钢结构设计原理第二阶段附答案

《钢结构原理》第二阶段离线作业 一、填空题： 1、焊接将在焊接件中产生 焊接残余 应力，但对于具有一定塑性的材料，其应力对结构的静力强度 没有 影响。 2、焊接将在焊接件中产生 纵向焊接残余应力 、横向焊接残余应力和厚度方向的焊接残余应力。 3、Q235钢适于用  E43 型焊条。 4、E55型焊条中，数学55表示焊缝金属的 抗拉强度 。 5、Q345钢焊件适于用  E50系列  焊条。 6、T型连接中，一般采用 反变形  方法减小焊接变形。 7、当 设置引弧板 时，对接焊缝的计算长度等于焊缝的几何长度；当 焊缝质量检验为一、二级 时，对接焊缝的强度等于母材强度。 8、对接焊缝质量分为  3 个等级，其中 3 级焊缝仅进行外观检查， 1、2  级焊缝除外观检查外还需进行超声波等检查。 9、焊接是通过  电弧  产生热量，使 焊条  和 局部焊件 熔化，然后经凝结形成焊缝，使焊件连成一体。 10、钢结构的焊接方法最常用的有  电弧焊  、电阻焊和气焊三种。 11、钢结构的电弧焊可分为 手工电弧焊 、自动或半自动电弧焊 和气体保护焊三种。 12、自动或半自动埋弧焊的焊接材料为 焊丝  和焊剂。 13、焊缝中可能存在 裂纹  、 气孔  烧穿、 未焊透 夹渣、咬边、焊瘤等缺陷。 14、当不同钢板宽度或厚度焊接时，为了减少 应力集中 ，应从板的一侧或两侧做成坡度不大于1:2.5 1:4的 斜坡 ，形成平缓过渡。 15、三级对接焊缝轴心受力时，当  tgθ≤4.5    时焊缝强度不必计算。 二、名词解释 1、端焊缝 答：焊缝长度方向与轴向方向垂直的焊缝称为端焊缝。 2、侧焊缝 答：焊缝长度方向与轴向方向一致的焊缝称为侧焊缝。 3、纵向焊接残余应力 答： 焊接构件垂直于焊缝长度的截面上产生的与焊缝长度方向一致的焊接残余应力。 4、焊接残余应力 答：钢材焊接后，在钢材中存在的自相平衡的应力称为焊接残余应力。 5、仰焊 答：焊缝位于施焊上方的焊接。 6、俯焊 答：焊缝位于施焊下方的焊接。 7、等强焊接连接 答：焊缝承载能力等于被连接构件承载能力。 三、单选题： 1、图示焊接连接中，最大焊缝应力发生在（ D）点。 A）a    B）b C）c    D）d 2、静力荷载作用下，侧面角焊缝的最大计算长度为（ A ）。 A）60       B）80       C）8           D）40 3、在弹性阶段，侧面角焊缝上应力沿长度方向的分布为（ C ）。 A）均匀分布    B）一端小、一端大 C）两端大而中间小    D）两端小而中间大 4、当焊件厚度 等于或小于4mm时，角焊缝最小焊脚尺寸为（ C  ）。 A）         B）         C）         D） 5、受轴心力作用的不等肢角钢，当短肢与钢板采用侧面角焊缝连接时，其角钢肢尖焊缝的内力分配系数为（ B ）。 A）0.25        B）0.35          C）0.30        D）0.65 6、为防止产生过大的焊接变形，焊接组合梁的焊接顺序应为（ D ）。 7、多块钢板拼接焊接时，为防止产生过大的焊接变形，焊接顺序应（ B ）。 A）按1、2、3、4、5        B）先1、3、5，后2、4 C）先2、4，后1、3、5      D）不必考虑先后 8、选用手工电弧焊焊条时，焊条的强度（ C ）被连接件钢材的强度。 A）应高于        B）应低于        C）应匹配于        D）不必考虑 9、Q235钢与Q345钢焊接时，焊条应选用（ A ）。 