(gòu)造的特點(diǎn)。（詳見教材P264--265）（四）、計(jì)算題：1、根據(jù)圖示條件，計(jì)算該節(jié)點(diǎn)角焊縫長(zhǎng)度。（采用兩側(cè)面焊縫）已知條件：N=600KN(靜力荷載)ffw＝160N/mm2hf＝8mm,k1＝0.7,k2＝0.3〖解〗1、肢背與肢尖焊縫所受內(nèi)力：〖解〗1、肢背與肢尖焊縫所受內(nèi)力：N1=k1N=0.7×600=420（kN）N2=k2N=0.3×600=180（kN）2、所需有效焊縫長(zhǎng)度：lw1=N1/（2heffw）=40/（2×0.7×8×160）=234（mm）lw2=N2/（2heffw）=180000/（2×0.7×8×160）=100（mm）3、角焊縫實(shí)際長(zhǎng)度應(yīng)為：l1≥lw1+10=234+10=244mm取l1=250mm；l2≥lw2+10=100+10=110mm取l2=110mm；2、試驗(yàn)算下圖所示搭接接頭的連接強(qiáng)度。連接鋼板為－250×12，鋼材為Q235（A3），采用M20的8.8集高強(qiáng)度螺栓，孔經(jīng)22mm。其他條件見圖中所示。（鋼板表面為噴砂后生赤銹，μ=0.45）〖解〗：查表3—3，可知：P=110KNl1=4×80=320mm<15do=330mmβ=1鋼板表面為噴砂后生赤銹，μ=0.45Nvb=0.9×1×0.45×110KN=44.55KNN=500KN<nNvb=15×44.55=668.25KN滿足螺栓抗剪承載力規(guī)定。鋼板凈截面承載力驗(yàn)算：σ=N’/An=[N(1－0.5n1/n)]/An=500×103(1－0.5·3/15)/[(250－3×22)×12]=203.8N/mm2<f連接鋼板凈截面承載力滿足規(guī)定。3、某鋼屋架中一軸心受壓桿，Ｎ＝1200KN，l0x=1500mm，l0y=4500mm，采用兩根Ｌ160×100×14角鋼，短邊相連，構(gòu)成Ｔ形截面，節(jié)點(diǎn)板厚12mm，鋼材為Ｑ235，（f=215N/mm2）。試驗(yàn)算該桿與否滿足強(qiáng)度、穩(wěn)定性和剛度規(guī)定。（截面如下圖所示）〖解〗1、構(gòu)件截面幾何性質(zhì)：查教材附表3—3，可得慣性半徑：iy=4.63cmix=3.03cm截面面積：A=22.8×2=45.6cm22、剛度驗(yàn)算：已知：l0x=1500mm=150cm;l0y=4500mm=450cmλx=lox/ix=150/3.03=49.5<[λ]=150滿足剛度規(guī)定。λy=loy/iy=450/4.63=97.2<[λ]=150滿足剛度規(guī)定。3、穩(wěn)定性驗(yàn)算：本構(gòu)件屬于b類，按λy=97.2查表得φy=0.477N/φyA=100/（0.477×45.6×102）=551.7N/mm2>f不滿足穩(wěn)定性規(guī)定。4、強(qiáng)度驗(yàn)算：N/A=100/45.6×102=263N/mm2>f不滿足強(qiáng)度規(guī)定。4、某工作平臺(tái)采用普遍工字鋼簡(jiǎn)支梁，梁的跨度為4.0m，間距為2.5m，平臺(tái)上承受均布永久荷載原則值2.0KN/m（不含梁的自重），均布可變荷載（均為靜載）4.5KN/m，該梁跨中無(wú)側(cè)向支承，容許相對(duì)撓度為1/250。若采用Ｑ235鋼材，I22a一般熱軋工字鋼，與否可以滿足強(qiáng)度、穩(wěn)定性和剛度規(guī)定？已知條件：1、ｆ＝215N/mm22、I22a一般熱軋工字鋼的有關(guān)參數(shù)：Wx=309.6cm3;Ix=3406cm4;每米自重：0.33KN/m3、γx＝1.05〖解〗1、荷載計(jì)算q=1.2（2×2.5+0.33）+1.4×4.5×2.5=22.146KN/m2、內(nèi)力計(jì)算Mx=ql2/8=22.146×42/8=44.292kN·M3、強(qiáng)度計(jì)算Mx/γxWx=44.292×106/（1.05×309.6×103）=136.3N/mm2<ｆ＝215N/mm2滿足強(qiáng)度條件。