哈工大钢结构历年试题汇总Word文件下载.doc
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的厚度是根据确定的。
14、计算构件的局部稳定时,工字形截面轴压构件的腹板可以看成简
支的矩形板,其翼缘板的一半(即外伸部分)可以看成
的矩形板。
15、与不考虑屈曲后强度的梁相比,考虑屈曲后强度的梁,其腹板的抗剪承
载力,抗弯承载力。
16、在梁的整体稳定计算中,jb等于为梁弹性和弹塑性工作的分界点。
17、屋架上弦杆的承载能力由控制,屋架下弦杆的截面尺寸由
控制。
18、在厂房结构中,无檩屋盖的屋架在下弦跨中处应设性系杆。
二、简答题(每题5分,共20分)
1、简述以屈服强度fy作弹性设计强度指标的依据?
2、简述梁腹板加劲肋的布置原则?
3、试说明如图所示格构式偏心受压缀条柱中缀条的设计内力如何选取?
4、梯形钢屋架腹杆(采用双角钢)的截面形式如何,是如何确定的?
三计算题(共四题,计48分)
P=100kN
8
240
140
1、图示连接,受静载,钢材Q235B,焊条E4303,=160N/mm2。
验算焊缝
能否满足承载要求?
(9分)
2、图示摩擦型高强螺栓连接,被连接板厚14mm,单块拼接盖板厚12mm,
钢材Q235B,f=215N/mm2,螺栓M20,10.9级,预拉力P=155kN,栓孔直
径22mm,钢材表面喷砂后涂无机富锌漆,摩擦面的抗滑移系数µ
=0.35,
N
45
70
10
40
4ⅹ35
计算该连接所能承受的最大轴力?
(9分)
200
6
730
y
x
3、计算右图所示格构式缀板柱(同一截面缀板线刚度之
和大于柱肢线刚度的6倍)的最大承载力(仅考虑柱
的整体稳定),已知柱截面A=45.62×
2=91.24cm2,
截面无削弱,材料Q235-B,f=215N/mm2,截面惯性
矩Ix=10260cm4,Iy=13620cm4,单肢的i1=2.0cm,柱计
算长度Lox=Loy=6m(15分)
λ
45
50
55
60
65
j
0.878
0.856
0.833
0.807
0.780
0.751
4、某普通工字梁,如图,该梁承受静力荷载设计值P=180kN(忽略自重),
已知跨度L=6m,钢材的强度设计值f=215N/mm2,fv=125N/mm2,
γX=1.05,截面惯性矩Ix=397906133mm4,截面的最大面积矩S=864400
mm3,上翼缘对中和轴的面积矩S1=614400mm3,支座处设有支承加劲肋,
试问该梁是否满足强度和局部稳定的要求(不考虑屈曲后强度)?
如该梁不满足整体稳定的要求,在不改变荷载和截面的条件下,应采取
500
12
100
1.8m
2.4m
P=180kN
P
什么措施?
