一. 简答题。
1、 钢材的力学性能指标有哪些?分别有什么意义?
2、 什么是热脆?什么是冷脆?
3、 螺栓连接可能的破坏情况有哪几种?
4、 钢结构的失稳有哪几类?
5、 稳定分析有什么特点?
6、 自由扭转和约束扭转有哪些区别?
7、 伸长率表示什么意思?
8、 什么是应变硬化、时效硬化?
9、 产生残余应力的原因及其措施有哪些?
10、 轴心受压构件常见的屈曲形式有哪些?
11、 高强度螺栓和普通螺栓的连接有哪些区别?
12、 影响梁的整体稳定性的主要因素有哪些?
13、 应力集中产生的原因有哪些?对钢材的性质有什么影响?
14、 什么是应变硬化、时效硬化?
15、 钢结构的连接有哪些类型?各有什么特点?
16、 高强螺栓连接按其受力特征不同可以分哪几类型?
17、 钢结构的失稳有哪几类?
18、 自由扭转和约束扭转有哪些区别?
二.1、计算图示焊缝的实际长度(忽略起落弧),。
2、验算图示焊缝连接的强度,焊板厚12mm,,可忽略起落弧的影响。(20分)
3、牛腿连接如图示,构件采用q235钢,采用高强度螺栓承压型连接,螺栓等级为8.8级,螺栓直径,拼接板厚12mm。剪力设计值为,扭矩设计值为,轴心拉力设计值为。
,。检验该螺栓连接是否安全。(30分)
三.1、一轴心受压柱,承受轴压力设计值为3000kn,计算长度,,截面为焊接组合工字形,尺寸如图示,截面为b类,钢材为q235,,容许长细比。要求:
1)验算整体稳定性。
验算局部稳定性。
b类截面稳定系数表。
2、焊接组合截面如图示,求最大承载力,并验算刚度及局部稳定性。
b类截面稳定系数表。
3、如图示轴心受压柱,钢材为q235af,,,为b类截面。图中尺寸单位为mm。
求:(1)验算该柱是否安全?(15分)
2)如不安全,在垂直于y轴方向增设侧向支承,并计算之后该柱的最大承载力?(15分)
b类截面稳定系数表。
参***。一、问答题:
1、答:屈服点、抗拉强度和伸长率是钢材的三个重要力学性能指标。
屈服点是作为结构计算中材料强度的标准,或材料抗力的标准;形成理想弹塑性体的模型,为发展钢结构计算理论提供基础。抗拉强度可以作为材料的安全储备。伸长率代表材料断裂前具有的塑性变形能力。
2、答:硫是有害杂质,能生成易于熔化的硫化铁,当热加工及焊接使温度达800~1000℃时,可能出现裂纹,称为热脆。硫和氧都能是钢材热脆。
磷是碳素钢中的杂质,它在低温下使钢变脆,这种现象称为冷脆。磷和氮能是钢冷脆。
3、答:可能有五种破坏情况:①螺栓杆剪断;②孔壁挤压;③钢板被拉断;④钢板剪断;⑤螺栓弯曲。
4、答:钢结构的失稳有平衡分岔失稳、极值点失稳和跃越失稳三类。
5、稳定分析的特点有:非线性、整体性和多样性与相关性。
6、答:自由扭转是指截面不受任何约束,能够自由产生翘曲变形的扭转。约束扭转是指杆件在扭矩作用下由于支承条件或荷载的原因,截面不能完全自由的产生翘曲变形。
7、答:伸长率是指取断裂实验的圆形试件的长度标定为直径的五倍,试件断裂前的永久变形与原标定长度的百分比,它代表材料单向拉伸时的塑性变形能力。
8、答:应变硬化是指由于钢材有很大的塑性变形后,在重新加载时屈服点有所提高,而塑性、韧性降低的现象。时效硬化是指钢材仅随时间的增长而转脆的现象。
9、答:残余应力主要由于焊接时的不均匀加热和不均匀冷却。另外,型钢在轧制后不同部位冷却不均匀;构件冷较正后的塑性变形;板边缘经火焰切割后的热塑性收缩。
可通过回火等措施消除残余应力。
10、答:一般有三类:
1)弯曲屈曲,构件失稳只发生弯曲变形,截面只绕一个主轴旋转,杆件有直变弯,是双轴对称截面常见的失稳形式。
2)扭转失稳,构件失稳时除杆件的支承端外,各截面均绕纵轴扭转,是某些双轴对称截面可能发生的失稳形式,如十字形截面。
3)弯扭失稳,对于单轴对称截面,当构件绕对称轴屈曲时,杆件发生弯曲变形,弯矩作用平面不通过截面的剪心,因此必然伴随着扭转,如t形截面。
