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1、A 電大【鋼結(jié)構(gòu)】 形考作業(yè)答案 作業(yè)一 一、單項(xiàng)選擇題 1、C 2、C 3、B 4、 B 5、A 6、B 7、B 8、C 9、 A 10、D 11、C 12、A 13、B 14、B 15、B 16、A 17、 A 18、C 19、 C 20、 C 二、判斷題 1、 V 2、X 3、x 4、V 5、V 6、V 7、X 8、V 9、X 10、X 三、簡(jiǎn)答題 1 、鋼結(jié)構(gòu)和其他材料的結(jié)構(gòu)相比具有哪些特點(diǎn)？ 答：（ 1 ）建筑鋼材強(qiáng)度高，塑性和韌性好； （ 2）鋼結(jié)構(gòu)的重量輕； （3） 材質(zhì)均勻，與力學(xué)計(jì)算的假定比較符合； （4） 鋼結(jié)構(gòu)制作簡(jiǎn)便，施工工期短； （

2、5） 鋼結(jié)構(gòu)密閉性好； （6） 鋼結(jié)構(gòu)耐腐蝕性差； （ 7）鋼材耐熱不耐火； （8）鋼結(jié)構(gòu)可能發(fā)生脆性斷裂。 2. 鋼材“耐熱不耐火”的含義是什么？規(guī)范對(duì)其有何規(guī)定？ 答：鋼材受熱，當(dāng)溫度在200C以內(nèi)時(shí)，其主要力學(xué)性能，如屈服點(diǎn)和彈性模量 降低不多。溫度超過(guò)200C后，材質(zhì)發(fā)生較大變化，不僅強(qiáng)度逐步降低，還會(huì)發(fā) 生藍(lán)脆和徐變現(xiàn)象。溫度達(dá) 600C時(shí)，鋼材進(jìn)入塑性狀態(tài)不能繼續(xù)承載。因此， 《鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范》規(guī)定鋼材表面溫度超過(guò) 150C后即需加以隔熱防護(hù)，對(duì)需防 火的結(jié)構(gòu)，應(yīng)按相關(guān)的規(guī)范采取防火保護(hù)措施。 3、 鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)必須滿足的功能包括哪些方面？ 答：（1）應(yīng)能承受在正常施

3、工和正常使用時(shí)可能出現(xiàn)的各種情況， 包括荷載和溫 度變化、基礎(chǔ)不均勻沉降以及地震作用等； （2） 在正常使用情況下結(jié)構(gòu)具有良好的工作性能； （3） 在正常維護(hù)下結(jié)構(gòu)具有足夠的耐久性； （4） 在偶然事件發(fā)生時(shí)及發(fā)生后仍能保持必需的整體穩(wěn)定性。 4、 時(shí)效硬化和人工時(shí)效各指什么？ 答：時(shí)效硬化：在高溫時(shí)熔化于鐵中的少量碳和氮， 隨著時(shí)間的增長(zhǎng)逐漸從純鐵 中析出，形成自由碳化合物和氮化物，對(duì)純鐵體的塑性變形起遏制作用， 從而使 鋼材的強(qiáng)度提高，塑性、韌性下降，這種現(xiàn)象稱為時(shí)效硬化，俗稱老化。 人工時(shí)效：時(shí)效硬化的過(guò)程一般很長(zhǎng)，在材料塑性變形后加熱，可以使時(shí)效硬化 發(fā)展特別迅速，這種方

4、法稱為人工時(shí)效。 5、 什么情況下會(huì)產(chǎn)生應(yīng)力集中，應(yīng)力集中對(duì)鋼材性能有何影響？ 答：在鋼結(jié)構(gòu)的構(gòu)件中可能存在孔洞、槽口、凹角、截面突然改變以及鋼材內(nèi)部 缺陷等，使構(gòu)件中的應(yīng)力分布將不再保持均勻， 而是在某些區(qū)域產(chǎn)生局部高峰應(yīng) 力，在另外一些區(qū)域則應(yīng)力降低，形成所謂應(yīng)力集中現(xiàn)象。 應(yīng)力集中會(huì)使鋼材變脆的趨勢(shì)。 6簡(jiǎn)述鋼材的疲勞破壞過(guò)程 答：鋼材在反復(fù)荷載作用下，結(jié)構(gòu)的抗力及性能都會(huì)發(fā)生重要變化， 甚至發(fā)生疲 勞破壞。根據(jù)試驗(yàn)，在直接的連續(xù)反復(fù)的動(dòng)力荷載作用下，鋼材的強(qiáng)度將降低， 即低于一次靜力荷載作用下的拉伸試驗(yàn)的極限強(qiáng)度 丄，這種現(xiàn)象稱為鋼材的疲 勞。疲勞破壞表現(xiàn)為突發(fā)的脆性斷裂。

