单项选择题 某商场里的一钢筋混凝土T形截面梁,计算简图及梁截面如图(Z)所示,设计使用年限50年,结构重要性系数1.0,混凝土强度等级C30,纵向受力钢筋和箍筋均采用HRB400。
图(Z)
1. 假定,永久荷载标准值(含梁自重)g
1=40kN/m,g
2=10kN/m;可变荷载标准值q
1=10kN/m,q
2=30kN/m。试问,AB跨跨中截面弯矩设计值M(kN·m),与下列何项数值最为接近?______
提示:按永久荷载效应控制的组合进行计算;各跨永久荷载的分项系数均取1.35。
A B C D
D
[考点] 本大题为一组联题,主要考查普通钢筋混凝土构件设计计算的基本内容。本题考查的是带悬臂端的简支梁最不利效应组合。
[解析] 计算跨中弯矩最大值时,不考虑悬挑跨的可变荷载。
AB跨永久荷载产生的跨中弯矩标准值:
悬挑跨永久荷载产生的跨中弯矩标准值:
AB跨可变荷载产生的跨中弯矩标准值:
根据《荷规》表5.1.1,商场活荷载组合值系数为0.7,
根据《荷规》公式(3.2.3-2),
M=1.35×(320-31.25)+1.4×0.7×80=468.2kN·m
1.最不利效应组合包括由可变荷载控制的效应组合和由永久荷载控制的效应组合。本题为了减少考生的计算量,题目中提示直接按永久荷载效应控制的组合计算。根据《建筑结构荷载规范》GB 50009—2012,商场的可变荷载组合值系数取0.7。
2.悬挑跨可变荷载的效应对AB跨跨中截面受弯承载力计算有利,计算分项系数取0。至于永久荷载的分项系数,为了避免混乱,题目中已给出提示,各跨均按1.35取值(实际工程中对较大跨度的悬臂梁,应特别注意悬臂弯矩对内跨跨中弯矩的影响,可偏安全地按最不利情况设计)。
2. 假定,AB跨跨中截面弯矩设计值M=340kN·m。试问,按承载能力极限状态计算的单筋截面梁需要配置的梁底纵向钢筋,选用下列何项最为合适?______
提示:
A.
B.
C.
D.
A B C D
C
[考点] 本题是T形截面受弯构件正截面受弯承载力的计算。尽管现在计算机软件已经非常普及,作为结构工程师,还是应该掌握一般构件设计的基本方法。
[解析] 先按第一类T形截面试算,
h
0=700-40=660mm
根据《混规》公式(6.2.10-1),
属于第一类截面,按宽度为
的矩形梁计算。
根据《混规》公式(6.2.10-2),
选配
,A
s=1520mm
2>1486.6mm
2 1.根据混凝土受压区的高度,判断是属于第一类T形截面梁还是第二类T形截面梁。本题受压区高度小于翼缘高度,属于第一类T形截面梁。
2.根据《混凝土结构设计规范》GB 50010—2010第6.2.11条第1款,按宽度为
的矩形截面梁计算梁底的纵向受力钢筋。
3. 假定,A支座右端截面处的剪力设计值V=410kN。试问,该截面按承载能力极限状态计算需要配置的箍筋,选用下列何项最为合适?______
提示:按双肢箍计算;
A.
B.
C.
D.
