钢结构试卷及答案

南京工业大学继续教育学院《钢结构》期终试卷（A、闭）卷姓名 学号 班级 得分 一、单项选择题（每题2分，共10分）1•下列各项，（ ）不属于结构的承载能力极限状态范畴。A.静力强度计算 B.动力强度计算 C.稳定性计算 D.梁的挠度计算在下列各化学元素中，（ ）的存在可提高钢材的强度和抗锈蚀能力，但却会严重地降低钢材的塑性、韧性和可焊性，特别是在温度较低时促使钢材变脆（冷脆）。A.硅 B.铝 C硫 D.磷根据钢材的一次拉伸试验，可得到如下四个力学性能指标，其中（ ）是钢结构的强度储备。C.伸长率（5 D.弹性模量E）。弯曲屈曲 C.伸长率（5 D.弹性模量E）。弯曲屈曲 D.弯扭屈曲）作为承载能力极限状态。B.螺杆被剪断连接板件间的摩擦力刚被克服普通轴心受压构件的承载力经常决定于（A.扭转屈曲 B.强度摩擦型高强度螺栓的抗剪连接以（A.螺杆被拉断C.孔壁被压坏根据施焊时焊工所持焊条与焊件之间的相互位置的不同，焊缝可分为平焊、立焊、横焊和仰焊四种方位，其中（ ）施焊的质量最易保证。A.平焊 B.立焊 C.横焊 D.仰焊h0-为了保证焊接板梁腹板的局部稳定性，应根据腹板的高厚比tw的不同情况配置加颈肋。当I'23580；f

yI'23580；f

y：235W170、fy时，应（A.不需配置加劲肋）。B.配置横向加劲肋C.配置横向和纵向加颈肋D.配置横向、纵向和短加颈肋双轴对称焊接工字形单向压弯构件，若弯矩作用在强轴平面内而使构件绕弱轴弯曲，则此构件可能出现的整体失稳形式是（B.扭转屈曲A.平面内的弯曲屈曲B.扭转屈曲C.平面内的弯曲屈曲或平面外的弯扭屈曲D.平面外的弯扭屈曲屋架设计中，积灰荷载应与（ ）同时考虑。A.屋面活荷载A.屋面活荷载C.屋面活荷载与雪荷载两者中的较大者梯形屋架端斜杆最合理的截面形式是（A.两不等边角钢长边相连的T形截面C.两等边角钢相连的T形截面B.雪荷载D.屋面活荷载与雪荷载）。B.两不等边角钢短边相连的T形截面D.两等边角钢相连的十字形截面二、填空题（每空1分，共10分）用结构钢材制成的拉伸试件进行拉伸试验时，得到的平均应力-应变关系曲线（七关系曲线）可分为 、 、 、 和颈缩阶段。计算直角角焊缝承载能力时是以 方向的最小截面为危险截面，此危险截面称为角焊缝的计算截面或有效截面。侧面角焊缝的强度要比正面角焊缝的强度 。侧面角焊缝的计算长度与其焊脚高度之比越大，侧面角焊缝的应力沿其长度的分布—。轴心受拉构件的承载能力极限状态是 。实腹式拉弯构件的截面出现 是构件承载能力的极限状态。但对格构式拉弯构件或冷弯薄壁型钢截面拉弯杆，常把 视为构件的极限状态。这些都属于强度的破坏形式，对于轴心拉力很小而弯矩很大的拉弯杆也可能存在和梁类似的弯扭失稳的破坏形式。三、简答题（每题5分，共20分）结构或构件的承载能力极限状态包括哪些计算内容?正常使用极限状态又包括哪些内容?2•为什么采用钢材的屈服点fy作为设计强度标准值?无明显屈服点的钢材，其设计强度值如何确定？

3.为了保证实腹式轴压杆件组成板件的局部稳定，有哪几种处理方法?4.何谓焊接板梁的最大高度h和最小高度hi?梁的经济高度h的范围?腹板太厚或太薄会max mm e出现什么问题？四、计算题（每题20分，共60分）如图所示，钢牛腿与钢柱采用对接焊缝进行连接。已知钢牛腿的截面尺寸为：翼缘板宽b=250mm,厚度为t=14mm；腹板高度h0=3OOmm,厚度为t=12mm。作用于牛腿上的偏心荷载设计值为250KN（静力荷载），偏心距为e=170mm。钢材为Q235，采用手工焊，焊条为E43型，采用引弧板，焊缝质量等级为二级，试对此连接进行验算。（已知fwv=125N/mm2，fWt=fWc=215N/mm2）注意：为降低计算量，这里已给出构件截面的部分几何特性参数：对接焊缝截面形心轴距翼缘外边缘距离为y0=86.6mm,y1=y0=86.6mm,y2=227.4mm,

