《结构设计原理》试题钢结构组合结构Word文件下载.docx
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时效硬化11.“8.8级”高强螺栓的表示方法中的小数点及后面的数字,即“0.8”表示螺栓材料的_。
屈强比12.为提高钢梁的整体稳定性,侧向支撑点应设在钢梁的_翼缘。
受压13.钢材在连续的循环荷载作用下,当循环次数达到某一定值时,钢材会发生突然断裂破坏的现象,称为钢材的_。
疲劳破坏14.轴心受力构件的刚度计算通常用_来衡量。
长细比15.某些抗扭刚度较差的轴心受压构件(如十字形截面),容易发生_失稳。
扭转16.梯形钢屋架中除了端斜杆之外的其它腹杆,在平面内的计算长度为,已知构件的几何长度(节点中心间距)为l。
0.8l17.压弯构件当荷载增大到某一数值时,挠度迅速增大而破坏,若挠曲线始终在弯矩作用平面内,称其为_失稳。
平面内18.某Q235钢制作的梁,其腹板高厚比为h0tw=140。
为不使腹板发生局部失稳,应设置_加劲肋。
竖向/横向19._指承受集中荷载或者支座反力的竖向加劲肋,并且应在腹板两侧成对设置,其宽度宜与梁的翼缘板平齐。
支撑加劲肋20.高强螺栓连接同时承受拉力和剪力作用时,如果拉力越大,则连接所能承受的剪力_。
越小三、名词解释(10题,每题3分)1.钢材的屈强比钢材屈服强度与极限抗拉强度之比,称为屈强比。
2.钢材的可焊性指一定的工艺和结构条件下,钢材经过焊接后能够获得良好的焊接接头性能。
即焊缝金属盒近缝区的钢材均不产生裂纹,焊接构件在施焊后的力学性能应不低于母材的力学性能。
3.钢板梁的整体失稳钢板梁在最大刚度平面内承受弯矩,当弯矩增大到某一数值时,梁会在偶然的侧向干扰力作用下,突然发生较大的侧向弯曲和扭转,这种现象称为梁的整体失稳。
4.钢材拉伸的伸长率试件拉断后标距长度的伸长量与原来标距的比值。
5.应力集中在荷载作用下,钢结构构件截面突变的某些部位将产生局部峰值应力,其余部位的应力较低且分布不均匀,这种现象成为应力集中。
6.角焊缝两焊件形成一定角度相交面上的焊缝。
7.摩擦型高强度螺栓螺栓连接依靠高强度螺栓的紧固,在被连接件间产生摩擦阻力传递剪力,在受剪设计时以剪力达到摩擦力为承载能力的极限状态。
8.承压型高强度螺栓连接依靠螺栓杆抗剪和螺杆与孔壁承压来传递剪力,受剪时,允许板件间发生相对滑移,外力可以继续增加,以螺栓受剪或孔壁承压破坏为极限状态。
9.钢板梁由三块钢板焊接或通过角钢和高强度螺栓连接而成的工字型截面梁。
10.钢-混凝土组合梁指钢梁和所支承的钢筋混凝土板组合成一个整体而共同抗弯的构件。
四、简答题(10题,每题5分)1.钢结构与其它材料的结构相比较,具有哪些优点?
答:
(1)材质均匀,可靠性高;
(2)强度高,质量轻;
(3)塑性和韧性好;
(4)制造与安装方便;
(5)具有可焊性好和密封性;
(6)耐热性较好。
2.由低碳钢拉伸试验得到的应力-应变曲线,钢材的受力可分为哪五个阶段?
(1)弹性阶段:
卸除荷载后试件的变形能完全恢复,没有残余变形的阶段。
(2)弹塑性阶段:
钢材的变形分为弹性和塑性变形两部分,其中塑性变形在卸除荷载后不能恢复。
(3)屈服阶段:
钢材应力达到屈服强度后,应变急剧增长,而应力却在很小的范围内波动,变形模量近似为零。
(4)强化阶段:
钢材经过屈服阶段以后,其内部组织因受力得到了调整,又部分恢复了承受增长荷载的能力。
(5)颈缩阶段:
钢材应力达到极限强度后,在试件承载力最弱截面处,横截面局部明显变细出现颈缩现象。
3.钢材受力破坏有哪两种形式?
