钢结构答案3

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A / B卷 广州大学 2010~2011 学年第 1 学期考试卷

课程 钢结构设计原理 考试形式（开卷/闭卷，考试/考查）

学院 土木工程 系 建工 专业 班级 学号 姓名_ 题次 分数 评分 一 10 二 10 三 5 四 五 六 40 七 八 九 十 总分 评卷人 100 10 10 15 一、 选择题：（每题1分，共10分） 1. 钢结构用钢的含碳量一般不大于（ c ）。

a 0.6% b 0.25% c 0.22% d 0.2% 2. 钢材的强度指标是（c ）。

A 延伸率 b 韧性指标 c 屈服点 d 冷弯性能 3. 在构件发生断裂破坏前，无明显先兆的情况是（ a ）的典型特征。 A 脆性破坏 b塑性破坏 c 强度破坏 d 失稳破坏 4. 产生焊接残余应力的主要因素之一是（c ）。 a钢材的塑性太低 b钢材的弹性模量太高 c焊接时热量分布不均 d焊缝的厚度太小 5. 验算组合梁刚度时，荷载通常取（ a ）。

a标准值 b设计值 c组合值 d最大值 6. 为保证格构式构件单肢的稳定承载力，应（ c ）。 a控制肢间距 b控制截面换算长细比 c控制单肢长细比 d控制构件计算长度 7. 轴压柱在两个主轴方向等稳定的条件是（ c ）。

A 杆长相等 b 计算长度相等 c 长细比相等 d 截面几何尺寸相等 8. 承压型螺栓连接比摩擦型螺栓连接（ b ）。 a 承载力低，变形大 b 承载力高，变形大 c 承载力低，变形小 d 承载力高，变形小

9. 格构式轴压构件绕虚轴的稳定计算采用了换算长细比?ox是考虑（ d ）。 a 格构构件的整体稳定承载力高于同截面的实腹构件； b 考虑强度降低的影响；

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c 考虑单支失稳对构件承载力的影响； d 考虑剪切变形的影响。 10. 在钢结构设计中，认为钢材屈服点是构件可以达到的（ a ）。 a 最大应力 b设计应力 c 疲劳应力 d 稳定临界应力 二、填空题：（每空1分，共10分）

1. 钢材中氧的含量过多，将使钢材出现 热脆 现象。 2. 普通螺栓是通过_栓杆抗剪和板件孔壁承压__来传力的；摩擦型高强螺栓是通过 __拧紧螺栓而产生的连接件间的摩擦力___ _________来传力的。 3. 焊接的连接形式按构造可分为___对接焊缝 __和_____角焊缝____两种类型。 4. 焊接工字形梁的腹板高厚比

h0tw?170235时，为保证腹板不发生局部失稳，fy应设置 横向加劲肋 和 纵向加劲肋 。 5. 钢材的冲击韧性值越大，表示钢材抵抗脆性断裂的能力越 强 。 6. 缀条式格构柱的缀条设计时按 轴心受压 构件计算。 7. 焊接工字形截面梁腹板上配置横向加劲肋的目的是提高梁的局部稳定。 三、判断题：（正确的填“Y”，错误的填“N”；每题1分，共5分） 1．硫使钢材在低温时变脆，而磷则使钢材在高温时变脆。 ( N ) 2．当其他条件不变时，减少梁受压翼缘的自由长度，可提高梁的整体稳定性。 ( Y ) 3．角焊缝的焊脚尺寸hf不得小于1.5t，t为较薄焊件的厚度。 ( N ) 4．对于摩擦型高强螺栓的抗剪连接，应进行螺栓剪切和构件挤压的计算。( N ) 5. 时效硬化会改变钢材的性能，将使钢材的塑性提高，强度降低。 （ N ） 四、名词解释：（每题2.5分，共10分） 1.伸长率

试件被拉断时的绝对变形值与试件原标距之比的百分数，称为伸长率。 2.残余应力

残余应力为钢材在冶炼、轧制、焊接、冷加工等过程中，由于不均匀的冷却、组织构造的变化而在钢材内部产生的不均匀的应力。残余应力在构件内部自相平衡而与外力无关。残余应力的存在易使钢材发生脆性破坏。 3.梁的局部失稳

受弯构件在荷载作用下，当荷载达到某一值时，梁的腹板和受压翼缘将不能保持平衡状态，发生出平面波形鼓曲。

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4.换算长细比

在格构式轴心受压构件整体稳定性计算中绕虚轴弯曲屈曲时考虑剪切变形的影响，按临界力相等的原则，用不考虑剪切变形的欧拉临界公式来表示 将组合截面换算为实腹截面进行计算时所对应的长细比叫换算长细比。 五、问答题：（ 每题2.5分，共10分）

1. 钢材的机械性能指标有哪些？分别代表钢材哪些方面的性能？

屈服点、抗拉强度、伸长率是三个重要的力学性能指标，分别代表钢材的强度性能和塑性性能。

2. 影响钢材主要力学性能的因素有哪些？

化学成分；冶金缺陷；钢材硬化；温度影响；应力集中；反复荷载作用 3.实际轴心受压构件与理想轴心受压构件有什么区别？

理想轴心受压是假定杆完全挺直，荷载沿杆件形心轴作用，杆件在逐级加荷之前没有初始应力，也没有初弯曲和初偏心等缺陷，截面沿杆件是均匀的。而实际轴心受压是考虑了初始的残余应力和初弯曲和初偏心等缺陷。 4. 如何保证梁腹板的局部稳定？

h0tw?80235fy①当

80时，应按构造配置横向加劲肋；

②当

h0tw235h0235??170twfyfy?170235fy时，应按计算配置横向加劲肋；

③，应配置横向加劲肋和纵向加劲肋；

④梁的支座处和上翼缘受有较大固定集中荷载处设支承加劲肋。 六、计算：（每题10分，共40分）

1. 试验算下图1所示柱牛腿钢板与柱翼缘节点的连接焊缝强度是否满足《钢结构设计规范》（GB50017-2003）要求。图中荷载为静力荷载设计值，P＝60kN。钢材为Q235。手工焊，焊条E43型，施焊时不用引弧板。

