华中科技大学土木工程与力学学院《钢结构设计原理》考试B卷(闭卷)答案

1、华中科技大学土木工程与力学学院05 级钢结构设计原理考试B 卷（闭卷）20072008 学年度第一学期 成绩学号专业班级姓名一、单选题（ 1 分 *20=20 分）1.在钢结构设计中应力用许达到的最大限值是（）。A. 屈服点 fyB. 比例极限 fpC. 抗拉强度 fuD. 伸长率2.大跨度结构常采用钢结构的主要原因是钢结构（）。A. 材质均匀B. 强度高重量轻C. 密封性能好D. 制造工厂化3.钢材内部除含有铁、碳外，还含有害元素是()。A. 硫、磷、镍、铝B. 硫、磷、硅、锰C. 氧、氮、硫、磷D. 镍、铬、铌、钛4.焊接结构疲劳强度的大小与()关系不大。001A. 残余应力大小B. 应力

2、循环次数C. 连接的构造D. 钢材种类5. 图 1-1 所示截面尺寸为 100×8 的板件，在端部用两条侧面角焊缝焊在 10mm 厚的节点板上， 两板件板面平行， 焊脚801尺寸为 6mm，其最小焊缝长度的构造要求为（） 。A. 40mmB. 60mmC. 80mmD.100mm6. 摩擦型高强螺栓连接受剪破坏是作用剪力超过了()。图 1-1 A. 螺栓的抗拉强度 ,B. 连接板件间的摩擦力 ,C. 连接板件间的毛截面强度,D. 连接板件间的孔壁承压强度7.高强度螺栓摩擦型连接， 当预拉力 P=125kN 时，单个螺栓的抗拉承载力设计值不得大于（）。A. 125kNB. 90 kNC

3、. 100 kND. 110 kN8. 采用螺栓连接时栓杆发生剪断破坏，是因为（） 。A. 栓杆较细B. 截面削弱过多C. 边距较小D. 钢板较薄9.对提高工字形截面梁的整体稳定性作用最小的是（）。A. 增加腹板厚度B. 约束梁端扭转C. 设置侧向支撑D. 加宽梁的受压翼缘10. 在梁中设置横向加劲肋主要防止（）可能引起的腹板失稳。A. 弯曲压应力和剪应力B. 局部压应力和剪应力C. 局部压应力和弯曲压应力D. 弯曲压应力、剪应力和局部压应力11. 经济梁高 he 是指（）。A. 强度与稳定承载力相等时梁的截面高度；B. 挠度等于规范限值是梁的截面高度；C.用钢量最小时梁的截面高度；D. 腹板

4、与翼缘用钢量相同时梁的截面高度。12. 为提高轴心压杆的整体稳定，在杆件截面面积不变的情况下，杆件截面的形式应使其面积分布（）。A. 尽可能集中于截面的形心处B. 尽可能远离形心C. 任意分布，无影响D. 尽可能集中于截面的剪切中心13.规范规定实腹式轴心受压构件确定板件宽厚比的原则是（）。A. 等厚度原则B. 等刚度原则C. 等强度原则D. 等稳定原则14. 规定轴心受压缀条柱的单肢长细比 10.7 max（max 为柱两主轴方向最大长细比）是为了（）。A. 保证柱的整体稳定B. 使两单肢能共同工作C. 避免单肢先于整个柱失稳D. 构造要求15.实腹式轴心受拉构件计算的内容有、 （）A. 强

5、度B. 强度、整体稳定、局部稳定C. 强度、整体稳定D. 强度、刚度16. 如图 1-2a、b 所示压弯构件， N、 M、材料及几何尺寸都相同，则图 a 构件的整体稳定比图 b（）。A. 差B. 好C. 相同D. 不能确定a）图1-2b)17. 实腹式压弯构件腹板的局部失稳主要与其压应力不均匀分布的梯度有关， 当最大应力 1 相等，构件其他条件均相同的情况下， 图 1-3 中的腹板局部稳定临界应力最低的是（）。21111图1-3AB18. 钢结构的承载力极限状态是指（） 。A. 结构发生剧烈振动B. 结构的变形已不能满足使用要求C. 结构达到最大承载力产生破坏D. 使用已达50 年19. 在工

