1、 第 3次作业 一、填空题（本大题共 10 分，共 5 小题，每小题 2 分） 1. 低碳钢牌号 Q195、 Q215、 Q235、 Q255、 Q275排号越大，含碳量 _ 2. 钢材标号 Q235BF 中的 235表示材料的 _ 为 235N/mm2。 3. 角焊缝中的最大焊角尺寸 其中 t为 _ 焊件厚度。 4. 当钢屋架上弦作用有非节点荷载时，上弦杆应按 _ 进行设计。 5. 在不同质量等级的同一类钢材 (如 Q235 A， B， C， D四个等级的钢材 )，它们的屈服点、强度和伸长率都一样，只是 它们的化学成分和 _ 指标有所不同。 二、名词解释题（本大题共 20分，共 5 小题，每
2、小题 4 分） 1. 焊接残余变形和应力 2. 钢材的塑性 3. 蓝脆现象 4. 换算长细比 5. 什么叫做屈曲后强度？ 三、计算题（本大题共 30 分，共 5 小题，每小题 6 分） 1. 在钢结构设计中，钢材的强度设计值是钢材的强度标准值 _ 抗力分项系数。 2. 如图中所示，已知节点板与连接单板为采用 4个 8.8级 M16高强螺栓的承压型连接，剪切面不在螺纹处， 孔径 8mm厚连接单板垂直于受力方向的 宽度为 150mm，其螺栓孔的端距、边距和间距均满足构造要求；节点板与连接板钢材为 Q235B级， f=215N/mm2。试验算螺栓连接承载力是否能够满足要求。 3. 试计算如图所示承受
3、静力荷载的连接中双面角焊缝的承载力是否能满足要求。已知钢材为 Q235B 级，手工焊，焊条为 E43系列， f =160N/mm2。 4. 验算柱与牛腿间高强螺栓摩擦型连接是否安全，螺栓 M20， 10.9 级，摩擦面的抗滑移系数 =0.5 ，高强螺栓的设计预拉力 P=155kN。 5. 焊接组合梁的某截面内力设计值：弯矩 Mx=470kNm，剪力 V=580kN（沿 y轴向上作用）。已知截面尺寸如图示。钢材的强度设计值：f=215N/mm2,fv=125N/mm2。验算梁在该截面的强度是否满足要求（ rx=1.0）。 四、简答题（本大题共 40 分，共 5 小题，每小题 8 分） 1. 普通
4、螺栓的抗剪连接经历了哪几个阶段？ 2. 残余应力产生的原因有哪些？ 3. 梁的抗弯产生的正应力可分为几个阶段，各有何特点？ 4. 轴心受压构件和受弯构件，在确定工字形截面翼缘的宽厚比值有何不同？ 5. 对压杆稳定影响最大的因素是什么？各有何影响 规律？规范是如何考虑这些缺陷的？ 答案： 一、填空题（ 10 分，共 5 题，每小题 2 分） 1. 参考答案： 越高 解题方案： 评分标准： 2. 参考答案： 屈服强度 解题方案： 评分标准： 3. 参考答案： 较薄 解题方案： 评分标准： 4. 参考答案： 压弯构件 解题方案： 评分标准： 5. 参考答案： 冲击韧性（ Agv） 解题方案： 评分标
5、准： 二、名词解释题（ 20 分，共 5 题，每小题 4 分） 1. 参考答案： 钢材经焊接冷却后，在焊件中产生的 变形和应力，称为焊接残余变形和应力。 解题方案： 理解概念 评分标准： 钢材经焊接冷却后，在焊件中产生的变形和应力，称为焊接残余变形和应力。（ 4分） 2. 参考答案： 在外力作用下材料产生变形，如取消外力仍能保持变形后的形状和尺寸，并不产生裂缝的性质，称为钢材塑性。 解题方案： 理解概念 评分标准： 在外力作用下材料产生变形，（ 1分）如取消外力仍能保持变形后的形状和尺寸，（ 2分）并不产生裂缝的性质，称为钢材塑性（ 1分）。 3. 参考答案： 当温度升高时，在 200 以内钢
6、材性能没有很大的变化， 43O 540 之间强度急剧下降， 60O 时强度很低，不能承受荷载。但在 25O 左右时，钢材的强度反而略有提高，同时塑性和韧性均下降，材料有转脆的倾向，钢材表面氧化膜呈蓝色，称为蓝脆现象。 解题方案： 理解概念 评分标准： 当温度升高时，在 20O 以内钢材性能没有很大的变化， 43O54O 之间强度急剧下降， 60O 时强度很低，不能承受荷载。（ 1分） 但在 250 左右时，钢材的强度反而略有提高，同时塑性和韧性均下降，材料有转脆的倾向，钢材表面氧化膜呈蓝色，称为蓝脆现象。（ 3分） 4. 参考答案： 轴心受压构件 整体弯曲后，沿杆长各截面上将存在弯矩和剪力。在
