2014年9月份考试钢结构第三次作业

2014年9月份考试钢结构第三次作业

一、填空题（本大题共25分，共 5 小题，每小题 5 分）

1. 在钢屋架设计中，对于受压杆件，为了达到截面选择最为经济的目的，通常采用 ______ 原则。

2. 为保证轴心受压构件的正常使用极限状态能够满足要求，是通过控制

______ 来实现的。

3. 10.8级高强螺栓中的小数点及后面的8（即0.8）表示螺栓材料的 ______

4. 在受拉的螺栓连接中，普通螺栓所受拉力的大小不仅与外力有关，还与被连接板件的 ______ 有关。

5. 当梁的抗剪强度不足时，最有效的办法是 ______

二、名词解释题（本大题共25分，共 5 小题，每小题 5 分）

1. 冷作硬化

2. 钢材疲劳

3. 蓝脆现象

4. 约束扭转

5. 临界弯矩

三、计算题（本大题共25分，共 5 小题，每小题 5 分）

1. 防止钢材发生分层撕裂的性能指标 ______

2. 如图中所示，已知节点板与连接单板为采用4个8.8级M16高强螺栓的承压型连接，剪切面不在螺纹处，

孔径8mm厚连接单板垂直于受力方向的宽度为150mm，其螺栓孔的端距、边距和间距均满足构造要求；节点板与连接板钢材为Q235B级，f=215N/mm2。试验算螺栓连接承载力是否能够满足要求。

3. 焊接工字形截面平台梁如题34图所示,计算跨度3m,两端简支,跨中所受集

=235N/mm2,采用－90×6中荷载设计值为N=250kN,钢材为Q235BF,f=215N/mm2,f

y

支承加劲肋,支座处加劲肋的中线至梁端的距离为20mm。忽略梁自重,试验算梁的局部稳定性和支座处支承加劲肋的稳定性。

4. 验算如图所示摩擦型高强螺栓连接是否安全，已知：荷载N=300kN,螺栓M20,10.9级，μ=0.5,预紧力P=155kN。

5. 如图所示焊接连接，肋板与柱翼缘焊缝h

f =10mm,f

f

w=160N/mm2，此连接受静

荷P=25kN作用，P与x轴夹角为45°。试验算此焊缝是否安全。（图中尺寸标注的单位为mm）

四、简答题（本大题共25分，共 5 小题，每小题 5 分）

1. 何为钢材的疲劳破坏，对其主要的影响因素有哪些？

2. 高强度钢的屈服点是如何定义的？

3. 横向焊接应力产生的原因有哪些？

4. 屋盖结构组成及各自的作用是什么？

5. 简述屋盖结构中拉条的作用是什么？

答案：

一、填空题（25分，共 5 题，每小题 5 分）

1.

参考答案：

等稳定

解题方案：

评分标准：

2.

参考答案：

长细比

解题方案：

评分标准：

3.

参考答案：

屈强比

解题方案：

评分标准：

4.

参考答案：

摩擦

解题方案：

评分标准：

5.

参考答案：

加大腹板的厚度

解题方案：

评分标准：

二、名词解释题（25分，共 5 题，每小题 5 分）

1.

参考答案：

钢材受荷达屈服点后，卸荷会产生残余的塑性变形，再继续加荷至断裂，其伸长率将明显下降，损失了塑性，这就是冷作硬化。

解题方案：

理解概念

评分标准：

钢材受荷达屈服点后（1分），卸荷会产生残余的塑性变形（2分），再继续加荷至断裂，其伸长率将明显下降，损失了塑性，这就是冷作硬化（2分）。

2.

参考答案：

钢材在有拉应力的循环荷载作用下，当循环次数达某定值时，发生突然破坏的现象称为钢材疲劳。属脆性破坏，其破坏时的应力低于钢材的抗拉强度，甚至还低于屈服点。

解题方案：

理解概念

评分标准：

钢材在有拉应力的循环荷载作用下，当循环次数达某定值时（1分），发生突然破坏的现象称为钢材疲劳（1分）。属脆性破坏，其破坏时的应力低于钢材

的抗拉强度，甚至还低于屈服点（2分）。

3.

