东北大学 22年3月考试《钢结构（一）》考核作业[答案]

（更多答案下载：谋学网1分，共10分）
1. 钢结构既耐热又耐火。 (　错　)
2. 建筑结构常用的钢材（如Q235钢）塑性变形很大，所以钢结构发生的破坏都是塑性破坏。 (　错　)
3. 梁的翼缘与腹板间的角焊缝长度 可以大于 。  (　对　)
4. 设置柱子横隔的目的是提高其抗弯刚度。(　错　)
5. 轴心受拉杆的设计时，只需计算其强度和刚度。(　对　)
6. 轴心受压格构柱的斜缀条与平行弦桁架中腹杆的计算方法完全一样。  (　错　)
7. 轴心受压柱脚的靴梁，其计算简图为双向悬臂构件。  (　对　)
8. 拉弯构件一般发生强度破坏和失稳破坏。  (　错　)
9. 承压型高强螺栓连接是以栓杆受剪和栓杆与孔壁相互挤压传递荷载为主，与摩擦型高强螺栓相比，其连接变形大，不适宜于直接承受动力荷载。 (　对　)
10. 当组合截面简支梁整体稳定不满足时，宜增加下翼缘的宽度。 (　错　)
二、选择题（更多答案下载：谋学网1.5分，共15分）
1. 冲击韧性愈高，说明钢材在冲击荷载作用下 (   A   )。
A、不易向脆性转化           B、容易向脆性转化  
C、可承受很大的压力         D、可承受很大的剪力
2. 轴心受压双肢格构柱的分肢间距是根据（   B  ）确定。
A、抗剪承载力                                    B、根据绕实轴和绕虚轴的等稳定条件
C、单位剪切角                                    D、分肢稳定
3. 在焊接工字形截面梁腹板上配置横向加劲肋的目的  (    D   )
A、提高梁的抗剪强度         B、提高梁的抗弯强度
C、提高梁的整体稳定         D、提高梁的局部稳定
4. 轴压格构柱的等稳定设计是指（  D   ）。
A、                            B、
C、                        D、
5. 进行疲劳计算时，计算点的应力幅应按（    D  ）确定。
A、考虑动力系数的荷载设计值  
B、考虑动力系数的荷载标准值
C、不考虑动力系数的荷载设计值
D、不考虑动力系数的荷载标准值
6. 钢材的性能随温度的增高而变化，以下哪项不正确（   D  ）。
A、变形能力加大                                 B、弹性模量减小
C、屈服强度减小                                D、材质变脆
7. 其他条件不变时，轴心受压构件的整体稳定承载力随其长细比的加大而（  A  ）。
A、下降                    B、增大         C、不变                        D、不一定
8. 下列梁的腹板计算高度与实际高度相等的是 (   B   )。
A、热轧型钢梁                B、焊接组合梁
C、冷弯薄壁型钢梁            D、栓接组合梁
9. 确定钢结构用钢材的设计强度的依据为(  C   )。
A、钢材的比例极限           B、钢材的极限强度  
C、钢材的屈服强度           D、以上三者均可
10.轴压柱脚的底板厚度按 (     B )确定。
A、抗剪强度                   B、抗弯强度
C、抗压强度                   D、端面承压

三、更多答案下载：谋学网（更多答案下载：谋学网5分，共25分）
1、简述钢结构的的特点。

答; 1、轻质高强、塑性韧性好、材质均匀与力学相符、易制作施工速度快、耐腐蚀性差、耐热不耐火、可能发生低温脆断等



2、简述影响梁整体稳定的因素。

答：抗弯刚度、抗扭刚度；受压翼缘的自由长度；荷载形式及其作用位置等的影响






3、简述普通螺栓抗剪连接的破坏形式。
答：螺栓杆剪断；板件孔壁挤压破坏；板件被拉断；板件端部剪坏；螺栓杆弯曲破坏







4、简述单向应力状态下钢材的基本力学性能指标有哪些？

答：屈服点；伸长率δ；抗拉强度；冷弯试验；冲击韧性Cv（包括常温冲击韧性、0度时冲击韧性负温冲击韧性）。





5、简述焊接残余应力的种类及产生的原因。

答：纵向焊接残余应力：焊接过程是一个不均匀的加热和冷却过程，高温钢材膨胀大，但受到两侧温度低、膨胀小的钢材限制，产生热态塑性压缩，焊缝冷却时被塑性压缩的焊缝区趋向收缩，但受到两侧钢材的限制而产生拉应力。焊接残余应力是无荷载的内应力，故在焊件内自相平衡，这必然在焊缝稍远区产生压应力。（2分）
横向焊接残余应力：焊缝的纵向收缩，使焊件有反向弯曲变形的趋势，导致两焊件在焊缝处中部受拉，两端受压；焊接时已凝固的先焊焊缝，阻止后焊焊缝的横向膨胀，产生横向塑性压缩变形。焊缝冷却时，后焊焊缝的收缩受先焊焊缝的限制而产生拉应力，而先焊焊缝产生压应力，更远处焊缝则产生拉应力； （2分）
沿厚度方向焊接残余应力：多层施焊时，沿厚度方向已凝固的先焊焊缝，阻止后焊焊缝的膨胀，产生塑性压缩变形。焊缝冷却时，后焊焊缝的收缩受先焊焊缝的限制而产生拉应力，而先焊焊缝产生压应力，因应力自相平衡，更远处焊缝则产生拉应力。（1分）




