《钢结构设计原理》期末考试及答案(完整版)

20xx～20xx学年第x学期期末考试试卷答案《钢结构设计原理》（A卷共5页）（考试时间：年月日）题号一二三四五六七八成绩核分人签字得分一、选择题（共20分，每题1分）1．钢材的设计强度是根据钢材的C确定的。A.比例极限B.弹性极限C.屈服点D.抗拉强度2．钢材在低温下，强度A，塑性B，冲击韧性B。A.提高B.下降C.不变D.可能提高也可能下降3．部分焊透坡口焊缝的强度计算应按B强度计算公式计算。A.坡口焊缝B.角焊缝C.断续焊缝D.斜焊缝4．无集中荷载作用时，焊接工字梁翼缘与腹板焊缝主要承受C作用。A.竖向剪力B.竖向剪力及水平剪力联合作用C.水平剪力D.压力5．焊接残余应力对构件的A无影响。A.静力强度B.刚度C.低温冷脆D.疲劳强度6．高强度螺栓摩擦型连接和承压型连接主要区别是D。A.预拉力不同B.连接处构件接触面的处理方法不同C.采用的材料等级不同D.设计计算方法不同7．下图所示弯矩M作用下的普通螺栓连接，可认为中和轴在螺栓C上。A.1B.3C.5D.计算确定8．为提高轴心受压构件的整体稳定，在构件截面面积不变的情况下，构件截面的形式应使其面积分布B。A.尽可能集中于截面的形心处B.尽可能远离形心C.任意分布，无影响D.尽可能集中于截面的剪切中心9．两端铰接的双轴对称十字形截面轴心受压构件，绕其两主轴的长细比y和x不得小于5.07b/t，以避免其发生C。A.弯曲屈曲B.弯扭屈曲C.扭转屈曲D.弯曲屈曲和侧扭屈曲10．提高轴心受压构件腹板局部稳定常用的合理方法是D。A.增加板件宽厚比B.增加板件厚度C.增加板件宽度D.设置纵向加劲肋11．格构式轴心受压柱整体稳定计算时，用换算长细比0x代替x，这是考虑__D___。A．格构柱弯曲变形的影响B．格构柱剪切变形的影响C．缀材弯曲变形的影响D．缀材剪切变形的影响12．双肢格构式轴心受压柱，实轴为x－x，虚轴为y－y，应根据B确定分肢间的距离。A.xyB.0yxC.0yyD.强度条件13．梁的最小高度是由梁的C控制的。A.强度B.建筑要求C.刚度D.整体稳定14．焊接工字形截面梁腹板设置加劲肋的目的是D。A.提高梁的抗弯强度B.提高梁的抗剪强度C.提高梁的整体稳定性D.提高梁的局部稳定性15．焊接工字形截面简支梁，其他条件均相同的情况下，当A时，对于提高梁的整体稳定最好。A.增大梁的受压翼缘宽度B.增大梁受拉翼缘宽度C.增大腹板厚度D.在距支座l/6（l为跨度）减小受压翼缘宽度16．工字型截面梁受压翼缘保证局部稳定的宽厚比限值，Q235钢为1/15bt，那么对于Q345钢，此宽厚比限值应__A__。A．比15小B．仍等于15C．比15大D．可能大于15，也可能小于1517．梁承受固定集中荷载作用，当局部承压强度不能满足要求时，采用__B__是较合理的措施。A．加厚翼缘B．在集中荷载处设置支承加劲肋C．增加横向加劲肋的数量D．加厚腹板18．单轴对称截面的压弯构件，一般宜使弯矩A。A.绕非对称轴作用B.绕对称轴作用C.绕任意轴作用D.视情况绕对称轴或非对称轴作用二、填空题（共15分，每空1分）1．由于钢材强度高，一般钢构件的截面小而壁薄，受压时易为稳定和刚度（变形）要求所控制，强度难以得到充分的利用。2．高强度螺栓承压型连接剪切变形大，不得用于承受动力荷载的结构中。3．实际轴心受压构件临界力低于理想轴心受压构件临界力的主要原因有初弯曲、初偏心和残余应力的影响。4．计算单轴对称截面实腹式轴心受压构件绕对称轴（设为y轴）的稳定时，应取考虑扭转效应的换算长细比yz代替y查表确定值。5．对于梁腹板，设置横向加劲肋对防止剪力或局部承压引起的局部失稳有效，设置纵向加劲肋对防止弯矩引起的局部失稳有效。6．梁的腹板加劲肋作为腹板的可靠支承，所以对加劲肋的截面尺寸和刚度（惯性矩）有一定要求。7．组合钢梁截面高度的确定，由建筑或工艺要求确定最大高度；由用钢量最省确定经济高度。8．承受静力荷载的焊接工字梁，当腹板高厚比ywfth2351700时，利用腹板屈曲后强度，腹板可不配置纵向加劲肋。9．实腹式压弯构件弯矩作用平面内的整体稳定计算公式采用最大强度原则确定，格构式压弯构件绕虚轴在弯矩作用平面内的整体稳定计算公式采用边缘屈服原则确定。三、计算题（共70分）钢材的弹性模量E＝2.06×105MPaQ235钢强度设计值：厚度t≤16mm时，MPa215f，MPa125vf；厚度t在16～40mm时，MPa205f，MPa120vf。1．节点构造如图所示，钢材Q235B，焊条E43型，手工焊接(wf160MPaf)，高强度螺栓采用摩擦型连接，螺栓为8.8级M22，孔径23.5mm，P=150kN，接触面喷砂后涂无机富锌漆，＝0.35，连接承受的静力荷载N＝400kN，验算焊缝和螺栓连接强度是否满足要求。（20分）正面角焊缝强度增大系数f1.22。