其各自特征是什么?
(1)钢材破坏形式有:
塑性破坏和脆性破坏。
(2)塑性破坏主要特征是破坏前构件产生明显的塑性变形,破坏后的断口呈纤维状,色泽发暗;
脆性破坏主要特征是破坏前没有任何预兆,破坏后断口平直,呈现出有光泽的晶粒状。
4.钢材的选用应考虑哪些因素?
(1)结构的重要性结构及其构件按照破坏可能产生后果的严重性可以分为:
重要的、一般的和次要的;
设计时应根据不同情况,有区别的选用钢材,对重要的结构选用质量好的钢材。
(2)荷载性质对直接承受动力荷载的钢结构构件应选择质量好的钢材。
(3)连接方法焊接结构的材质要求高于同等情况下的非焊接结构。
(4)工作环境钢材的塑性和韧性随温度的降低而降低,尤其是在冷脆临界温度以下韧性急剧降低,容易发生脆性断裂。
(5)钢材的厚度厚度大的焊接结构应采用材质较好的钢材。
5.受剪普通螺栓连接有哪五种破坏形式?
(1)当螺栓直径较小而板件相对较厚时,可能发生螺栓剪断破坏;
(2)当螺栓直径较大而板件相对较薄时,可能发生孔壁挤压破坏;
(3)当板件因螺栓孔削弱太多,可能沿开孔截面发生钢板拉断破坏;
(4)当沿受力方向的端距过小时可能发生端部钢板剪切破坏;
(5)当螺栓过长时可能发生螺栓受弯破坏。
6.高强度螺栓摩擦型连接和承压型连接的传力机理各是什么?
各有何特点?
摩擦型高强度螺栓连接依靠高强度螺栓的紧固,在被连接件间产生摩擦阻力传递剪力,在受剪设计时候以剪力达到摩擦力为承载能力的极限状态。
承压型高强度螺栓连接依靠螺栓杆抗剪和螺杆与孔壁承压来传递剪力,受剪时,允许板件间发生相对滑移,然后外力可以继续增加并以螺栓受剪或孔壁承压破坏为极限状态。
7.为了获得经济与合理的设计效果,选择实腹式轴心受压的截面时,应考虑的原则?
(1)等稳定性:
构件在两个主轴方向的稳定承载力相同,以达到经济的效果。
(2)宽肢薄壁:
在满足板件宽(高)厚比限值的条件下,截面面积的分布应尽量开展,以增加截面的惯性矩和回转半径,提高构件的整体稳定性和刚度,达到用料合理。
(3)连接方便:
一般选择开敞式截面,便于与其它构件进行连接;
对封闭式的箱形和管形截面,由于连接困难,只在特殊情况下才有。
(4)制造省工:
尽可能构造简单,加工方便,取材容易。
8.什么是实腹式轴心受压构件的局部稳定?
实腹式轴心受压构件一般由若干矩形平面板件组成,在轴心压力作用下,这些板件都承受均布压力。
如果这些板件的平面尺寸很大而厚度又相对很薄,在均匀压力作用下,当压力达到某一临界值时,板件不能继续维持平面状态而发生波状屈曲,因为板件屈曲是发生在构件的局部部位,这种现象称为轴心受压构件丧失局部稳定。
9.与钢板梁相比,钢混凝土组合梁具有那些优点?
