钢结构二注(2009)试题及解答

钢结构二注（2009年）试题及解答
题19～22：某熔炼炉厂房炉前钢平台主梁GL-1为单跨带悬臂段简支梁，采用焊接H 型钢H1200×400×12×20，其截面特性，I x =713103×104mm 4，W x =11885×103mm 3，S x =6728×103mm 3，钢材采用Q235-B ，焊条为E43型，主梁GL-1计算简图如图19~22所示。

为简化计算，梁上作用的荷载已折算为等效均布(线)荷载，其中恒载设计值g =12kN ／m(含结构自重)，活载设计值q =80kN ／m 。

图19～22
19．试问，主梁GL-1跨中截面的最大弯曲应力设计值(N ／mm 2)，应与下列何项数值最为接近?
提示：梁无截面削弱。

(A) 210； (B) 200；(C) 185；(D) 175
答案：(B)
解答：活载仅在AB 跨作用时跨中的弯矩最大，
()()2
2.1412815801222.182
2212max
⨯⨯-⨯+=⨯-
+=gl l q g M
=(2587.5－80) =2507.5kN ·m
或 ()()2
4128
1580122
8
2
2212max
⨯-⨯+=-+=gl l q g M
=(2587.5—96) =2491.5kN ·m
根据《钢结构设计规范》GB 50017-2003
γx =1.05
9.20010
1188505.11025073
6=⨯⨯⨯=x x x W M γ N ／mm 2
或 7.19910
1188505.1105.24913
6
=⨯⨯⨯=x x x W M γ N ／mm 2
20. 试问，在主梁GL-1剪力最大截面处梁腹板的最大剪应力值τ(N ／mm 2)，应与下列何项数值最为接近?
(A) 47； (B) 54； (C) 75； (D) 90
答案：(B)
解答：按《钢结构设计规范》GB 50017-2003
()()6902
1580122
=⨯+=⨯+=
l q g V kN
3.5412
10713103106728106904
33=⨯⨯⨯⨯⨯=τ N ／mm 2
21. 主梁GL-1支座及其加劲肋的设置如图21所示。

已知支座反力设计值N =1058kN ，根据支座加劲肋的端面承压要求，试问，支承加劲肋的板厚t s (mm)，应取下列何项数值最为合理
?
图21
(A) 10； (B) 12； (C) 14； (D) 16 答案：（B ）
解答：(1)根据《钢结构设计规范》GB 50017-2003
端面承压(刨平顶紧)时，f ce =325 N ／mm 2
4.3255325
1010583
=⨯==ce ce f N A mm 2
t s ≥
6.13120
24
.3255=⨯mm
根据式(4.3.6-2)，t s ≥
7.1015
16015==s b mm
22．设计条件同题21，该支承加劲肋的计算截面及其截面特性如图22所示。

试问，按轴心受压构件验算平面外稳定性时，该支承加劲肋的压应力设计值(N ／mm 2)，应与下列何项数值最为接近?
提示：该轴心受压构件的截面分类为b 类。

图22
(A) 100； (B) 112； (C) 150； (D) 175
答案：(B)
2.719632
1088.47
=⨯==
A I i z z （应记住该公式） 3.162
.7120212000=⨯-==
z z i h λ 按b 类截面查表C-2，φ=0.98
根据《钢结构设计规范》GB 50017-2003
1.1129632
98.01010583
=⨯⨯=A N ϕ N ／mm 2
题23-28：某汽修车间为等高单层双跨排架钢结构厂房，梁柱构件均采用焊接实腹H 型截面，计算简图如图23～28所示。

梁与柱为刚性连接，屋面采用彩钢压型板及轻型檩条。

厂房纵向柱距为7.5m ，柱下端与基础刚接。

钢材均采用Q235-B ，焊条为E43型。

图23～28
23. 屋面梁WL-l 的截面采用H700×300×8×16，A =149.4×102mm 2，I x =132178×104mm 4，I y =7203×104mm 4；梁侧向支承点间距(沿梁纵向)均可近似取为6m 。

试问，作为受弯构件，该梁整体稳定性系数φb 应与下列何项数值最为接近?
提示：按规范提供的受弯构件整体稳定系数的近似计算方法取值。

(A) 0.80； (B) 0.85； (C) 0.90； (D) 0.95 答案：(C)
解答：i y =
4.6910
4.14910720324=⨯⨯=A I y
mm 5.864
.696000
===
y y i l λ＜120
9.044000
5.8607.14400007.12
2=-=-=y
b λϕ
24．设计条件同题23。