6、业厂房排架结构中使用梯形钢屋架时， 关于刚性系杆和柔性系杆的设置叙述正确的是（）。A. 在屋架上弦平面内，屋脊处应设置刚性系杆，两端应设置柔性系杆；B. 在屋架下弦平面内， 两端支座处应设置柔性系杆， 跨中应设置刚性系杆；C. 在屋架上弦平面内，屋脊和两端都应设置刚性系杆；D. 在屋架下弦平面内，两端支座处和跨中都应设置柔性系杆。20. 确定梯形钢屋架节点板厚度的依据是（） 。A. 上弦杆的最大轴力B. 下弦杆的最大轴力C. 腹杆的最大轴力D. 屋架的支座反力二、填空题（ 1 分 *10=10 分）1. 可靠度指标 愈大，失效概率 Pf 。2. 钢材随时间进展，其强度提高，塑性韧性下降，称为；

7、钢材超过弹性范围内重复加载、卸载，钢材的屈服点提高，塑性韧性降低的现象，称为。3. 轴心受力板件用对接斜焊缝连接时，只要使焊缝轴线与力 N 的夹角 满足时，对接斜焊缝的强度就不必进行计算。4. 产生纵向焊接残余应力的主要原因是。5. 普通螺栓连接，限制端距 e 2d0 的目的是为了避免板件破坏。6. 梁的最小高度是由控制的。7. 有初弯曲的轴心受压构件其承载力总是欧拉临界力。8. 对轴心受力构件，正常使用极限状态是控制结构的。9. 压弯构件在弯矩作用平面内整体稳定计算公式中的Wx1 表示。三简答题（ 20分）1. 高强度螺栓摩擦型连接与承压型连接有什么区别？（5 分）2.减少焊接残余应力和残余

8、变形有哪些方法？（6 分）3. 轴心受压构件在何种情况下采用高强度钢比较有利？说明理由。（4 分）4.单向压弯构件的整体稳定需进行什么验算？失稳的形式有哪些？它们分别属于第几类稳定问题？（ 5 分）四、计算题（ 50 分）1.试计算图 4-1 所示角焊缝连接的焊脚尺寸hf=？（ 12 分）已知、连接承受经历荷载设计值P=210kN，N=250kN，钢材采用 Q235B 钢，焊条为 E43 型，不考虑起落弧的缺陷，ff w 160N/mm 2 。05105110001图 4-1122、如图 4-2 所示高强度螺栓摩擦型连接， F=400kN ，被连接件钢材选用 Q235B 钢，高强度螺栓采用 1

9、0.9 级 M20，螺栓的设计预拉力 P155kN，接触面喷砂后涂无机富锌漆，抗滑移系数为 0.35，试验05 算此连接的承载力。（11 分）0740730570705图 4-23. 如图 4-3 所示某简支梁跨长为 6m，承受静力集中荷载，恒载标准值 P=100kN（包括梁自重），活载标准值为 F=130kN，钢材为 Q345 钢，截面选用 I50a，梁的容许挠度为 l/300。若梁的整体稳定满足要求，试验算该受弯构件设计是否合理。已知、f 295N/mm 2 ， fv 170N/mm 2 ， Ix=46472cm4 ， Wx=1858.9cm3 ，Sx=11084.1cm3，tw=12mm

10、， x=1.05.（12 分）图 4-32000200020004、图 4-4 所示偏心受压悬臂柱， 钢材选用 Q235B，翼缘为火焰切割边，柱高 6.6m，受压力设计值 N1300kN，偏心距 0.4m。400侧向支撑和截面如图示， 试验算柱的强度和整体稳定性。（15 分）已 知 、x 1.05 ， f215N/mm 2，16568160 150006弯矩平面内整体稳定计算公式、60041Nmx M xfx AxW1x1 0.8N / NEx，NEx'2 EA1.01.1 x2， mx弯矩平面外整体稳定计算公式、1.0 图 4-4Ntx M xf2fy1.07yy AbW1 xb44

