度广播电视大学(电大)期末考试钢结构形成性考核作业答案参考.doc
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1、作业一一、单项选择题1、C2、C3、B4、B5、A6、B7、B8、C9、A10、D11、C12、A13、B14、B15、B16、A17、A18、C19、C20、C二、判断题1、V2、3、4、V5、V6、V7、8、V9、10、三、简答题1、钢结构和其他材料的结构相比具有哪些特点?答:(1)建筑钢材强度高,塑性和韧性好;(2)钢结构的重量轻;(3)材质均匀,与力学计算的假定比较符合;(4)钢结构制作简便,施工工期短;(5)钢结构密闭性好;(6)钢结构耐腐蚀性差;(7)钢材耐热不耐火;(8)钢结构可能发生脆性断裂。2.钢材“耐热不耐火”的含义是什么?规范对其有何规定?答:钢材受热,当温度在200以内
2、时,其主要力学性能,如屈服点和弹性模量降低不多。温度超过200后,材质发生较大变化,不仅强度逐步降低,还会发生蓝脆和徐变现象。温度达600时,钢材进入塑性状态不能继续承载。因此,钢结构设计规范规定钢材表面温度超过150后即需加以隔热防护,对需防火的结构,应按相关的规范采取防火保护措施。3、钢结构设计必须满足的功能包括哪些方面?答:(1)应能承受在正常施工和正常使用时可能出现的各种情况,包括荷载和温度变化、基础不均匀沉降以及地震作用等;(2)在正常使用情况下结构具有良好的工作性能;(3)在正常维护下结构具有足够的耐久性;(4)在偶然事件发生时及发生后仍能保持必需的整体稳定性。4、时效硬化和人工时
3、效各指什么?答:时效硬化:在高温时熔化于铁中的少量碳和氮,随着时间的增长逐渐从纯铁中析出,形成自由碳化合物和氮化物,对纯铁体的塑性变形起遏制作用,从而使钢材的强度提高,塑性、韧性下降,这种现象称为时效硬化,俗称老化。人工时效:时效硬化的过程一般很长,在材料塑性变形后加热,可以使时效硬化发展特别迅速,这种方法称为人工时效。5、什么情况下会产生应力集中,应力集中对钢材性能有何影响?答:在钢结构的构件中可能存在孔洞、槽口、凹角、截面突然改变以及钢材内部缺陷等,使构件中的应力分布将不再保持均匀,而是在某些区域产生局部高峰应力,在另外一些区域则应力降低,形成所谓应力集中现象。应力集中会使钢材变脆的趋势。
4、6、简述钢材的疲劳破坏过程答:钢材在反复荷载作用下,结构的抗力及性能都会发生重要变化,甚至发生疲劳破坏。根据试验,在直接的连续反复的动力荷载作用下,钢材的强度将降低,即低于一次静力荷载作用下的拉伸试验的极限强度,这种现象称为钢材的疲劳。疲劳破坏表现为突发的脆性断裂。7、钢材常见的冶金缺陷有哪些,各自的具体含义是什么?答:钢材常见的冶金缺陷包括偏析、非金属夹杂、气孔、裂纹及分层等。偏析:是指钢材中化学成分不一到和不均匀,特别是硫、磷偏析严重造成钢材的性能恶化;非金属夹杂:是指钢中含有硫化物与氧化物等杂质;气孔:是浇铸钢锭时,由氧化铁与碳作用所生成的一氧化碳气体不能充分逸出而形成的。作业二一、单项
