钢结构一注（2010年）2011.6试题及解答

一级注册结构工程师钢结构专业历年试题

2010年试题与解答

题16～21

某单层工业厂房为钢结构，厂房柱距21m，设置有两台重级工作制的软钩吊车，吊车每侧有4个车轮，最大轮压标准值Pk,max=355kN，吊车轨道高度hR=150mm，每台吊车的轮压分布如图16~21中的(a)图所示。吊车梁为焊接工字形截面如图16~21中的(b)图所示，采用Q345C钢制作，焊条采用E50型。图中长度单位为mm。

图16～21

16．在竖向平面内，吊车梁的最大弯矩设计值Mmax=14442.5kN·m，试问，强度计算中，仅考虑Mmax作用时吊车梁下翼缘的最大拉应力设计值(N／mm2)，与下列何项数值最为接近?

A．206 B．235 C．247 D．274

【解答】对于重级工作制吊车梁，由于应力循环次数n>5×104，需要计算疲劳，依据《钢结构设计规范》GB 50017-2003的4.1.1条： 对需要计算疲劳的梁。宜取γx =γy =1.0

Mx?xWnx?My?yWny=

14442.5?10641.0?5858?10?247 N/mm (4.1.1)

2

1

17．在计算吊车梁的强度、稳定性及连接的强度时，应考虑由吊车摆动引起的横向水平力，试问，作用在每个吊车轮处由吊车摆动引起的横向水平力标准值Hk(kN)，与下列何项数值最为接近?

A．11.l B．13.9 C．22.3 D．35.5

【解答】依据《钢结构设计规范》GB 50017-2003的3.2.2条规定： α—系数，对一般软钩吊车α=0.1，抓斗或磁盘吊车宜采用α=0.15，硬钩吊车宜采用α=0.2。

Hk=αPk,max =0.1×355=35.5kN (3.2.2)

18．在吊车最大轮压作用下，试问，吊车梁在腹板计算高度上边缘的局部承压应

力设计值(N／mm2)，与下列何项数值最为接近?

A．78 B．71 C．61 D．52

【解答】依据《钢结构设计规范》GB 50017-2003的4.1.3条：

σc=?Ftwlz≤f (4.1.3-1) 式中 F—集中荷载，对动力荷载应考虑动力系数； ψ—集中荷载增大系数；对重级工作制吊车梁，ψ=1.35；对其他梁，ψ=1.0； lz—集中荷载在腹板计算高度上边缘的假定分布长度，按下式计算： lz =a+5hy+2hR a— 集中荷载沿梁跨度方向的支承长度，对钢轨上的轮压可取50mm； hy—自梁顶面至腹板计算高度上边缘的距离； hR—轨道的高度，对梁顶无轨道的梁hR =0； f—钢材的抗压强度设计值。

σc=

?Ftwlz3=

1.35?1.4?1.1?355?10?50?5?45?2?150??18?71 N/mm

2

上式中，1.1为动力系数，依据《建筑结构荷载规范》GB 50009-2001(2006年版)的5.3.1条取值；1.4为可变荷载分项系数。

2

19．假定吊车梁采用突缘支座，支座端板与吊车梁腹板采用双面角焊缝连接，焊脚尺寸hf=10mm，支座剪力设计值V=3041.7kN，试问，该角焊缝的剪应力设计值(N／mm2)，与下列何项数值最为接近?

A．70 B．90 C．110 D．180

【解答】依据《钢结构设计规范》GB 50017-2003的7.1.3条： 7.1.3 直角角焊缝的强度计算。 1 在通过焊缝形心的拉力、压力或剪力作用下： 正面角焊缝(作用力垂直于焊缝长度方向)： σf≤Nhelww≤βfff (7.1.3-1) 侧面角焊缝(作用力平行于焊缝长度方向)： τf= τf=

NhelwNhelww≤ff (7.1.3-2) =

3041.7?1032?0.7?10??2425?2?10??90N/mm

2

有观点认为，依据《钢结构设计手册》(第三版)，应取1.2V计算，最后得到 108N／mm2

注意：焊缝的有效长度

20．吊车梁由一台吊车荷载引起的最大竖向弯矩标准值Mk，max=5583.5kN·m。试问，考虑欠载效应，吊车梁下翼缘与腹板连接处腹板的疲劳应力幅(N／mm2)，与下列何项数值最为接近?

A．74 B．70 C．66 D．53

【解答】依据《钢结构设计规范》GB 50017-2003的6.2.1条，△σ=σmax－σmin，由于σmax与σmin中均包含相同的永久荷载效应，故可以用可变荷载引起的应力表示△σ。查表6.2.3-1，得到αf=0.8 σ=MIny1 (4.1.4-2) W

下腹?Ix1444?30?8504?1014147?6014?10

3

4αf·△σ=?f?

