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建筑钢结构设计试卷 A卷及答案


建筑钢结构设计试卷 A 卷
一 、 填 空 题 ( 每 空 2 分 , 共 计 20 分 ) 1、 门 式 刚 架 轻 型 房 屋 屋 面 坡 度 宜 取 ( 较大值。 2、 在 设 置 柱 间 支 撑 的 开 间 , 应 同 时 设 置 ( ),以 构 成 几 何 不 变 体 系 。 ),在 雨 水 较 多 的 地 区 取 其 中 的

3、 当 端 部 支 撑 设 在 端 部 第 二 个 开 间 时 , 在 第 一 个 开 间 的 相 应 位 置 应 设 置 ( )系杆。 ),并利用其

4、 冷 弯 薄 壁 构 件 设 计 时 , 为 了 节 省 钢 材 , 允 许 板 件 ( ( )强度进行设计。

5 、当 实 腹 式 刚 架 斜 梁 的 下 翼 缘 受 压 时 ,必 须 在 受 压 翼 缘 两 侧 布 置( 6、 螺 栓 排 列 应 符 合 构 造 要 求 , 通 常 螺 栓 端 距 不 应 小 于 ( 两排螺栓之间的最小距离为( )倍螺栓直径。 )构件设计计算。



)倍螺栓孔径,

7、 垂 直 于 屋 面 坡 度 放 置 的 檩 条 , 按 (

8 、屋 架 节 点 板 上 ,腹 杆 与 弦 杆 以 及 腹 杆 与 腹 杆 之 间 的 间 隙 应 不 小 于( 二 、 选 择 题 ( 每 题 2 分 , 共 计 20 分 ) 1 、梯 形 钢 屋 架 受 压 杆 件 .其 合 理 截 面 形 式 ,应 使 所 选 截 面 尽 量 满 足( 的要求。 (A) 等 稳 定 (B) 等 刚 度 (C) 等 强 度 (D) 计 算 长 度 相 等 )。

)。



2、 普 通 钢 屋 架 的 受 压 杆 件 中 , 两 个 侧 向 固 定 点 之 间 ( (A) 垫 板 数 不 宜 少 于 两 个 (C) 垫 板 数 不 宜 多 于 两 个 (B) 垫 板 数 不 宜 少 于 一 个 (D) 可 不 设 垫 板 )来选定的。

3、 梯 形 钢 屋 架 节 点 板 的 厚 度 , 是 根 据 ( (A) 支 座 竖 杆 中 的 内 力 (C) 上 弦 杆 中 的 最 大 内 力

(B) 下 弦 杆 中 的 最 大 内 力 (D) 腹 杆 中 的 最 大 内 力

4 、槽 钢 檩 条 的 每 一 端 一 般 用 下 列 哪 一 项 连 于 预 先 焊 在 屋 架 上 弦 的 短 角 钢( 檩 托)上( )。 (B) 两 个 普 通 螺 栓 (D) 一 个 高 强 螺 栓 )。

(A) 一 个 普 通 螺 栓 (C) 安 装 焊 缝

5、 如 轻 型 钢 屋 架 上 弦 杆 的 节 间 距 为 L, 其 平 面 外 计 算 长 度 应 取 (

(A) L

(B) 0.8L

(C ) 0.9L

(D) 侧 向 支 撑 点 间 距 )。 (D) 斜 腹 杆 处

6、 屋 架 下 弦 纵 向 水 平 支 撑 一 般 布 置 在 屋 架 的 ( (A) 端 竖 杆 处 ( B) 下 弦 中 间 )。

(C) 下 弦 端 节 间

7、 屋 盖 中 设 置 的 刚 性 系 杆 ( (A) 可 以 受 压 (C) 可 以 受 弯 ( B) 只 能 受 拉

(D ) 可 以 受 压 和 受 弯

8 、 某 房 屋 屋 架 间 距 为 6m , 屋 架 跨 度 为 24 m , 柱 顶 高 度 24m 。 房 屋 内 无 托 架 , 业务较大振动设备,且房屋计算中未考虑工作空间时,可在屋盖支撑中部设 置( )。 (B) 下 弦 横 向 支 撑 (D) 垂 直 支 撑

