1．簡述鋼結構的主要特點。（8分）
答： （1）鋼材的強度高，鋼結構質量輕；
（2）鋼材的塑性和韌性好；
（3）材質均勻，和力學計算的假定比較符合；
（4）鋼結構密閉性好；
（5）鋼結構製作簡便，施工周期短；
（6）鋼材耐腐蝕性差；
（7）鋼材耐熱，但不耐火。
2．鋼材有哪幾項主要效能，分別可用什麼指標來衡量？（6分）
答：（1）單向均勻拉伸時的效能：抗拉強度、屈服強度、伸長率；
（2）冷彎效能：冷彎試驗；
（3）衝擊韌性：衝擊韌性值；
（4）可焊性：含碳量。
3．什麼叫鋼材的疲勞？影響鋼材疲勞破壞的因素有哪些？（6分）
答：鋼材的疲勞：鋼材在連續反覆荷載作用下，當應力還低於鋼材的抗拉強度，甚至還低於屈服點時，也會發生破壞，這種現象稱為鋼材的疲勞現象或疲勞破壞。
鋼材的疲勞破壞屬於脆性破壞，塑性變形極小，沒有明顯變形的突然破壞，危險性較大。
影響鋼材疲勞破壞的因素：
（1）構造缺陷（應力集中程度）；
（2）應力迴圈特徵——應力比值；
（3）應力迴圈特徵——應力幅；
（4）應力迴圈次數；
（5）環境溫度和腐蝕性介質。
4．鋼結構的連線方法有幾種？焊接殘餘應力對結構效能有哪些影響？（6分）
答：鋼結構的連線方法有焊縫連線、鉚釘連線、普通螺栓連線和高強螺栓連線。
焊接殘餘應力對結構效能的影響有以下幾點：
（1） 焊接殘餘應力不影響結構的靜力強度；
（2） 焊接殘餘應力使構件的變形增大，剛度降低；
（3） 焊接殘餘應力使壓桿的撓曲剛度減小，從而必定降低其穩定承載能力；
（4） 焊接殘餘應力使構件在低溫下的裂紋容易發生和發展，加速構件的脆性破壞；
（5） 焊接殘餘應力對構件的疲勞強度有不利的影響。
5．摩擦型高強度螺栓連線和普通螺栓連線在傳遞剪力時最主要有何不同？簡述它們破壞的極限狀態。（6分）
答：普通螺栓連線在抗剪時依靠桿身承壓和螺栓抗剪來傳遞剪力，不計預拉力的影響，在計算中只考慮栓杆剪斷和孔壁承壓破壞這兩種破壞形式，以螺桿剪斷或孔壁擠壓破壞為其承載能力的極限狀態。而摩擦型高強度螺栓連線單純依靠被連線構件間的摩擦阻力傳遞剪力，以剪力達到最大摩擦力作為承載能力的極限狀態。
6．對於相同的受彎構件，為什麼橫向荷載作用於形心時的臨界彎矩要比純彎矩作用時的要高？為什麼橫向荷載作用在下翼緣比作用在上翼緣的臨界彎矩高？（6分）
答：對於相同的受彎構件如簡支梁，純彎矩作用時全跨彎矩都是mmax；當橫向荷載作用時，彎矩圖為拋物線形或三角形，只在跨度中點為mmax，向兩側即逐漸減小或成直線迅速減小，對整體穩定有利，故橫向荷載作用於形心時的臨界彎矩要比純彎矩作用時的要高。
橫向荷載作用在上翼緣時，在梁產生微小側向位移和扭轉的情況下，荷載將產生繞剪力中心的附加扭矩，並對梁側向彎曲和扭轉起促進作用，使梁加速喪失整體穩定。反之，當荷載作用在梁的下翼緣時，它將產生反方向的附加扭矩，有利於阻止梁的側向彎曲扭轉，延緩梁喪失整體穩定。因此，橫向荷載作用在下翼緣比作用在上翼緣的臨界彎矩高。
7．壓彎構件的設計思路是什麼？主要的驗算內容有哪些？（8分）
答：設計時需首先選定截面形式，再根據構件所承受的軸力、彎矩和構件的計算長度初步確定截面的尺寸，然後進行強度、剛度、整體穩定性和區域性穩定性驗算。當驗算結果不滿足要求時，調節截面尺寸直到滿足要求。
主要的驗算內容有：（1）強度驗算；（2）整體穩定驗算—彎矩作用平面內的穩定計算和彎矩作用平面外的穩定計算；（3）區域性穩定驗算；（4）剛度驗算。
8．柱間支撐的主要作用是什麼？並簡要說明柱間支撐布置的原則。（8分）