Mk?maxW下腹?0.8?5583.5?106014?1046?74.3N/ mm

2

21．厂房排架分析时，假定两台吊车同时作用，试问，柱牛腿由吊车荷载引起的最大竖向反力标准值(kN)，与下列何项数值最为接近?

A．2913 B．2191 C．2081 D．1972 【解答】将轮压布置于影响线上，如图21所示, 依据《建筑结构荷载规范》GB 50009-2001(2006年版)的5.2.2条，重级工作制(A6～A8)应乘以0.95；

5.2.2计算排架时，多台吊车的竖向荷载和水平荷载的标准值应乘以表5.2.2中规定的折减系数。 表5.2.2 多台吊车的荷载折减系数 参与组合的 吊车台数 2 3 4 应按实际情况考虑。 A1~A5 0.9 0.85 0.8 吊车工作制 A6~A8 0.95 0.9 0.85 注：对于多层吊车的单跨或多跨厂房，计算排架时，参与组合的吊车台数及荷载的折减系数，

R?0.95?355??21?1.4???21?3.1???21?6.5??12.821?2?2081kN

或者：

根据比例关系可知，影响线竖标为1.0以左各轮压处影响线竖标之和为

?21-1.7???21-1.7-3.4???21-1.7-3.4-1.7?21?2.35

影响线竖标为1.0以右各轮压处影响线竖标之和为

4

?21-2.8???21-2.8-1.7???21-2.8-1.7-3.4???21-2.8-1.7-3.4-1.7?21?2.28

于是，牛腿处总压力标准值为(2.35+1+2.82)×355=2190.4kN 0.95×2190.4=2081kN，选择C。 若没有注意到0.95的折减，会错选B。

题22～23

某平台钢柱的轴心压力设计值为N=3400kN，柱的计算长度lox=6m，loy=3m，采用焊接工字形截面，截面尺寸如图22~23所示，翼缘钢板为剪切边，每侧翼缘板上有两个直径d0=24mm的螺栓孔，钢柱采用Q235-B钢制作，采用E43型焊条。

图22～23

22．假如柱腹板增设纵向加劲板以保证局部稳定，试问，稳定性计算时，该柱最大压应力设计值(N／mm2)，与下列何项数值最为接近?

A．165 B．170 C．182 D．190

【解答】查《钢结构设计规范》GB 50017-2003表5.1.2-1，焊接工字形截面，翼缘为剪切边时，对x轴属于b类，对y轴属于c类。 5.1.2 实腹式轴心受压构件的稳定性应按下式计算： N?A≤f (5.1.2-1) A—构件的毛截面面积。 5.4.6 ……………….. 用纵向加劲肋加强的腹板，其在受压较大翼缘与纵向加劲肋之间的高厚比，应符合本规范第5.4.2条或第5.4.3条的要求。 纵向加劲肋宜在腹板两侧成对配置，其一侧外伸宽度不应小于10tw，厚度不应小于0.75 tw。 5

≤ 1.1ftw

lw=300 l=lw+2t=322+2×10=324mm

解法2：

?f?Nxlwt≤ftw 且?f?Nylwt≤fvw lw≥520?1012?2153?202mm且 lw≥390?1012?2153?260mm 所需焊缝长度为260+2×12=284mm

故选择A

28．试问，钢结构框架内力分析时，采用二阶弹性分析?

提示：式中 ∑N—所计算楼层各柱轴心压力设计值之和；

∑H—产生层间侧移△孔的所计算楼层及以上各层的水平荷载之和； △u—按一阶弹性分析求得的所计算楼层的层间侧移； h—所计算楼层的高度。

?N??u至少大于下列何项数值时，宜?H?hA．0.10 B．0.15 C．0.20 D．0.25

【解答】 根据《钢结构设计规范》GB50017-2003第3.2.8条，选择A 3.2.8框架结构内力分析宜符合下列规定： 1框架结构可采用一阶弹性分析。 N?u? 2 对>0.1的框架结构宣采用二阶弹性分析，……………….. Hh?

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29．某多跨连续钢梁，按塑性设计，当选用工字形焊接断面，且钢材采用Q235-B时，试问，其外伸翼缘宽度与厚度之比的限值，应与下列何项数值?

A 9 B．11 C．13 D．15

【解答】根据《钢结构设计规范》GB50017-2003第9.1.4条，选择A 9.1.4 塑性设计截面板件的宽厚比应符合表9.1.4的规定。 表9.1.4 板件宽厚比 截面形式 翼缘 bt腹板 当NAf＜0.37时： ??235?≤?72?100N? ????Af?fy??h0?h1h2?、tw??twtw≤9235 fy当NAf≥0.37时： ??≤35??h0?h1h2?、tw??twtw235fy

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