2012钢结构设计原理试卷葛宇东

西南交通大学2012－2013学年第(一)学期考试试卷课程代码0171060课程名称钢结构设计原理考试时间120分钟题号一二三四五总成绩得分阅卷老师一、单项选择题（本大题共20小题，每小题1分，共20分。在每小题的四个备选答案中，选出一个正确的答案，并将其号码填在题干的括号内。）1.下述构件哪一种超过承载能力极限状态（C）A.构件在荷载作用下产生较大变形而影响作用B.构件在动力荷载作用下产生较大的振动C.构件因过度的塑性变形而不适于继续承载D.构件出现影响耐久性能的局部损坏2.钢结构设计中作为材料静力强度设计指标的是（D）A.比例极限B.上屈服点C.抗拉强度D.下屈服点3.设计中应尽量避免截面突变目的是为了减少（B）A.偏析B.应力集中C.裂纹和起层D.非金属杂质4.当钢板厚度较大时，为防止钢材在焊接或在厚度方向承受拉力而发生分层撕裂，钢材应满足的性能指标是（A）A.Z向收缩率B.冷弯性能C.冲击韧性D.伸长率5.冷作硬化对钢材力学性能的影响为（A）A.强度提高、塑性降低B.强度、塑性都提高C.强度、塑性都降低D.强度降低、塑性提高6.焊条代号E4311中的43表示（B）A.熔敷金属屈服强度为43kgf/mm2B.熔敷金属抗拉强度为43kgf/mm2C.熔敷金属抗剪强度为43kgf/mm2D.熔敷金属屈服强度为43N/mm27.在角焊逢连接中有两种形式的焊缝，即正面角焊缝与侧面角焊缝，下列哪一项的描述是正确的（B）。A.两种焊缝内应力状态相同B.正面角焊缝强度大于侧面角焊缝，但侧面角焊缝的塑性能力较好C.正面角焊缝应力状态复杂，故强度小于侧面角焊缝D.正面角焊缝强度小于侧面角焊缝，但正面角焊缝的塑性能力较好班级学号姓名密封装订线密封装订线密封装订线8.摩擦型高强度螺栓承受剪力的设计准则是指（C）A.栓杆不被剪断B.板件不发生承压破坏C.外剪力不超过摩擦力D.栓杆不发生受弯破坏9.施焊方便，焊缝质量最易保证的是（C）A.横焊B.立焊C.平焊D.仰焊10.焊缝连接中最危险的缺陷是（A）A.裂纹B.气孔C.夹渣D.咬肉11.构造上对螺栓连接端距限制是为了避免普通受剪螺栓发生（C）A.螺栓杆被剪断B.板件被挤压破坏C.构件被冲剪破坏D.栓杆受弯破坏12.以下措施不能．．够减少焊接应力和焊接变形的是（B）A.焊缝布置对称B.采用较大的焊脚尺寸D.焊前预热E.焊后回火13.一个8.8级的M24高强度螺栓，其设计预拉力为180kN，则该高强度螺栓的抗拉承载力为（B）。A.108kNB.144kNC.162kND.180kN14.缀板柱中，缀板与柱肢的连接焊缝应按下列内力计算（A）A.剪力和弯矩B.剪力、弯矩和轴力C.剪力和轴力D.弯矩和轴力15.轴心受压格构式缀条柱的缀条设计是按（B）A.轴心受拉构件B.轴心受压构件C.拉弯构件D.压弯构件16.实腹式轴心受压杆，其腹板上加纵向加劲肋目的是（D）A.提高强度承载力B.提高刚度C.提高整体稳定性D.提高腹板局部稳定性17.钢梁失稳破坏实质上是（D）A.弯曲破坏B.剪切破坏C.弯曲和剪切破坏D.弯曲和扭转破坏18.钢梁设计中按正常使用极限状态进行验算的是（B）A强度B.刚度C.整体稳定D.局部稳定19.热轧型钢构件一般不需要进行（C）A.强度验算B.整体稳定验算C.局部稳定验算D.刚度验算20.梁支座处或上翼缘受有较大固定集中荷载的地方，应设（D）A.横向加劲肋B.纵向加劲肋C.短加劲肋D.支承加劲肋二、多项选择题（本大题共5小题，每小题2分，共10分。在每小题的五个备选答案中，选出二至五个正确的答案，并将其号码分别填在题干的括号内。多选、少选、错选均无分。）1.影响焊接结构钢材疲劳强度的主要因素有（ACD）A.构造状况B.最大主应力值C.作用的应力幅D.循环次数E.材料的静力强度2.