5、 7、鋼材常見(jiàn)的冶金缺陷有哪些，各自的具體含義是什么? 答：鋼材常見(jiàn)的冶金缺陷包括偏析、非金屬夾雜、氣孔、裂紋及分層等。 偏析：是指鋼材中化學(xué)成分不一到和不均勻， 特別是硫、 磷偏析嚴(yán)重造成鋼材的 性能惡化； 非金屬夾雜：是指鋼中含有硫化物與氧化物等雜質(zhì)； 氣孔：是澆鑄鋼錠時(shí)， 由氧化鐵與碳作用所生成的一氧化碳?xì)怏w不能充分逸出而 形成的。 作業(yè)二 一、單項(xiàng)選擇題 1、 B 2、 C 3、 A 4、 D 5、 C 6、 B 7、 C 8、 D 9、 D 10 、 B 11、 A 12、 B 13、 C 14、 C 15、 B 16、 C 17、 A 18、 C

6、19、 C 20、 C 、判斷題 1、V 2、X 3、x 4、V 5、V 6、V 7、X 8、V 9、X 10 、 V 三、簡(jiǎn)答題 1 、鋼結(jié)構(gòu)焊接連接方法的優(yōu)點(diǎn)和缺點(diǎn)有哪些？ 答：優(yōu)點(diǎn) （ 1 ）焊件間可以直接相連，構(gòu)造簡(jiǎn)單，制作加工方便； （ 2）不削弱截面，節(jié)省材料； （3）連接的密閉性好，結(jié)構(gòu)的剛度大； （ 4）可實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化操作，提高焊接結(jié)構(gòu)的質(zhì)量。 缺點(diǎn) （ 1 ）焊縫附近的熱影響區(qū)內(nèi)，鋼材的金相組織發(fā)生改變，導(dǎo)致局部材質(zhì)變脆； （2）焊接殘余應(yīng)力和殘余變形使受壓構(gòu)件承載力降低； （3）焊接結(jié)構(gòu)對(duì)裂紋很敏感，局部裂紋一旦發(fā)生，容易擴(kuò)展至

7、整個(gè)截面，低溫 冷脆問(wèn)題也較為突出。 2、 高強(qiáng)度螺栓的預(yù)拉力設(shè)計(jì)值 P的計(jì)算公式中，系數(shù)的確定考慮了哪些因素？ 答：(1)擰緊螺栓時(shí)螺栓同時(shí)受到由預(yù)拉力引起的拉應(yīng)力和由扭矩引起的扭轉(zhuǎn)剪 應(yīng)力作用； (2) 施工時(shí)為了彌補(bǔ)高強(qiáng)度螺栓預(yù)拉應(yīng)力的松弛損失，一般超張拉 5%s 10%, 為此考慮一個(gè)超張拉系數(shù)0.9; (3) 考慮螺栓材質(zhì)的不均勻性，引入一個(gè)折減系數(shù) 0.9; (4) 由于以螺栓的抗拉引吭高歌為準(zhǔn)，為了安全引入一個(gè)安全系數(shù) 0.9。 3、 抗剪普通螺栓有哪幾種可能的破壞形式？如何防止？ 答：破壞形式：(1)當(dāng)螺栓桿直徑較小而板件較厚時(shí)，螺栓桿可能被剪斷； (2

8、) 當(dāng)螺栓桿直徑較大、板件較薄時(shí)，板件可能被擠壞，由于螺栓桿和板件的 擠壓是相對(duì)的，故也把這種破壞叫做螺栓承壓破壞； (3) 板件截面可能因螺栓孔削弱太多而被拉斷； (4) 端距太小，端距范圍內(nèi)的板件可能被螺栓桿沖剪破壞。 防止： 第(3)種破壞形式屬于構(gòu)件的強(qiáng)度計(jì)算，第(4)種破壞形式通過(guò)限制螺栓端距 大于或等于2d0加以避免。因此，抗剪螺栓連接計(jì)算只考慮第(1)、(2)種破壞 形式。 4、減少焊接應(yīng)力和焊接變形的設(shè)計(jì)措施有哪些？ 答：(1)盡可能使焊縫對(duì)稱于構(gòu)件截面的中性軸，以減少焊接變形; (2) 采用適宜的焊腳尺寸和焊縫長(zhǎng)度； (3) 焊縫不宜過(guò)分集中。 (4) 盡量

