03年7月浙江省自考钢结构试题及答案
浙江省2003年7月高等教育自学考试
钢结构试题
课程代码：02442
一、简答题(每小题5分，共20分) 1. 简述钢材塑性破坏的特征和意义。 2. 什么叫实腹式轴心受压构件等稳设计?
3. 焊接工字形板梁翼缘与腹板间的角焊缝计算长度是否受60h f (静) 或40h f (动力) 的限制? 为什么?
4. 当弯矩作用在实腹式压弯构件截面的弱轴平面内时，为什么要分别进行弯矩作用平面内、外的两类稳定性验算? 它们分别属于第几类稳定问题?
二、单项选择题(在每小题的四个备选答案中，选出一个正确答案，并将正确答案的序号填在题干的括号内。每小题1分，共10分)
1. 为防止钢材在焊接时或承受厚度方向的拉力时发生分层撕裂，必须对钢材的( ) 进行测试。
A. 抗拉强度f u B. 屈服点f y
C. 冷弯180°试验 D.Z 向收缩率
2. 对不同质量等级的同一类钢材，在下列各指标中，它们的( ) 不同。 A. 抗拉强度f u B. 屈服点f y
C. 伸长率δ D. 冲击韧性A KV 3. 同一结构钢材的伸长率( ) 。 A. δ5>δ C. δ5
10 10
B. δ5=δ10
D. 不能确定
4. 摩擦型高强度螺栓的抗剪连接是靠( ) 来传递剪力。 A. 螺杆抗剪和承压 B. 螺杆抗剪
C. 螺杆承压 D. 连接板件间的摩擦力
5. 在纯剪切作用下，梁腹板的纯剪屈曲不先于屈服破坏的条件是( ) 。 A.
h 0t w h 0t w
≤80
235f y 235f y
B.
h 0t w
≤170
235f y
C. >170 D. 不能确定
6. 两端简支的梁，跨中作用一集中荷载，对荷载作用于上翼缘和作用于下翼缘两种情况，梁的整体稳定性承载能力( ) 。 A. 前者大 B. 后者大
C. 二者相同 D. 不能确定
7. 两根几何尺寸完全相同的压弯构件，二者都是两端简支，且承受的轴压力大小相等，但一根承受均匀弯矩作用，而另一根承受非均匀弯矩作用，则二者承受的临界弯矩相比( ) 。 A. 前者大于等于后者 B. 前者小于等于后者 C. 两种情况相同 D. 不能确定 8. 与无檩屋盖相比，下列( ) 不是有檩屋盖的特点。
1
A. 所用构件种类和数量多 B. 屋盖刚度大 C. 屋盖自重轻
D. 屋架布置灵活
9. 设节点间杆件的几何长度为l ，则屋架的支座斜杆和支座竖杆在屋架平面内的计算长度为( ) 。
A.0.5l B.0.8l
C. l D.2l
10. 屋架中，对双角钢组成的十字形截面杆件或单角钢杆件，当这些杆件不是支座斜杆和支座竖杆时，它们在斜平面内的计算长度为( )(设杆件几何长度为l) 。 A. l B.0.8l C.0.9l D.2l
三、填空题(每空1分，共10分)
1. 实腹式压弯构件可能出现的破坏形式有：强度破坏、______、______、翼缘屈曲和腹板屈曲。
2. 角焊缝的计算长度不宜过小，钢结构设计规范(GBJ17-88) 规定：角焊缝的计算长度lw ≥______或______，此规定适用于侧面角焊缝和正面角焊缝。同时侧面角焊缝的长度也不宜过长，钢结构设计规范(GBJ17-88) 规定：侧面角焊缝的计算长度，当连接承受静力荷载或间接承受动力荷载时不宜大于 。
3. 轴心受压构件的承载能力极限状态有______极限状态和______极限状态。
4. 加劲肋作为腹板的支承，将腹板分成尺寸较小的板段，以提高临界应力。______加劲肋对提高梁跨中附近弯矩较大板段的稳定性特别有利；而______加劲肋对提高梁支承附近剪力较大板段的临界应力是有效的；______加劲肋则常用于局部压应力较大的情况。
四、计算题(第1小题15分，第2小题20分，第3小题25分，共60分)
