1、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 2.5kN m2(包括 SPl0D 板自重、板缝灌缝及楼面面层做法)，可变荷载为 4.0kNm 2。夹层平台结构如图 1623 所示。图 1623（a）柱网平面布置；(b)主次梁连接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
2、重)。试问，强度计算时，次梁的弯曲应力值(N/mm 2)，与下列何项数值最为接近?A149.2 B155.8 C197.1 D207.0【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= kNm04.65.092812ql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)nynxWM式中 Mx、M y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
3、、W ny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 15yf235/时，应取 x =1.0。f y 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=1.05N/mm2 故选择 C1.9706.31905.43nxWM17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
4、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，对钢与混凝土组合梁，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：mm7.1096.47851026384.543xkTEIl挠度与跨度之比：10.74500=1421 故选择 D18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
5、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(Nmm 2)，与下列何项数值最为接近?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=0A189.5 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
6、力应按下式计算： 1f (4.1.4-1)223c该位置由于弯矩引起的弯曲正应力：N/mm208162906.23147542 yIMx该位置由于剪力引起的剪应力：N/mm2.381.432 wxtISV折算应力：N/mm209.3032222 c故选择 B19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(N mm 2)，与下列何项数值最为接近?A20.3 B18.7 C 16.5 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
7、”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的双面角焊缝连接，其强度应按下式计算： （7.3.1)221zffelFIVShwf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 lz 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。 016.23470.167.0221 2432 zffelIVSh= 13.1N/mm2 故选择 D20夹层结构一
8、根次梁传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 (Nmm 2)，与下列何项数值最为接近?A13.6 B19.4 C 25.6 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)welhNf8.2.7 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。若内力沿侧面角焊
9、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/mm24.1936027.058weflN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) 集中荷载作用于梁翼缘，翼缘下方设置的加劲肋。
10、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 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
11、：=0.9 nfP(7.2.2-1)bvN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 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) 0.45 0.50 0.50喷砂(丸)后涂无机富锌漆 0.35 0.40 0.40喷砂(丸)后生赤锈 0.45 0.50 0.50钢丝刷清除浮锈或未经处理 0.30 0.35 0.40一个高强度螺栓的预拉力 P(kN)螺栓的性能等级 螺栓公称直径(mm)M16 M20 M22 M24
12、 M27 M308.8 级 80 125 150 175 230 28010.9 级 100 155 190 225 290 355一个高强度螺栓的抗剪承载力设计值为：0.910.3080=21.6kN PnNfbv9.0所需螺栓的个数 n1.258.721.6=3.3 故选择 B22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(N mm 2)，与下列何项数值最为接近?A47.8 B53.7 C 69.1D89.7【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 5.1.2-1 轴心受压构件的截面分类 (板厚 t08 的钢材，且钢管壁厚不宜大于 25mm。故选择 D