A）E43型        B）E50型        C）E55型      D）E43型或E50型 10、构件中存在残余应力，对构件的强度承载力一般无影响，因为（ B ）。 A）它太小          B）它自相平衡      C）它普遍存在        D）产生的应变很小 11、在扭矩作用下，对三面围焊的连接角焊缝只需验算何点应力（ B ）。 A）焊缝形心最近点                B）焊缝形心最远点 C）焊缝截面扭转中心最近点        D）焊缝截面剪力中心最远点 12、在承受动力荷载的结构中，垂直于受力方向的焊缝不宜采用（ C ）。 A）角焊缝                B）焊透的对接焊缝    C）不焊透的对接焊缝      D）斜对接焊缝 13、图示的两块钢板间采用角焊缝，其焊脚尺寸可选用（ A ）。 A）7 mm      B）8 mm       C）9 mm      D）6 mm 14、在角焊缝计算中，下列论述正确的为（ D ）。 A）端焊缝和侧焊缝均为角焊缝，因此所有情况下焊缝强度均相同 B）静力荷载作用下考虑塑性开展，端焊缝和侧焊缝强度相同 C）端焊缝受力情况较复杂，因此端焊缝的强度小于侧焊缝强度 D）对同一条角焊缝，当静力荷载作用方向不同时，其焊缝强度可能不同 15、等肢双角钢T形截面与节点板连接焊缝，其肢背、肢尖的分配系数0.7和0.3是根据（ C ）确定的。 A）经验数字          B）试验结果            C）计算的简化 D）根据已知构件轴力求肢背、肢尖焊缝承载力得到的 16、一般情况下，焊接残余应力不会影响钢材的（ C ）。 A）刚度    B）疲劳强度      C）静力强度      D）整体稳定性 17、当（ C ）时不能减少焊接变形和焊接应力。 A）采用适当的焊接程序      B）施焊前使构件产生与焊接变形相反的预变形 C）保证从一侧向另一侧连续施焊        D）对小尺寸构件在焊接后回火 18、图示角钢与钢板间采用角焊缝，其焊脚尺寸 可选用（ B ）mm。 A）10      B）6       C）4          D）7 19、图示角钢与钢板间采用角焊缝，其肢背最大静载焊缝计算长度 为（ A）mm。 A）410      B）240       C）280          D）360 21、图示角钢与钢板间采用角焊缝，其肢尖最大静载焊缝计算长度 为（ D ）mm。 A）388      B）240       C）400          D）360 22、图示角钢与钢板间采用角焊缝，计算连接承载力时，肢背、肢尖焊缝计算长度 分别为（ B  ）mm。 A）400、400        B）360、300 C）390、390          D）350、290 23、关于对接焊缝，说法正确的为（ C  ）。 A）对接焊缝的截面形状和角焊缝相同 B）对接焊缝的计算长度应满足规范的最大和最小计算长度 C）对接焊缝可用于T型连接中 D）对接焊缝的计算长度总是等于焊缝几何长度减去10 mm 24、T形连接中直角角焊缝的最小焊脚尺寸 ，最大焊脚尺寸hfmax=1.2t1，式中的t1和t2分别为（　C ）。 A）t1为腹板厚度，t2为翼缘厚度        B）t1为翼缘厚度，t2为腹板厚度 C）t1为较小的被连接板件的厚度，t2为较大的被连接板件的厚度 D）t1为较大的被连接板件的厚度，t2为较小的被连接板件的厚度 四、计算题： 1．  