(A) 上 弦 横 向 支 撑 (C) 纵 向 支 撑

9 、梯 形 屋 架 的 端 斜 杆 和 受 较 大 节 间 荷 载 作 用 的 屋 架 上 弦 杆 的 合 理 截 面 形 式 是 两个( )。 (B) 不 等 肢 角 钢 相 连 (D) 等 肢 角 钢 十 字 相 连 )同时考虑。

(A) 等 肢 角 钢 相 连 (C) 不 等 肢 角 钢 长 肢 相 连

10 、 屋 架 设 计 中 , 积 灰 荷 载 应 与 ( (A) 屋 面 活 荷 载 (B ) 雪 荷 载

(C) 屋 面 活 荷 载 和 雪 荷 载 两 者 中 的 较 大 值 三 、 问 答 题 ( 共 计 20 分 ) 1、 试 述 屋 面 支 撑 的 种 类 及 作 用 。 (8 分)

(D) 屋 面 活 荷 载 和 雪 荷 载

2、 试 述 空 间 杆 系 有 限 元 法 的 基 本 假 定 。 (6 分) 3、 举 出 两 种 常 见 的 网 架 结 构 的 基 本 形 式 , 并 简 述 其 特 点 。 (6 分) 四 、 作 图 题 ( 15 分 ) 1、 完 成 下 列 主 次 梁 铰 接 和 刚 接 连 接 。

五 、 计 算 题 ( 25 分 ) 1 、 如 图 所 示 , 一 梁 柱 刚 接 节 点 , 钢 材 均 为 Q235 , 梁 截 面 尺 寸 如 图 所 示 。 其 翼 缘 经 焊 透 的 对 接 焊 缝 与 柱 相 连( 焊 接 时 未 用 引 弧 板 ),腹 板 通 过 10.9 及 摩 擦 型 高 强 螺 栓 M20 和 角 钢 连 接 于 柱 . 计 算 时 可 假 定 翼 缘 焊 缝 与 腹 板 螺 栓 孔 在 同 一 截 面 , 该 截 面 弯 矩 与 剪 力 设 计 值 分 别 为 1 00kN · m 和 42kN 。 焊 缝 抗 拉 、 抗 压 和 抗 弯 强 度 设 计 值 均 为 215kn/mm , 抗 剪 强 度 设 计 值 为 125k N/m m , 螺栓预应 力 为 155kN , 抗 滑 移 系 数 为 0.45 。 ( 1) 试 验 算 翼 缘 焊 缝 的 连 接 是 否 满 足 强 度 要 求 ( 2) 试 验 算 腹 板 螺 栓 的 连 接 是 否 满 足 强 度 要 求
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答案 一、填空题 1 、 1 / 20 — 1 / 8 2、 屋 盖 横 向 支 撑 3、 刚 性 4、 受 压 屈 曲 , 屈 曲 后 强 度 5、 隅 撑 6、 2, 3 7、 双 向 受 弯 8 、 20mm 二、选择题 1、 A 2、 A 3、 D 4、 B 5、 D 6、 C 7、 A 8、 C 9、 C 10 、 C 三、问答题 1、 试述屋面支撑的种类及作用。

答:种类:上弦横向水平支撑、下弦横向水平支撑、下弦纵向水平支撑、竖 向支撑、系杆 作 用 : 1、 保 证 屋 盖 结 构 的 几 何 稳 定 性 2、 保 证 屋 盖 结 构 的 空 间 刚 度 和 整 体 性 3、 为 受 压 弦 杆 提 供 侧 向 支 撑 点 4、 承 受 和 传 递 纵 向 水 平 力

5、 保 证 结 构 在 安 装 和 架 设 过 程 中 的 稳 定 性

2、 试 述 空 间 杆 系 有 限 元 法 的 基 本 假 定 。 答 : (1) 网 架 的 节 点 为 空 间 铰 接 节 点 , 杆 件 只 承 受 轴 力 ; (2) 结 构 材 料 为 完 全 弹 性 , 在荷载作用下网架变形很小, 符合小变形理论。