9、避免兩條或三條焊縫垂直交叉； (5) 盡量避免在母材厚度方向的收縮應(yīng)力。 四、計(jì)算題 解：將F分解為垂直于焊縫和平行于焊縫的分力 將F分解為垂直于焊縫和平行于焊縫的分力 N Fsin F sin 45o 162.61(kN) 230 ^ 2 A M N?e 162.61 0.03 4.8783 N 2helw 162.61 103 2 0.7 8 (220 16) 71.17(N： mm2) 6M 6 4.878 106 2 0.7 8 (220 16)2 62.79(N mm2) 62.79 71.17 133.96(N

10、mm2) V F cos F cos45o 230 2 2 47.61(kN) 3 V 47.61 10 AW 2 0.7 8 (220 16) 20.84(N mm2) f (133.96)2 ■,( 1.22 20.842 111.76( N mm2) ffw 160 N mm2 直角角焊縫的強(qiáng)度滿足要求 作業(yè)三 、單項(xiàng)選擇題 1、D 2、B 3、C 4、B 5、D 6、B 7、C 8、D 9、B 10、C 11、C 12、 C 13、 C 14、 D 15、 B 16、D 17、A 18、A 19、C 20

11、、 A 、判斷題 1、V 2>X 3、X 4、V 5、V 6、V 7、X 8、V 9、X 10、V 三、簡(jiǎn)答題 1、實(shí)腹式軸心受壓構(gòu)件進(jìn)行截面選擇時(shí)，應(yīng)主要考慮的原則是什么？ 答；（1）面積的分布應(yīng)盡量開(kāi)展，以增加截面的慣性矩和回轉(zhuǎn)半徑，提高柱的整 體穩(wěn)定承載力和剛度；（2）兩個(gè)主軸方向盡量等穩(wěn)定，以達(dá)到經(jīng)濟(jì)的效果； （3）便于與其他構(gòu)件進(jìn)行連接，盡量能構(gòu)造簡(jiǎn)單，制造省工，取材方便。 2、計(jì)算格構(gòu)式軸心受壓構(gòu)件繞軸的整體穩(wěn)定時(shí)，為什么采用換算長(zhǎng)細(xì)比？ 答：對(duì)于格構(gòu)式軸心受壓構(gòu)件， 當(dāng)繞虛軸失穩(wěn)時(shí)， 因肢件之間并不是連續(xù)的板而 只是每隔一定距離用綴條

12、或綴板聯(lián)系起來(lái)， 構(gòu)件的剪切變形較大， 剪力造成的附 加影響不能忽略，通常采用換算長(zhǎng)細(xì)比來(lái)考慮綴材剪切變形對(duì)格構(gòu)式軸心受壓構(gòu) 件繞虛軸的穩(wěn)定承載力的影響。 3、簡(jiǎn)述實(shí)腹式軸心受壓構(gòu)件的設(shè)計(jì)步驟？ 答：（1）假定構(gòu)件的長(zhǎng)細(xì)比入，求出需要的截面面積 A。 （ 2）計(jì)算兩個(gè)主軸所需要的回轉(zhuǎn)半徑 （3）由計(jì)算的截面面積 A 和兩個(gè)主回轉(zhuǎn)半徑優(yōu)先選用型鋼。 （ 4）由所需要的 A、h、b 等，以及同時(shí)考慮構(gòu)造要求、局部穩(wěn)定以及鋼材規(guī)格 等，確定截面的初選尺寸。 （ 5）構(gòu)件強(qiáng)度、穩(wěn)定和剛度驗(yàn)算 4、鋼梁腹板計(jì)算高度如何取值？ 答：（ 1）軋制型鋼梁，為腹板在與上下翼緣相交接處兩內(nèi)弧起點(diǎn)間的

13、距離； （ 2）焊接組合梁，為腹板高度； （ 3）鉚接組合梁，為上下翼緣與腹板連接的鉚釘（或高強(qiáng)螺栓 ）線間最近距 離。 四、計(jì)算題 （ 1 ）驗(yàn)算支柱的剛度 先計(jì)算長(zhǎng)細(xì)比 x l0x /i x, l0y /iy x [ ] ， y [ ] 剛度滿足要求。 （ 2）驗(yàn)算此支柱的整體穩(wěn)定 由題目所給的a類截面的整體穩(wěn)定系數(shù)表與b類截面的整體穩(wěn)定系數(shù)表中可以計(jì) 算出x，y ；取min 進(jìn)行整體穩(wěn)定性驗(yàn)算: N ( A) f 整體穩(wěn)定性滿足要求。 作業(yè)四 、單項(xiàng)選擇題 1、D 2、D 3、B 4、D 5、D 6、7、D 8、C 9、 10、A 11、C 12

