钢结构一注6试题及解答.docx

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钢结构一注6试题及解答

一级注册结构工程师钢结构专业历年试题

2010年试题与解答

题16～21

某单层工业厂房为钢结构，厂房柱距21m，设置有两台重级工作制的软钩吊车，吊车每侧有4个车轮，最大轮压标准值Pk,max=355kN，吊车轨道高度hR=150mm，每台吊车的轮压分布如图16~21中的（a）图所示。

吊车梁为焊接工字形截面如图16~21中的（b）图所示，采用Q345C钢制作，焊条采用E50型。

图中长度单位为mm。

图16～21

16．在竖向平面内，吊车梁的最大弯矩设计值Mmax=14442.5kN·m，试问，强度计算中，仅考虑Mmax作用时吊车梁下翼缘的最大拉应力设计值（N／mm2），与下列何项数值最为接近?

A．206B．235C．247D．274

【解答】对于重级工作制吊车梁，由于应力循环次数n>5×104，需要计算疲劳，依据《钢结构设计规范》GB50017-2003的4.1.1条：

对需要计算疲劳的梁。

宜取γx=γy=1.0

=

N/mm2（4.1.1）

17．在计算吊车梁的强度、稳定性及连接的强度时，应考虑由吊车摆动引起的横向水平力，试问，作用在每个吊车轮处由吊车摆动引起的横向水平力标准值Hk（kN），与下列何项数值最为接近?

A．11.lB．13.9C．22.3D．35.5

【解答】依据《钢结构设计规范》GB50017-2003的3.2.2条规定：

α—系数，对一般软钩吊车α=0.1，抓斗或磁盘吊车宜采用α=0.15，硬钩吊车宜采用α=0.2。

Hk=αPk,max=0.1×355=35.5kN（3.2.2）

18．在吊车最大轮压作用下，试问，吊车梁在腹板计算高度上边缘的局部承压应力设计值（N／mm2），与下列何项数值最为接近?

A．78B．71C．61D．52

【解答】依据《钢结构设计规范》GB50017-2003的4.1.3条：

σc=

≤f（4.1.3-1）

式中F—集中荷载，对动力荷载应考虑动力系数；

ψ—集中荷载增大系数；对重级工作制吊车梁，ψ=1.35；对其他梁，ψ=1.0；

lz—集中荷载在腹板计算高度上边缘的假定分布长度，按下式计算：

lz=a+5hy+2hR

a—集中荷载沿梁跨度方向的支承长度，对钢轨上的轮压可取50mm；

hy—自梁顶面至腹板计算高度上边缘的距离；

hR—轨道的高度，对梁顶无轨道的梁hR=0；

f—钢材的抗压强度设计值。

σc=

=

N/mm2

上式中，1.1为动力系数，依据《建筑结构荷载规范》GB50009-2001（2006年版）的5.3.1条取值；1.4为可变荷载分项系数。

19．假定吊车梁采用突缘支座，支座端板与吊车梁腹板采用双面角焊缝连接，焊脚尺寸hf=10mm，支座剪力设计值V=3041.7kN，试问，该角焊缝的剪应力设计值（N／mm2），与下列何项数值最为接近?

A．70B．90C．110D．180

【解答】依据《钢结构设计规范》GB50017-2003的7.1.3条：

7.1.3直角角焊缝的强度计算。

1在通过焊缝形心的拉力、压力或剪力作用下：

正面角焊缝（作用力垂直于焊缝长度方向）：

σf≤

≤βf

（7.1.3-1）

侧面角焊缝（作用力平行于焊缝长度方向）：

τf=

≤

（7.1.3-2）

τf=

=

N/mm2

有观点认为，依据《钢结构设计手册》（第三版），应取1.2V计算，最后得到

108N／mm2

注意：

焊缝的有效长度

20．吊车梁由一台吊车荷载引起的最大竖向弯矩标准值Mk，max=5583.5kN·m。

试问，考虑欠载效应，吊车梁下翼缘与腹板连接处腹板的疲劳应力幅（N／mm2），与下列何项数值最为接近?