(15分)
04级钢结构设计原理试题参考答案
一、填空题:
(每空1分,共32分)
1、涂防火漆、混凝土包裹
2、塑性变形、Z向收缩率
3、碳当量(CE)
4、塑性、脆性
5、高(好)、差(坏)
6、含碳量
7、E50、E43
8、b-2t
9、6
10、摩擦阻力、栓杆、栓杆被剪断或板件被挤压破坏
11、板件被挤压、端距(端距<
2d0)
12、无、稳定、降低
13、抗压强度、(底板)抗弯强度(或)
14、四边、三边简支一边自由(或三边简支)
15、提高、(略有)下降
16、0.6
17、稳定、强度
18、柔
1、a、以fy作弹性、塑性工作的分界点,屈服后,ε=(2~3)%,易察觉;
若ε过大,产生的变形过大,不允许;
b、从fy~fu,塑性工作区很大,有足够的变形保证截面上的应力不超过fu,fy~fu作为强度储备。
2、a、当时,梁腹板的局部稳定得到保证;
对无局部压应力(σc=0)的梁,可不配置加劲肋;
对有局部压应力的梁,应按构造配置横向加劲肋;
b、当,应配置横肋,
当 (受压翼缘扭转受到约束),
或(受压翼缘扭转未受到约束),或按计算需要
时,应在弯曲应力较大区格的受压区配置纵向加劲肋。
0.5h0≤横肋间距≤2h0;
无局压的梁,若,横肋间距可取2.5h0;
c、局部压应力很大的梁,尚宜在受压区配置短横向加劲肋;
d、任何情况下,;
e、支座处和受压翼缘有较大固定集中荷载处,宜设置支承支承加劲肋。
3、水平剪力取实际剪力和的大值,此剪力与斜缀条的水平分
力平衡,得到斜缀条所受的力,斜缀条近似按轴心受压构件计算。
4、端竖杆采用不等边角钢长边相连或十字形截面;
端斜杆采用不等边角钢长边相连;
跨中竖杆采用十字形截面;
其它腹杆采用等边角钢相连;
是根据等稳定原则λx=λy,即iy/ix=loy/lox确定的。
三、计算题(共四题,计48分)
1、解:
将力简化到焊缝群的形心为:
(2分))
剪力
弯矩
在M作用下:
(4分)
在V作用下:
左、右两侧点为危险点
(3分)
∴焊缝能满足承载力要求
2、解
单个螺栓的抗剪承载力设计值为:
焊缝一侧8个螺栓所能承担的荷载
1
2
第一排螺栓处为危险截面1—1,如右图
即:
解得:
N≤570510N=570.5kN
2—2截面
(可不算)
N≤3525312N=3525kN
(1分)
∴该连接所能承受的最大轴力为570.5kN
3、解:
计算绕实轴的承载力
查表得:
计算绕虚轴的承载力
(2分)
且λ1<
40,λ1>
25
所以单肢稳定满足
故最大承载力为Nmax=1557.6kN
4、解:
荷载作用点所在截面受力最大,
最大剪力
跨中最大弯矩
跨中最大弯矩处,即荷载作用处
翼缘与腹板连接处正应力
∴抗弯满足要求
荷载作用处最大剪应力:
荷载作用位置翼缘与腹板连接处
∴抗剪满足要求
腹板上边缘的局部压应力:
翼缘与腹板连接处的折算应力:
∴强度满足要求
腹板
翼缘板
∴局部稳定满足要求
在受压上翼缘设侧向支撑,可满足整体稳定要求。
(或在受压上翼缘上设刚性铺板,且铺板与上翼缘牢固连接)
06级
钢结构基本原理及设计试题
七
八
九
十
一、单向选择题(每题2分,共20分)
1.关于建筑结构钢材的优缺点,下列说法中错误的是【】
A.钢材的强度较高,结构自重轻
B.钢材具有良好的冷加工和热加工性能
C.钢结构的耐腐蚀性能很好,适合在各种恶劣环境中使用
D.钢结构的耐热性很好,但耐火性能很差
2.钢结构设计中,对下列哪一项内容需按正常使用极限状态进行验算【】
A.构件的变形B.构件的强度
C.构件的疲劳强度D.构件的整体稳定
3.为防止厚钢板在焊接时或承受厚度方向的拉力时发生层状撕裂,必须测试钢材的【】