受剪普通螺栓连接在以下的破坏形态中，必须经过计算来防止的有（ABC）A.螺栓杆被剪断B.板件被挤压破坏C.构件被拉断破坏D.构件被冲剪破坏E.栓杆受弯破坏3.关于焊接残余应力对结构性能的影响，以下说法正确的是（ABDE）A.对在常温下工作并具有一定塑性的钢村，焊接残余应力对结构静力承载力无影响B.降低结构的刚度C.对结构的疲劳强度无明显的不利影响D.增加了厚钢板在低温下的脆断倾向E.降低受压构件的稳定承载力4.以下关于实腹式轴心受压柱铰接柱脚的说法中，正确的有（BCD）A.底板的尺寸与柱脚底板钢材的抗压强度有关B.底板的尺寸与基础混凝土的抗压强度有关C.底板的厚度由其抗弯强度决定D.设置靴梁的目的是为了加强底板的刚度，保证基础反力较为均匀地作用于底板E.设置锚栓是为了抵抗弯矩和剪力5.提高钢梁整体稳定的有效措施有（ABC）A.加大梁的侧向抗弯刚度和抗扭刚度B.加强受压翼缘截面C.增加受压翼缘的侧向支承点D.把荷载作用位置从下翼缘改到上翼缘E.增大梁受压翼缘的侧向自由长度l1三、判断改错题（本大题共5小题，每小题2分，共10分。判断正误，将正确的划上“√”，错误的划“×”，并改正错误。）1.我国现行钢结构设计规范进行疲劳设计时采用的是荷载的标准值。（√）2.处于复合应力状态下的钢材，同号应力场会降低钢材的塑性，从而导致脆性破坏。（√）3.对实腹式轴心受压构件，强度(净截面)和稳定验算均按毛截面计算。（×）4.对格构式轴心受压构件，验算绕虚轴整体稳定时采用换算长细比的目的是为了考虑弯曲变形的不利影响。（×）5.有刚性铺板连牢于受压翼缘的热轧型钢梁，不必计算整体稳定和刚度。（×）四、简答题（本大题共5小题，每小题6分，共30分。）1.和其他材料的结构相比，钢结构有何特点？答：1)材料强度高、重量轻；2)钢材材质均匀、可靠性高；3)钢材的塑性和韧性好；4)工业化程度高；5)钢材具有可焊接性；6)密封性好；7)耐热性较好、耐火性差；8)耐锈蚀性差。（以上答出任意六条即可，六条以下少一条扣1分）2.简述钢材塑性破坏和脆性破坏的概念及特征。答：塑性变形很大、经历时间又较长的破坏叫塑性破坏，也称延性破坏。（1分）塑性破坏的特征是构件应力超过屈服点，并达到抗拉极限强度后，构件产生明显的变形并断裂。（1分）它是钢材晶粒中对角面上的剪应力值超过抵抗能力而引起晶粒相对滑移的结果。断口与作用力方向常成450，断口呈纤维状，色泽灰暗而不反光，有时还能看到滑移的痕迹。（1分）钢材几乎不出现塑性变形的突然破坏叫脆性断裂。（1分）脆性破坏在破坏前无明显变形，平均应力小,按材料力学计算的名义应力往往比屈服点低很多。（1分）脆性断裂没有任何预兆，破坏断口平直和呈有光泽的晶粒状。（1分）3.简述焊接连接有何优缺点。答：其优点是：构造简单，任何形式的构件都可直接相连；用料经济，不削弱截面（1分）；制作加工方便，既可手工施焊也可实现自动化操作（1分）；连接的密闭性好，结构刚度大，整体性较好（1分）。其缺点是：在焊缝附近的热影响区内，钢材的金相组织发生改变，导致局部材质变脆；（1分）焊接残余应力和残余变形使构件受力时变形增加、降低了构件的稳定性（例如，使受压构件承载力降低）（1分）；焊接结构对裂纹很敏感，局部裂纹一旦发生，就容易扩展到整体，低温冷脆问题较为突出。（1分）4.与理想轴心受压构件相比，实际轴心受压构件会受到哪些缺陷的不利影响？现行钢结构设计规范对轴心受压构件的临界力的计算是如何考虑的？答：影响实际轴心受压构件的稳定承载力的不利因素有：截面残余应力（1分）、构件初弯曲（1分）和构件的初偏心（1分）。现行钢结构设计规范对轴心受压构件临界力的计算，考虑了杆长千分之一的初挠度（1分），并计入残余应力的影响（1分），根据最大强度理论用数值方法计算构件的稳定承载力（临界力）（1分）。5.简述钢结构设计规范对焊接工字形截面组合梁的板件的局部稳定的规定原则。答：1.