钢结构二注试题及解答.docx

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钢结构二注试题及解答

钢结构二注（2010年）试题及解答

题19～21：

某轧钢厂房内水管支架采用三角架桁架结构，如图19～21所示。

钢材采用Q235-B,焊条采用E43型。

为简化计算，该支架仅考虑水管的竖向荷载作用。

图19～21

19.上弦杆采用热轧H型钢H200×200×8×12，A=63.53×102mm2，Wx=472×103mm3，计算截面无栓（钉）孔削弱。

已知上弦杆的内力设计值：

N=119kN（拉力），Mxmax=51kN·m。

试问，上弦杆作为拉弯构件，进行强度计算时，构件的最大拉应力设计值

（N／mm2），与下列何项数值最为接近?

（A）84（B）103（C）122（D）144

答案：

（C）

解答：

根据《钢结构设计规范》GB50017-2003

5.2.1弯矩作用在主平面内的拉弯构件和压弯构件，其强度应按下列规定计算：

≤f（5.2.1）

式中γx、γy—与截面模量相应的截面塑性发展系数，应按表5.2.1采用。

表5.2.1截面塑性发展系数γx、γy

项次

截面形式

γx

γy

1

1.05

1.2

2

1.05

取γx=1.05

（注：

上弦杆一般按受弯构件计算比较合理，因为杆件的轴心拉力不宜获取）

20．斜撑杆采用两个热轧等边角钢2∟80×6的组合截面，截面对y轴的回转半径iy=35.8mm，构件对y轴的计算长度l0y=2404mm。

试问，斜撑轩作为轴心受压构件，绕对称y轴的换算长细比λyz与下列何项数值最为接近?

提示：

按双角钢组合T形截面绕对称轴换算长细比的简化方法汁算。

（A）61（B）67（C）73（D）80

答案：

（C）

解答：

根据《钢结构设计规范》GB50017-2003

第5.1.2条……

构件长细比λ应按照下列规定确定：

1截面为双轴对称或极对称的构件：

…..

2截面为单轴对称的构件，绕非对称轴的长细比λx仍按式（5.1.2-2）计算，但绕对称轴应取计及扭转效应的下列换算长细比代替λy：

…..

3单角钢截面和双角钢组合T形截面绕对称轴的λyz可采用下列简化方法确定：

1）等边单角钢截面（图5.1.2a）：

…..

图5.1.2单角钢截面和双角钢组合T形截面

b—等边角钢肢宽度；b1—不等边角钢长肢宽度；b2—不等边角钢短肢宽度

2）等边双角钢截面（图5.1.2b）：

当b/t≤0.58loy/b时：

λyz=λy（1+

（5.1-2-6a）

当b/t>0.58loy/b时：

λyz=3.9

（1+

（5.1.2-6b）

第5.1.2条第3款等边双角钢截面（图5.1.2b）．

＜

21.斜撑杆的截面同题20，截面面积A=18.8×102mm2，截面对x轴的回转半径ix=24.7mm。

已知斜撑杆的轴心压力设计值N=168kN，平面内计算长度l0x=2404mm。

试问，斜撑杆作为轴心受压构件，进行平面内稳定性验算时，构件的最大压应力设计值（N／mm2），与下列何项数值最为接近?

（A）156（B）136（C）105（D）89

答案：

（A）

解答：

根据《钢结构设计规范》GB50017-2003

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）

式中φ—轴心受压构件的稳定系数（取截面两主轴稳定系数中的较小者），应根据构件的长细比、钢材屈服强度和表5.1.2-1、表5.1.2-2的截面分类

按附录C采用。

表5.1.2-1轴心受压构件的截面分类（板厚t<40mm）

轧制，b/h>0.8

焊接，翼缘为焰切边

焊接

b类

b类

轧制

轧制等边角钢

b类截面，查表C－2，φ=0.573

题22～28：

某转炉车间内二层钢结构操作平台结构形式为框架结构，框架柱平面外设有柱间支撑，框架结构采用一阶弹性分析方法进行内力计算，计算简图和构件编号如图22～28所示。

平台面设有筒支梁和钢铺板，钢材均采用Q235-B钢，焊条采用E43型。

图22～28

a）框架计算简图b）柱间支撑布置图

22．GL1采用焊接实腹工字形梁H700×300×10×20，Wx=4649×l03mm3，计算截面无栓（钉）孔削弱。

已知GL1的最大弯矩设计值Mx=680kN·m。

试问，GL1的最大弯曲应力设计值（N／mm2），与下列何项数值最为接近?