参考答案：

当温度升高时，在200℃以内钢材性能没有很大的变化，43O℃~540℃之间强度急剧下降，60O℃时强度很低，不能承受荷载。但在25O℃左右时，钢材的强度反而略有提高，同时塑性和韧性均下降，材料有转脆的倾向，钢材表面氧化膜呈蓝色，称为蓝脆现象。

解题方案：

理解概念

评分标准：

当温度升高时，在20O℃以内钢材性能没有很大的变化，43O℃~54O℃之间强度急剧下降，60O℃时强度很低，不能承受荷载。（1分）但在250℃左右时，钢材的强度反而略有提高，同时塑性和韧性均下降，材料有转脆的倾向，钢材表面氧化膜呈蓝色，称为蓝脆现象。（3分）

4.

参考答案：

双轴对称的工字形截面悬臂构件，在悬臂端处承受外扭矩MT，使上下翼缘向不同方向弯曲。由于悬臂端截面可以自由翘曲，而固定端截面完全不能翘曲，因此各中间截面受到不同程度的约束，这就是约束扭转。

解题方案：

理解概念

评分标准：

双轴对称的工字形截面悬臂构件，在悬臂端处承受外扭矩MT，使上下翼缘向不同方向弯曲。（2分）由于悬臂端截面可以自由翘曲，而固定端截面完全不能翘曲，因此各中间截面受到不同程度的约束，这就是约束扭转。（2分）

5.

参考答案：

当梁所受弯矩增大到某一值，梁不再保持平面弯曲而微微离开弯曲平面，但仍保持平衡状态，这时梁处于丧失稳定的临界状态；相应的弯矩，称为临界弯矩。

解题方案：

理解概念

评分标准：

当梁所受弯矩增大到某一值，梁不再保持平面弯曲而微微离开弯曲平面（1分），但仍保持平衡状态，（2分）这时梁处于丧失稳定的临界状态；相应的弯矩，称为临界弯矩。（1分）

三、计算题（25分，共 5 题，每小题 5 分）

1.

参考答案：

Z向收缩率

解题方案：

评分标准：

2.

参考答案：

解题方案：评分标准：

3.

参考答案：

解题方案：评分标准：

4.

参考答案：

解题方案：

评分标准：

5.

参考答案：

解题方案：

评分标准：

四、简答题（25分，共 5 题，每小题 5 分）

1.

参考答案：

钢材在有拉应力的循环荷载作用下，当循环次数达某定值时，发生突然破坏的现象称为钢材疲劳，其破坏时的应力低于钢材的抗拉强度，甚至还低于屈服强度。影响因素：构造状况、应力幅及荷载的循环次数。

解题方案：

从疲劳导致强度降低的机理来考虑

评分标准：

钢材在有拉应力的循环荷载作用下，当循环次数达某定值时，发生突然破坏的现象称为钢材疲劳，（2分）其破坏时的应力低于钢材的抗拉强度，甚至还低于屈服强度。（2分）影响因素：构造状况、应力幅及荷载的循环次数有。（2分）

2.

参考答案：

高强度钢没有明显的屈服点和屈服台阶。这类钢的屈服条件是根据实验分析结果而认定的，故称为条件屈服或屈服强度。条件屈服点是以卸荷后试件中残余应变为0.2%所对应的应力定义的。

解题方案：

残余应变为0.2%

评分标准：

高强度钢没有明显的屈服点和屈服台阶。（2分）这类钢的屈服条件是根据实验分析结果而认定的，（2分）故称为条件屈服或屈服强度。条件屈服点是以卸荷后试件中残余应变为0.2%所对应的应力定义的。（2分）

3.

