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中南大学现代远程教育课程考试复习题及参考答案钢结构设计原理
一、填空题
1.钢结构计算的两种极限状态是和
2.提高钢梁整体稳定性的有效途径是和
3.高强度螺栓预拉力设计值与和有关
4.钢材的破坏形式有和
5.焊接组合工字梁,翼缘的局部稳定常采用的方法来保证,而腹板的局部稳定则常采用的方法来解决
6.高强度螺栓预拉力设计值与和有关
7.角焊缝的计算长度不得小于,也不得小于;侧面角焊缝承受静载时,其计算长度不宜大于
8.轴心受压构件的稳定系数φ与、和有关
9.钢结构的连接方法有、和
10.影响钢材疲劳的主要因素有、和
11.从形状看,纯弯曲的弯矩图为,均布荷载的弯矩图为,跨中央一个集中荷载的弯矩图为
12.轴心压杆可能的屈曲形式有、和
13.钢结构设计的基本原则是、、和
14.按焊缝和截面形式不同,直角焊缝可分为、、和等
15.对于轴心受力构件,型钢截面可分为和;组合截面可分为和
16.影响钢梁整体稳定的主要因素有、、、和
三、计算题
1.一简支梁跨长为
5.5m,在梁上翼缘承受均布静力荷载作用,恒载标准值为
10.2kN/m(不包括梁自重),活载标准值为25kN/m,假定梁的受压翼缘有可靠侧向支撑梁的截面选用I36a轧制型钢,其几何性质为Wx=875cm3,tw=10mm,I/S=
30.7cm,自重为
59.9kg/m,截面塑性发展系数x=
1.05钢材为Q235,抗弯强度设计值为215N/mm2,抗剪强度设计值为125N/mm2试对此梁进行强度验算并指明计算位置(恒载分项系数G=
1.2,活载分项系数Q=
1.4)
2.已知一两端铰支轴心受压缀板式格构柱,长
10.0m,截面由2I32a组成,两肢件之间的距离300cm,如图所示,尺寸单位mm试求该柱最大长细比注一个I32a的截面面积A=67cm2,惯性矩Iy=11080cm4,Ix1=460cm
43.试计算下图所示连接中C级螺栓的强度已知荷载设计值F=45kN,螺栓M20,孔径
21.5mm,=130N/mm2,=305N/mm
24.图示焊接工形截面梁,在腹板上设置一条工厂对接焊缝,梁拼接处承受内力为M=2500kN·m,V=500kN,钢材为Q235钢,焊条为E43型,手工焊,二级质量标准试验算拼接焊缝强度提示剪力V可假定全部由腹板承担,弯矩按刚度比分配,即
5.试验算如图所示牛腿与柱连接的对接焊缝的强度荷载设计值F=220kN钢材Q235,焊条E43,手工焊,无引弧板,焊缝质量三级有关强度设计值=215N/mm2,=185N/mm2(假定剪力全部由腹板上的焊缝承受)
6.图示一柱间支撑与柱的连接节点,支撑杆承受轴心拉力设计值N=300kN,用2L80×6角钢做成,钢材均为Q235钢,焊条为E43型,手工焊已知=160N/mm2
①支撑与节点板采用两侧角焊缝相连(绕角焊),焊脚尺寸见图,试确定焊缝长度
②节点板与端板用两条角焊缝相连,试验算该连接焊缝强度
7.设计如图所示矩形拼接板与板件用普通螺栓连接的平接接头,图中长度单位为mm已知轴心拉力设计值N=450kN,有关强度设计值=130N/mm2=305N/mm2,ƒ=215N/mm2粗制螺栓d=20mm,孔径d0=
21.5mm
8.图示一用M20普通螺栓的钢板拼接接头,钢材为Q235,ƒ=215N/mm2试计算接头所能承受的最大轴心力设计值Nmax螺栓M20,孔径
21.5mm,=130N/mm2,=305N/mm
29.用轧制工字钢I36a(材料Q235)做成的10m长两端铰接柱,轴心压力的设计值为650kN,在腹板平面承受均布荷载设计值q=
6.24kN/m试计算此压弯柱在弯矩作用平面内的稳定有无保证?为保证弯矩作用平面外的稳定,需设置几个侧向中间支承点?已知A=
76.3cm2,Wx=875cm3,ix=
14.4cm,iy=
2.69cm,f=215N/mm
210.一两端铰接焊接工字形截面轴心受压柱,翼缘为火焰切割边,截面如图所示杆长为9m,设计荷载N=1000kN,钢材为Q235钢试验算该柱的整体稳定及板件的局部稳定性是否均满足已知f=215N/mm2,截面对x轴和y轴均为b类截面验算公式整体稳定局部稳定翼缘的宽厚比;腹板的高厚比b类截面轴心受压构件的稳定系数
0123456789800.