1. 验算如图所示的摩擦型高强度螺栓连接的强度。已知螺栓为8.8级M20高强度螺栓，μ=0. 45，被连接的支托板与柱翼缘的厚度均为t=12mm，各排螺栓编号如图，外力设计值为F=150KN。(15分)(已知预拉力
P=110KN)
2. 如图所示一焊接组合截面板梁，截面尺寸为：翼缘板宽度b=340mm，厚度为t=12mm，腹板高度为h 0=450mm，厚度为t w =10mm，Q235钢材。梁的两端简支，跨度为6m ，跨中受一集中荷载作用，荷载标准值为：恒载90KN ，活载140KN(静力荷载) 。试对梁的抗弯强度、抗剪强度、折算应力、整体稳定性和挠度进行验算。(20分)(f=215N/mm,f v =125N/mm,
v 1[]=l 400
2
2
)
2
βb =0. 81, ϕb =βb ⋅
4320λy
2
⋅
Ah W x
⎛λy t ⎫
⎪+
4. 4h ⎪⎝⎭
2
⋅
235f y
, ϕ'b =1. 1-
0. 4646ϕb
+
0. 1269ϕb
3/2
注意，为降低计算量，这里已给出构件截面部分几何特性参数：
A=126.6cm2 I x =51146cm4, Iy =7861cm4, Wx =2158cm4, Sx =1196cm3，S x1=942cm3
3. 如图所示一双轴对称焊接工字形单向压弯构件，翼缘板为焰切边，对x,y 轴均属于b 类截面。截面尺寸为：翼缘板宽度b=320mm，厚度为t=12mm；腹板高度为h 0=400mm，厚度为t w =10mm,Q235钢材。构件两端简支，跨度为8m ，跨中有一侧向支撑点。所受的荷载设计值为：两端轴心压力为680KN ，两端弯矩均为250KN ·m 。试对此构件的强度、弯矩作用平面内、平面外的稳定性以及局部稳定性进行验算。(25分)(f=215N/mm2)
ϕb =1. 07-
λy 44000
2
, βmx =1, βtx =1
注意，为降低计算量，这里已给出构件截面部分几何特性参数： A=116.8cm2
I x =37933cm4,
I y =6554cm4,
W x =1789cm4
3
4
参考答案
一、简答题 1. 答：
塑性破坏破坏前出现极易被人们察觉的变形，破坏后保留很大的残余变形，破坏延续时间较长，非突发性。这种破坏容易及时发现并采取有效补救措施，通常不会引起严重后果。 2. 答：
实腹式轴心受压构件等稳设计即截面绕x 轴的稳定承载力ϕx f 等于截面绕y 轴的稳定承载力ϕy f 。 3. 答： 不受此限制。
因为内力沿焊接工字形板翼缘与腹板间的焊缝全长分布，此时，角焊缝计算长度不受此限制。 4. 答：
通常压弯构件的弯矩M 作用在弱轴y 平面内，使构件截面绕强轴x 并且为长细比较小的轴受弯，当构件截面绕长细比较大的轴受弯时，压弯构件就不可能发生弯矩作用平面外的弯扭屈曲，这时，只需验算弯矩作用平面内的稳定性。但一般情况下，都使构件截面绕长细比较小的轴受弯，因此，既要验算弯矩作用平面内的稳定性，又要验算弯矩作用平面外的稳定性。 二、单项选择题
1-5 DDADB 6-10 BABCC 三、填空题 1. 弯扭、扭曲、 2.8h f 、40mm 、60h f 3. 强度、稳定 4．纵向、横向、短 四、计算题
5
1. 解：
1号螺栓受力最大，
V=F=150k N，M=F.e=150X0.2=30k N.m 1号螺栓所受的剪力和拉力为
N v =
V 8
=18. 75kN
=
My 30⨯10
3
N t m ∑y
2=
i
2⨯
∑2⨯150
2
+2⨯50
2
=45kN
N b
V =0. 9⋅n f ⋅μ⋅P =0. 9⨯0. 45⨯110=44. 55kN N
b
t
=0. 8P =88kN N V N t N b
+=
18. 75. 93
V
N b
t
44. 55
+
4588
=0 2. 解：
F =1. 2⨯90+1. 4⨯140=304KN