（A）122（B）139（C）152（13）164

答案：

（B）

解答：

根据《钢结构设计规范》GB50017-2003

4.1.1在主平面内受弯的实腹构件（考虑腹板屈曲后强度者参见本规范第4.4.1条），其抗弯强度应按下列规定计算：

≤f（4.1.1）

式中Mx、My—同一截面处绕x轴和y轴的弯矩（对工字形截面：

x轴为强轴，y轴为弱轴）：

Wnx、Wny—对x轴和y轴的净截面模量；

γx、γy—截面塑性发展系数；对工字形截面，γx=1.05，γy=1.20：

对箱形截面，γx=γy=1.05；对其他截面．可按表5.2.1采用；

f—钢材的抗弯强度设计值。

当梁受压翼缘的自由外伸宽度与其厚度之比大于13

而不超15

时，应取γx=1.0。

fy为钢材牌号所指屈服点。

对需要计算疲劳的梁,宜取γx=γy=1.0。

第4.1.I条：

取γx=1.05

23.GLl的截面同题22。

试问，对GL1进行局部稳定验算时，腹板的计算高度h0与其厚度tw之比，与下列何项数值最为接近?

（A）58（B）62（C）66（D）70

答案：

（C）

解答：

根据《钢结构设计规范》GB50017-2003

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）。

图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

根据第4.1.3条的注和图4.3.2a：

h0=（700－2×20）mm=660mm，tw=10mm

24.框架梁柱连接节点如图24所示。

已知GL1在连接节点处的最大剪力设计值V=422kN，该剪力全部由梁腹板与柱翼缘饭之间的角焊缝传递，角焊缝的实际长度为540mm，焊脚尺寸hf=8rnm。

试问，该角焊缝沿焊缝长度方向的剪应力τf（N／mm2），与下列何项数值最为接近?

图24

（A）50（B）72（C）108（D）144

答案：

（B）

解答：

根据《钢结构设计规范》GB50017-2003

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）

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；．

he—角焊缝的计算厚度，对直角角焊缝等于0.7hf，hf为焊脚尺寸（图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；

—角焊缝的强度设计值；

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。

图7.1.3直角角焊缝截面

根据（7.1.3-2）：

lw=（540—2×8）=524mrn

N／mm2

25.GL1的拼接节点同图24所示。

腹板按等强原则进行拼接，采用高强度螺栓摩擦型连接，螺栓为10.9级M20高强度螺栓，孔径d0=21.5mm，摩擦面抗滑移系数取0.35。

已知腹板的净截面面积Anw=4325mm2。

．试问，腹板拼接接头一侧的螺栓数量n（个），与下列何项数值最为接近?