6880.
6810.
6750.
6680.
6610.
6550.
6480.
6410.
6350.
628900.
6210.
6140.
6080.
6010.
5940.
5880.
5810.
5750.
5680.
5611000.
5550.
5490.
5420.
5360.
5290.
5230.
5170.
5110.
5050.
49911.如图所示为二简支梁截面,其截面面积大小相同,跨度均为12m,跨间无侧向支承点,均布荷载大小亦相同,均作用在梁的上翼缘,钢材为Q235,试比较梁的稳定系数,说明何者的稳定性更好参考答案
一、填空题
1.承载能力极限状态,正常使用极限状态
2.加强受压翼缘,减少侧向支承点间的距离(或增加侧向支承点)
3.螺栓材质,螺栓有效面积
4.塑性破坏,脆性破坏
5.限制宽厚比,设置加劲肋
6.性能等级,螺栓直径
7.8hf,40mm,60hf
8.钢号,截面类型,长细比
9.焊接连接,铆钉连接,螺栓连接
10.应力集中,应力幅(对焊接结构)或应力比(对非焊接结构),应力循环次数
11.矩形,抛物线,三角形
12.弯曲屈曲,扭转屈曲,弯扭屈曲
13.技术先进,经济合理,安全适用,确保质量
14.普通缝,平坡缝,深熔缝,凹面缝
15.热轧型钢,冷弯薄壁型钢,实腹式组合截面,格构式组合截面
16.荷载类型,荷载作用点位置,梁的截面形式,侧向支承点的位置和距离,梁端支承条件
三、计算题
1.梁上荷载设计值为q=
47.94(kN/m)跨中最大弯距为Mmax=
181.12(kN.m)支座处最大剪力为Vmax=
131.84(kN)跨中正应力为=
197.1(N/mm2)(N/mm2)支座处最大剪应力为=
42.9(N/mm2)(N/mm2)
2.
3.∴安全
4.查得,,计算焊缝截面特征值验算正应力,满足要求验算剪应力,满足要求验算折算应力满足要求
5.一确定对接焊缝计算截面的几何特性1计算中和轴的位置(对水平焊缝的形心位置取矩)2焊缝计算截面的几何特性全部焊缝计算截面的惯性矩全部焊缝计算截面的抵抗矩腹板焊缝计算截面的面积二验算焊缝强度1a点2b点折算应力
6.1采用两边绕角焊,肢背、肢尖的受力为焊脚高度为计算肢背、肢尖所需焊缝长度为构件端部按要求做成2绕角焊,故不再加5mm2N分解为水平拉力,竖向剪力计算焊缝强度验算合应力(满足)
7.ab,取6个c排列中距,取80;端距,取50;边距,取40d净截面验算e拼接板长
8.一螺栓所能承受的最大轴心力设计值单个螺栓受剪承载力设计值单个螺栓承压承载力设计值连接螺栓所能承受的最大轴心力设计值二构件所能承受的最大轴心力设计值I-I截面净截面面积为Ⅱ-Ⅱ截面净截面面积为Ⅲ-Ⅲ截面净截面面积为三个截面的承载设计值分别为Ⅰ-Ⅰ截面Ⅱ-Ⅱ截面Ⅲ-Ⅲ截面因前面Ⅰ-Ⅰ截面已有n1个螺栓传走了(n1/n)N的力故有构件所能承受的最大轴心力设计值按Ⅱ-Ⅱ截面连接盖板所能承受的轴心力设计值(按V-V截面确定)通过比较可见,接头所能承受的最大轴心力设计值应按构件Ⅱ-Ⅱ截面的承载能力取值,即
9.一验算在弯矩作用平面内的稳定(按无端弯矩但有横向荷载作用时)二验算在弯矩作用平面外的稳定如不设支承点现增设四个侧向支承点,,并取中间段柱验算(按所考虑构件段内有端弯矩和横向荷载同时作用时)计算结果表明,设四个侧向支承点,该柱在两个方向基本上可达到等稳定性
10.
(1)验算整体稳定A=62(cm2)Ix=
5912.5cm4Iy=
2604.2cm4ix=
9.77cmiy=
6.48cmx=
9.21y=
92.6x=
0.607y=
0.604,不满足整体稳定
(2)验算局部稳定翼缘宽厚比翼缘满足局部稳定腹板高厚比腹板满足局部稳定
11.一第一截面1截面几何特征2梁的稳定系数二第二截面1截面几何特征2梁的稳定系数经比较可知,第一截面的稳定性比第二截面的稳定性好。