哈工大2009春季钢结构基本原理及设计试题参考答案

哈工大2009 年 春 季学期 钢结构基本原理及设计

试 题

一、 填空题：(每空1分，共22分)

1、 《建筑钢结构焊接技术规程》（JGJ－2002）推荐使用 2、 硫、磷、氮、氧和氢均为有害元素，其中和。 3、 影响结构疲劳寿命的最主要因素是构造状态、。

4、 钢材的机械性能指标为屈服强度、抗拉强度、伸长率、性 。

5、 主要焊接结构不能采用级钢，因含碳量不作交货条件，无法保证含碳量。 6、 将一块Q235B级钢板与Q345B级钢板通过焊接进行连接时，宜选择

7、 «钢结构设计规范»（GB50017－2003）规定：质量属于三级的焊缝，焊缝的抗拉设计强度等于母材抗拉设计强度的 0.85 倍。

8、 单轴对称的T形截面轴心受压构件，绕对称轴失稳时易发生失稳，绕非对称轴时易发生曲 失稳。

9、 轴心受压构件失稳时可能绕两主轴屈曲，设计时应遵循原则，如进行梯形钢屋架设计时屋架端斜杆应采用 不等边角钢长肢相连 的截面型式。

10、在轴心受压构件中，确定箱形截面板件满足局部稳定的宽（高）厚比限值的原则是服前其板件不发生局部屈曲（或局部屈曲临界应力不低于屈服应力，或不先于屈服） ，确定工字形截面确定板件宽（高）厚比限值的原则是 构件整体屈曲前其板件不发生局部屈曲（或局部屈曲临界应力不低于整体屈曲临界应力或等稳定或不先于整体失稳） 。

11、 荷载作用点的位置对梁的整体稳定有影响，相对于荷载作用于工字形截面简支梁受拉翼缘，当荷载作用于梁的受压翼缘时，其梁的整体稳定性将 降低 。

12、 某梯形钢屋架，下弦支座处应设置系杆，该系杆需要按

13、 某工字形组合截面简支梁，若腹板的高厚比为100，应设置加劲肋，若腹板高厚比为210，应设置 纵向 加劲肋。

二、单项选择题(每题2分，共14分)

1、 最易产生脆性破坏的应力状态是。

(A) 单向压应力状态 (B) 三向拉应力状态 (C) 单向拉应力状态

钢板，如图所示，I－I危险截面所受的力为 B 。(A) N (B) 0.875N (C) 0.75N (D) 0.5N

3、如图所示，两块钢板焊接，根据手工焊构造要求，焊角高度hf应满足 A 要求。

(A) 6≤hf≤8~9mm (B) 6≤hf≤12mm (C) 5≤hf≤8~9mm (D) 6≤hf≤10mm

下列说法正确的为。

4、受弯构件考虑屈曲后强度时， (A) 腹板抗弯承载力提高

(B) 腹板抗剪承载力提高 (C) 腹板抗弯、抗剪承载力均提高

(D) 腹板抗弯承载力提高，抗剪承载力降低

5、单向受弯构件的抗弯强度 Mx/( xWnx) f 其中 x 1.0时,为使翼缘不先失去局部稳定, 翼

缘外伸部分的最大宽厚比b`/t为 C 。

(A)

(B)

(C)

(D) 6、弯矩矢量作用在工字形偏压柱的弱轴平面内，屈曲时会发生

(A) 平面内 (B) 平面外

(C) 不一定 (D) 可能平面内，也可能平面外 7、在钢屋架支座节点的设计中，支座底板的厚度由

(A) 抗剪和抗弯共同工作 (B) 抗压工作 (C) 抗剪工作 (D) 抗弯工作

三、简答题：（共22分

)

1、普通螺栓受剪连接的主要破坏形式包括哪几种，并说明防止该种破坏的相应计算方法或构造措施。（8分）

栓杆被剪断（1分） 抗剪承载力验算N nv

b

v

d2

4

fvb（1分）

b

板件被挤压破坏（1分） 承压承载力验算Nc d t fcb（1分）

板件被拉断破坏（1分）（栓孔削弱截面） 危险截面验算 NAn f（1分） 板件被冲剪破坏（端矩太小造成）（1分） 构造防范 l1(端距)≥2d0（1分） 不写计算公式也可以给分

