东农大水利水电专业水工钢结构答案.docx
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水工钢结构作业题参考答案
作业题一答案
一、名词解释（每题3分，共计12分）
1.最大梁高：
是指建筑物净空要求所允许采用的梁截面高度的最大尺寸。
2.闸门埋固部分：
是指埋设与水工建筑物的接触表面而与闸门的门体或支承相配合的部分。
3.平面闸门：
是指挡水面板为平面的闸门，包括一块平面的整板及梁格式的平面闸门。
4.柱脚：
柱下端与基础相连的部分称为柱脚。
二、填空题（每空2分，共计30分）
1.构造 计算
2.型钢梁 组合梁
3.启闭设备 埋固构件 最优
4.平面内 平面外
5.大小 方向 双轴 单轴
6.叠接 平接
三、单项选择题（每题2分，共计6分）
1.A2.B 3.A
四、问答题（每题8分，共计40分）
1.要求钢梁在荷载作用下，其弯曲正应力、剪应力、局部承压应力以及在复杂应力状态下的折算应力等均不超过规范规定的相应强度设计值。
2.
（1）确定闸门上需要设置的构件，每种构件需要的数目以及确定每个构件的所在位置等（。
2）结构布置是否合理直接关系到闸门能否达到安全运行、使用方便、操作灵活、经久耐用、节约材料、构造简单和制造方便等方面的要求。
3.
（1）全跨永久荷载+全跨可变荷载；
（2）全跨永久荷载+半跨可变荷载；（3）全跨屋架、支撑及天窗架自重
+半跨檩条、屋面板和活荷载。
4.
（1）有刚性铺板密铺在梁的受压翼缘上并与其牢固连接、能阻止梁受压翼缘的侧向位移时（；2）工字形截面或H型钢截面简支梁受压翼缘的自由长度l1与其宽度b1之比不超过规定的数值时；（3）箱形截面简支梁，其截面尺寸满足h/b0≤6，且l1/b0≤95（235/fy）时不必计算。
5.
（1）结构的重要性。
（2）荷载情况。
（3）连接方法。
（4）结构所处的温度和环境。
（5）钢材的厚度。
五、判断题（每题2分，共计12分）（答√或×）
1.√2.√3.√4.×5.×6.√
作业题二答案
一、名词解释（每题3分，共计12分）
1.循环荷载：
是大小和方向随时间变化的荷载。
2.轴心受力部件：
是指承受通过截面形心轴线纵向力作用的构件。
3.工作闸门：
是指建筑物正常运行时经常使用的闸门。
4
4.主应力：
按照理想的桁架的计算简图所算出个杆的轴心力，使杆件截面上产生的均匀正应力。
二、填空题（每空2分，共计30分）
1.弹性
2.拼接
3.选择
4.承重构件
弹塑性
连接验算尺寸
塑性 强化
大小。
5.永久
6.内力
可变
连接
三、单项选择题（每题2分，共计6分）
1.B2.C 3.C
四、问答题（每题8分，共计40分）
1.
（1）钢材屈服后，塑性变形很大，从屈服到断裂的塑性变形约等于弹性变形的200倍，这样大的塑性变形已使结构失去正常使用功能而达到极限状态，因而无法利用强化阶段。
（2）屈服后塑性变形很大，险情极易被察觉，可以及时采取适当补救措施，以免突然发生破坏。
（3）抗拉强度和屈服点的比值较大，成为结构极大的后背强度，符合结构多级抗震设防的准则，使钢结构从来不会发生真正的塑性破坏。
2.
（1）截面面积的分布应尽量远离主轴线，以增大截面的惯性矩和回转半径，从而提高柱的整体稳定性和刚度；
（2）使两个轴方向的稳定性相等；（3）构造简单，便于制作；（4）便于与其他构件连接；（5）选用便于供应的钢材规格。
3.当主梁所承受的最大弯矩值不超过500kNm时，可考虑使用型钢作为主梁。
若型钢强度不足，可在其上翼缘加焊扁钢予以加强。
采用型钢可以简化制造，降低成本。
当型钢不能满足要求时，可采用由钢板焊接而成的主梁组合梁。
当跨度较大时，采用变截面组合梁较为经济合理。
4.
（1）初选截面尺寸；
（2）计算截面的几何特征；（3）刚度验算；（4）弯矩作用平面内的整体稳定验算；（5）分肢稳定验算；（6）缀材设计。
5.