11、000235,tx1b 类截面轴心受压构件的稳定系数fy / 2350123456789600.8070.8020.7970.7910.7860.7800.7740.7690.7630.757700.7510.7450.7390.7320.7260.7200.7140.7070.7010.694800.6880.6810.6750.6680.6610.6550.6480.6410.6350.628华中科技大学土木工程与力学学院05 级钢结构设计原理考试B 卷（答案）20072008 学年度第一学期 成绩学号专业班级姓名一、单选题（ 1 分 *20=20 分）1.在钢结构设计中应力用许达到的最大

12、限值是（A）。A. 屈服点 fyB. 比例极限 fpC. 抗拉强度 fuD. 伸长率2.大跨度结构常采用钢结构的主要原因是钢结构（B）。A. 材质均匀B. 强度高重量轻C. 密封性能好D. 制造工厂化3.钢材内部除含有铁、碳外，还含有害元素是(C)。A. 硫、磷、镍、铝B. 硫、磷、硅、锰C. 氧、氮、硫、磷D. 镍、铬、铌、钛4. 焊接结构疲劳强度的大小与 ( D )关系不大。A. 残余应力大小B. 应力循环次数C. 连接的构造D. 钢材种类0015. 图 1-1 所示截面尺寸为 100×8 的板件，在端部用两条侧面角焊缝焊在 10mm 厚的节点板上， 两板件板面平行， 焊脚801

13、尺寸为 6mm，其最小焊缝长度的构造要求为（D）。A. 40mmB. 60mmC. 80mmD.100mm6. 摩擦型高强螺栓连接受剪破坏是作用剪力超过了(B)。图 1-1 A. 螺栓的抗拉强度 ,B. 连接板件间的摩擦力 ,C. 连接板件间的毛截面强度,D. 连接板件间的孔壁承压强度7.高强度螺栓摩擦型连接， 当预拉力 P=125kN 时，单个螺栓的抗拉承载力设计值不得大于（ C）。A. 125kNB. 90 kNC. 100 kND. 110 kN8. 采用螺栓连接时栓杆发生剪断破坏，是因为（ A）。A. 栓杆较细B. 截面削弱过多C. 边距较小D. 钢板较薄9.对提高工字形截面梁的整体稳

14、定性作用最小的是（A）。A. 增加腹板厚度B. 约束梁端扭转C. 设置侧向支撑D. 加宽梁的受压翼缘10. 在梁中设置横向加劲肋主要防止（ B）可能引起的腹板失稳。A. 弯曲压应力和剪应力B. 局部压应力和剪应力C. 局部压应力和弯曲压应力D. 弯曲压应力、剪应力和局部压应力11. 经济梁高 he 是指（ C）。A. 强度与稳定承载力相等时梁的截面高度；B. 挠度等于规范限值是梁的截面高度；C.用钢量最小时梁的截面高度；D. 腹板与翼缘用钢量相同时梁的截面高度。12. 为提高轴心压杆的整体稳定，在杆件截面面积不变的情况下，杆件截面的形式应使其面积分布（ B）。A. 尽可能集中于截面的形心处B.

15、 尽可能远离形心C. 任意分布，无影响D. 尽可能集中于截面的剪切中心13.规范规定实腹式轴心受压构件确定板件宽厚比的原则是（D）。A. 等厚度原则B. 等刚度原则C. 等强度原则D. 等稳定原则14. 规定轴心受压缀条柱的单肢长细比10.7 max（max 为柱两主轴方向最大长细比）是为了（C ）。A. 保证柱的整体稳定B. 使两单肢能共同工作C. 避免单肢先于整个柱失稳D. 构造要求15.实腹式轴心受拉构件计算的内容有、 （D）A. 强度B. 强度、整体稳定、局部稳定C. 强度、整体稳定D. 强度、刚度16. 如图 1-2a、b 所示压弯构件， N、 M、材料及几何尺寸都相同，则图 a 构