(1)受力合理。
充分发挥了钢材适用于受拉和混凝土适用于受压的材料特性。
(2)抗弯承载力高,节省钢材、降低造价。
(3)梁的刚度大。
由于钢筋混凝土板有效地参与工作,组合梁的计算截面比钢板梁大,增加了梁的刚度,从而减小了主梁的挠度。
(4)整体稳定性和局部稳定性好。
组合梁的受压翼缘为较宽和较厚的钢筋混凝土板,增强了梁的侧向刚度,能有效地防止梁的弯扭失稳倾向。
钢梁部分大部分甚至全截面收拉,一般不会发生局部失稳。
(5)施工方便。
可以利用钢梁作为现浇混凝土板的模板支撑,以方便施工且节约费用。
(6)组合梁在活荷载作用下比全钢梁桥的噪声小,在城市中采用组合梁桥更为合适。
10.钢管混凝土构件具有哪些优点?
(1)承载力高。
由于钢管混凝土构件具有很高的抗压、抗剪和抗扭承载力,适用于建造更大跨度的拱结构。
(2)塑性和韧性好。
钢管混凝土耗能性能高、延性和韧性好,适用于承受动力荷载,有较好的抗震性能。
(3)施工方便。
钢管混凝土结构与钢筋混凝土结构相比,可省去模板;
钢管兼有纵向钢筋和箍筋的作用,但钢管的制作远比钢筋骨架制作省工省料;
在施工阶段,钢管本身可作为施工承重骨架。
(4)经济效益显著。
与钢筋混凝土柱相比,耗钢量基本相同或略高,但节约混凝土并减轻自重,构件横截面积减小,从而增加了建筑的有效面积和降低了基础造价。
由于施工方便,缩短了施工工期,可更快地发挥投资效益。
(5)耐腐蚀性与耐火性能比钢结构好。
五、计算题(4题,每题10分)1.如图所示双槽钢和钢板的连接,槽钢壁厚为5mm,轴向拉力设计值N=400kN作用,采用侧焊缝连接,手工焊,焊条E43。
试设计此焊缝,不采用引弧板。
(f=85Nmm2)解:
角焊缝焊脚尺寸构造要求取=6mm采用侧面角焊缝得到=280mm按构造要求,焊缝的最小计算长度为max(8hf,40)=48mm最大计算长度8hf=360mm满足要求不采用引弧板,每条实际长度为280+2hf=292mm,取长度300mm.2.图示C级螺栓连接,钢材Q235B,=140Nmm2,螺栓M20,栓孔直径d0=21.5mm,=170N/mm2,=80N/mm2,计算该连接所能承受的最大轴力。
解:
连接接头一端该连接所能承受的最大轴力为265.58kN.3.如图所示翼缘与节点板之间采用粗制螺栓M20连接,螺栓有效面积Ae=244.8mm2,容许拉应力ftb=110MPa,钢材为Q235,弯矩M=30kNm,剪力V全部由钢梁下部承托板承担,试验算此连接是否可靠。
剪力全部由下部承托板承担,螺栓只受弯矩作用普通螺栓中和轴在最外一排螺栓形心处,最上一排螺栓受力最大所以,此连接安全。
4.图示两端铰接轴心压杆采用Q235B级钢,=140Nmm2,E=2.06105Nmm2,要求压杆最大稳定承载力?
表Q235钢翼板平面内整体稳定性纵向弯曲系数03040506070809010011012013014015010.9000.8770.8280.7220.7130.6510.5830.5210.4690.4220.3800.3410.305(绕y轴发生失稳,沿着x方向,即翼缘板平面内整体失稳)查表=0.349所以压杆最大稳定承载力=0.3492610140=127.5kN5.计算跨度l=16m的简支钢板梁桥,其主梁的焊接工字形截面尺寸如下图所示,钢材采用Q235钢,主梁跨中截面计算弯矩,计算剪力,支座处计算剪力。
试验算主梁弯曲正应力和剪应力,已知,。
截面几何特性计算:
截面中和轴距受压翼缘距离(1分)对截面中和轴毛截面惯性矩(2分)截面中和轴以上部分对中和轴面积距(2分)主梁截面弯曲正应力验算:
简支梁跨中截面为验算截面,则MPa,满足要求。
(2分)主梁截面剪应力验算:
取简支梁的支座截面为验算截面,则MPa(2分)因MPa,故取C=1.0(1分)所以C=85MPa.满足要求
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