（1）支座与墩台间应有足够的承压面积；
（2）尽可能使反力通过支座中心，承压应力分布比较均匀；（3）对于简支梁，特别是大跨度梁，应保证梁沿纵向移动的可能，减少因温度变化梁胀缩时产生的附加压力。
五、判断题（每题2分，共计12分）（答√或×）
1.√ 2.× 3.× 4.× 5.√ 6.×
作业题三答案
一、名词解释（每题3分，共计12分）
1.蜂窝梁：
是将工字钢或H型钢的腹板沿折线切割成两部分，然后错开，齿尖对齿尖的焊起来，就形成腹板有孔洞的梁。
2.平面钢桁架：
是指由直杆在端部互相连接而组成的以抗弯为主的格构式结构。
3.事故闸门：
是指当闸门的上游或下游水道或其设备发生故障时，能在动水中关闭的闸门。
4.拉弯构件：
是指同时受轴心拉力N以及弯矩M的构件。
二、填空题（每空2分，共计30分）
1.抗拉强度fu
2.普通
伸长率δ10或δ5
锚固
屈服点fy
3.门叶结构
4.跨度L
5.次梁
6.弯曲屈曲
埋固部分高度H
檩条
扭转屈曲
启闭设备
弯扭屈曲
三、单项选择题（每题2分，共计6分）
1.A 2.B 3.A
四、问答题（每题8分，共计40分）
1.优点是不削弱构件截面，可省去拼接板，结构简单，节约钢材，制造加工方便，密封性能好，易于自动化作业，生产效率高。
2.应充分考虑使用要求、受力合理、节约钢材、桁架与柱或其他构件的连接方法（铰接或钢接，）以及整个桁
架的刚度等问题。
此外，为了便于制造和安装，应尽量使桁架的杆件及节点统一化。
3.
（1）它的最大优点是弦杆和腹杆长度均能一致，节点的构造可以统一，上下弦杆的拼接数量较少（。
2）平行弦桁架两端可以和钢柱做成刚性连接，共同形成承重刚架，这样可以提高整体结构的刚度。
4.
（1）假定柱子的长细比，求出所需的截面面积A。
（2）求两个主轴所需的回转半径ix，iy。
（3）根据截面
面积A和回转半径ixiy优先选用轧制型钢，如普通工字钢、H型钢等。
（4）根据A，h，b，并考虑构造要求和局部稳定等，初拟截面尺寸。
（5）计算截面的几何特征并验算柱子的强度、整体稳定、局部稳定和刚度。
5.
（1）在构造设计方面应着重避免能引起三向拉应力的情况；
（2）在制造方面应选用适当的焊接方法、合理的装配及焊接次序，尽量使各焊接件能自由收缩。
五、判断题（每题2分，共计12分）（答√或×）
1.√ 2.× 3.√ 4.√ 5.√ 6.×
作业题四答案
一、名词解释（每题3分，共计12分）
1.临界荷载：
能保持梁整体稳定的最大荷载。
2.闸门门叶结构：
是指直接用来封堵或开启孔口的活动部分。
3.检修闸门：
是专供工作闸门或水工建筑物的某一部位或设备需要检修时使用的闸门，在静水中启动。
4.压弯构件：
是指同时受轴心压力N以及弯矩M的构件。
二、填空题（每空2分，共计30分）
1.塑性变形
冶金
2.摩擦型
承压型
3.平面
弧形
人字形
4.300
600
450
5.压力
弯矩
6.最大梁高
最小梁高
经济梁高
三、单项选择题（每题2分，共计6分）
1.C 2.A 3.C
四、问答题（每题8分，共计40分）
1.缺点是由于焊接连接处局部受高温，在热影响区形成的材质较差，冷却又很快，再加上热影响区的不均匀收缩，易使焊件产生焊接残余应力以及残余变形，甚至可能造成裂缝，导致脆性破坏对结构工作产生不利影响。
2.
（1）保证桁架结构的空间几何稳定性，即几何形状不变（。
2）保证桁架结构的空间刚度和空间整体性。
（3）为桁架弦杆提供必要的侧向支撑点。
（4）承受并传递水平荷载。
（5）保证结构安装时的稳定且便于安装。
3.在垂直支撑的平面内一般设置上下弦系杆；屋脊节点及主要支撑点处需设置刚性系杆，天窗侧柱处及下弦
跨中附近设置柔性系杆，当屋架横向支撑设在端部第二柱间时，则第一柱间所有系杆均应为刚性系杆。
4.钢梁截面一般都设计成高而窄且壁厚较薄的开口截面，以获得弯矩作用平面内较大的抗弯承载力和抗弯刚度，但抗扭和侧向抗弯能力较差。
如工字形截面梁，弯矩作用在其最大刚度平面内，当弯矩逐渐增加使梁受压，翼缘的最大弯曲应力达到某一数值时，梁在很小的侧向干扰力作用下，会突然向刚度较小的侧向弯曲，并伴有扭矩而破坏，这种现象称为整体失稳。
5.
（1）反变形法即在施焊前预留适当的收缩量和根据制造经验预先造成相反方向和适当大小的变形来抵消焊后变形；
（2）采用合理的焊接和装配顺序控制变形也十分有效；（3）焊接变形的矫正方法，以机械矫正和局部火焰加热矫正较为常用。
五、判断题（每题2分，共计12分）（答√或×）
1.√ 2.× 3.× 4.× 5.× 6.√
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