提示：

一个M20高强度螺栓的预拉力P=155kN；，

（A）25（B）20（C）15（D）10

答案：

（D）

解答：

根据《钢结构设计规范》GB50017-2003

表3.4.1-1钢材的强度设计信N／mm2

钢材

抗拉、抗压

和抗弯

f

抗剪

fv

端面承压

（刨平顶紧）

fce

牌号

厚度或直径

（mm）

Q235钢

≤16

215

125

325

＞16～40

205

120

＞40～60

200

115

＞60～100

190

110

……

7.2.2高强度螺栓摩擦型连接应按下列规定计算：

1在抗剪连接中，每个高强度螺栓的承载力设计值应按下式计算：

=0.9nfμP（7.2.2-1）

式中nf—传力摩擦面数目；

μ—摩擦面的抗滑移系数，应按表7.2.2-1采用；

P—一个高强度螺栓的预拉力，应按表7.2.2-2采用。

表7.2.2-1摩擦面的抗滑移系数μ

在连接处构件接触面的处理方法

构件的-钢号

Q235钢

Q345钢、Q390钢

Q420钢

喷砂（丸）

0.45

0.50

0.50

喷砂（丸）后涂无机富锌漆

0.35

0.40

0.40

喷砂（丸）后生赤锈

0.45

0.50

0.50

钢丝刷清除浮锈或未经处理

的干净轧制表面

0.30

0.35

0.40

表7.2.2-2一个高强度螺栓的预拉力P（kN）

螺栓的性能等级

螺栓公称直径（mm）

M16

M20

M22

M24

M27

M30

8.8级

80

125

150

175

230

280

10.9级

100

155

190

225

290

355

f=215N／mm2

根据式（7.2.2-1）：

注意传力摩擦面数目

97.65kN

26.已知GZ3和GL2采用相同规格的热轧H型钢。

试问，GZ3在框架平面内的计算长度系数μ值，与下列何项数值最为接近?

提示：

①GL2所受轴心压力Nb忽略不计。

②中间值按插值法汁算。

（A）2.33（B）2.54（C）2.64（D）2.78

答案：

（B）

解答：

根据《钢结构设计规范》GB50017-2003

5.3.3单层或多层框架等截面柱，在框架平面内的计算长度应等于该层柱的高度乘以计算长度系数μ。

框架分为无支撑的纯框架和有支撑框架，其中有支撑框架根据抗侧移刚度的大小，分为强支撑框架和弱支撑框架。

1无支撑纯框架。

1）当采用一阶弹性分析方法计算内力时，框架柱的计算长度系数μ按本规范附录D表D-2有侧移框架柱的计算长度系数确定。

……………….

按附录D表D-2确定μ值，采用线性插入法

GZ3柱底铰接，K2=0

K1=

查表D-2

27.已知GZ3构件上无横向荷载作用。

GZ3作为压弯构件，进行弯矩作用平面外的稳定性验算时，试问，等效弯矩系数βtx与下列何项数值最为接近?

提示：

GZ3件底为铰接。

（A）1.0（B）0.85（C）0.75（D）0.65

答案：

（D）

解答：

根据《钢结构设计规范》GB50017-2003

5.2.2弯矩作用在对称轴平面内（绕x轴）的实腹式压弯构件，其稳定性应按下列规定计算：

1弯矩作用平面内的稳定性：

……

2弯矩作用平面外的稳定性：

≤f（5.2.2-3）

式中φy—弯矩作用平面外的轴心受压构件稳定系数，按5.1.2条确定；

φb—均匀弯曲的受压构件整体稳定系数，按附录B计算，其中工字形（含H型钢）和T形截面的非悬臂（悬伸）构件可按附录B第B.5节确定；对闭口截面φb=1.0；

Mx—所计算构件段范围内的最大弯矩；

η—截面影响系数，闭口截面η=0.7，其他截面η=1.0；

βtx—等效弯矩系数，应按下列规定采用：

1）在弯矩作用平面外有支承的构件，应根据两相邻支承点间构件段内的荷载和内力情况确定：

①所考虑构件段无横向荷载作用时：

βtx=0.65+0.35

，M1和M2是在弯矩作用平面内的端弯矩，使构件段产生同向曲率时取同号；产生反向曲率时取异号│M1│≥│M2│；

②所考虑构件段内有端弯矩和横向荷载同时作用时：

使构件段产生同向曲率时，βtx=1.0；使构件段产生反向曲率时，βtx=0.85；

③所考虑构件段内无端弯矩但有横向荷载作用时：

βtx=1.0。

2）弯矩作用平面外为悬臂的构件，βtx=1.0。

根据GZ3柱底铰接，M2=0

28.GZ1采用热轧H型钢H390×300×10×16，A=133.25×102mm2，Wx=1916×103mn3；已知GZ1的内力设计值：

N=565kN，Mx=203kN·m，已求得GZl对弱轴的长细比λy=99。

GZl作为压弯构件，进行弯矩作用平面外的稳定性验算时，试问，构件的最大压应力设计值（N／mm2），与下列何项数值最为接近?