A．74B．70C．66D．53

【解答】依据《钢结构设计规范》GB50017-2003的6.2.1条，△σ=σmax－σmin，由于σmax与σmin中均包含相同的永久荷载效应，故可以用可变荷载引起的应力表示△σ。

查表6.2.3-1，得到αf=0.8

σ=

（4.1.4-2）

αf·△σ=

mm2

21．厂房排架分析时，假定两台吊车同时作用，试问，柱牛腿由吊车荷载引起的最大竖向反力标准值（kN），与下列何项数值最为接近?

A．2913B．2191C．2081D．1972

【解答】将轮压布置于影响线上，如图21所示,依据《建筑结构荷载规范》GB50009-2001（2006年版）的5.2.2条，重级工作制（A6～A8）应乘以0.95；

5.2.2计算排架时，多台吊车的竖向荷载和水平荷载的标准值应乘以表5.2.2中规定的折减系数。

表5.2.2多台吊车的荷载折减系数

参与组合的

吊车台数

吊车工作制

A1~A5

A6~A8

2

3

4

0.9

0.85

0.8

0.95

0.9

0.85

注：

对于多层吊车的单跨或多跨厂房，计算排架时，参与组合的吊车台数及荷载的折减系数，应按实际情况考虑。

kN

或者：

根据比例关系可知，影响线竖标为1.0以左各轮压处影响线竖标之和为

影响线竖标为1.0以右各轮压处影响线竖标之和为

于是，牛腿处总压力标准值为（2.35+1+2.82）×355=2190.4kN

0.95×2190.4=2081kN，选择C。

若没有注意到0.95的折减，会错选B。

题22～23

某平台钢柱的轴心压力设计值为N=3400kN，柱的计算长度lox=6m，loy=3m，采用焊接工字形截面，截面尺寸如图22~23所示，翼缘钢板为剪切边，每侧翼缘板上有两个直径d0=24mm的螺栓孔，钢柱采用Q235-B钢制作，采用E43型焊条。

图22～23

22．假如柱腹板增设纵向加劲板以保证局部稳定，试问，稳定性计算时，该柱最大压应力设计值（N／mm2），与下列何项数值最为接近?

A．165B．170C．182D．190

【解答】查《钢结构设计规范》GB50017-2003表5.1.2-1，焊接工字形截面，翼缘为剪切边时，对x轴属于b类，对y轴属于c类。

5.1.2实腹式轴心受压构件的稳定性应按下式计算：

≤f（5.1.2-1）

A—构件的毛截面面积。

5.4.6………………..

用纵向加劲肋加强的腹板，其在受压较大翼缘与纵向加劲肋之间的高厚比，应符合本规范第5.4.2条或第5.4.3条的要求。

纵向加劲肋宜在腹板两侧成对配置，其一侧外伸宽度不应小于10tw，厚度不应小于0.75tw。

表5.1.2-1轴心受压构件的截面分类（板厚t<40mm）

截面形式

对x轴

对y轴

焊接，翼缘为轧制或剪切边

b类

c类

按照c类、λv=29.4，查表，得到φ=0.906

N/mm2故选择C

23．假设柱腹板不增设加劲肋加强，且已知腹板的高厚比不符合要求，试问，强度计算时，该柱最大压应力设计值（N／mm2）与下列何项数值最为接近?

A．165B．170C．180D.190

【解答】依据《钢结构设计规范》GB50017-2003第5.4.6、5.4.2条计算：

5.1.1轴心受拉构件和轴心受压构件的强度，除高强度螺栓摩擦型连接处外，应按下式计算：

σ≤

≤f（5.1.1-1）

式中N一轴心拉力或轴心压力；

An—净截面面积。

5.4.6H形、工字形和箱形截面受压构件的腹板，其高厚比不符合本规范第5.4.2条或第5.4.3条的要求时，可用纵向加劲肋加强，或在计算构件的强度和稳定性时将腹板的截面仅考虑计算高度边缘范围内两侧宽度各为20tw

的部分（计算构件的稳定系数时，仍用全部截面）。

mm2

N/mm2故选择D

24．某受压构件采用热轧H型钢HN700×300×13×24（mm），其腹板与翼缘相接处两侧圆弧半径r=28mm，试问，进行局部稳定验算时，腹板计算高度ho与其厚度tw之比值，与下列何项数值最为接近?