受压翼缘梁局部稳定：通过限制板件的宽厚比来保证；（2分）2.梁腹板局部稳定：对承受静力荷载和间接承受动力荷载的组合梁，宜考虑腹板屈曲后强度，按规定计算其抗弯和抗剪承载力；（2分）而直接承受动力荷载的吊车梁及类似构件或其他不考虑屈曲后强度的组合梁，则按规定配置加劲肋，并计算各板段的稳定性。（2分）五、计算题（本大题共2小题，每小题15分，共30分。）1.如图所示，节点板与柱通过摩擦型高强螺栓连接，已知：F=100kN，摩擦型高强螺栓采用M20，8.8级，预拉力P=125kN，=0.45。验算该连接是否满足要求。1.将外力向螺栓群形心处简化（2）螺栓群受剪力V=F=100kN螺栓群受弯矩M=Fe=100×0.25=25kN.m2.1号螺栓受力最不利，计算其内力（5）kNnVNv5.128100kNymyMNit5.37)1502502(21501025223213.计算单个螺栓的受拉和受剪承载力（5）kNPnNfbv625.5012545.019.09.0kNPNbt1001258.08.04.验算该连接（3）0.1622.0625.505.121005.37bvvbttNNNN或kNNPnNkNNtfbVV64.31）5.3725.1125（45.019.0）25.1（9.05.12故该连接满足要求。第7页，共8页2.有一实腹式双轴对称焊接工字形截面轴心受压柱，Q345钢材，翼缘为焰切边，对x、y轴均属于b类截面。截面尺寸为：翼缘板宽b=250mm，厚度为t=12mm，腹板高度为h0=350mm，厚度为tw=10mm，计算长度为lox=12m，loy=4m，截面无削弱，试求该柱能够承受的轴心压力设计值的大小(不考虑柱身及构造自重)。（[λ]=150，f=310N/mm2）（宽厚比限值：翼缘yftb235)1.010(1：腹板ywfth235)5.025(0）b类截面的稳定系数235yf0123456789400.8990.8950.8910.8870.8820.8780.8740.8700.8650.861500.8560.8520.8470.8420.8380.8330.8280.8230.8180.813600.8070.8020.7970.7910.7860.7800.7740.7690.7630.757700.7510.7450.7390.7320.7260.7200.7140.7070.7010.694800.6880.6810.6750.6680.6610.6550.6480.6410.6350.628900.6210.6140.6080.6010.5940.5880.5810.5750.5680.561解：由题意知l0x=12m，l0y=4m，f=310N/mm2一、计算截面几何特征（3）A=2×250×12+350×10=9500mm2482310322951667.21811225021235010mmIx47310125.312250122mmIymmAIixx37.156950010322951667.28第8页，共8页mmAIiyy35.57950010125.37刚度验算（4）150][74.7637.15612000xxxil150][75.6935.574000yyyil故构件的刚度满足要求。局部稳定验算翼缘宽厚比：58.14345235)74.761.010(101251251tb（2）腹板高厚比：30.52345235)74.765.025(35103500wth（2）故构件的局部稳定满足要求。因截面无削弱，故承载力不由强度控制而是由整体稳定控制：截面对x轴和y轴均为b类，98.9223534574.76235yf（1）查表得601.0x（3）kNNAfN945.176917699453109500601.0该柱能够承受的轴心压力设计值为1769.945kN。