答：柱間支撐的主要作用：保證廠房的縱向幾何形狀不變性和剛度，減小柱的側向計算長度，並承受和傳遞廠房的各種縱向荷載和溫度效應，使之傳於基礎。
柱間支撐布置的原則：每列柱都必須設定柱間支撐，多跨廠房的中列柱的柱間支撐已與其邊列柱的柱間支撐布置在同一柱間。下層柱間支撐一般布置在廠房溫度區段的中部，以減小縱向溫度應力的影響。
當溫度區段長度大於150m或抗震設防烈度為8度ⅲ、ⅳ類場地和9度時，應當增設一道下層柱間支撐，且兩道下層柱間支撐的距離不應超過72m。上層柱間支撐除了要在下層柱間支撐布置的柱間設定外，還應當在每個溫度區段的兩端設定。每列柱頂均要布置剛性系杆。
二、下圖所示為一平板式鉸接柱腳，請在圖中標出構成柱腳的主要部件以及圖中的一處錯誤，簡述柱底軸力是如何傳遞到基礎上去的。（10分）
答：此圖錯誤處：錨栓只在底板長度的中點設定，且一側設定乙個。
柱底軸力通過與靴梁連線的豎向焊縫先傳給靴梁，隔板與靴梁連線的豎向焊縫將靴梁的力傳給隔板，然後隔板與底板連線的水平焊縫經底板達到基礎。
三、 圖示角鋼與節點板採用角焊縫的連線中，軸向力的設計值n=600kn（靜力荷載），鋼材q235-b，手工焊，焊條e43型， ffw=160 n/mm2。試確定所需角焊縫的焊角尺寸hf，分別採用三面圍焊和兩面側焊進行設計。（10分）分配係數：
α1=2/3，α2=1/3。
解：，，
最小：角鋼肢尖處最大：
角鋼肢背處最大：
（1）三面圍焊
角鋼肢尖和肢背都取，
正面角焊縫所受的力為：
側面角焊縫所受的力為：
又 ，
所以所需的：，
實際長度為，取；
取。（2）兩面側焊
角鋼肢尖和肢背都取，
焊縫受力
所需焊縫長度
焊縫的實際長度 ，取270mm；
取140mm。
四、試驗算圖示普通螺栓群連線的強度是否安全，鋼材為q235-b，剪力v=150kn，採用c級螺栓，直徑d=20mm,孔徑d0=21.5mm，fv=130n/mm2,fc=305 n/mm2。（8分）
解：乙個螺栓的抗剪承載力設計值：
乙個螺栓的抗剪承載力設計值：
乙個螺栓的承載力設計值：
螺栓群承受扭矩及剪力共同作用，螺栓群中靠近剪力最上端螺栓受力最大。
扭矩為：
在扭矩作用下受力最大的螺栓剪力為：
在剪力作用下受力最大的螺栓剪力為：
所以，故此連線不安全。
五、q235的16號工字鋼的軸心受壓柱，柱長4m，兩端鉸接，在弱軸方向在杆的中點有側向支撐，試計算其的最大設計荷載。（8分）
已知：截面面積a=2611mm2，ix=1127cm4，ix=6.57cm，iy=93.1cm4，iy=1.89cm，f=215n/mm2
(當實際計算的λ介於上表兩值之間時，按插值法計算。)
解：a=2611mm2，ix=1127cm4,ix=6.57cm, iy=93.1cm4,iy=1.89cm;f=215n/mm2
,構件長細比：
查表得：（a類截面），（b類截面）
由公式得：
則此柱的最大荷載設計值為291.30kn。
六、如圖所示的簡支梁，材料為q235—b鋼，梁的兩端均有側向支承；在集中荷載f=100kn（設計值）的作用下，請驗算梁的整體穩定和翼緣的區域性穩定？如若不滿足，採取何種措施加以解決？（除加大截面外）（10分）
注：按以下近似計算公式計算，。
解：，，
截面特性：
長細比：
梁所受的最大彎矩值為：
整體穩定：
翼緣的區域性穩定：
整體穩定不滿足要求，翼緣的區域性穩定滿足要求；對於整體穩定採取在梁跨中加側向支撐的措施加以解決。
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