A B C D
C
[考点] 本题是考查T形截面梁受剪承载力的计算。
[解析] 根据《混规》公式(6.3.4-2),
选配
1.当仅配置箍筋时,T形截面受弯构件的斜截面受剪承载力计算公式由腹板混凝土项和箍筋项组成,均布荷载作用下混凝土受剪承载力系数取0.7。
2.根据计算所需的箍筋量选择箍筋配置。在考试时,考生可根据工程经验,对选择的结果是否满足箍筋的配筋率、箍筋间距等构造要求进行判断,不需要一一进行计算复核,只是在无法判断是否满足构造要求,或者计算结果受到构造要求的影响时,才需要进行计算复核,以节约考试的时间。
4. 假定,g
2=q
2=30kN/m(均为标准值),悬挑梁支座处梁上部纵向钢筋配置为6
20。试问,该梁在支座处的最大裂缝宽度计算值w
max(mm),与下列何项数值最为接近?______
提示:h
0=430mm、c
s=30mm、ψ=0.675。
A B C D
B
[考点] 本题考查考生对裂缝宽度计算相关条文的理解和应用。本题计算量较大,提示中已给了受拉钢筋应变不均匀系数,以减小计算量。
[解析] 根据《混规》第7.1.2条,
A
te=0.5×250×500+120×500=122500mm
2,A
s=1884mm
2 根据《荷规》表5.1.1,商场活荷载准永久值系数为0.5,
根据《荷规》公式(3.2.10),按荷载准永久组合计算的弯矩值M
q 1.对于钢筋混凝土构件,计算受拉区纵向钢筋应力时,应采用荷载准永久组合的内力值。
2.各系数的计算方法和取值范围应满足规范的要求。
6. 某外挑三角架,安全等级为二级,计算简图如图所示。其中横杆AB为混凝土构件,截面尺寸400mm×400mm,混凝土强度等级为C35,纵向钢筋采用HRB400,对称配筋(A
s=
),
。假定,均布荷载设计值q=25kN/m(包括自重),集中荷载设计值P=350kN(作用于节点B上)。试问,按承载能力极限状态计算(不考虑抗震),横杆最不利截面的纵向配筋A
s(mm
2),与下列何项数值最为接近?______
A B C D
D
[考点] 本题是由实际工程中的斜撑简化而成的计算简图,解题过程包括静定结构的内力计算和拉弯构件的截面设计两部分。设置本题的目的在于提请考生在实际工作中注意动手能力的训练和培养。
[解析] 对点C取矩,可得横杆AB的拉力设计值N=(350×6+0.5×25×6
2)/6=425kN
横杆AB跨中的弯矩设计值
跨中截面为最不利截面,按偏心受拉构件计算。
偏心距
,为大偏心受拉。
由于对称配筋,故可按《混规》式(6.2.23-2)计算配筋:
故选D。
1.计算AB杆的拉力和跨中弯矩。
2.确定跨中为最不利断面。
3.根据题目给定的“对称配筋”的条件,按《混凝土结构设计规范》GB 50010—2010之公式(6.2.23-1)计算纵向钢筋的面积。本题虽经计算属于大偏心受拉构件,由于题目已明确了对称配筋,按与小偏心受拉构件相同的公式计算。
7. 某钢筋混凝土预制构件,自重标准值为58kN,设置了四个吊环。吊环采用HPB300钢筋,吊装时采用吊架使吊绳与构件垂直。试问,吊环钢筋直径(mm)至少应采用下列何项?______
A.
B.
C.
D.
A B C D
B
[考点] 本题是关于预制混凝土构件吊环的题目。近年来,国家大力推广装配式建筑。与现浇钢筋混凝土构件的设计相比,预制混凝土构件增加了生产、运输、安装等不同的工况,往往这些工况是控制构件尺寸和配筋的主要因素。为了适应建筑行业发展的趋势,结构工程师应了解、掌握装配式建筑的设计方法。
[解析] 根据《混规》9.7.6条,吊环应采用HPB300钢筋,每个吊环按2个截面计算,钢筋应力不应大于65N/mm
2,设置4个吊环时按3个吊环进行计算。
选用
:A
s=153.9mm
2>148.7mm
2 1.吊环应采用HPB300钢筋或Q235B圆钢制作,不得采用冷加工钢筋,也不得采用HRB335级钢筋、HRB400级钢筋制作。
2.当一个构件上设有4个吊环时,应按3个吊环进行计算,每个吊环按两个钢筋截面计算。
3.当采用HPB300钢筋时,吊环应力不应大于65N/mm
2。确定吊环允许拉应力值时,已考虑了构件自重分项系数、吸附作用引起的超载系数、钢筋弯折后的应力集中对强度的折减系数、动力系数、钢丝绳角度对吊环承载力影响系数等因素。所以本题应直接采用构件自重标准值进行计算。
8. 某钢筋混凝土偏心受压柱,截面尺寸为800mm×800mm,混凝土强度等级C60,纵向钢筋为HRB400。已知
。试问,纵向受拉钢筋屈服与受压混凝土破坏同时发生的界限受压区高度x
b(mm),与下列何项数值最为接近?______
A B C D
A
[考点] 本题考查的是钢筋混凝土构件正截面破坏的基本原理。钢筋混凝土构件正截面破坏有受拉钢筋屈服和受压区混凝土受压破坏两种形式。所谓界限破坏即受拉钢筋屈服和受压区混凝土压坏同时发生的情况,此时,受压边混凝土的压应变为ε
cu,对有屈服点的纵向钢筋,其拉应变为f
y/E
s。可根据平截面假定,由几何关系计算出混凝土界限受压区高度。
[解析] 根据《混规》第6.2.6条,
根据《混规》公式(6.2.1-5)
ε
cu=0.0033-(f
cu,k-50)×10
-5=0.0033-(60-50)×10
-5=0.0032
f
y=360N/mm
2,E
s=2.0×10
5N/mm
2 根据《混规》公式(6.2.7-1)
x
b=ξ
bh
0=0.499×(800-50)=374.25mm
1.用内插法求出对应于C60的中和轴高度调整系数β
1。
2.根据《混凝土结构设计规范》GB 50010—2010之公式(6.2.1-5),计算非均匀受压时的混凝土极限压应变ε
cu。
3.根据《混凝土结构设计规范》GB 50010—2010之公式(6.2.7-1),计算界限受压区高度系数ξ
b及界限受压区高度χ
b。
9. 某钢筋混凝土次梁,截面尺寸b×h=250mm×600mm,支承在宽度为300mm的混凝土主梁上。该次梁下部纵筋在边支座处的排列及锚固方式见图(直锚,不弯折)。已知混凝土强度等级为C30,纵筋采用HRB400钢筋,a
s=
=55mm,设计使用年限为50年,环境类别为二b,计算所需的梁底纵向钢筋面积为1450mm
2,梁端截面剪力设计值V=200kN。试问,梁底纵向受力钢筋选择下列何项配置较为合适?______
A.
