金属结构设计习题集

金属结构按外形分类，可分为、、和。按受力特征分类金属结构件可分为、、、和弯扭构件等。按构造分类，金属结构可分为和。按组成金属结构构件之间连接方式分类，金属结构可分为虑、和混合结构。按相互位置分类，金属结构可分为和。按基本元件之间连接方式分类，金属构件可分为、和螺栓连接。金属结构是以作为基本元件，采用等连接方式，按照一定的结构组成规则连接构成能够承受载荷的结构物。机械装备均由机械系统、和组成。金属结构材料的选择应考虑、、、、工作环境等因素。钢材的力学性能有：、、、等。起重机金属结构中，导致构件钢材发生脆性破坏的重要影响因素有、和。起重机金属结构常用材料，主要是、低合金结构钢和少量铸钢。钢材出厂证明书中所提供的技术指标有抗拉强度、、、、等。载荷组合的原则：计算时应根据起重机的工作特点、不同工况，考虑各项载荷，按对结构作用情况，将可能的载荷进行合理组合。风振是当风压的脉动频率接近或等于结构时所引起的共振而结构载荷的现象。起重机在工作状态和非工作状态都可能发生风振。起重机状态风振更加危险。金属结构承受的外载荷，按其作用性质和发生频度可分为、和。金属结构承受的外载荷，按其作用效果和时间变化相关性可分为和。起重机的载荷计算与载荷组合，主要用于验证起重机结构件的防强度失效、防和防的能力，以及起重机的抗倾覆稳定性和。金属结构设计必须满足、和的要求。结构的疲劳强度静强度。通常的结构件或连接接头应校核疲劳强度。起重机的工作级别按划分，工作级别表中形成排列原则。起重机结构件的工作级别按划分，工作级别表中形成排列原则。为了避免焊缝起止点处出现凹形焊口，必须在正焊缝的两端采用引弧板。摩擦型高强度螺栓依靠构建之间的静摩擦力来传递外力。桁架斜腹杆的倾角一般取45°最合理。重型桁架的弦杆沿全长多采用变截面形式，且是不连续的杆件，宜在距节点L/6处拼接。桁架杆件所用角钢型号不小于50x50x5，钢板厚度不小于5mm，钢管壁厚不小于4mm。桁架斜腹杆的倾角为最为合理，应使长杆受，短杆受。焊接桁架的节点可分为和两种。其中用T形截面的桁架。轨道在桥架上的固定方式有、、和三种。计算桥架冲击载荷时，对刚性吊具小车，常选用载荷系数、、来计算。桥式起重机按用途不同，可分为、和。四桁架桥架由、、以及箱型端梁构成的起重机的设计预期寿命是指起重机的（）A．总工作循环数B．总应力循环次数C．使用年限D．使用时长轴心压杆的欧拉临界应力（）A．202AlEB．22EIC．22AEID．22E细长杆在弹性工作阶段失稳，压杆临界应力等于或超过（）时，压杆不会失稳而是强度问题。A．屈服点B．比例极限C．抗拉强度D．欧拉临界应力金属结构连接中，不符合角焊缝连接要求的是（）A．mmhf4minB．minmax2.1hfC．受静载荷时hlff30D．受动载荷时hlff40高强度螺栓连接按受力特性可分为摩擦型连接和承压型连接。下列正确的是（）A．摩擦型连接的承载能力更高B．承压型连接的承载能力更高C．两种连接的承载能力相同D．不一定轴压柱在两个主轴方向等稳定的条件是（）A．杆长相等B．计算长度相等C．截面几何尺寸相等D．长细比相等为了提高梁的整体稳定性，可采用（）的措施。A．增大梁高B．减小受压翼板的宽度C．增加侧向支承D．减小腹板间距简支桁架跨中央拱高取为（）A．S/1000B．S/2000C．S/350D．S/700为保证格构式构件单肢的稳定承载力，应（）A．控制肢间距B．控制截面换算长细比C．控制单肢长细比D．控制构件计算长度桁架杆件所选用（）A角钢型号不小于∠50×50×5B．钢板厚度不大于5mmC钢管壁厚不大于4mmD．槽钢不小于[40b两轨道接头高低差和水平错位差均（）A．不大于2mmB．温差大的区域不大于4～5mmC．不大于1mmD．等于0mm具有水平桁架的工字梁，水平载荷由（）承受。A．工字梁B．水平桁架C．弦杆D腹杆疲劳强度验算应考虑的基本载荷情况是（A）A．