16、件的整体稳定比图b（A）。A. 好B. 差C. 相同D. 不能确定a）图1-2b)17. 实腹式压弯构件腹板的局部失稳主要与其压应力不均匀分布的梯度有关， 当最大应力 1 相等，构件其他条件均相同的情况下， 图 1-3 中的腹板局部稳定临界应力最低的是（B ）。11111图1-3ABCD18. 钢结构的承载力极限状态是指（C ）。A. 结构发生剧烈振动B. 结构的变形已不能满足使用要求C. 结构达到最大承载力产生破坏D. 使用已达 50 年19. 在工业厂房排架结构中使用梯形钢屋架时， 关于刚性系杆和柔性系杆的设置叙述正确的是（A ）。A. 在屋架上弦平面内，屋脊处应设置刚性系杆，两端应设置柔

17、性系杆；B. 在屋架下弦平面内， 两端支座处应设置柔性系杆， 跨中应设置刚性系杆；C. 在屋架上弦平面内，屋脊和两端都应设置刚性系杆；D. 在屋架下弦平面内，两端支座处和跨中都应设置柔性系杆。20. 确定梯形钢屋架节点板厚度的依据是（C ）。A. 上弦杆的最大轴力B. 下弦杆的最大轴力C. 腹杆的最大轴力D. 屋架的支座反力二、填空题（ 1 分 *10=10 分）1. 可靠度指标 愈大，失效概率 Pf 低 。2. 钢材随时间进展，其强度提高，塑性韧性下降，称为时效硬化 ；钢材超过弹性范围内重复加载、卸载，钢材的屈服点提高，塑性韧性降低的现象，称为冷作硬化 。3. 轴心受力板件用对接斜焊缝连接时

18、，只要使焊缝轴线与力 N 的夹角 满足 56.3°时，对接斜焊缝的强度就不必进行计算。4. 产生纵向焊接残余应力的主要原因是 施焊时焊件上出现冷塑和热塑区 。5. 普通螺栓连接，限制端距 e2d0 的目的是为了避免板件 板端冲剪 破坏。6. 梁的最小高度是由 挠度（刚度） 控制的。7. 有初弯曲的轴心受压构件其承载力总是 小于欧拉临界力。8. 对轴心受力构件，正常使用极限状态是控制结构的 长细比。9. 压弯构件在弯矩作用平面内整体稳定计算公式中的Wx1 表示最大受压纤维的毛截面模量 。三简答题（ 20 分）1. 高强度螺栓摩擦型连接与承压型连接有什么区别？（5 分）答、高强度螺栓摩擦

19、型连接的板件间无滑移， 靠板件接触面间的摩擦力来传递剪力，而承压型高强螺栓容许被连接板件间产生滑移， 其抗剪连接通过螺栓杆抗剪和孔壁承压来传递剪力，所以高强度螺栓承压型连接比摩擦型连接抗剪承载力大，但变形也大。2.减少焊接残余应力和残余变形有哪些措施？（6 分）答、合理的焊缝设计、 合理的选择焊缝的尺寸和形式，尽量减少焊缝的数量和尺寸；合理安排焊缝位置和施焊顺序；避免焊缝的过分集中和交叉；尽量避免母材在厚度方向的收缩应力。合理的工艺措施、 采用合理的施焊顺序和方向；采用反变形法减小焊接变形或焊接应力； 锤击或碾压焊缝使焊缝得到延伸；小尺寸焊件， 应焊前预热或焊后回火处理。3. 轴心受压构件在何

20、种情况下采用高强度钢比较有利？说明理由。（4 分）答、轴压构件一般由稳定控制。长细比较小 p 的轴心压杆截面应力在屈曲前已超过钢材的比例极限， 构件处于弹塑性阶段， 此时临界应力与材料强度有关，所以短粗构件 （长细比较小 p）采用高强度的钢材比较有利，能提高杆件承载力。4.单向压弯构件的整体稳定需进行什么验算？失稳的形式有哪些？它们分别属于第几类稳定问题？（ 5 分）答、单向构件的整体稳定需进行弯矩作用平面内、外的两类稳定的验算。因为构件可能产生弯矩作用平面内弯曲屈曲，也可能在弯矩作用平面外弯扭屈曲，失稳的形式与构件的抗扭刚度和侧向支承的布置等情况有关，弯矩作用平面内为极值型稳定， 即属于第二