B.
C.
D.
A B C D
C
[考点] 设计人员对梁上部纵向钢筋的锚固比较熟悉,而对梁下部纵向钢筋在支座内的锚固往往容易忽视。本题考查的是钢筋混凝土简支端下部纵向钢筋的锚固要求,同时也涉及混凝土保护层厚度、纵向钢筋间距等构造要求。
[解析] 0.7ftbh0=0.7×1.43×250×(600-55)=136×103N=136kN<200kN
根据《混规》第9.2.2条,当V>0.7ftbh0时,简支梁下部纵向受力钢筋伸入支座内的锚固长度应不小于12d。
根据《混规》第8.2.1条,混凝土保护层最小厚度35mm,
选用A、B时,根据《混规》第9.2.1-3条,不满足钢筋水平方向净间距要求,
选用D时,12×25=300,梁底纵筋需有弯折段。
选用C时,锚固长度la=12d=12×22=264mm<300-35=265mm,
钢筋面积As=1520mm2>1450mm2,满足要求。
1.当梁端截面剪力设计值大于0.7ftbh0时,简支梁下部纵筋的锚固长度不应小于12倍纵筋直径。
2.混凝土的保护层厚度与钢筋的净距应满足规范的要求,梁下部纵筋的净间距不应小于25mm和钢筋直径。
10. 某钢筋混凝土剪力墙结构,抗震等级为二级,底层混凝土强度等级为C40。假定,底层某四片剪力墙Q
1、Q
2、Q
3、Q
4,各墙肢面积、重力荷载代表值下的轴力设计值及水平地震作用下的轴力标准值见表。试问,需要设置约束边缘构件的是哪几片剪力墙?______
墙肢编号 | 墙肢面积(m2) | 重力荷载代表值产生 的轴力设计值(kN) | 水平地震作用产生的 轴力标准值(kN) |
Q1 | 0.6 | 3000 | 1000 |
Q2 | 0.6 | 3550 | 200 |
Q3 | 1.2 | 6600 | 1500 |
Q4 | 1.2 | 7330 | 500 |
- A.Q1、Q4
- B.Q1、Q3、Q4
- C.Q2、Q4
- D.Q1、Q2、Q3、Q4
A B C D
C
[考点] 在我国的现行规范中,剪力墙的轴压比概念与框架柱有所不同,剪力墙的轴压比是重力荷载代表值设计值与墙肢面积和混凝土强度设计值乘积的比值。同时,本题也考查剪力墙设置约束边缘构件的要求。
[解析] 根据《抗规》第6.4.2条,计算各墙肢在重力荷载代表值作用下的轴压比。
根据《抗规》第6.4.5条,Q
2、Q
4的轴压比大于0.3,需设置约束边缘构件。
1.根据剪力墙轴压比的概念,选择重力荷载代表值计算各墙肢底截面的轴压比。根据《建筑抗震设计规范》GB 50011—2010第6.4.5条的要求,二级剪力墙轴压比大于0.3时应设置约束边缘构件。
2.需要说明的是,判断是否要设置约束边缘构件,依据的是底层墙肢底截面的轴压比和抗震等级,约束边缘构件的设置范围(高度),应根据《建筑抗震设计规范》GB 50011—2010第6.1.10条及其他相关规定确定。
某五层档案库,采用钢筋混凝土框架结构,抗震设防烈度为7度(0.15g),设计地震分组为第一组,场地类别为Ⅲ类,抗震设防类别为标准设防类。14. 某楼层多遇地震作用标准值产生的楼层最大弹性层间位移Δu
max=12.1mm,最小弹性层间位移Δu
min=6.5mm,质量中心的弹性层间位移为Δu=9.5mm,该楼层层高为7.0m,试问,在进行多遇地震作用下抗震变形验算时,该楼层最大层间位移角与规范规定的弹性层间位移角限值之比,与下列何项数值最为接近?______
A B C D
B
[考点] 本题考查的是规范对结构层间变形验算的有关规定。现行规范是通过多遇地震作用下构件承载能力验算和结构弹性变形验算,实现第一水准的设防要求。弹性变形验算属于正常使用极限状态的验算,地震作用应取标准值,层间位移应取最大弹性层间位移。