四、计算题（更多答案下载：谋学网10分，共50分）
1．试计算确定图4.1所示角焊缝连接的焊脚尺寸hf=？ （10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， 。


                                  题4.1图

1. 解： N=250kN，V=P=210kN，M=210×0.1＝21 kN.m（1分）
（2分）
（2分）               
                （2分）  
由公式
（2分）
        根据：   取： （1分）


2. 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10.9级M20，螺栓的设计预拉力P＝155kN，接触面喷砂后涂无机富锌漆，抗滑移系数为0.35，试验算此连接的承载力是否满足要求。（10分）

题4.2图

2、解：
解法一：
N=4/5F=4/5×400＝320kN
V=3/5F=3/5×400＝240kN   
M=320×70＝22400 kNmm（1分）
受力最大的一个螺栓的拉力为：       
（3分）
按比例关系可求得：Nt2=48kN，Nt3=32kN，Nt4=16kN，Nt5=0，则：
（3分）
验算受剪承载力设计值：
（3分）
满足强度要求。
解法二：
N=4/5F=4/5×400＝320kN
V=3/5F=3/5×400＝240kN
M=320×70＝22400 kNmm（1分）
受力最大的一个螺栓的拉力为：       
（2分）
      （1分）
（3分）
  （3分）
不强度满足。




3. 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Q345B钢，截面选用I50a，梁的容许挠度为l/300，梁的整体稳定满足要求，试验算该受弯构件设计是否合理。（10分）
已知： ， ，Ix=46472cm4，Wx=1858.9cm3，Sx=1084.1cm3，  tw=12mm，x=1.05，G=1.2，Q=1.4，

题4.3图


3.解：
1）内力计算
恒载标准值P=100kN设计值：1.2×100＝120 kN       
活载标准值F=130kN设计值：1.4×130＝182 kN（1分）
支座处的最大反力设计值：R=120+182=302 kN＝Vmax（1分）
跨中的最大弯矩标准值： kN.m（1分）
跨中的最大弯矩设计值 ： kN.m（1分）
2）强度验算
弯曲正应力：
（2分）
支座处最大剪力：
  （2分）
强度不满足要求。
3）刚度验算：
（2分）
刚度满足要求。




b类截面轴心受压构件的稳定系数
        0        1        2        3        4        5        6        7        8        9
40        0.899        0.895        0.891        0.887        0.882        0.878        0.874        0.870        0.865        0.861
50        0.856        0.852        0.847        0.842        0.838        0.833        0.828        0.823        0.818        0.813
60        0.807        0.802        0.797        0.791        0.786        0.780        0.774        0.769        0.763        0.757
70        0.751        0.745        0.739        0.732        0.726        0.720        0.714        0.707        0.701        0.694
80        0.688        0.681        0.675        0.668        0.661        0.655        0.648        0.641        0.635        0.628
4. 题4.4图所示为一轴心受压实腹构件，轴力设计值N=2000kN，钢材为Q345B，f=310N/mm2，fy=345N/mm2，b类截面，截面无削弱，试验算该构件的整体稳定性和刚度是否满足要求。（10分）已知：Ix=1.1345×108mm4，Iy=3.126×107mm4，A=8000mm2，

                    题4.4图
解：
        （1分）
（2分）
查得稳定系数： ， （3分）
整体稳定验算: ，满足要求（4分）


5. 如题4.5图所示偏心受压悬臂柱，钢材选用Q235B，翼缘为火焰切割边（b类截面），柱高6.6m，受压力  设计值N＝1300kN，偏心距400mm。侧向支撑和截面如图示，试验算该柱平面内稳定和刚度是否满足要求（10分）
已知：  ， ， ，


                               题4.5图


解：1）构件截面特性





                     （2分）

                    （2分）
刚度满足要求。
2）弯矩平面内稳定计算
柱在框架平面内的计算长度为  l0x=2H=2×6600＝13200mm               
由 ，查轴心受力稳定系数表得：                              （2分）
                  （1分）
悬臂柱，
                 （3分）
平面内稳定性满足。







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