A42B．46C．50D．54

【解答】依据《钢结构设计规范》GB50017-2003第4.1.3条注释确定h0。

4.1.3………………

注：

腹板的计算高度h0；对轧制型钢梁，为腹板与上、下翼缘相接处两内弧起点间的距离；对焊接组合梁，为腹板高度；对铆接（或高强度螺栓连接）组合梁，为上、下翼缘与腹板连接的铆钉（或高强度螺栓）线间最近距离（见图4.3.2）。

………………………….

4.3.2加劲肋布置

1横向加劲肋；2纵向加劲肋；3短加劲肋

故选择D

题25~27

某钢平台承受静荷载，支撑与柱的连接节点如图25~27所示，支撑杆的斜面拉力设计值N=650kN，采用Q235-B钢制作，E43型焊条。

图25～27

25．支撑拉杆为双角钢2∟100×10，角钢与节点板采用两侧角焊缝连接，角钢肢背焊缝hf=10mm，肢尖焊缝hf=8mm，试问，角钢肢背的焊缝连接长度（mm），与下列何项数值最为接近?

A．230B．290C．340D．460

【解答】依据《钢结构设计规范》GB50017-2003表3.4.1-3、第7.1.3、8.2.7条

肢背焊缝所需计算长度为：

角钢与节点板连接时的内力分配系数表60

角钢连接形式

连接简图

内力分配系数

肢背k1

肢尖k2

等肢角钢

0.7

0.3

不等肢角钢短肢相并

0.75

0.25

不等肢角钢短肢相并

0.65

0.35

mm

8hf=8×10=80＜lw＜60hf=60×10=600

7.1.3………

lw—角焊缝的计算长度，对每条焊缝取其实际长度减去2hf；

8.2.7…………..

5侧面角焊缝的计算长度不宜大于60hf，当大于上述数值时，其超过部分在计算中不予考虑。

若内力沿侧面角焊缝全长分布时，其计算长度不受此限。

所需焊缝几何长度为203+2×10=223mm，故选择A

26．节点板与钢柱采用双面角焊缝连接，取焊脚尺寸hf=8mm，试问，焊缝连接长度（mm），与下列何项数值最为接近?

A．290B．340C．390．D．460

【解答】焊缝受到的水平力为Nx=4／5×650=520kN，

竖向力为Ny=3／5×650=390kN。

依据《钢结构设计规范》GB50017-2003表3.4.1-3、第7.1.3计算

7.1.3直角角焊缝的强度计算

1……………….

2在各种力综合作用下，σf和τf共同作用处：

≤

（7.1.3-3）

式中σf—按焊缝有效截面（helw）计算，垂直于焊缝长度方向的应力；

τf—按焊缝有效截面计算，沿焊缝长度方向的剪应力；．

βf—正面角焊缝的强度设计值增大系数：

对承受静力荷载和间接承受动力荷载的结构，βf=1.22；对直接承受动力荷载待结构，βf=1.0。

=

≤

≤160

解方程：

lw≥322mm

考虑到焊缝端部的缺陷之后，角焊缝所需几何长度为322+2×8=338mm

故选择B

27．假设节点板与钢柱采用V形坡口焊缝，焊缝质量等级为二级，试问，焊缝连接长度（mm），与下列何项数值最为接近?

A．330B．370C．410D．460

【解答】焊缝受到的水平力为Nx=4／5×650=520kN，

竖向力为Ny=3／5×650=390kN