3、 举 出 两 种 常 见 的 网 架 结 构 的 基 本 形 式 , 并 简 述 其 特 点 。 答:平面桁架系网架:此类网架上下弦杆长度相等,上下弦杆与腹杆位于同 一 垂 直 平 面 内 。一 般 情 况 下 竖 杆 受 压 ,斜 杆 受 拉 。斜 腹 杆 与 弦 杆 夹 角 宜 在 40 ° - 60 °之 间 。 四角锥体系网架:四角锥体系网架是由若干倒置的四角锥按一定规律组 成 。网 架 上 下 弦 平 面 均 为 方 形 网 格 ,下 弦 节 点 均 在 上 弦 网 格 形 心 的 投 影 线 上 , 与上弦网格四个节点用斜腹杆相连。通过改变上下弦的位置、方向,并适当 地抽去一些弦杆和腹杆,可得到各种形式的四角锥网架。

四、作图题 1、 完 成 下 列 梁 柱 铰 接 和 刚 接 连 接

梁柱铰接:

梁柱刚接:

五、计算题 1 、 如 图 所 示 , 一 梁 柱 刚 接 节 点 , 钢 材 均 为 Q235 , 梁 截 面 尺 寸 如 图 所 示 。 其 翼缘经焊透的对接焊缝与柱相连(焊接时未用引弧板) , 腹 板 通 过 10.9 及 摩 擦 型 高 强 螺 栓 M20 和 角 钢 连 接 于 柱 . 计 算 时 可 假 定 翼 缘 焊 缝 与 腹 板 螺 栓 孔 在 同 一 截 面 , 该 截 面 弯 矩 与 剪 力 设 计 值 分 别 为 1 00kN · m 和 42kN 。 焊 缝 抗 拉 、 抗 2 2 压 和 抗 弯 强 度 设 计 值 均 为 215kn/mm , 抗 剪 强 度 设 计 值 为 125k N/m m , 螺栓预应 力 为 155kN , 抗 滑 移 系 数 为 0.45 。 ( 1) 试 验 算 翼 缘 焊 缝 的 连 接 是 否 满 足 强 度 要 求 ( 2) 试 验 算 腹 板 螺 栓 的 连 接 是 否 满 足 强 度 要 求

解: ( 1) 翼 缘 焊 缝 及 腹 板 螺 栓 受 力 :

腹板分担的弯距按

Mw ?

MI w I 计算,剪力全部由腹板承担。

梁 截 面 惯 性 矩 : I=2 16 09cm 4 梁 腹 板 惯 性 矩 : I w =354 4cm 梁 腹 板 连 接 处 弯 矩 为 : M w =16.4kN · m 梁 翼 缘 连 接 处 弯 矩 为 : M 1 =83.6kN · m ( 2) 验 算 翼 缘 焊 缝 强 度 翼缘分担的弯矩由上下两条焊缝受拉或受压来承担 一 侧 翼 缘 焊 缝 所 承 受 的 轴 力 为 : N =215.5 kN 2 2 б =94.52N/ mm <f=215N/mm 翼缘焊缝强度满足要求。 ( 3) 验 算 腹 板 高 强 螺 栓 强 度 10.9 级 , M20 高 强 螺 栓 , 预 应 力 P=155kN , 该 高 强 螺 栓 的 抗 滑 移 系 数 μ =0.45 a. 高 强 螺 栓 受 力 V=42 kN , M=16.4kN · m b. 验 算 高 强 螺 栓 的 强 度 扭 矩 产 生 的 螺 栓 中 的 最 大 水 平 剪 力 值 为 : N x =54667N 剪 力 产 生 的 每 个 螺 栓 的 剪 力 为 : N y =10 .5kN 因 此 一 个 螺 栓 承 受 的 最 大 剪 力 为 55.7kN b 一个高强螺栓的抗剪承受力: [ N v ] =0.9n f μ P=62.775kN 此 处 角 钢 为 单 面 连 接 , 承 受 能 力 需 乘 系 数 0 .85 , 所 以 此 处 每 个 高 强 螺 栓 实 际 承 载 力 为 62.776x0.85=53.4k N , 略 小 于 单 个 螺 栓 所受到的最大剪力,不安全。

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