AB．BC．CD．D起重机不需要考虑风载荷的情况（A）A．室内工作时B．不工作时C．格构式起重机D．起升高度小于10米实腹式受压构件的局部稳定性可根据薄板的（D）判别。A．应力大小B．长细比C．高宽比D．宽厚比轴心压杆的欧拉临界应力（D）A．202AlEB．22EIC．22AEID．22E结构的工作级别（B）时，必须进行疲劳强度计算。A．不大于E4B．不小于E4C．大于M6D．任意大小轴心受力构件的最佳截面形式为（）(A)工字型(B)管型(C)槽型(D)箱型金属结构设计的计算均限于在钢材的（A）范围内。A．弹性B．塑性C．抗拉强度D．疲劳强度结构及其连接的疲劳强度按（A）计算。A．许用应力法B．极限状态法C．A和B均可角焊缝的计算假定是（）。(A)沿水平缝切开(B)沿垂直缝切开(C)沿45°角分线切开(D)沿45°角分线拉开对于直接承受动力荷载的结构，宜采用（）。A、焊接连接；B、普通螺栓连接；C、摩擦型高强度螺栓连接；D、承压型高强度螺栓连高强度螺栓连接按受力特性可分为摩擦型连接和承压型连接。下列正确的是（）A．摩擦型连接的承载能力更高B．两种连接的承载能力相同C．承压型连接的承载能力更高D．不一定承压型高强度螺栓连接比摩擦型高强度螺栓连接()A.承载力低，变形大B.承载力低，变形小C.承载力高，变形大D.承载力高，变形小约束弯曲对梁的影响（）A．工字梁翼缘宽度大，约束弯曲影响大B．工字梁翼缘宽度小，约束弯曲影响大C．箱型梁翼缘板宽度大，约束弯曲影响小D．箱型梁翼缘板宽度大，约束弯曲影响大中轨箱形梁轨道的计算中，将轨道和翼缘板视为支承于横隔板上的（）A．悬臂梁B．简支梁C．固端梁D．多跨连续梁梁腹板ssb/235160//23580时，加劲肋的设置（）A．不需设置横向肋B．需设置横向肋C．需设置一条纵向肋D．需设置两条纵向肋梁腹板ssb/235240//235160时，加劲肋的设置（）A．需设置横向肋B．需设置一条纵向肋C．需设置两条纵向肋D．需设置横向肋，两条纵向肋桁架斜腹杆的倾角取（）最为合理。A．35°B．45°C．55°D．60°节点板的板边与杆件轴线的夹角应（）A．大于35°B．大于15°C．大于45°D．大于30°悬臂桁架悬臂端上翘度取为（）A．L/350B．L/700C．L/1000D．L/2000桁架跨中央拱高取为（）A．S/1000B．S/2000C．S/350D．S/700露天工作桥式起重机，跨度（）应考虑风载荷。A．大于10mB．大于30mC．大于20mD．大于40m具有水平桁架的工字梁，水平载荷由（）承受。A．工字梁B．水平桁架C．弦杆D腹杆两轨道接头接头间隙（）A．不大于2mmB．温差大的区域不大于2mmC．不大于1mmD．等于0mm两轨道接头高低差和水平错位差均（）A．不大于1mmB．温差大的区域不大于4～5mmC．不大于2mmD．等于0mm螺栓连接的计算，对受轴向力和剪切力的连接，计算方法是什么？（1）首先根据螺栓最小许用承载能力计算所需螺栓数目（2）按构造和工艺条件及螺栓排列要求进行合理布置（3）验算构件连接处被削弱截面的强度叙述实际桁架和理想桁架的区别。（1）实际桁架杆件存在初始缺陷，并非理想直杆会交。偏心较大的构件作偏心受力构件处理，或采用降低许用应力法的方法。（2）实际桁架节点并非光滑的理想铰接点，节点存在一定刚性，杆件长高比大于10时，常可忽略不计。（3）非节点的横向载荷作用在杆件节间时，应转化为节点载荷，杆件的局部弯曲另行分析，最后利用叠加原理求杆件内力。桥架中，起制动惯性载荷如何作用？（1）小车运行起制动惯性力沿主梁轨顶作用而传给端梁。（2）大车运行起制动时，由半桥架质量产生的水平惯性力，以水平均布载荷作用于梁上（3）大车运行起制动时，小车质量和总起升质量产生的水平惯性力，以小车轮传递的水平移动集中力作用于梁上。什么是载荷组合，载荷组合原则是什么？