[解析] 根据《抗规》公式(5.5.1),取地震作用标准值产生的最大层间位移计算。
该楼层弹性层间位移角为:
查《抗规》表5.5.1,弹性层间位移角限值为:
1.根据题目给出的楼层最大弹性层间位移和层高,求出最大弹性层间位移角。
2.根据《建筑抗震设计规范》GB 50011—2010表5.5.1,查出钢筋混凝土框架结构弹性层间位移角的比值为1/550。
15. 假定,各楼层在地震作用下的层剪力V
i和层间位移Δ
i如表所示。试问,以下关于该建筑竖向规则性的判断,何项正确?______
楼层 | 1 | 2 | 3 | 4 | 5 |
Vi(kN) | 3800 | 3525 | 3000 | 2560 | 2015 |
Δi(mm) | 9.5 | 20.0 | 12.2 | 11.5 | 9.1 |
提示:本工程无立面收进、竖向抗侧力构件不连续及楼层承载力突变。
- A.属于竖向规则结构
- B.属于竖向一般不规则结构
- C.属于竖向严重不规则结构
- D.无法判断竖向规则性
A B C D
B
[考点] 侧向刚度不规则是结构竖向不规则的重要类型之一,对于如何计算楼层的侧向刚度,行业内进行过大量的讨论,设计时可以根据结构的特点采用适宜的方法计算。对于框架结构,《建筑抗震设计规范》GB 50011—2010和《高层建筑混凝土结构技术规程》JGJ 3—2010,均给出了楼层地震剪力标准值与在地震作用标准值作用下层间位移之比值的计算方法。本题也应按此方法计算楼层侧向刚度比,判断结构竖向的规则性。
[解析] 根据《抗规》表3.4.3-2,
各层的侧向刚度:
,k
2=3525×10
3/20.0=0.176×10
6 k
3=3000×10
3/12.2=0.246×10
6,k
4=2560×10
3/11.5=0.223×10
6 k
5=2015×10
3/9.1=0.221×10
6 属于一般竖向不规则结构。
1.计算各层的侧向刚度。
2.对层刚度进行比较,是否存在某层的侧向刚度小于相邻上层的70%,或小于其上相邻三个楼层侧向刚度平均值的80%。经比较,第2层的侧向刚度小于第3、第4、第5层侧向刚度平均值的80%,因此可以判断为竖向不规则。
16. 假定,各楼层及其上部楼层重力荷载代表值之和∑G
j、各楼层水平地震作用下的剪力标准值V
i如表所示。试问,以下关于楼层最小地震剪力系数是否满足规范要求的描述,何项正确?______
楼层 | 1 | 2 | 3 | 4 | 5 |
∑Gj(kN) | 97130 | 79850 | 61170 | 45820 | 30470 |
Vi(kN) | 3800 | 3525 | 3000 | 2560 | 2015 |
提示:基本周期小于3.5s,且无薄弱层。
- A.各楼层均满足规范要求
- B.各楼层均不满足规范要求
- C.第1、2、3层不满足规范要求,4、5层满足规范要求
- D.第1、2、3层满足规范要求,4、5层不满足规范要求
A B C D
A
[考点] 本题考查的是规范对最小剪重比的要求。尽管近年来对剪重比的讨论文章很多,很多人对剪重比不满足要求时调整方法提出了不同的观点,但大家对于结构总剪力和各楼层的水平地震剪力不应小于某一规定的值这一点,基本是认同的。满足最小地震剪力是结构后续设计计算的前提。
[解析] 根据《抗规》公式(5.2.5),各层的剪力系数分别为:
均大于《抗规》5.2.5表中最小地震剪力系数0.024的要求。
1.分层计算各楼层的剪力系数。