A.抗拉强度fuB.屈服点fy
C.冷弯180°
试验D.Z向收缩率
4.不同质量等级(A、B、C、D)的同一类钢材,下列哪项力学指标不同【】
A.抗拉强度fuB.冲击韧性AK
C.伸长率δD.屈服点fy
5.对于普通螺栓连接,限制端距e≥2d0的目的是为了避免【】
A.螺栓杆受剪破坏B.板件被拉断破坏
C.板件受挤压破坏D.板件端部冲剪破坏
6.如图所示承受静力荷载的T形连接,采用双面角焊缝,按构造要求所确定的合理焊脚尺寸应为【】
t=8mm
t=6mm
A.4mm
B.6mm
C.8mm
D.10mm
7.初始弯曲和荷载的初始偏心对轴心受压构件整体稳定承载力的影响为【】
A.初弯曲和初偏心均会降低稳定承载力
B.初弯曲和初偏心均不会影响稳定承载力
C.初弯曲将会降低稳定承载力,而初偏心将不会影响稳定承载力
D.初弯曲将不会影响稳定承载力,而初偏心将会降低稳定承载力
8.保证焊接组合工字型截面轴心受压柱翼缘板局部稳定的宽厚比限值条件,是根据矩形板单向均匀受压时下列哪种边界条件确定的【】
A.两边简支、一边自由、一边弹性嵌固
B.两边简支、一边自由、一边嵌固
C.三边简支、一边自由
D.四边均为简支
9.梁腹板屈曲后强度产生的原因是【】
A.腹板屈曲后产生钢材的弹塑性强化,能够继续承担更大的荷载
B.腹板屈曲后产生薄膜拉力场,牵制了板变形的发展,存在继续承载的潜能
C.腹板屈曲后产生复杂的应力状态,提高了钢材的屈服点
D.由于横向加劲肋的存在,提高了腹板局部稳定承载力
10.图示的普通钢屋架角钢的四种切断形式中,绝对不允许采用的是【】
(a)
(b)
(c)
(d)
A.(a)
B.(b)
C.(c)
D.(d)
二、填空题(每空1分,共15分)
1.在普通碳素结构钢的化学成分中加入适量的硅、锰等合金元素,将会钢材的强度。
2.钢材经过冷加工后,其强度和硬度会有所提高,却降低了塑性和韧性,这种现象称为钢材的。
3.调质处理的低合金钢没有明显的屈服点和塑性平台,这类钢材的屈服点被定义为:
单向拉伸并卸载后,试件中残余应变为时所对应的应力,也称为名义屈服点。
4.高强度低合金钢的焊接性能是通过指标来衡量的。
5.循环荷载次数一定时,影响焊接结构疲劳寿命的最主要因素是和构件或连接的构造形式。
6.在对焊缝进行质量验收时,对于级焊缝,只进行外观检查即可。
7.对于实腹式轴心受压柱,残余应力的存在通常会构件的稳定承载力。
8.在高强度螺栓的受剪连接中,当螺栓直径和规格均相同时,摩擦型连接单个螺栓的抗剪承载力一般会承压型连接。
9.对于单轴对称的轴心受压构件,绕非对称主轴屈曲时,会发生弯曲屈曲;
而绕对称主轴屈曲时,由于截面重心与弯曲中心不重合,将发生屈曲现象。
10.当梁的整体稳定验算不能满足要求时,可以采用加强翼缘的办法来提高稳定承载力。
11.梁的整体稳定系数φb大于0.6时,需用φb′代替φb,它表明此时梁已经进入___________阶段。
12.弯矩绕虚轴作用的双肢格构式压弯构件,采用缀条式格构柱,其分肢的稳定应按
构件进行验算。
13.梯形钢屋架支座底板的厚度是由底板的强度确定的。
14.在钢屋架的受压杆件设计中,确定双角钢截面形式时,应采用原则。
15.设杆件节点间的几何长度为l,则梯形钢屋架的支座斜杆在屋架平面内的计算长度为。
三、简答题(每题7分,共21分)
顶板与加劲肋焊缝hf1
加劲肋与柱腹板焊缝hf2
垫圈
构造螺栓
垫板
1-1
1.轴心受压柱典型的柱头形式如图所示。
请标出图中未给出的零件名称(共有3处),并写出此柱头节点的传力途径。
2.简述梁腹板设置加劲肋的原则。
(不考虑梁的屈曲后强度)
3.双轴对称工字形实腹式单向压弯构件有哪几种失稳形式?