5、选择题1、B2、C3、A4、D5、C6、B7、C8、D9、D10、B11、A12、B13、C14、C15、B16、C17、A18、C19、C20、C二、判断题1、V2、3、4、V5、V6、V7、8、V9、10、V三、简答题1、钢结构焊接连接方法的优点和缺点有哪些?答:优点(1)焊件间可以直接相连,构造简单,制作加工方便;(2)不削弱截面,节省材料;(3)连接的密闭性好,结构的刚度大;(4)可实现自动化操作,提高焊接结构的质量。缺点(1)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;(2)焊接残余应力和残余变形使受压构件承载力降低;(3)焊接结构对裂纹很敏感,局部裂纹一旦发生,
6、容易扩展至整个截面,低温冷脆问题也较为突出。2、高强度螺栓的预拉力设计值P的计算公式中,系数的确定考虑了哪些因素?答:(1)拧紧螺栓时螺栓同时受到由预拉力引起的拉应力和由扭矩引起的扭转剪应力作用;(2)施工时为了弥补高强度螺栓预拉应力的松弛损失,一般超张拉5%10%,为此考虑一个超张拉系数0.9;(3)考虑螺栓材质的不均匀性,引入一个折减系数0.9;(4)由于以螺栓的抗拉引吭高歌为准,为了安全引入一个安全系数0.9。3、抗剪普通螺栓有哪几种可能的破坏形式?如何防止?答:破坏形式:(1)当螺栓杆直径较小而板件较厚时,螺栓杆可能被剪断;(2)当螺栓杆直径较大、板件较薄时,板件可能被挤坏,由于螺栓杆
7、和板件的挤压是相对的,故也把这种破坏叫做螺栓承压破坏;(3)板件截面可能因螺栓孔削弱太多而被拉断;(4)端距太小,端距范围内的板件可能被螺栓杆冲剪破坏。防止:第(3)种破坏形式属于构件的强度计算,第(4)种破坏形式通过限制螺栓端距大于或等于2d0加以避免。因此,抗剪螺栓连接计算只考虑第(1)、(2)种破坏形式。4、减少焊接应力和焊接变形的设计措施有哪些?答:(1)尽可能使焊缝对称于构件截面的中性轴,以减少焊接变形;(2)采用适宜的焊脚尺寸和焊缝长度;(3)焊缝不宜过分集中。(4)尽量避免两条或三条焊缝垂直交叉;(5)尽量避免在母材厚度方向的收缩应力。四、计算题解:将F分解为垂直于焊缝和平行于焊
8、缝的分力将F分解为垂直于焊缝和平行于焊缝的分力 直角角焊缝的强度满足要求.作业三一、单项选择题1、D2、B3、C4、B5、D6、B7、C8、D9、B10、C11、C12、C13、C14、D15、B16、D17、A18、A19、C20、A二、判断题1、V2、3、4、V5、V6、V7、8、V9、10、V三、简答题1、实腹式轴心受压构件进行截面选择时,应主要考虑的原则是什么?答;(1)面积的分布应尽量开展,以增加截面的惯性矩和回转半径,提高柱的整体稳定承载力和刚度;(2)两个主轴方向尽量等稳定,以达到经济的效果;(3)便于与其他构件进行连接,尽量能构造简单,制造省工,取材方便。2、计算格构式轴心受压
9、构件绕轴的整体稳定时,为什么采用换算长细比?答:对于格构式轴心受压构件,当绕虚轴失稳时,因肢件之间并不是连续的板而只是每隔一定距离用缀条或缀板联系起来,构件的剪切变形较大,剪力造成的附加影响不能忽略,通常采用换算长细比来考虑缀材剪切变形对格构式轴心受压构件绕虚轴的稳定承载力的影响。3、简述实腹式轴心受压构件的设计步骤?答:(1)假定构件的长细比,求出需要的截面面积A。(2)计算两个主轴所需要的回转半径(3)由计算的截面面积A和两个主回转半径优先选用型钢。(4)由所需要的A、h、b等,以及同时考虑构造要求、局部稳定以及钢材规格等,确定截面的初选尺寸。(5)构件强度、稳定和刚度验算4、钢梁腹板计算