参考答案：

1.由于焊缝纵向收缩，使两块钢板趋于形成反方向的弯曲变形，但实际上焊缝将两块钢板连接成整体，不能分开，于是两块钢板的中间产生横向拉应力，而两端则产生压应力。

2.由于先焊的焊缝已经凝固，阻止了后焊焊缝在横向自由膨胀，使其发生横向的塑性压缩变形。当焊缝冷却时，后焊焊缝的收缩受到已凝固焊缝的限制而产生横向拉应力，因应力自相平衡，更远处的焊缝受拉应力。焊缝的横向应力就是上述原因产生的合力结果。

解题方案：

温度的影响

评分标准：

1.由于焊缝纵向收缩，使两块钢板趋于形成反方向的弯曲变形，但实际上焊缝将两块钢板连接成整体，不能分开，于是两块钢板的中间产生横向拉应力，而两端则产生压应力。（2分）

2.由于先焊的焊缝已经凝固，阻止了后焊焊缝在横向自由膨胀，使其发生横向的塑性压缩变形。当焊缝冷却时，后焊焊缝的收缩受到已凝固焊缝的限制而产生横向拉应力，因应力自相平衡，更远处的焊缝受拉应力。（2分）焊缝的横向应力就是上述原因产生的合力结果。（2分）4.

参考答案：

1.上、下弦横向水平支撑上、下弦横向水平支撑的作用是分别减少屋架上、下弦杆在屋架平面外的计算长度，同时承受和传递山墙的纵向水平风荷裁，提高房屋的空间刚度。

2. 下弦纵向水平支撑下弦纵向水平支撑与下弦横向水平支撑在下弦平面内组成一封闭体系，提高屋盖的整体刚度；当一榀横向排架受到

局部水平力(如吊车横向水平吊动力)作用而发生侧移时，可将荷载的作用分散到相邻排架上，以减少在局部荷载作用下排架的变形和内力，起空间工作的作用。 3. 垂直支撑垂直支撑联系屋架上、下弦水平支撑，并和屋架水平支撑一起形成几何不变的屋盖空间结构，是上弦横向水平支撑的支承点。 4.系杆系杆是保证无横向水平支撑的所有屋架在上弦杆平面外的稳定和安装时屋架的稳定，第—柱间的刚性系杆将山墙的风荷载传到横向水平支撑。

解题方案：

屋盖的分类按支撑不同分类

评分标准：

1.上、下弦横向水平支撑上、下弦横向水平支撑的作用是分别减少屋架上、下弦杆在屋架平面外的计算长度，同时承受和传递山墙的纵向水平风荷裁，提高房屋的空间刚度。（2分）

2. 下弦纵向水平支撑下弦纵向水平支撑与下弦横向水平支撑在下弦平面内组成一封闭体系，提高屋盖的整体刚度；当一榀横向排架受到局部水平力(如吊车横向水平吊动力)作用而发生侧移时，可将荷载的作用分散到相邻排架上，以减少在局部荷载作用下排架的变形和内力，起空间工作的作用。（2分）

3. 垂直支撑垂直支撑联系屋架上、下弦水平支撑，并和屋架水平支撑一起形成几何不变的屋盖空间结构，是上弦横向水平支撑的支承点。（2分）

4.系杆系杆是保证无横向水平支撑的所有屋架在上弦杆平面外的稳定和安装时屋架的稳定，第—柱间的刚性系杆将山墙的风荷载传到横向水平支撑（2分）

5.

参考答案：

拉条的设置与实腹式檀条的强度、整体稳定和刚度验算有很大关系，因为拉条为实腹式檀条提供了侧向支承，减小檀条沿屋面坡度方向的跨度，将简支梁变为连续梁，内力峰值减小，因此，拉条的设置对实腹式檀条的强度、檀体稳定和刚度，起了很有利的作用。在檀条设计中应该根据檀条的跨度，设置一道(L ＝4～6m)或两道(L＞6m)拉条。

解题方案：

拉条对檀条的强度、整体稳定和刚度验算有很大关系

评分标准：

拉条的设置与实腹式檀条的强度、整体稳定和刚度验算有很大关系，（2分）因为拉条为实腹式檀条提供了侧向支承，减小檀条沿屋面坡度方向的跨度，将简支梁变为连续梁，内力峰值减小，（2分）因此，拉条的设置对实腹式檀条的强度、檀体稳定和刚度，起了很有利的作用。（2分）在檀条设计中应该根据檀条的跨度，设置一道(L＝4～6m)或两道(L＞6m)拉条。（2分）