7、格构式柱的设计中，剪力造成的附加影响不能忽略，因此对虚轴失稳的计算通常以加大长细比的办法来考虑剪切变形的影响，加大后的长细比称为换算长细比。 解题方案： 理解概念 评分标准： 轴心受压构件整体弯曲后，沿杆长各截面上将存在弯矩和剪力。（ 1 分）在格构式柱的设计中，剪力造成的附加影响不能忽略，（ 1分）因此对虚轴失稳的计算通常以加大长细比的办法来考虑剪切变形的影响，加大后的长细比称为换算长细比。（ 2分） 5. 参考答案： 宽而薄的板件，挠度较大，在板件中间形成的应力有利影响比较显著，因此宽薄板在屈曲后仍能继续承担更大的荷载，即具有屈曲后强度。 解题方案： 屈曲后强度 评分标准： 宽而薄的板件，
8、挠度较大，在板件中间形成的应力有利影响比较显著，因此宽薄板在屈曲后仍能继续承担更大的荷载，即具有屈曲后强度。（ 4分） 三、计算题（ 30 分，共 5 题，每小题 6 分） 1. 参考答案： 除以 解题方案： 理解概念 评分标准： 每空一分 2. 参考答案： 解题方案： 评分标准： 3. 参考答案： 解题方案： 评分标准： 4. 参考答案： 解题方案： 评分标准： 5. 参考答案： 解题方案： 评分标准： 四、简答题（ 40 分，共 5 题，每小题 8 分） 1. 参考答案： （ 1）摩擦传力的弹性阶段 （ 2）滑移阶段 （ 3）栓杆直接传力的弹性阶段 （ 4）弹塑性阶段 解题方案： 从螺栓传
9、力的力学机理上来考虑 评分标准： 1）摩擦传力的弹性阶段（ 2分） （ 2）滑移阶段（ 2分） （ 3）栓杆直接传力的弹性阶段（ 2分） （ 4）弹塑性阶段（ 2分） 2. 参考答案： （ 1）焊接时不均匀的加热和冷却 （ 2）型钢热轧后不均匀的冷却 （ 3）板边缘经火焰切割后热塑性收缩 （ 4）板件经冷却校正产生的塑性变形 解题方案： 从残余应力的特点上来考虑 评分标准： （ 1）焊接时不均匀的加热和冷却（ 2分） （ 2）型钢热轧后不均匀的冷却（ 2分） （ 3）板边缘经火焰切割后热塑性收缩（ 2分） （ 4）板件经冷却校正产生的塑性变形（ 2分） 3. 参考答案： 梁的弯曲正应力可分为三
10、个阶段： 1.弹性工作阶段：应力和应变成正比，梁全截面弹性工作。 2.弹塑性工作阶段：弯矩进一步增加，截面上、下缘有一个高为 a的塑性区域。 3.弹塑性工作 阶段：弯矩再增加，梁的塑性区不断向内发展，弹性核心完全消失，形成塑性铰，达到承载力的最大值。 解题方案： 应力不断增加可以分为三个阶段 1.弹性 2.部分塑性 3.全塑性 评分标准： 梁的弯曲正应力可分为三个阶段： 1.弹性工作阶段：应力和应变成正比，梁全截面弹性工作。（ 2 分） 2.弹塑性工作阶段：弯矩进一步增加，截面上、下缘有一个高为 a的塑性区域。（ 2分） 3.弹塑性工作阶段：弯矩再增加，梁的塑性区不断向内发展，弹性核心完全消失
11、，形成塑性铰，达到承载力的最大值。（ 2分） 4. 参考答案： 解题方案 ： 评分标准： 5. 参考答案： 包括初弯曲、残余应力和初偏心。 (1)残余应力的产生原因：焊接影响、热轧影响、切割影响、冷校正影响 (2)初弯曲（正弦分布）实际的轴心受压构件在加工制作和运输及安装过程中，构件不可避免地会存在微小弯曲，称为初弯曲。其影响特点是：一经加载产生挠度，先慢后快，偏心距越大，挠度越大，临界承载力小于欧拉力。 (3)初偏心：由于构造上的原因和构件截面尺寸的变异等，作用在构件上的轴心压力不可避免地会偏离截面形心而形成初偏心。荷载初偏心对轴心受压构件的影响与初弯曲的影响类似。只是 曲线通过坐标原点，为
12、了简化分析，可取一种缺陷的合适值代表这两种缺陷的影响。 规范中实际轴压杆稳定承载力计算的初始缺陷只考虑初弯曲和残余应力，用最大强度准则，采用数值计算方法计算。 解题方案： 对压杆稳定影响最大的因素是初弯曲、残余应力和初偏心。 评分标准： 包括初弯曲、残余应力和初偏心。（ 3分） (1)残余应力的产生原因：焊接影响、热轧影响、切割影响、冷校正影响（ 2 分） (2)初弯曲（正弦分布）实际的轴心受压构件在加工制作和运输及安装过程中，构件不可避免地会存在微小弯曲，称为初弯曲。（ 1分）其影响特点是 ：一经加载产生挠度，先慢后快，偏心距越大，挠度越大， 临界承载力小于欧拉力。（ 2分） (3)初偏心：由于构造上的原因和构件截面尺寸的变异等，作用在构件上的轴心压力不可避免地会偏离截面形心而形成初偏心。（ 1分） 荷载初偏心对轴心受压构件的影响与初弯曲的影响类似。只是曲线通过坐标原点，为了简化分析，可取一种缺陷的合适值代表这两种缺陷的影响。（ 2分） 规范中实际轴压杆稳定承载力计算的初始缺陷只考虑初弯曲和残余应力，用最大强度准则，采用数值计算方法计算。（ 3分）