解：N=240kN（1）V=320kN（1）fM=240×0.09=21.6kN·m（1）BM=240×0.12=28.8kN·m（1）（1）焊缝连接9.4220420107.02102403weNflhNMPa（1）8.5720420107.0612106.2126wfMfWMMPa（1）1.5720420107.02103203weVflhVMPa（1）7.100MfNffMPaVff4.10022fffMPa160wffMPa（3）焊缝强度满足要求。（2）螺栓连接60362416.008.02216.08.281024022211ityMynNNkN（1）2tN=24+18=42kN（1）3tN=24kN（1）4tN=24-18=6kN（1）1tN=60kN0.8P=120kN（2）tiN=2×(60+42+24+6)=264kN26425.11501035.019.025.19.0tifNnPn6.368kNV=320kN（4）螺栓连接满足承载力要求。2．焊接工字形截面简支梁，截面如图所示，钢材Q235B，跨中设置一道侧向支撑，梁承受均布荷载的设计值为60kN/mq（包括自重），验算此梁的抗弯、抗剪强度和整体稳定是否满足设计要求？若整体稳定不满足要求，在不改变梁截面尺寸的情况下采取什么措施可提高梁的整体稳定性，计算说明。（22分）yb212bb2354.414320fhtWhAyxy，bb'282.007.1，15.1b，0b1.05x，1.20y解：10801260818122qlMkN·m（1）36021qlVkN（1）9231068.250714280281000121xImm4（1）61022.5514xxIWmm3（1）61099.2250850050714280Smm3（1）抗弯强度0.1971022.505.110108066xxWMMPaf=215MPa（2）抗剪强度2.5081068.21099.210360963wtISVMPavf=125MPa（2）731012.5280141212yImm4（1）1584081000142802Amm2（1）7.56AIiyymm（1）yyil2=105.8（1）代入b公式中得6.045.1b（1）bb282.007.1'=0.876（1）2.236'xbWMMPaf=215MPa整体稳定不满足要求（2）在不改变梁截面的情况下可通过增加侧向支撑的方法提高粱的整体稳定性，分别在三分之一跨处设置侧向支撑。（2）5.704000yyi60.019.3b，982.0'b7.210'xbWMMPaf=215MPa满足要求（4）3．验算如图所示格构式压弯构件的整体稳定，钢材Q235B。（23分）构件承受的弯矩和轴压力设计值分别为Mx＝1550kNm、N＝1520kN；计算长度分别为l0x=20.0m，l0y=12.0m；0.1txmx；其他条件如下：分肢1：A1=14140mm2，I1=3.167x107mm4，i1=46.1mm，iy1=195.7mm分肢2：A2=14220mm2，I2=4.174x107mm4，i2=54.2mm，iy2=223.4mm缀条体系采用设有横缀条的单系缀条体系，其轴线与柱分肢轴线交于一点，夹角为45o缀条为L140x90x8，A=1804mm21020304050607080901001100.9920.9700.9360.8990.8560.8070.7510.6880.6210.5550.493m1'10.8xxxxxExNMfANWN，t1xxybxNMfAW，m1'E1xxxxxxNMfANWN2'E201.1xxEAN解：212112()142201461.6732.9mm1422014140AyyyAA（1）mm7.7289.7326.14612y20mm283601422014140A验算M作用平面内的稳定422221121xmm1010522.1yAyAIII（2）mm6.7320AIixx（1）3.276.732200000xxxil（1）2002730.92xAxA（2）933.0xkN548431.1202xEXEAN（1）M使分肢1受压7711mm10973.14.38yIWxx（2）MPa215MPa0.1386.804.57)548431520933.01(10973.11015500.128360933.0101520763f（3）M使分肢2受压32x2mm107089.2yIWx（1）MPa215MPa6.1332.764.57974.010089.21015500.128360933.0101520363f（1）弯矩作用平面内稳定满足要求弯矩作用平面外稳定验算M使分肢1受压kN3.1818y2121aMNyyN（1）1.371.466.14611（1）3.617.195120001y（1）由1y查801.01（1）MPa215MPa5.16014140801.0103.18183111fAN（2）M使肢2受压kN7.18222112aMNyyNy0.272.546.146127.534.223120002y（2）由2y查838.02MPa215MPa0.15314220838.0107.18223222fAN弯矩作用平面外稳定满足要求12yyxx112238.4y1y21961.6肢肢