钢结构一注（2009年）试题及解答.doc

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1、 一级注册结构工程师钢结构专业历年试题一级注册结构工程师钢结构专业历年试题2009 年试题与解答年试题与解答题题 1623为增加使用面积，在现有一个单层单跨建筑内加建一个全钢结构夹层，该夹层 与原建筑结构脱开，可不考虑抗震设防。新加夹层结构选用 Q235-B 钢材，焊接采 用 E43 焊条。楼板为 SPl0D 板型，面层做法 20mm 厚，SP 板板端预埋件与次梁焊接。 荷载标准值：永久荷载为 2.5kNm2 (包括 SPl0D 板自重、板缝灌缝及楼面面层做法)， 可变荷载为 4.0kNm2。夹层平台结构如图 1623 所示。图图 1623（a）柱网平面布置；）柱网平面布置；(b)主次梁连接主

2、次梁连接16在竖向荷载作用下，次梁承受的线荷载设计值为 25.8kN/m(不包括次梁自 重)。试问，强度计算时，次梁的弯曲应力值(N/mm2)，与下列何项数值最为接近? A149.2 B155.8 C197.1 D 207.0【解】考虑次梁自重后的均布荷载设计值：25.8+1.20.243=26.09kNm 次梁跨中弯矩设计值：M=kNm04.665 . 409.2681 8122ql根据钢结构设计规范GB 50017-2003 第 4.1.1 条；4.1.1 在主平面内受弯的实腹构件(考虑腹板屈曲后强度者参见本规范第 4.4.1 条)， 其抗弯强度应按下列规定计算：f (4.1.1)nyyy

3、nxxx WMWM 式中 Mx、My 同一截面处绕 x 轴和 y 轴的弯矩(对工字形截面：x 轴为强轴，y 轴为弱轴)：Wnx 、Wny对 x 轴和 y 轴的净截面模量；x、y截面塑性发展系数；对工字形截面，x =1.05，y =1.20：对箱形 截面，x =y =1.05；对其他截面可按表 5.2.1 采用；f钢材的抗弯强度设计值。当梁受压翼缘的自由外伸宽度与其厚度之比大于 13 而不超 15 yf235/时，应取 x =1.0。fy为钢材牌号所指屈服点。yf235/对需要计算疲劳的梁,宜取 x =y =1.0。受压翼缘的宽厚比小于 13；承受静力荷载 x=1.05 N/mm2 故选择 C1

4、 .1971006.31905. 11004.6636 nxxWM 17要求对次梁作刚度验算。试问，在全部竖向荷载作用下次梁的最大挠度与 其跨度之比，与下列何项数值最为接近? A1282 B1320 C1385 D1421【解】3.1.4 按承载能力极限状态设计钢结构时。应考虑荷载效应的基基本组合，必要时按承载能力极限状态设计钢结构时。应考虑荷载效应的基基本组合，必要时 尚应考虑荷载效应的偶然组合。尚应考虑荷载效应的偶然组合。按正常使用极限状态设计钢结构时，应考虑荷载效应的标准组合按正常使用极限状态设计钢结构时，应考虑荷载效应的标准组合，对钢与混，对钢与混 凝土组合梁，尚应考虑准永久组合。凝土

5、组合梁，尚应考虑准永久组合。考虑次梁自重后的均布荷载标准值：qk=(2.5+4)3+0.243=19.7kNm 跨中最大挠度：mm7 .101096.47851020638445007 .195 38454344 xk TEIlq挠度与跨度之比： 10.74500=1421 故选择 D 18该夹层结构中的主梁与柱为铰接支承，求得主梁在点“2”处(见柱网平面 布置图，相当于在编号为点“2 处的截面上的弯矩设计值 M2=1107.05kNm，在 点“2”左侧的剪力设计值 V2=120.3kN。次梁受载情况同题 16。试问，在点“2 处主梁腹板上边缘的最大折算应力设计值(Nmm2)，与下列何项数值最

6、为接近?提示：主梁单侧翼缘毛截面对中和轴的面积矩 S=2121.6103mm3。假定局部压应力为c=0 A189.5 B209.2 C21 5.0 D220.8【解】依据钢结构设汁规范GB 50017-2003 第 4.1.4 条计算。4.1.4 在梁的腹板计算高度边缘处，若同时受有较大的正应力、剪应力和局部压应 力，或同时受有较大的正应力和剪应力(如连续梁中部支座处或梁的翼缘截面改变 处等)时，其折算应力应按下式计算：1 f (4.1.4-1)2223cc该位置由于弯矩引起的弯曲正应力：N/mm2208162900 106 .231147105 .11074612 2yIMx该位置由于剪力引

7、起的剪应力：N/mm28 .138106 .231147106 .2121103 .120433 2 2wxtISV折算应力：N/mm2 2098 .133208322222cc故选择 B 19该夹层结构中的主梁翼缘与腹板采用双面角焊缝连接，焊缝高度 hf=6mm， 其他条件同题18。试问，在点“2 次梁连接处，主梁翼缘与腹板的焊接连接强度 设计值(Nmm2)，与下列何项数值最为接近? A20.3 B18.7 C16.5 D13.1【解】依据钢结构设计规范GB 50017-2003 第 7.3.1 条计算。 注意：该题中的“F”为 0，次梁的荷载通过加劲肋传递。7.3.1 组合工字梁翼缘与腹板