2、请说明图中所示格构式柱头的主要组成零件及荷载传递路径和方式。（9分）

由垫板、顶板、柱端加劲肋、两块柱端

缀板组成。（2分）

N

垫板顶 面承压

垫板

垫板底 面承压

顶板

加劲肋顶面承压 或水平角焊缝①

柱身

柱端加劲肋

竖向角竖向角柱端缀板

焊缝②焊缝③（7分）

3、如图所示为单向压弯的格构式柱，分肢

1对y轴惯性矩为I1，分肢2对y轴惯性矩为I2，轴力N作用在虚轴（x轴）上，由轴力产生的弯矩My作用在构件的主轴平面内，请说明分配到分肢1和分肢2上轴力和弯矩的分配原则及分肢1所受轴力和弯矩的大小。（5分）

轴心压力N的分配:与分肢轴线至虚轴的距离成反比（1分） 弯矩My的分配:

与分肢对实轴的惯性矩成正比，（1分） 与分肢至虚轴的距离成反比（1分） 轴心力： N1 Ny2a（1分）

1 × 轴力作用My1

弯

矩：

I1y1

My

yyI1I22

（1分）

四、计算题：（共42分）

1、 如图所示钢板与工字形柱采用双面角焊缝T形连接，hf＝10mm；钢板长400mm，钢材Q235B，焊条为E43系列，ffw 160N/mm2；钢板承受一个竖向集中荷载F的作用（静力荷载），荷载作用

点至工字形柱翼缘外表面的距离为150mm。试确定该T形连接所能承担的最大竖向荷载F。（9分） V=F（1分）

M=150F（1分） Lw=400-2hf=380mm

6

3

0.7 10 3802

3

Wx 2

0.7hfL2w

0.7hfL2w

MhM150F

（2分）

Ix2WxWx

VF

2 0.7hf Lw2 0.7hf Lw

ffw ffw F

fw

389.8kN

（3分）

2、验算如图所示的螺栓连接的强度。4个C级螺栓M20，所用钢材为Q235-B。 已知对于C-M20：Ae 244.8mm2; ftb 170N/mm2; fvb 140N/mm2; fcb 305N/mm2（8分）

N＝

160kN

Nv sin N4 160 4 28.3kN（1Nt cos N4 160分）

28.3kN（1分）

40 60 60 40

160kN

对于C-M20：

Ae 244.8mm2; ftb 170N/mm2; fvb 140N/mm2; fcb 305N/mm2

Ntb Aeftb 244.8 170 41.6kN（1

分）

分）

45°

加劲肋

N Af

b

vbev

d2

4

fvb 20 20/4 140 44.0kN（1

Ncb d t fcb 20 16 305 97.6kN（1

分）

分）

24

16

0.94 1（2Nv 28.3kN Ncb 97.6kN（1

分）

故C级螺栓M20螺栓满足要求。

3、如图所示一双肢槽钢格构式轴心受压缀板柱，轴心压力设计值N=1450kN（包括柱身等构造自重），所有钢材均选用Q345，f=310N/mm2，计算长度l0x=6000mm ，l0y=3000mm，柱截面无削弱。 已知：2[18b的截面面积A=2×29.3=5860mm2，iy=68.4mm；满足同一截面缀板线刚度大于较大柱肢线刚度6倍的要求；分肢对自身1-1轴的惯性矩I1=1110000mm4，回转半径i1=19.5mm；h=320mm，b =180mm，c=283.2mm；其他相关参数见图。

验算该柱的整体稳定（包括分肢稳定）是否满足要求（可不进行缀材验算）。（12分）

y

l0yy 68.4 43.86（1分）

查表得 =0.842

hb=200

（1）绕实轴（y轴）的整体稳定

l01=430

（1分）

（2）绕虚轴（x轴）的整体稳定

Ix 2 1110000 2930 141.62 1.1972 108mm4（1

hb=200

1

l01430

22.05（1分） i119.5

分）

ix

142.9mm（1分） 1 y

x

y …… 此处隐藏：2462字，全部文档内容请下载后查看。喜欢就下载吧 ……