4、穩(wěn)定性驗(yàn)算。對(duì)于型鋼截面，只需驗(yàn)算其整體穩(wěn)定性。查教材附表2—6得φb=0.93>0.6查教材附表2—5得φ’b=0.742Mx/φ’bWx=44.292×106/（0.742×309.6×103）=192.8N/mm2<ｆ＝215N/mm2滿足整體穩(wěn)定性條件。5、剛度驗(yàn)算qk=2×2.5+0.33+4.5×2.5=16.58kN/MMxk=qkl2/8=16.58×42=33.16kN·Mv/l=Mxk·l/10EIx=33.16×106×4000/（10×2.06×105×3406×104）=1/529<[v]/l=1/250滿足剛度條件。5、一箱形截面偏心受壓柱，鋼材為Q235（A3），截面尺寸如圖所示，柱的計(jì)算長(zhǎng)度為6米，柱中無(wú)橫向力作用，柱承受軸向內(nèi)力（設(shè)計(jì)值）N=3000KN，柱頂截面的彎矩（設(shè)計(jì)值）M2=450KN·M（繞x—x軸作用），柱底截面的彎矩M1=0。柱的上下兩端均可視為無(wú)側(cè)移的鉸節(jié)點(diǎn)。試驗(yàn)算該柱的整體穩(wěn)定性和各板件的局部穩(wěn)定性。〖解〗截面參數(shù)：截面面積：A=2×（14×500+10×500）=24000mm2截面慣性矩：Ix=2×5003×10/12+2×14×500×2572+2×143×500/12=mm4Iy=2×5003×14/12+2×10×500×2052+2×103×500/12=71000mm4截面慣性半徑：ix=√Ix/A=217.3mmiy=√ Iy/A=172.2mm截面抗彎系數(shù)：W1x=Ix/264=/264=4292606mm3構(gòu)件長(zhǎng)細(xì)比、穩(wěn)定系數(shù)：（b類）λx=6000/217.3=27.6φx=0.944λy=6000/172.2=34.8φy=0.919截面內(nèi)力：N=3000kNM2=450kN·MM1=0強(qiáng)度計(jì)算：N/A+Mx/γxW1x=3000×103/24000+450×106/（1.05×4292606）=125+99.8=224.8N/mm2≈f=215N/mm2滿足強(qiáng)度條件。整體穩(wěn)定計(jì)算；平面內(nèi)整體穩(wěn)定：公式：N/(φxA)+βmxMx/[γxW1x(1－0.8N/NEX)]≤f式中：βmx=0.65NEX=π2EA/λx2=3.142×206×103×24000/27.62=64056×103NN/(φxA)+βmxMx/[γxW1x(1－0.8N/NEX)]30000000.65×=——————+—————————————————=199.8N/mm20.944×240001.05×4292606×(1－3000000×0.8/64056000)<f=215N/mm2滿足平面內(nèi)穩(wěn)定條件。平面外整體穩(wěn)定：公式：N/(φyA)+βtxMx/φbW1x≤f式中：βtx=0.65φb=1.0（箱形截面）N/(φyA)+βtxMx/φbW1x30000000.65×=—————+———————=204.2N/mm2<f=215N/mm20.919×240001.0×4292606滿足平面外穩(wěn)定條件。 局部穩(wěn)定計(jì)算：W1=Ix/（ho/2）=/250=4532992σmax=N/A+Mx/W1=3000000/24000+/4532992=224N/mm2σmin=N/A－Mx/W1=3000000/24000－/4532992=26N/mm2αo=（σmax－σmin）/σmax=（224－26）/224=0.88<1.6腹板高厚比：ho/tw=500/10=50<0.8(16×0.88