并简要说明它们是如何产生的。
四、计算题(共44分)
工字形柱
F
3
4
5
50
1.如图所示钢板与工字形柱采用双面角焊缝T形连接,hf=8mm,其它尺寸已在图中给出,钢板承受一个斜向拉力F=500KN的作用(静力荷载),钢材Q235B,焊条E43系列,。
试验算此连接能够满足强度要求。
(10分)
V
M
35
130
80
180
t=22mm
2.如图所示两个工字形梁通过端板使用高强螺栓连接,计算高强螺栓连接的强度能否满足要求。
采用10.9级高强螺栓承压型连接,螺栓直径20mm,有效面积Ae=2.45cm2,,;
端板采用Q235B级钢,厚度均为22mm,。
已知内力设计值V=300,M=90。
3.已知6m跨简支梁采用双轴对称截面,梁的上翼缘承受如图所示均布荷载作用,试通过梁的强度和整体稳定计算,来确定此梁所能承受的荷载设计值q。
(可忽略自重)(10分)
q
6000
t=12mm
400
(提示:
钢材Q235B级,,,。
截面特性:
,,,,,,,,)
320
68
I36a
45°
L45×
4.某工作平台的轴心受压柱,承受的轴心压力设计值N=2800KN(包括柱身等构造自重),计算长度l0x=l0y=7.2m。
钢材采用Q235B,柱截面无削弱。
设计成如图所示的两热轧普通工字钢组成的双肢缀条柱,试验算此格构柱的整体刚度、整体稳定与分肢稳定。
(14分)
(已知:
2I36a的截面面积A=2×
76.44=152.88cm2,iy=14.38cm;
分肢对自身1-1轴的惯性矩I1=554.9cm4,回转半径i1=2.69cm;
单根缀条角钢L45×
4的截面面积At=3.49cm2;
所有钢材均选用Q235B钢,f=215N/mm2。
)
30
0.936
0.918
0.899
0.878
55
0.856
0.833
75
85
0.720
0.688
0.655
CADBDBACBD
1.提高2.冷作硬化3.0.2%4.碳当量5.应力幅
6.三7.降低8.低于9.弯扭10.受压
11.弹塑性12.轴心受压构件13.抗弯14.等稳定15.杆件几何长度或l
柱加劲肋
柱顶板
突缘板
1.图中三个零件名称,每个1分,共3分。
端面
承压
端面承压
或焊缝hf1
焊缝hf2
(每步1分,共4分)
2.
1)当时,腹板局部稳定能够保证,不必配置加劲肋;
对吊车梁及类似构件(),应按构造配置横向加劲肋。
(2分)
2)当时,应配置横向加劲肋。
(2分)
3)当(受压翼缘扭转受到约束,如连有刚性铺板或焊有铁轨时)或(受压翼缘扭转未受到约束时),或按计算需要时,除配置横向加劲肋外,还应在弯矩较大的受压区配置纵向加劲肋。
局部压应力很大的梁,必要时尚应在受压区配置短加劲肋。
(2分)
4)梁的支座处和上翼缘受有较大固定集中荷载处,宜设置支承加劲肋。
(1分)
3.
1)失稳形式:
单向压弯构件的整体失稳分为弯矩作用平面内和弯矩作用平面外两种情况(1分),弯矩作用平面内失稳为弯曲屈曲(1分),弯矩作用平面外失稳为弯扭屈曲(1分)。
2)产生原因:
平面内失稳时:
直杆在偏心压力作用下,弯矩作用平面内构件挠度随压力的增加而增大,且呈非线性地增长,这是由于二阶效应的影响。
最后达到偏心压力的极值点,失去平面内稳定,不存在分枝现象。
平面外失稳时:
假如构件没有足够的侧向支撑,且弯矩作用平面内稳定性较强。
无初始缺陷时,压力作用下,构件只产生弯矩平面内的挠度,当压力增加到某一临界值Ncr之后,构件会突然产生弯矩作用平面外的弯曲变形和整体扭转,发生了弯扭失稳,是一种分枝失稳。
有初始缺陷压弯构件在弯矩作用平面外失稳为极值失稳,无分枝现象。
四、计算题
1.解:
力系分解:
水平轴心力:
(1分)
剪力:
(1分)
弯矩:
(1分)
角焊缝有效截面的几何特征:
面积:
(1分)
惯性矩:
抵抗矩:
(1分)
在水平轴心力作用下:
(1分)
在弯矩作用下:
在剪力作用下:
(1分)
所以:
(1分)
2.解:
最上排螺栓为受力最大螺栓,所受拉力和剪力分别为:
拉力:
(1分)
(1分)
(2分)
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