有一实腹式双轴对称焊接工字形截面轴心受压柱，Q235钢材，翼缘为焰切边，对x,y轴均属于b类截面。截面尺寸为：翼缘板宽b=250mm,厚度为t=12mm,腹板高度为h°=350mm,厚度为t=10mm,计算长度为1=12m,l=4m,承受的轴心压力设计值为1200KN。试对该w ox oy柱进行验算。(f=215N/mm2)■-II-,・・■・f10dli如图所示一焊接组合截面板梁，截面尺寸为：翼缘板宽度b=340mm,厚度为t=12mm；腹板高度为ho=450mm,厚度为t=10mm,Q235钢材。梁的两端简支，跨度为6m,跨中受一集中荷载作用，荷载标准值为：恒载40KN，活载70KN(静力荷载)。试对梁的抗弯强度、抗剪强度、折算应力、整体稳定性和挠度进行验算。(f=215N/mm2,f=125N/mm2,[v]=)v l4004320Ah申b=Db•尢t235c『 / —0.4646■1+(y)2• 卩=0.81申b=1.1—尢2W 4.4hfb b 申y x y Tb注意，为降低计算量，这里已给出构件截面部分几何特性参数：■y0.1269+申3/2bS=942cmS=942cm3x1A=126.6cm2I=51146cm4,I=7861cm4,W=2158cm4,S=1196cm3,x y xx340南京工业大学继续教育学院《钢结构》期终试卷（A、闭）卷试题标准答案1.D2.D 3.B 4.C 5.D6.A 7.B 8.A 9.C 10.A1.D2.D 3.B 4.C 5.D6.A 7.B 8.A 9.C 10.A1•弹性阶段 弹塑性阶段 塑性阶段 强化阶段2.45° 低越不均匀强度承载力极限状态即钢材的屈服点塑性铰 截面边缘开始屈服1•结构或构件的承载能力极限状态包括静力强度、动力强度和稳定等的计算〉达到这种极限状态时,结构或构件达到了最大承载力而发生破坏，或达到了不适于继续承受荷载的巨大变形。结构或构件的正常使用极限状态是对应于结构或构件达到正常使用或耐久性的某项规定限值。达此极限状态时，结构或构件虽仍保持承载力，但在正常荷载和作用下产生的变形已不能使结构或构件满足正常使用的要求，包括静力荷载作用下产生的巨大变形和动力荷载作用下产生的剧烈振动等。选择屈服点作为结构钢材设计强度标准值是因为：（1）它是钢材开始塑性工作的特征点，钢材屈服后，塑性变形很大，极易为人们察觉，可及时处理，避免发生破坏；（2）从屈服到钢材破坏，整个塑性工作区域比弹性工作区域约大200倍，且抗拉强度与屈服点之比（强屈比）较大,是钢结构的极大后备强度，使钢材不会发生真正的塑性破坏，十分安全可靠。对无明显屈服点的钢材，以卸载后试件的残余应变为0.2%所对应的应力作为屈服点。对翼缘板，可通过增加其厚度，使其宽厚比不超过一定的限值以确保其满足局部稳定性要求;对腹板，一方面可以通过增加其厚度，使其高厚比不超过一定的限值，也可在腹板中央沿腹板全长设置一根纵向加劲肋，以保证其局部稳定性要求。梁的高度应由建筑高度、刚度要求和经济条件三者来确定。建筑高度是指梁格底面最低表面到楼板顶面之间的高度，它的限制决定了梁的最大可能高度h，一般由建筑师提出；刚度max要求是要求梁的挠度vW[v],它决定了梁的最小高度hi；由经济条件可定出梁的经济高度minh,—般由梁的用钢量为最小来确定，梁的经济高度的范围为：h.WhWh，腹板太厚将e minemax增加用钢量，导致不经济，而太薄，梁的腹板将不能保证局部稳定性要求，从而使梁的稳定性承载能力降低。四、解：由于翼缘处剪应力很小，可以认为全部剪力由腹板处的竖直焊缝均匀承受，而弯矩由整个T形截面焊缝承受。荷载设计值计算：V=F=250KNM=250X0.17=42.5KN・m验算正应力：m=M'yi=42.5x106x86.6 =52N/mm2<fwI 7074x104 txMM-y42.5x106x227.4M= 5= =136.6N/mm2vfwI 7074x104 cx验算剪应力：V=250x103 =69.4N/mm2<fwAw3600 v验算2点折算应力■v'(bM)2+3T2=\：136.62+3x69.42=182N/mm2<1.1fwt验算表明：连接安全。解:(1)构件截面几何特性计算：A=25X1.2X2+35X1.0=95cm2【=丄[25X37.43-(25-1)X353]=23237cm4x12I=丄X2X1.2X253=3125cm4y12It:竺It:竺3、=15.64cml9513125 5745.74cm:95、l 1200 rrr人=-°^= =76.7xi 15.64x入=「=如=69.7yi5.74y强度验算：因截面无削弱，所以这里无需验算强度。整体稳定性验算：截面对x、y轴弯曲屈曲都属于b类截面，故整体稳定性由绕x轴屈曲控制。由入=76.7查表得：o=0.709x Ty= 1200x103 =178.2N/mm2<f0A 0.709x95x102y整体稳定性能够保证。(4)局部稳定性验算:t腹板h0tw旦=10v(10+0.1入)；竺=10+0.1X76.7=17.6712 fyI350=35v(25+0.5入):竺=25+0.5X76.7=63.3510 fy局部稳定性能够保证。3.解：荷载设计值计算。P=1.2X40+1.4X70=146KNM=^L=146%6=219KN・m4 4V=P=73KN2(1)构件截面几何特性计算：I I•HyI7861To。i=y= =7.88cmyA\126.6\1 600 ”1A=-^= =76.1yi 7.88y(2)强度验算：抗弯强度Z=Mymax=219*106x237=101.5N/mm2<fI 51146x104x抗剪强度T =yS-=73x103x1196x103=17.1N/mm2<fmaxIt 51446x104x10 vxw折算应力Z=Z1max虬=101.5X450=96.4N/mm2h 474_VS73x103x942x103“小-2n,=x1= =13.4N/mm21It 51146x104x10xw22+3T2八96.42+3x13.42 =99.2N/mm2v1.1f11⑶整体稳定性验算:因丄=如=17.6>16,故需要验算整体稳定性。b34=卩b4320九2yAh丨九t 2351+(~y~)2•W 4.4h fx y=0.81X432076.12xa6"47.41+(76.1x1.2)2x1

2158 4.4x47.4=1.834>