21、类稳定问题； 弯矩作用平面外为分枝型稳定，属于第一类稳定问题。四、计算题（ 50 分）1.试计算图 4-1 所示角焊缝连接的焊脚尺寸hf=？已知、连接承受经历荷载设计值P=210kN，N=250kN，钢材采用 Q235B钢，焊条 为E43型 ， 一 条 焊 缝 的 计 算 长 度 l w，=300mmf f w160N/mm 2。（12 分）051 【解】、 N=250kN， V=P=210kN， M=210× 0.1 21 kN.m （ 1051分）100N2501035950N1hel w20.7hf300hf12M6M62110610002he l w220.7hf3002hf

22、fV210103500hel w20.7hf 300hf 图 4-1NM22wf f1.22f由公式22595 1000500160N/mm 21399.72160 hf 8.75mm1.22hfhfhfhfmin1.5125.2mm根据、 hfmax1.21012mm 取、 hf10mm2、如图 4-2 所示高强度螺栓摩擦型连接， F=400kN ，被连接件钢材选用 Q235B 钢，高强度螺栓为 10.9 级 M20 的，螺栓的设计预拉力 P155kN，接触面喷砂后涂无机富锌漆，抗滑移系数 为 0.35，试05 验算此连接的承载力。（ 11 分）0740730570705【解】N=4/5F=

23、4/5× 400320kNV=3/5F=3/5× 400240kNM=320×7022400 kNmm受力最大的一个螺栓的拉力为、图 4-2Nt1NMy132022400 140323264kN0.8P0.8155124kNnyi210 22 140270 2按比例关系可求得、 Nt2 =48kN，Nt3 =32kN，Nt4 =16kN，Nt5 =0，则、 Nti 64 48 32 16 0 2 320kN验算受剪承载力设计值、bNv0.9nf(nP1.25 N ti )0.9 1 0.35(10 155 1.25 160)满足强度要求3. 如图 4-3 所示某简

24、支梁跨长为 6m，承受静力集中荷载，恒载标准值 P=100kN（包括梁自重），活载标准值为 F=110kN，钢材为 Q345 钢，截面选用 I50a，梁的容许挠度为 l/300。若梁的整体稳定满足要求，试验算该受弯构件设计是否合理。已知、f 295N/mm 2 ， fv 170N/mm 2 ， Ix=46472cm4 ， Wx=1858.9cm3 ，Sx=1084.1cm3， tw=12mm， x=1.05.（ 12 分）解 2000200020001.内力计算恒载标准值 P=100kN设计值、 1.2× 100120 kN图 4-3活载标准值 F=110kN设计值、 1.4

25、5; 110154 kN支座处的最大反力设计值、 R=120+154=274 kNVmax（1 分）跨中的最大弯矩标准值、M max21032101 420kN.m （1 分）跨中的最大弯矩设计值 M max274 32741548kN.m （1 分）2.强度验算M548 106x Wnx1.051858.9103弯曲正应力 280.76N/mm 2f295N/mm 2（2 分）VSx 274103 1084.1103I x t w4647210412支座处最大剪力53.3N/mm 2f v 170N/mm2（2 分）强度满足要求。3.刚度验算M k l 24201066000215.79mm

26、6000max10EI x 102.0610546472 10420mm（3 分）300刚度满足要求。4、图 4-4 所示偏心受压悬臂柱， 钢材选用 Q235B，翼缘为火焰切割边，柱高 6.6m，受压力设计值 N1300kN，偏心距 0.4m。400侧向支撑和截面如图示，试验算柱的强度和整体稳定性。（15 分）已 知 、x1.05 ，f215N/mm2 ，16568161500006弯矩平面内整体稳定计算公式、60401NmxM xfx AxW1x1 0.8N / NEx，NEx'2 EA， mx1.01.1 x2弯矩平面外整体稳定计算公式、1.0 图 4-4Ntx M xf2f y1.07yy Ab44000235 ,tx1bW1 x,b 类截面轴心受压构件的稳定系数fy / 2350123456789500.8560.8520.8470.8420.8380.8330.8280.8230.8180.813600.8070.8020.7970.7910.7860.7800.7740.7690.7630.757700.7510.7450.7390.7320.7260.7200.7140.7070.7010.694【解】 1.构件截面特性A240016 256810184