已知A3F钢板截面 用对接直焊缝拼接，采用手工焊焊条E43型，用引弧板，按Ⅲ级焊缝质量检验，试求焊缝所能承受的最大轴心拉力设计值。 解：焊缝质量等级为Ⅱ级，抗拉的强度设计值 =0.85f=182.75N/mm2 采用引弧板，故焊缝长度LW =b=500mm 承受的最大轴心拉力设计值N=btf=500*20*182.75*10-3=1827.5kN 2．焊接工字形截面梁，设一道拼接的对接焊缝，拼接处作用荷载设计值：弯矩 ，剪力 ，钢材为Q235B，焊条为E43型，半自动焊，Ⅲ级检验标准，试验算该焊缝的强度。 解：（1）焊缝截面的几何我 惯性矩 IX= (28X102.83-27.2X1003)=268206cm4 一块翼缘板对X轴的面积矩 SX1=28X1.4X(50+7)=2234.4CM3 半个截面对X轴的面积矩 SX= SX1 +50X0.8X25=3234.4 CM3 (2)焊缝强度验算 焊缝下端的剪应力   焊缝下端的拉应 所以，该焊缝不满足强度要求（建议将焊缝等级质量提为二级） 则 < 下端点处的折算应 且焊缝中点处剪应力 3． 试设计如图所示双角钢和节点板间的角焊缝连接。钢材Q235B，焊条E43型，手工焊，轴心拉力设计值 (静力荷载)。①采用侧焊缝；②采用三面围焊。 解：①采用侧焊缝 一．角焊缝的焊脚尺寸 最大 最小 采用 =6mm.满足上述要求（规范第8.2.7条） 二．角钢背部侧面角焊缝长度 则所需角焊缝长度 ， ，满足构造要求 实际长度 =272mm，取280mm 三．角钢趾部侧面角焊缝长度 则所需角焊缝长度 同理满足构造要求 实际长度 =124mm，取130mm ②采用三面围焊 一． 构件端部正面角焊缝所能承受的力 二． 角钢背部侧面角焊缝长度 对 边取力矩，由 ,得 则 ，满足构造要求 实际长度 =219mm，取220mm 三．角钢趾部侧面角焊缝长度 =66.2Kn 则 ，满足构造要求 实际长度 =56mm，取60mm 可知，第二种方法更经济。 4. 工字形焊接组合截面简支梁，其上密铺刚性板可以阻止弯曲平面外变形。梁上均布荷载（包括梁自重） ，跨中已有一集中荷载 ，现需在距右端4m处设一集中荷载 。问根据边缘屈服准则， 最大可达多少。设各集中荷载的作用位置距梁顶面为120mm，分布长度为120mm。钢材设计强度取为 。另在所有的已知荷载和所有未知荷载中，都已包含有关荷载的分项系数。 图  简支梁受力示意图 解： （1）计算截面特性 （2）计算 、 两集中力对应截面弯矩 令 ，则当 ，使弯矩最大值出现在 作用截面。 （3）梁截面能承受的最大弯矩 令 得： ；令 得： 故可假定在 作用截面处达到最大弯矩。 （4） a．弯曲正应力 ① b.剪应力 作用截面处的剪力 ② c.局部承压应力 在右侧支座处：   ③ 集中力作用处：   ④ d.折算应力 作用截面右侧处存在很大的弯矩，剪力和局部承压应力，计算腹板与翼缘交界处的分享应力与折算应力。 正应力： 剪应力： 局部承压应力： 折算应力：   ⑤ 联立①-⑤解得： 故可知 ，并且在 作用截面处的弯矩达到最大值。 5. 一双轴对称工字形截面构件，两端简支，除两端外无侧向支撑，跨中作用一集中荷载 ，如以保证构件的整体稳定为控制条件，构件的最大长度 的上限为多少。设钢材的屈服点为 （计算本题时不考虑各种分项系数）。 图  简支梁受力示意图 解： （1）截面特性计算 （2）计算弯曲整体稳定系数 按《钢结构设计规范》附录B公式B.1-1计算梁的整体稳定系数 查表B.4，由于荷载作用在形心处，按表格上下翼缘的平均值取值： 截面为双轴对称截面， 则 取 （3）F最大值计算 由 ，解得 。