钢结构设计试卷一--附答案

试卷一一、填空题（每空2分，共计20分）1、门式刚架轻型房屋屋面坡度宜取（），在雨水较多的地区取其中的较大值。2、在设置柱间支撑的开间，应同时设置（），以构成几何不变体系。3、当端部支撑设在端部第二个开间时，在第一个开间的相应位置应设置（）系杆。4、冷弯薄壁构件设计时，为了节省钢材，允许板件（），并利用其（）强度进行设计。5、当实腹式刚架斜梁的下翼缘受压时，必须在受压翼缘两侧布置（）6、螺栓排列应符合构造要求，通常螺栓端距不应小于（）倍螺栓孔径，两排螺栓之间的最小距离为（）倍螺栓直径。7、垂直于屋面坡度放置的檩条，按（）构件设计计算。8、屋架节点板上，腹杆与弦杆以及腹杆与腹杆之间的间隙应不小于（）。二、选择题（每题2分，共计20分）1、梯形钢屋架受压杆件．其合理截面形式，应使所选截面尽量满足（）的要求。(A)等稳定(B)等刚度(C)等强度(D)计算长度相等2、普通钢屋架的受压杆件中，两个侧向固定点之间（）。(A)垫板数不宜少于两个(B)垫板数不宜少于一个(C)垫板数不宜多于两个(D)可不设垫板3、梯形钢屋架节点板的厚度，是根据（）来选定的。(A)支座竖杆中的内力(B)下弦杆中的最大内力(C)上弦杆中的最大内力(D)腹杆中的最大内力4、槽钢檩条的每一端一般用下列哪一项连于预先焊在屋架上弦的短角钢（檩托）上（）。(A)一个普通螺栓(B)两个普通螺栓(C)安装焊缝(D)一个高强螺栓5、如轻型钢屋架上弦杆的节间距为L，其平面外计算长度应取()。(A)L(B)0.8L(C)0.9L(D)侧向支撑点间距6、屋架下弦纵向水平支撑一般布置在屋架的（）。(A)端竖杆处(B)下弦中间(C)下弦端节间(D)斜腹杆处7、屋盖中设置的刚性系杆（）。(A)可以受压(B)只能受拉(C)可以受弯(D)可以受压和受弯8、某房屋屋架间距为6m，屋架跨度为24m，柱顶高度24m。房屋内无托架，业务较大振动设备，且房屋计算中未考虑工作空间时，可在屋盖支撑中部设置（）。(A)上弦横向支撑(B)下弦横向支撑(C)纵向支撑(D)垂直支撑9、梯形屋架的端斜杆和受较大节间荷载作用的屋架上弦杆的合理截面形式是两个（）。(A)等肢角钢相连(B)不等肢角钢相连(C)不等肢角钢长肢相连(D)等肢角钢十字相连10、屋架设计中，积灰荷载应与（）同时考虑。(A)屋面活荷载(B)雪荷载(C)屋面活荷载和雪荷载两者中的较大值(D)屋面活荷载和雪荷载三、问答题（共计20分）1、试述屋面支撑的种类及作用。（8分）2、试述空间杆系有限元法的基本假定。（6分）3、举出两种常见的网架结构的基本形式，并简述其特点。（6分）四、作图题（10分）1、完成下列主次梁铰接和刚接连接五、计算题（30分）1、如图所示，一梁柱刚接节点，钢材均为Q235，梁截面尺寸如图所示。其翼缘经焊透的对接焊缝与柱相连（焊接时未用引弧板），腹板通过10.9及摩擦型高强螺栓M20和角钢连接于柱.计算时可假定翼缘焊缝与腹板螺栓孔在同一截面,该截面弯矩与剪力设计值分别为100kN·m和42kN。焊缝抗拉、抗压和抗弯强度设计值均为215kn/mm2,抗剪强度设计值为125kN/mm2，螺栓预应力为155kN，抗滑移系数为0.45。