, M =
14
FL =456kN ∙m
，V =
F 2
=152kN
i I y l 1103
g =
A
=
7861122. 6
=8，λy =
i =6⨯=75
y
80
6
①强度验算 σ=
M
x
456⨯10
r =
3
201.2N /mm 2〈f =215N /mm
2
x W x 1. 05⨯2158⨯10 τ=
1.5V =
1. 5⨯152⨯103
h =50. 67N /mm 2〈f V =125N /mm
2
o t w 1. 450⨯10
②折算应力 σ=
M
106
x
⨯225I mm
2
x /y =
456⨯51146⨯10
4
=200.6N /3
τ=
VS
52⨯103
x
⨯1196⨯10
h =
1. 4
=35. 54N /mm
2
o t w
51146⨯10⨯10σ1⨯152⨯10
3c =
ϕF
t =
w l o
10⨯(90+5⨯12)
=101. 33N /mm
2
6
，
σeq =
2
+σc -σσ
2
c
+3τ
2
=200. 6+101. 33
22
-200. 6⨯101. 33+3⨯35. 54
2
=184. 31N /mm 〈β1f =1. 1⨯215=236. 5N /mm
2
③整体稳定 ϕb =0. 81⨯ ϕb /=1. 1-
0.46461. 84
+
432075
2
⨯
126. 6⨯(45+2. 4)
2158
/
⨯+(
75⨯14. 4⨯47. 4
) ⨯
2
235235
=1. 84
0. 1269
3
=0. 898，σ〈ϕb f =0. 898⨯215=193. 07N /mm
2
1. 84
2
④刚度验算
v Q =
Fl
3
48EI
=
x
304⨯10⨯6⨯10
6399
48⨯2. 06⨯51146⨯10
=12.98mm
3. 解： ①强度验算：
N A n
+
M
x
γx W nx
=
680⨯10
32
116. 8⨯10
+
250⨯10
6
3
1. 05⨯1789⨯10
=67. 54N /mm
2
2
②平面内稳定
i x =
I x A =
37933116. 8
=18. 02cm ，λx =
l ox i x
=80018. 02
=44. 4，b 类截面，查表得
ϕx =0. 880
N
' Ex
=
πEI x
1. 1⨯l x 0
2
=
π2. 06⨯10
1. 1⨯80
x
' 2
25
=10955kN
N
ϕx A =
+
βmx M
680⨯10
3
2
γx 1W 1x (1-0. 8N /N Ex )
+
1. 0⨯250⨯10
3
6
0. 88⨯116. 8⨯101. 05⨯1789⨯10⨯(1-0. 8⨯680/10955)
=206. 2N /mm
2
2
③平面外稳定
i y =
I y A =
6554116. 8
=19. 75cm ，λy =
l oy i y
=40019. 75
=20. 25，b 类截面，查表得
ϕx =0. 962
7
N
ϕη
βtx M
x
y A
+ϕb W 1x
=
680⨯10
3
⨯250⨯1060. 962⨯116. 8⨯10
2
+1. 0⨯
1. 01. 0⨯1789⨯10
3
=200. 3N /mm
2
2
④局部稳定 翼缘宽厚比：
b 1160t =1
12
≈13235/235
腹板高厚比：
σ10
3⨯106max =
N A +M
x
W =
680⨯1x
116.8⨯10
2
+
2501789⨯10
3
=58.22+139.74=197.96N /mm
2
σN x
max =
A
-
M
W =58.22-139.74=-81.52N /mm
2
1x
α0=
σmax -σmin
σ=1.4
max h 0400t =
10
235
=69.6
8