屋面梁WL-1的安装接头采用高强度螺栓摩擦型连接，并假定由两翼缘板承受截面上的全部弯矩(不采用全截面设计法)。

翼缘板连接螺栓布置如图24所示，螺栓直径M20，孔径d 0= 21.5mm 。

连接处弯矩没计值M =450kN ·m ；在弯矩作用下，翼缘板按轴心受力构件计算。

试问，该连接处屋面梁WL-1翼缘板的最大正应力设计值σ( N ／mm 2)，应与下列何项数值最为接近?
图24
(A) 125； (B) 144； (C) 160； (D) 175 答案：(B)
解答：=⨯-⨯==-36
1016
70010450h M N t 657.9 kN
其中n l =2，n =10，A n =(300—2×21.5)×16=4112 mm 2
144.0411210657.91020.5-13=⨯⨯⎪⎭⎫ ⎝
⎛
⨯=σ N ／mm 2
1.13716
300109.6573
=⨯⨯==A N σ N ／mm 2 提示：该题为高强度螺栓连接，不能采用净面积计算
25 A 轴线边柱上端与屋面梁刚接，上、下段柱截面及截面特性如图25所示。

下段柱轴力及弯矩设计值分别为N =1037kN ，M x =830kN ·m ；排架平面内下段柱的计算长度系数μ=1.3。

试问，当对下段柱进行弯矩作用平面内稳定性验算时，截面上最大压应力设计值(N ／mm 2)，应与下列何项数值最为接近?
提示：①参数97.08
.01=⎪⎪⎭
⎫ ⎝
⎛'-EX
N N
②等效弯矩系数βmx =1.0。

③多柱翼缘为焰切边。

(A) 147； (B) 157； (C) 167；
(D) 177
图25
答案：(A)
根据λ按b 类截面
1.35384
103803.1=⨯==
x x i l λ, 查表C-2， φx =0.918, γx =1.05
1471.1019.4597
.010806305.1108300.110246918.01010373
623=+=⨯⨯⨯⨯⨯+⨯⨯⨯ N ／mm 2
26．设计条件同题25。

A轴线上段柱与屋面梁WL-1刚接，见图26；柱上端腹板节点域的几何尺寸h b=668mm，h c=568mm。

已知屋面梁梁端弯矩设计值M b=375kN·m。

试问，当按抗剪强度进行计算时，腹板节点域由弯矩产生的剪应力设计值τ (N／mm2)，应与下列何项数值最为接近?
图26
(A) 71；(B) 105；(C) 124；(D) 165
答案：(A)
V P =h b h c t w =668×568×14 =5311936mm 3 已知：M b =375kN ·m
70.65311936
103756
=⨯==p b V M τN ／mm 2
27．B 轴线中柱上端与屋面梁刚接，上、下段柱截面特性如图27所示。

试问，下段柱在排架平面内的计箅长度系数应与下列何项数值最为接近？
提示：①无屋盖纵向水平支撑。

②η1=0.56。

图27
(A) 1.29； (B) 1.47； (C) 1.66； (D) 1.84 答案：(B)
表D-4 K 1=
36.062
.558973338
.101155991221=⨯⨯=H I H I 查得μ2=1.84
另按《钢结构设计规范》表5.3.4 折减系数为0.8 (无纵向水平支撑) μ2=0.8×1.84=1.47
28．设计条件同题27。

该柱不设纵向加劲肋。

已知下段柱在弯矩作用平面内的长细比λx =38。

柱腹板计算高度两边缘应力梯度33.1max
min
max 0=-=
σσσα。

试问，作为压
弯构件，当对下段柱腹板进行局部稳定性验算时，为了用全部腹板截面进行稳定性验算，腹板最小厚度t w (mm)，取下列何项数值才最为合理?
(A) 12； (B) 14； (C) 16； (D) 18 答案：(C)
其中：h 0 =(1000—25×2) =950mm 已知α0=1.33，λ=38 55.1425
385.033.116950
=+⨯+⨯=
w t
取t w =16mm
29. 关于焊缝的强度设计值，试问，下列哪一项说法是错误的?
(A)对接焊缝的强度设计值，号母材厚度有关；
(B)质量等级为一级及二级的对接焊缝，其抗压、抗拉、抗剪强度设计值与母材
相同；
(C)角焊缝的强度设计值与母材厚度无关； (D)角焊缝的强度设计值与焊缝质量等级有关 答案：(D) 解答：《钢结构设计规范》GB 50017-2003
仔细对照，答案(D)没有相应说明。

30. 试问，计算纯钢结构变形时，应采用下列何项取值?
(A)荷载设计值、构件毛截面面积；
(B)荷载标准值、构件毛截面面积；
(C)荷载设计值、构件净截面面积；
(D)荷载标准值、构件净截面面积
答案：（B）
解答：根据《钢结构设计规范》。