（1）试验算翼缘焊缝的连接是否满足强度要求（2）试验算腹板螺栓的连接是否满足强度要求答案一、填空题（每空2分，共计20分）1、1／20—1／82、屋盖横向支撑3、刚性4、受压屈曲，屈曲后强度5、隅撑6、2，37、双向受弯8、20mm二、选择题（每题2分，共计20分）1、A2、A3、D4、B5、D6、C7、A8、C9、C10、C三、问答题（共计20分）1、试述屋面支撑的种类及作用。（8分）答：种类：上弦横向水平支撑、下弦横向水平支撑、下弦纵向水平支撑、竖向支撑、系杆作用：1、保证屋盖结构的几何稳定性2、保证屋盖结构的空间刚度和整体性3、为受压弦杆提供侧向支撑点4、承受和传递纵向水平力5、保证结构在安装和架设过程中的稳定性2、试述空间杆系有限元法的基本假定。（6分）答：(1)网架的节点为空间铰接节点，杆件只承受轴力；(2)结构材料为完全弹性，在荷载作用下网架变形很小，符合小变形理论。3、举出两种常见的网架结构的基本形式，并简述其特点。（6分）答：平面桁架系网架：此类网架上下弦杆长度相等，上下弦杆与腹杆位于同一垂直平面内。一般情况下竖杆受压，斜杆受拉。斜腹杆与弦杆夹角宜在40°－60°之间。四角锥体系网架：四角锥体系网架是由若干倒置的四角锥按一定规律组成。网架上下弦平面均为方形网格，下弦节点均在上弦网格形心的投影线上，与上弦网格四个节点用斜腹杆相连。通过改变上下弦的位置、方向，并适当地抽去一些弦杆和腹杆，可得到各种形式的四角锥网架。四、作图题（10分）1、完成下列梁柱铰接和刚接连接梁柱铰接：四、计算题（20分）1、如图所示，一梁柱刚接节点，钢材均为Q235，梁截面尺寸如图所示。其翼缘经焊透的对接焊缝与柱相连（焊接时未用引弧板），腹板通过10.9及摩擦型高强螺栓M20和角钢连接于柱.计算时可假定翼缘焊缝与腹板螺栓孔在同一截面,该截面弯矩与剪力设计值分别为100kN·m和42kN。焊缝抗拉、抗压和抗弯强度设计值均为215kn/mm2,抗剪强度设计值为125kN/mm2，螺栓预应力为155kN，抗滑移系数为0.45。（1）试验算翼缘焊缝的连接是否满足强度要求（2）试验算腹板螺栓的连接是否满足强度要求解：（1）翼缘焊缝及腹板螺栓受力：腹板分担的弯距按IMIMww计算，剪力全部由腹板承担。梁柱刚接：梁截面惯性矩：I=21609cm4梁腹板惯性矩：Iw=3544cm4梁腹板连接处弯矩为：Mw=16.4kN·m梁翼缘连接处弯矩为：M1=83.6kN·m（2）验算翼缘焊缝强度翼缘分担的弯矩由上下两条焊缝受拉或受压来承担一侧翼缘焊缝所承受的轴力为：N=215.5kNб=94.52N/mm2f=215N/mm2翼缘焊缝强度满足要求。（3）验算腹板高强螺栓强度10.9级，M20高强螺栓，预应力P=155kN，该高强螺栓的抗滑移系数μ=0.45a.高强螺栓受力V=42kN，M=16.4kN·mb.验算高强螺栓的强度扭矩产生的螺栓中的最大水平剪力值为：Nx=54667N剪力产生的每个螺栓的剪力为：Ny=10.5kN因此一个螺栓承受的最大剪力为55.7kN一个高强螺栓的抗剪承受力：［Nvb］=0.9nfμP=62.775kN此处角钢为单面连接，承受能力需乘系数0.85，所以此处每个高强螺栓实际承载力为62.776x0.85=53.4kN，略小于单个螺栓所受到的最大剪力，不安全。