10、高度如何取值?答:(1)轧制型钢梁,为腹板在与上下翼缘相交接处两内弧起点间的距离;(2)焊接组合梁,为腹板高度;(3)铆接组合梁,为上下翼缘与腹板连接的铆钉(或高强螺栓)线间最近距离。四、计算题(1)验算支柱的刚度先计算长细比,刚度满足要求。(2)验算此支柱的整体稳定由题目所给的a类截面的整体稳定系数表与b类截面的整体稳定系数表中可以计算出;取进行整体稳定性验算:整体稳定性满足要求。作业四一、单项选择题1、D2、D3、B4、D5、D6、7、D8、C9、10、A11、C12、C13、A14、D15、A16、A17、A18、A19、C20、B二、判断题1、V2、3、4、V5、V6、V7、V8、V9
11、、10、三、简答题1、什么是梁的整体失稳现象?答:梁主要用于承受弯矩,为了充分发挥材料的强度,其截面通常设计成高而窄的形式。荷载作用在最大刚度平面内。当荷载较小时,仅在弯矩作用平面内弯曲;当荷载增大到某一数值后,梁在弯矩作用平面弯曲同时,将突然发生侧向弯曲和扭转,并丧失继续承载的能力,这种现象称为梁的弯扭屈曲或整体失稳。2、根据弹性稳定理论确定框架柱的计算长度时,都做了哪些假定?答:(1)框架只承受作用于节点的竖向荷载,忽略横梁荷载和水平荷载产生梁端弯矩的影响;(2)所有框架柱同时丧失稳定,即所有框架柱同时达到临界荷载;(3)失稳时横梁两端的转角相等。3、实腹式压弯构件截面选择的具体步骤有哪些
12、?答:(1)计算构件的内力设计值;即弯矩设计值MX、轴心压力设计值N和剪力设计值V:(2)选择截面形式;(3)确定钢材及强度设计值;(4)确定弯矩作用平面内和平面外的计算长度;(5)根据经验或已有资料初选截面尺寸;(6)对初选截面进行强度验算、刚度验算、弯矩作用平面内整体稳定性验算、弯矩作用平面外整体稳定验算和局部稳定性验算,如验算不满足要求,则对初选截面进行调整,重新计算,直至满足要求。4、为什么要在桁架组成的屋盖结构中设置支撑系统,支撑系统具体作用体现在哪些方面?答:屋架在其自身平面内为几何形状不变体系并具有较大的刚度,能承受屋架平面内的各种荷载。但是,平面屋架本身在垂直于屋架平面的侧向(
13、屋架平面外)刚度和稳定性则很差,不能承受水平荷载。因此,为使屋架结构有足够的空间刚度和稳定性,必须在屋架间设置支撑系统。(1) 保证结构的空间整体作用;(2) 避免压杆侧向失稳,防止拉杆产生过大的振动(3) 承担和传递水平荷载(4) 保证结构安装时的稳定与方便。四、计算题解:(1)计算总弯矩梁自重产生的弯矩为: Nm 外荷载在跨中产生的最大弯矩为: Nm 总弯矩为: Nm (2)验算弯曲正应力 N/mm2215 N/mm2 (3)验算支座处最大剪应力:支座处最大剪力: V= N 验算剪应力: N/mm2125 N/mm2 2012年1月一、单项选择题(将每题正确答案的序号填入括号内。每小题2分
14、,共计30分)1关于钢结构及其建筑钢材特点说法错误的一项是( )。 A.建筑钢材强度高,塑性和韧性好 B.钢结构重量轻 C.材质均匀,与力学计算的假定比较符合 D.建筑钢材耐火不耐热2.在构件发生断裂破坏前,具有明显先兆的情况是( )。 A.脆性破坏 B.塑性破坏 C.强度破坏 D.失稳破坏3.钢中硫和氧的含量超过限量时,会使钢材( )。 A.变软 B.热脆 C冷脆 D.变硬4钢材经历了应变硬化(应变强化)之后( )。 A.强度提高 B.塑性提高 C.冷弯性能提高 D.可焊性提高5.在弹性阶段,侧面角焊缝应力沿长度方向的分布为( )。 A.均匀分布 B.一端大、一端小 C.两端大、中间小 D.