8、的双面角焊缝连接，其强度应按下式计算： （7.3.1)2221 zffelF IVShw ff式中 Sf所计算翼缘毛截面对梁中和轴的面积矩；I梁的毛截面惯性矩。公式(7.3.1)中，F、 和 l z应按 4.1.3 条采用；f应按 7.1.3 条采用。注：1 当梁上翼缘受有固定集中荷载时，宜在该处设置顶紧上翼缘的支承加劲肋，此时取F=0。2 当腹板与翼缘的连接焊缝采用焊透的 T 形对接与角接组合焊缝时，其强度可不计算。0106 .231147106 .2121103 .120 67 . 021 21243322 zffelF IVSh= 13.1 N/mm2 故选择 D 20夹层结构一根次梁传

9、给主梁的集中荷载设计值为 58.7kN，主梁与该次梁连 接处的加劲肋和主梁腹板采用双面直角角焊缝连接，设焊缝尺寸 hf=6mm，加劲肋的 切角尺寸如图 1623(b)所示。试问，该焊接连接的剪应力值(Nmm2)，与下列何项 数值最为接近? A13.6 B19.4 C25.6 D50.9【解】7.1.3 直角角焊缝的强度计算 1 在通过焊缝形心的拉力、压力或剪力作用下： . 侧面角焊缝(作用力平行于焊缝长度方向)：f= (7.1.3-2)welhNw ff. 8.2.7 角焊缝的尺寸应符合下列要求： 5 侧面角焊缝的计算长度不宜大于 60hf，当大于上述数值时，其超过部分在 计算中不予考虑。若内

10、力沿侧面角焊缝全长分布时，其计算长度不受此限。竖向焊缝的几何长度为 900216240=788mm，扣除 2hf后的计算长度为 776mm60hf=360mm，依据钢结构设计规范GB 50017-2003 第 8.2.7 条， 取计算长度为 60hf=360mm。于是 N/mm24 .19360267 . 0107 .583 weflhN故选择 B。 点评：1. 有人认为，这里的加劲肋算作“支承加劲肋” ，应不考虑 60hf限值，笔者认为该观点不妥。尽管钢结构设计规范的“术语”部分没有给出“支承加 劲肋”的解释，但通常认为，以下两种情况属于支承加劲肋：(1)承受支座反力的突 缘加劲肋；(2)集

11、中荷载作用于梁翼缘，翼缘下方设置的加劲肋。 2. 题中给出的是传给主梁的荷载数值，而不是次梁的支座反力，所以不乘以增 大系数。21假设上题中的次梁与主梁采用 8.8 级 M16 的高强度螺栓摩擦型连接，连接 处的钢材表面处理方法为钢丝刷清除浮锈，其连接形式如图 1623(b)所示。考虑到 连接偏心的不利影响，对次梁端部剪力设计值 F=58.7kN 乘以 1.2 的增大系数。试问， 连接所需的高强度螺栓数量 n(个)，与下列何项数值最为接近? A3 B4 C5 D6【解】依据钢结构设计规范GB 50017-2003 第 7.2.2 条计算：7.2.2 高强度螺栓摩擦型连接应按下列规定计算： 1

12、在抗剪连接中，每个高强度螺栓的承载力设计值应按下式计算：=0.9 nfP (7.2.2-1)b vN式中 nf传力摩擦面数目；摩擦面的抗滑移系数，应按表 7.2.2-1 采用； P一个高强度螺栓的预拉力，应按表 7.2.2-2 采用。7.2.2-1 摩擦面的抗滑移系数摩擦面的抗滑移系数 构件的-钢号在连接处构件接触面的处理方法Q235 钢Q345 钢、Q390 钢Q420 钢喷砂(丸)0.450.500.50喷砂(丸)后涂无机富锌漆0.350.400.40喷砂(丸)后生赤锈0.450.500.50钢丝刷清除浮锈或未经处理0.300.350.40一个高强度螺栓的预拉力一个高强度螺栓的预拉力 P(

13、kN)螺栓公称直径(mm)螺栓的性能等级M16M20M22M24M27M308.8 级8012515017523028010.9 级100155190225290355一个高强度螺栓的抗剪承载力设计值为： 0.910.3080=21.6kN PnNfb v9 . 0所需螺栓的个数 n1.258.721.6=3.3 故选择 B 22在夹层结构中，假定主梁作用于立柱的轴向压力设计值 N=307.6kN；立柱 选用 Q235-B 钢材，截面无孔洞削弱，翼缘板为焰切边。立柱与基础刚接，柱顶与 主梁铰接，其计算长度在两个主轴方向均为 5.50m。要求对立柱按照实腹式轴心受 压构件作整体稳定性验算。试问，柱截面的压应力设计值(Nmm2)，与下列何项数 值最为接近?A47.8 B53.7 C69.1 D89.7【解】依据钢结构设计规范GB 50017- 2003 表 5.1.2- 1，截面对 x 轴 y 轴均属于 b 类。表表 5.1.2-1 轴心受压构件的截面分类轴心受压构件的截面分类(板厚板厚 t08 的钢材，且钢管壁厚不宜大于 25mm。故选择 D