14、、C 13、A 14、D 15、A 16、A 17、A 18、A 19、C 20、B 、判斷題 1、V 2>X 3、 4、V 5、V 6、V 7、V 8、V 9、X 10、X 三、簡(jiǎn)答題 1、 什么是梁的整體失穩(wěn)現(xiàn)象？ 答：梁主要用于承受彎矩，為了充分發(fā)揮材料的強(qiáng)度，其截面通常設(shè)計(jì)成高而窄 的形式。荷載作用在最大剛度平面內(nèi)。當(dāng)荷載較小時(shí)，僅在彎矩作用平面內(nèi)彎曲； 當(dāng)荷載增大到某一數(shù)值后，梁在彎矩作用平面彎曲同時(shí)，將突然發(fā)生側(cè)向彎曲和 扭轉(zhuǎn)，并喪失繼續(xù)承載的能力，這種現(xiàn)象稱為梁的彎扭屈曲或整體失穩(wěn)。 2、 根據(jù)彈性穩(wěn)定理論確定框架柱的計(jì)算長(zhǎng)度時(shí)，都做了哪些假定？ 答：(1)框架只承

15、受作用于節(jié)點(diǎn)的豎向荷載， 忽略橫梁荷載和水平荷載產(chǎn)生梁端 彎矩的影響； (2) 所有框架柱同時(shí)喪失穩(wěn)定，即所有框架柱同時(shí)達(dá)到臨界荷載； (3) 失穩(wěn)時(shí)橫梁兩端的轉(zhuǎn)角相等。 3、 實(shí)腹式壓彎構(gòu)件截面選擇的具體步驟有哪些？ 答：(1)計(jì)算構(gòu)件的內(nèi)力設(shè)計(jì)值；即彎矩設(shè)計(jì)值MX、軸心壓力設(shè)計(jì)值N和剪力 設(shè)計(jì)值V: (2) 選擇截面形式； (3) 確定鋼材及強(qiáng)度設(shè)計(jì)值； (4) 確定彎矩作用平面內(nèi)和平面外的計(jì)算長(zhǎng)度； (5) 根據(jù)經(jīng)驗(yàn)或已有資料初選截面尺寸； (6) 對(duì)初選截面進(jìn)行強(qiáng)度驗(yàn)算、剛度驗(yàn)算、彎矩作用平面內(nèi)整體穩(wěn)定性驗(yàn)算、 彎矩作用平面外整體穩(wěn)定驗(yàn)算和局部穩(wěn)定性驗(yàn)算， 如驗(yàn)算

16、不滿足要求，則對(duì)初選 截面進(jìn)行調(diào)整，重新計(jì)算，直至滿足要求。 4、為什么要在桁架組成的屋蓋結(jié)構(gòu)中設(shè)置支撐系統(tǒng)，支撐系統(tǒng)具體作用體現(xiàn)在 哪些方面？ 答：屋架在其自身平面內(nèi)為幾何形狀不變體系并具有較大的剛度， 能承受屋架平 面內(nèi)的各種荷載。但是，平面屋架本身在垂直于屋架平面的側(cè)向(屋架平面外) 剛度和穩(wěn)定性則很差，不能承受水平荷載。因此，為使屋架結(jié)構(gòu)有足夠的空間剛 度和穩(wěn)定性，必須在屋架間設(shè)置支撐系統(tǒng)。 保證結(jié)構(gòu)的空間整體作用； 避免壓桿側(cè)向失穩(wěn)，防止拉桿產(chǎn)生過(guò)大的振動(dòng) 承擔(dān)和傳遞水平荷載 保證結(jié)構(gòu)安裝時(shí)的穩(wěn)定與方便。 四、計(jì)算題 解：(1)計(jì)算總彎矩 梁自重產(chǎn)生的彎矩為：

17、 1 2 Mi 517 1.2 6 2797 8 N -m 外荷載在跨中產(chǎn)生的最大彎矩為： 1 2 M2 — 29700 1.2 62 133650 8 N m 總彎矩為: 133650 2792 136442 Nm (2)驗(yàn)算彎曲正應(yīng)力 也 136442 1033 他8 xWnx 1.05 692 103 =215 N/mm2 (3)驗(yàn)算支座處最大剪應(yīng)力: 支座處最大剪力: 1 —[(29700 6 517 6) 1.2] V= 2 108781.2 N 驗(yàn)算剪應(yīng)力: VS Itw 108781.2 27.5 10 9.5 41.63 N/mm2 v fv = 125 N/mm2