11、答:其主要区别是:普通螺栓的预拉力很小,板面挤压产生的摩擦力可忽略,普通螺栓连接抗剪依靠孔壁承压和栓杆抗剪来传力。
高强螺栓除强度高外,给螺杆的施加了很大预应力,故在螺杆受剪时有很大摩擦力,因而变形较小,摩擦型以滑移作为承载能力极限,而承压型极限状态和普通螺栓连接相同。
12、答:梁侧向无支长度或受压翼缘侧向支承点的间距,间距越小其整体稳定性能越好;梁的界面尺寸,其各种惯性矩越大其整体稳定性能越好,特别是加大受压翼缘的宽度;梁端的支座对截面的约束,如能提供对y轴的转动约束其整体稳定性能可大大提高;沿梁截面高度方向的荷载作用点位置,荷载作用于下翼缘时临界弯矩将提高。
13、答:应力集中产生的原因是材料的某一点在纵向伸长的同时,横向要收缩,由于应力分布很不均匀,最大应力附近的横向收缩受到阻碍从而引起横向拉应力。当孔边应力高峰处产生双向或三向的应力,导致脆性断裂。
14、答:应变硬化是指由于钢材有很大的塑性变形后,在重新加载时屈服点有所提高,而塑性、韧性降低的现象。时效硬化是指钢材仅随时间的增长而转脆的现象。
15、答:钢结构的连接有焊接连接、铆钉连接、螺栓连接和紧固件连接。
1)焊缝连接时现代钢结构最主要的连接方法。优点有:不削弱构件截面,节省钢材;焊件间可;直接焊接,构造简单,加工简单;连接的密封性好,刚度大;易于采用自动化生产。
但是也有缺点:在焊缝的热热影响区内钢材的力学性能发生变化,材质变脆;焊接结构中不可避免的产生残余应力和参与应变,对结构有不利影响;焊接结构对裂纹很敏感,一旦局部发生裂纹,便可能迅速扩展到整个截面。
2)铆钉连接传力可靠,韧性和塑形较好,质量易于检查,但是,铆钉连接费钢费工。
3)螺栓连接施工简单、安装方便,工程进度和质量容易得到保证,但是螺栓连接需要制孔,拼装和安装时需要对孔,工作量增加,且对制造的精度要求较高,在构造上还需增设辅助连接件,故用料增加,构造复杂。
16、答:高强度螺栓连接按其受力特征不同可以分为摩擦型连接和承压型连接。高强度螺栓摩擦型连接是靠被连接板的摩擦阻力传递内力的。
高强度螺栓承压型连接是通过螺栓杆抗剪与螺栓孔间的挤压传递内力的,其受力性能和普通螺栓相同。
17、答:钢结构的失稳有平衡分岔失稳、极值点失稳和跃越失稳三类。
18、答:自由扭转是指截面不受任何约束,能够自由产生翘曲变形的扭转。约束扭转是指杆件在扭矩作用下由于支承条件或荷载的原因,截面不能完全自由的产生翘曲变形。
二、1、解。
肢背:,取为30cm
肢尖:,取为12cm
故取肢背焊缝长度为30cm,肢尖焊缝长度为12cm。
2、解:焊缝惯性矩。
故强度不满足要求。
3、解:单个螺栓的抗剪设计值:
离形心最远处应力分别为:
则。所以螺栓满足要求。
三、1、解:验算整体稳定性:
为b类截面,查表得:
满足 验算局部稳定性:
翼缘宽厚比:
腹板高厚比: 满足。2、解:
查表得:,
最大承载力:
其x、y轴的长细比均小于150,刚度满足要求。
翼缘宽厚比:
腹板高厚比:,故局部稳定性满足要求。
3、解:截面无削弱只要柱的整体稳定和局部稳定满足要求,就不会发生强度破坏。整体稳定:
由,按b类截面查表得。
最大承载力:
将绕y轴丧失整体稳定。
为阻止绕y轴失稳,可在垂直于y轴方向增设侧向支承。则。
由,按b类截面查表得。
满足。局部稳定:
翼缘宽厚比:
腹板高厚比: 满足。
故加支承后该柱的最大承载力为1055kn。
钢结构基本原理
一 选择题。1 q235钢按照质量等级分为a b c d四级,由a到d表示质量由低到高,其分类依据是 c a 冲击韧性。b 冷弯试验。c 化学成分。d 伸长率。2 某构件发生了脆性破坏,不经检查可以肯定下列问题中 对该破坏无直接影响 a a 钢材的屈服点过低。b 构件的荷载增加速度过快。c 存在冷加...