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图1 柱牛腿钢板与柱翼缘节点的连接

V?60kN

M?60?200?12000kN?mm

?Vf??MfV60000??22.6N/mm2

2?0.7hflw2?0.7?10?(210?20)6M6?12?1062???142.5N/mm 222?0.7hflw2?0.7?10?(210?20)22??f??142.5?222w2?? ????22.6?119N/mm?f?160N/mm??ff?1.22?1.22????

2. 某连接接头两块被连接钢板截面为18×400，上下采用盖板连接，钢材Q235，承受轴心力设计值N＝1181kN，采用M22普通C级螺柱连接，d0＝23.5mm，按下图连接。试验算该连接节点是否满足《钢结构设计规范》（GB50017-2003）要求。

图2 某盖板连接接头

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解：（1）螺栓强度验算 单个螺栓抗剪承载力设计值 N?nvbv?d23.14?222f?2??140?106.4kN 44bv单个螺栓抗压承载力设计值

b Nc?d?tfcb?22?18?305?120.8kN b故取Nmin?106.4kN。

每侧12个螺栓，承载力为

12?106.4?1276.8kN?N?1181kN

（2）验算被连接钢板的净截面强度

An?A?n1d0t?40?1.8?4?2.35?1.8?55.08cm2 N1181?103????214.4N/mm2?f?215N/mm2 2An55.08?10节点安全

3．试验算图3所示某摩擦型高强螺栓群的连接节点强度是否满足《钢结构设计规范》（GB50017-2003）要求。图中荷载为静力荷载设计值，高强螺栓为8.8级M20，预拉力P=110kN，被连接板件钢材Q235-A?F，板件摩擦面间作喷砂处理。

图3某摩擦型高强螺栓群的连接节点

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强度符合要求。

4.某一简支梁及支撑如图4所示，所受荷载的标准值P=180kN，分项系数1.4，不计自重，Q235钢，验算该梁的强度是否满足《钢结构设计规范》（GB50017-2003）要求。

图4 某一简支梁计算简图和截面

解：设强轴为x轴。 （1） 强度验算

IX?2?0.8?20?40.42?WX?1?0.6?803?77829cm4 1277829?1908cm3 40.8S?0.8?20?40.4?0.4?40?20?1126.4cm3

S1?0.8?20?40.4?646.6cm3

Mmax?Vmax

1.4pl1.4?180?6??378kN?m 441.4?p??126kN

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最大正应力强度验算：

b1100??12.5?13 t8M378?106??188.7?f?215N/mm2 3rxwx1.05?1908?10最大剪应力强度验算:

VS126?103?1126.4?10322 ??30.4N/mm?f?125N/mmv4IXtw77829?10?6腹板与翼缘交界处折算应力验算：

My378?106?400?1???194.3N/mm2 4Ix77829?10VS1126?103?646.4?1032 ?1???17.4N/mm4IXtw77829?10?6???12?3?12?196.6N/mm2??1f?1.1?215?236.5N/mm2 所以强度均满足要求。 七、构造题：（共15分）

试画出一带靴梁的格构式铰接柱脚构造（按比例绘制）；并用文字说明该格构轴向受压柱柱脚的计算步骤(包括计算公式)；从柱头到基础叙述格构式轴心受压柱的传力路径。

计算步骤 答题要点：

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（1）底板的计算（底板面积和厚度）； （2）靴梁的计算；

（3）隔板与肋板的计算； （4）锚栓的设置。

1. 底板的计算 底板面积的计算公式：

A?L?B?N?A0 fc式中，L、B为底板的长度和宽度，N为轴心压力，fc为混凝土强度设计值，A0为锚栓孔的面积。 底板的宽度： B=a1?2t?2c，

式中，a1为截面的宽度和高度，ｔ为靴梁厚度，ｃ为底板悬臂部分的宽度，锚栓直接常用20～24ｍｍ。 底板的长度为L?A .底板的平面尺寸L、B应取整数。根据柱脚的构造形式，可以取L与BB大致相同。底板的厚度由板的抗弯刚度决定。 四边支撑板：M???q?a

2三边支撑与两相邻边支撑板：M???q?a1

2一边支撑板M?2. 底板的厚度

1q?c2 2取各个区隔板中的最大弯矩Mmax来确定板的厚度ｔ：

t?6Mmax f底板的厚度通常取20～40mm.，最薄一般不得小于14mm，以保证具有必要的刚度，从而满足基础是均匀分布假设。 3. 靴梁的计算

靴梁的高度根据靴梁与柱身之间的竖向焊缝长度来确定，其厚度略小于柱翼缘板厚度。在

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底板均匀反力作用下，靴梁按支撑于柱侧边的双悬臂简支梁计算。根据靴梁所承受的最大弯矩和最大剪力，验算其抗弯和抗剪强度。 靴梁的焊缝计算长度为

lw?N w4?0.7hfff3）实腹式柱子传力路径：

N（荷载）→垫板→ 顶板→ 加劲肋→柱身→ 靴梁→底板→基础

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