15、两端小、中间大6.下列关于高强度螺栓摩擦型连接与承压型连接说法正确的一项是( ) A.没有本质区别B.施工方法相同C.承载力计算方法不同D.螺栓使用材料不同7.每个受剪力作用的摩擦型高强度螺栓所受的拉力应低于其预拉力的( )。 A. 1. 0倍 B. 0. 5倍 C. 0. 8倍 D.4. 7倍8一宽度为b、厚度为t的钢板上有一直径为d0的孔,则钢板的净截面面积为( )9. a类截面的轴心压杆稳定系数甲值最高是由于( )。 A.截面是轧制截面 B.截面的刚度最大 C.初弯曲的影响最小 D.残余应力的影响最小10.确定轴心受压实腹柱的截面形式时,应使两个主轴方向的长细比尽可能接近,其目的是( )
16、 A.便于与其他构件连接B.构造简单、制造方便 C.达到经济效果D.便于运输、安装和减少节点类型11.在下列关于柱脚底板厚度的说法中,错误的一项是( )。 A.底板厚度至少应满足t14mm B底板厚度与支座反力和底板的支承条件有关 C.其它条件相同时,四边支承板应比三边支承板更厚些D.底板不能太薄,否则刚度不够,将使基础反力分布不均匀12.当无集中荷载作用时,焊接工字形截面梁翼缘与腹板的焊缝主要承受( )。 A.竖向剪力B.竖向剪力及水平剪力联合作用 C.压力D.水平剪力13.对于跨中无侧向支撑的组合梁,当验算整体稳定不足时,宜采用( )。 A.加大梁的截面积B.加大梁的高度 C.加大受压翼缘
17、板的宽度D.加大腹板的厚度14.单轴对称截面的压弯构件,一般宜使弯矩( )。 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15.弯矩作用在实轴平面内的双肢格构式压弯柱应进行的计算有( )。 A.强度、刚度、弯矩作用平面内稳定性、弯矩作用平面外的稳定性、单肢稳定性 B.弯矩作用平面内的稳定性、单肢稳定性 C.弯矩作用平面内稳定性、弯矩作用平面外的稳定性D.强度、刚度、弯矩作用平面内稳定性、单肢稳定性、缀材二、判断题(正确的划“”,错误的划“。每小题2分。共计30分)16.在结构设计中,失效概率p:越大,可靠指标R越大,结构可靠性越大。( )17.碳的含
18、量对钢材性能的影响很大,一般情况下随着含碳量的增高,钢材的塑性和韧性逐渐增高。( )18.钢材越厚压缩比越小,因此厚度大的钢材不但强度较小,而且塑性、冲击韧性和焊接性能也较差。( )19.长期承受频繁的反复荷载的结构及其连接,在设计中必须考虑结构的疲劳问题。 ( )20100*80*8表示不等边角钢的长边宽为100mm,短边宽80mm,厚8mmo( )21.承压型高强螺栓连接只依靠被连接板件间强大的摩擦阻力承受外力,以摩擦阻力被克服作为连接承载能力的极限状态。( )22.焊缝按施焊位置分为平焊、横焊、立焊及仰焊,其中平焊的操作条件最差,焊缝质量不易保证。( )23.构件上存在焊接残余应力会增大
19、结构的刚度。( )24.螺栓排列分为并列和错列两种形式,其中错列可以减小栓孔对截面的削弱,但螺栓排列松散,连接板尺寸较大。( )25.在受拉连接接头中产生的撬力的大小与连接件的刚度有关,连接件的刚度较小,撬力越大。( )26设计轴心受力构件时,轴心受压构件只需进行强度和刚度计算。( )27.轴心受力构件的强度是以净截面的平均应力达到钢材的屈服点为承载能力极限状态。 ( )28.柱与梁连接的部分称为柱脚,与基础连接的部分称为柱头。( )29.采用加大梁的截面尺寸来提高梁的整体稳定性,以增大受压翼缘的宽度效果最差。 ( )30.屋架的外形首先取决于建筑物的用途,其次考虑用料经济施工方便、与其他构件
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