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1、.一、简答题1. 简述钢结构有哪些主要特点。（8分）答： （1）钢材的强度高，钢结构质量轻；（2）钢材的塑性和韧性好；（3）材质均匀，和力学计算的假定比较符合；（4）钢结构密闭性好；（5）钢结构制作简便，施工周期短；（6）钢材耐腐蚀性差；（7）钢材耐热，但不耐火。2. 什么是钢材的应力集中现象，它对钢材的性能有什么影响。（8分）答：钢结构的构件中有时存在着孔洞、槽口、凹角、缺陷以及截面突然改变时，构件中的应力分布将不再保持均匀，而是在缺陷以及截面突然改变处附近，出现应力线曲折、密集、产生高峰应力，这种现象称为应力集中现象。在应力集中处应力线发生弯曲、变密，出现高峰应力区并常使构件处于同号的双向
2、或三向应力场的复杂应力状态，阻碍了钢材塑性变形的发展，促使钢材转入脆性状态，造成脆性破坏。3. 选择钢材标号时，应考虑哪些因素。（6分）答：（1）结构的重要性；（2）荷载情况(静载或动载)；（3）连接方法（焊接或非焊接连接）；（4）工作条件（温度及腐蚀介质）；（5）钢材厚度。4. 简述化学元素碳、锰、硫、磷和氮对钢材的性能各有什么影响。（6分）答：（1）碳：碳含量提高，则钢材强度提高，但同时钢材的塑性、韧性、疲劳强度、可焊性及抗锈蚀能力下降；（2）锰：锰可提高钢材强度但不过多降低塑性和冲击韧性；（3）硫：硫使钢材易发生热脆现象，还能降低钢材的塑性、韧性可焊性和疲劳强度；（4）磷：磷能降低钢材的
3、塑性、韧性可焊性和疲劳强度，磷使钢材发生冷脆现象，但能提高钢的强度和抗锈蚀能力；（5）氮：氮是有害元素，与磷类似，使钢冷脆。5. 试比较普通螺栓与摩擦型高强度螺栓，在剪力作用下的计算假定和计算公式有何异同处。（8分）答：普通螺栓连接在抗剪时依靠杆身承压和螺栓抗剪来传递剪力，不计预拉力的影响，在计算中只考虑栓杆剪断和孔壁承压破坏这两种破坏形式，以螺杆剪断或孔壁挤压破坏为其承载能力的极限状态。而摩擦型高强度螺栓连接单纯依靠被连接构件间的摩擦阻力传递剪力，以剪力达到最大摩擦力作为承载能力的极限状态。两者在计算公式中的区别如下：普通螺栓：单个抗剪承载力设计值：单个承压承载力设计值：单个螺栓承载力设计值
4、：验算时： 摩擦型高强度螺栓：单个抗剪承载力设计值：验算时：6. 格构式柱有什么特点，它与实腹式柱在整体稳定的计算上有何异同。（8分）答：轴心受压格构式柱一般采用对称截面，由肢件和缀材组成。格构式截面容易使压杆实现两主轴方向的等稳定性，同时刚度大，抗扭性能好，用料较省。在格构式柱中当绕实轴发生弯曲失稳时，其整体稳定的计算同实腹式柱，由实轴的长细比查值，计算公式为；当绕虚轴发生弯曲失稳时，用换算长细比来代替对虚轴的长细比，求出相应的，计算公式同实腹式轴心压杆，即。7. 工字型截面的轴心压杆和压弯构件，其翼缘板局部稳定的确定原则和计算公式有何不同，并说明理由。（8分）答：工字型截面的轴心压杆其翼缘
5、板的局部稳定是根据局部稳定和整体稳定的等稳定性，即板件的局部稳定临界应力不小于构件整体稳定的临界应力（等稳原则）来确定其宽厚比，翼缘的宽厚比计算公式为： ，其中当时，取；当时，取。工字型截面的压弯构件其翼缘板的局部稳定是由受压翼缘的临界应力不低于钢材的屈服点（等强原则）确定的，翼缘的宽厚比计算公式为：（塑性）；（部分塑性）；（弹性）。由于翼缘的屈曲不会影响构件的整体稳定。8. 简述梁的整体失稳现象，影响梁临界弯距的主要因素有哪些。（8分）答：梁的截面一般窄而高，弯矩作用在其最大刚度平面内，当荷载较小时，梁的弯曲平衡状态是稳定的。当荷载增大到某一数值后，梁在弯矩作用平面内弯曲的同时，将突然发生侧
6、向的弯曲和扭转变形，并丧失继续承载的能力，这种现象称为梁的整体失稳现象。梁的临界弯矩Mcr主要和梁的侧向抗弯刚度、抗扭刚度、翘曲刚度、梁的截面形状、荷载类型、荷载作用位置以及梁的跨度等有关。9. 钢结构框架钢柱的计算长度系数与哪些因素有关。（6分）答：钢结构框架钢柱的计算长度系数与框架类型、相交于柱上端节点的横梁线刚度之和与柱线刚度之和的比值K1、相交于柱下端节点的横梁线刚度之和与柱线刚度之和的比值K2、柱与基础的连接方式、横梁远端连接方式、横梁轴力大小以及柱的形式等因素有关。10. 简述三角型钢屋架的主要特点和适用范围。（8分）答：三角型钢屋架的主要特点：防水处理简单，支座处构造复杂，弦杆各
7、节间的内力很不均匀，屋架端部高度小，该处节间的内力最大，因弦杆截面常按整根弦杆得最大内力选用，造成弦杆截面钢材的增加，故跨度较大时选用不经济。三角型钢屋架的适用范围：屋面坡度要求较陡的结构中。二、计算题11. 计算图示角钢与节点板的连接角焊缝，采用三面围焊，手工焊，钢材Q390B，焊条E55型， ，轴心拉力设计值N=1000kN， 试确定角焊缝的尺寸。 （10分） 解：，正面角焊缝所受的力为：侧面角焊缝所受的力为： 又 ，所以 所需的：，实际长度为，取取； ，取。12. 某工作平台的轴心受压柱如图所示，已知荷载N =2300KN，钢柱计算长度，钢材为Q345B，, 试确定柱的整体稳定承载力和局部稳定能否满足要求？（16分）l 30 40 50 60 70 80 90 100w0.913 0.863 0.804 0.734 0.656 0.575 0.499 0.431解：，截面特性：长细比：整体稳定：由长细比查表得稳定系数为：，整体稳定满足要求；局部稳定：由以上计算结果知，此柱的整体稳定承载力满足要求，局部稳定中翼缘的宽厚比满足要求，但腹板的高厚比不满足要求。；.