挺示：

βtx=1.0。

（A）201（B）182（C）167（D）148

答案：

（A）

解答：

根据《钢结构设计规范》GB50017-2003

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

轧制，b/h≤0.8

b类

轧制，b/h>0.8

焊接，翼缘为焰切边

焊接

b类

b类

λy=99，b类截面，查表C-2，φy=0.561

根据《钢结构设计规范》GB50017-2003

B.5受弯构件整体稳定系数的近似计算

均匀弯曲的受弯构件，当λy≤120

时，其整体稳定系数φb可按下列近似公式计算：

1工字形截面（含H型钢）：

双轴对称时：

φb=

（B.5-1）

单轴对称时：

φb=

（B.5-2）

附录B中式（B.5-1）：

根据《钢结构设计规范》GB50017-2003

5.2.2弯矩作用在对称轴平面内（绕x轴）的实腹式压弯构件，其稳定性应按下列规定计算：

1弯矩作用平面内的稳定性：

………………

2弯矩作用平面外的稳定性：

≤f（5.2.2-3）

式中φy—弯矩作用平面外的轴心受压构件稳定系数，按5.1.2条确定；

φb—均匀弯曲的受压构件整体稳定系数，按附录B计算，其中工字形（含H型钢）和T形截面的非悬臂（悬伸）构件可按附录B第B.5节确定；对闭口截面φb=1.0；

Mx—所计算构件段范围内的最大弯矩；

η—截面影响系数，闭口截面η=0.7，其他截面η=1.0；

βtx—等效弯矩系数，应按下列规定采用：

……………………….

中式（5.2.2-3）：

取η=l.0，βtx=1.0

N／mm2

29.试问焊接承重钢结构同非焊接承重钢结构相比，对于钢材质量的要求尚应增加下列何项指标的合格保证?

（A）抗拉强度、屈服强度；（B）伸长率；（C）硫、磷含量；（D）碳含量

答案：

（D）

解答：

根据《钢结构设计规范》GB50017-2003

3.3.3承重结构采用的钢材应具有抗拉强度、伸长率、屈服强度和硫、磷含量的合格保证，对焊接结构尚应具有碳含量的合格保证。

焊接承重结构以及重要的非焊接承重结构采用的钢材还应具有冷弯试验的合格保证。

30.试问，钢结构的防锈和防腐蚀，采用下列何项措施不妥?

（A）钢结构没计中一般均应因考虑锈蚀而再加大钢材截面的厚度；

（B）钢结构在涂装街应按设计文件中要求的钢材除锈等级进行除锈

（C）钢结构应按设计文件中注明的涂料（或金属镀层）及涂（镀）层厚度进行防护

（D设计使用年限为25年的钢结构建筑物，对使用期间不能重新油漆的结构部位采取特殊的防锈措施

答案：

（A）

解答：

根据《钢结构设计规范》GB50017-2003

8.9.1钢结构除必须采取防锈措施（除锈后涂以油漆或金属镀层等）外，尚应在构造上尽量避免出现难于检查、清刷和油漆之处以及能积留湿气和大量灰尘的死角或凹槽。

闭口截面构件应沿全长和端部焊接封闭。

钢结构防锈和防腐蚀采用的涂料、钢材表面的除锈等级以及防腐蚀对钢结构的构造要求等，应符合现行国家标准《工业建筑防腐蚀设计规范》GB50046和《涂装前钢材表面锈蚀等级和除锈等级》GB/T8923的规定。

在设计文件中应注明所要求的钢材除锈等级和所要用的涂料（或镀层）及涂（镀）层厚度。

除有特殊需要外，设计中一般不应因考虑锈蚀而再加大钢材截面的厚度。

8.9.2设计使用年限大于或等于25年的建筑物，对使用期间不能重新油漆的结构部位应采取特殊的防锈措施。