答：起重机结构设计中同时使用的载荷称为载荷的计算组合或载荷组合。组合原则：计算时应根据起重机的工作特点、不同工况，考虑各项载荷实际出现的几率，按对结构最不利的作用情况，将可能同时出现的载荷进行合理组合。什么是常规载荷，常规载荷有哪些？何时需要考虑常规载荷？答：在起重机正常工作时始终和经常发生的载荷，包括由重力产生的载荷，由驱动机构或制动器的作用使起重机加减速运动而产生的载荷，及因起重机结构的位移或变形引起的载荷。在防强度失效、防弹性失稳及有必要时进行的防疲劳失效等验算中，应考虑这类载荷。欧拉临界载荷的适用范围，如何提高轴心压杆的临界载荷？答：适用于弹性范围内工作的轴心压杆，按整体构件屈曲变形确定的理论临界载荷。根据式202lNEIE可知，提高轴心压杆临界载荷的方法有：增加截面惯性矩，减小计算长度。什么是疲劳强度？影响结构疲劳强度的因素有哪些？答：结构在重复载荷作用下发生疲劳破坏之前所能承受的做大应力为疲劳强度。影响结构疲劳强度的因素有：钢材的种类、接头形式、结构工作级别、结构件的最大应力和应力循环特性。栓接和铆接的受力及破坏形式是什么？答：受剪连接破坏形式：1、栓杆、顶杆剪切破坏；2、孔壁挤压破坏；3、杆身挤压破坏；4、被连接构件剪切破坏。受拉连接破坏形式：栓杆拉断或铆钉头拉脱。承受弯矩和剪力的角焊缝的计算假定有哪些？答：1、焊缝计算截面取为45°分角面；2、剪切力产生的切应力沿焊缝长度均匀分布；3、弯矩产生的切应力呈线性分布，中性轴处为零。对三角形腹杆体系平面桁架的内力分析假定有哪些？答：1、杆件轴线交汇于一点。2、桁架节点为铰点，杆件仅受轴向力。桁架弦杆内力近似分析方法有哪些？答：1、按铰接点桁架求杆件轴向力；2、按整根弦杆与桁架共同弯曲状态求解弦杆所承受的整体弯矩；3、按支承于杆外铰支座上的多跨连续梁求解弦杆在节间中央和节点处的局部弯矩。桥架主、端梁的连接方式有哪些？分别适用于何种桥架中？答：常用连接方式有连接板焊缝连接、阶形连接和凸缘法兰连接。1、连接板焊缝连接为固接连接，多用于中轨箱型梁桥架中。2、凸缘法兰连接为可拆连接，多用于单梁和中轨箱型梁桥架中。3、阶形连接可采用焊缝和连接板固定连接形式，也可采用螺栓的可拆连接形式，多用于中等起重量的桥架中。桥架主梁受到哪些载荷作用？在图中指出中轨箱形梁桥架主梁危险截面的验算点。选择轴心受压构件的实腹式焊接工字形截面，轴向力N=8×105N，长度l=4m，柱下端固定，上端自由，材料为Q235，许用应力[σ]=175Mpa，许用长细比[λ]=120，计算简图如下。如图两端铰接轴心受压构件，已知杆的长度ml2，轴心力kNN40，材料为235Q，试选择一等边角钢截面。（10分）如图所示焊接工字梁。已知载荷mkNFq/24，简支梁跨度mL24，材料为235Q,许用应力MPa175][，MPa100][，许用挠度700][LYL。验算其强度、刚度及稳定性。（16分）（侧向屈曲稳定系数取0.218）如图两端铰接轴心压件，已知杆的长度ml4，轴心压缩力kNN750，材料为235Q，焊条为E43，试设计一焊接工字型截面压杆。材料的许用应力MPa170][。（10分）试求受弯构件的最大载荷P，构件截面及计算简图如下图所示。假设构件的整体、局部稳定性已保证，材料为235Q，许用应力MPa175][，许用挠度1000][LYL。（16分）选择轴心受压柱的焊接工字形截面，并验算其整体和局部稳定性，轴向力kNN2000，柱高mL8，柱为两端铰支，材料为235Q，许用应力Mp175，柱的截面形式如下图所示。（12分）选择焊接工字梁的截面。梁受有移动载荷kNP2301，kNP1702，期间距mb2，跨度mL30，均布载荷mkNFq/10，1P距梁左支点的极限位置mc5.11，梁的材料为235Q，小车轨道为可拆式，假定梁的稳定性均已保证，许用应力Mp175，Mp100，许用挠度800LYL，梁的计算简图如下图所示。（14分）