2.本题的条件是抗震设防烈度为7度(0.15g),查《建筑抗震设计规范》GB 50011—2010第5.2.5条,最小剪力系数为0.024,各层均满足要求,不需调整。
18. 某多层框架办公楼中间楼层的中柱KZ1,抗震等级二级,场地类别Ⅱ类,截面及配筋平面表示法如图所示,混凝土强度等级为C30,纵筋及箍筋均为HRB400。试问:该柱纵向钢筋的配筋率与规范要求的最小配筋率的比值,与下列何项数值最为接近?______
A B C D
A
[考点] 本题考查的是框架结构柱最小配筋率的相关内容。
[解析] 根据《抗规》表6.3.7-1,框架结构二级抗震等级,中柱,配置HRB400级钢筋时,
ρ
min=(0.8+0.05)×100%=0.85%
如图所示配筋的配筋率:
1.根据抗震等级,查《建筑抗震设计规范》GB 50011—2010之表6.3.7-1确定框架柱的最小配筋率。该表中的最小配筋率取值是按500MPa钢筋确定的。当采用400MPa钢筋时,尚应增加0.05。
2.计算柱的最小配筋率时,柱面积应采用全截面面积,不应采用宽度与有效高度的乘积。
某钢结构住宅,采用框架-中心支撑结构体系,房屋高度为23.4m,建筑抗震设防类别为丙类,采用Q235钢。21. 假定,该钢结构住宅的中心支撑采用人字形支撑(按压杆设计)。试问,该中心支撑的杆件长细比限值为下列何项数值?______
A B C D
A
[考点] 本题的主要考点为考虑抗震构造措施,钢框架-中心支撑结构的支撑杆件的长细比要求。
支撑杆件是框架-中心支撑结构在地震作用下的主要抗侧力构件,因此支撑应具有较高的承载能力和变形、耗能能力。三、四级且高度不大于50m的钢结构房屋宜优先采用交叉支撑,可按拉杆设计,较为经济。若采用受压支撑,其长细比及板件宽厚比应符合《建筑抗震设计规范》GB 50011—2010中有关规定。
[解析] 根据《抗规》第8.4.1条第1款规定,
人字形支撑应按压杆设计,则其长细比不应大于
本题已明确规定人字形支撑按压杆设计,根据《建筑抗震设计规范》GB 50011—2010第8.4.1条第1款,支撑杆件的长细比,按压杆设计时,不应大于
,支撑杆件采用Q235钢,f
ay=235N/mm
2。
某单层工业厂房的屋盖结构设有完整的支撑体系,其跨度为12m的托架构件如图(Z)所示,腹杆采用节点板与弦杆连接,采用Q235钢。
图(Z)
22. 试问,腹杆Ⅰ、Ⅱ在桁架平面内的计算长度(mm),为下列何项数值?______
- A.2828、2263
- B.2263、2828
- C.2263、2263
- D.2828、2828
A B C D
A
[考点] 本题的主要考点为如何正确考虑桁架单系腹杆在桁架平面内的计算长度。
所谓单系腹杆就是非交叉杆的腹杆。当无节点板时,腹杆计算长度均取等于其几何长度。对有节点板的桁架腹杆,在桁架平面内,端部的转动受到约束,相交于节点的拉杆越多,受到的约束就越大。经分析,对一般腹杆在桁架平面内的计算长度l
0x可取为0.8l为腹杆几何长度,即节点中心间距离。对支座斜杆和支座竖杆,端部节点板所连拉杆少,受到的杆端约束可忽略不计,故取l
0x=l。
[解析] 根据《钢规》第5.3.1条和表5.3.1,
腹杆Ⅰ为支座斜杆,其在桁架平面内的计算长度为:
腹杆Ⅱ为除支座斜杆和支座竖杆的其他腹杆,其在桁架平面内的计算长度为:
因此,答案A正确。
本题已明确指出腹杆采用节点板与弦杆连接。腹杆Ⅰ为支座斜杆,腹杆Ⅱ为其他腹杆,根据《钢结构设计规范》GB 50017—2003第5.3.1条和表5.3.1,采用简单的三角公式并乘以正确的计算长度系数即可计算出腹杆Ⅰ、Ⅱ在桁架平面内的计算长度。
23. 腹杆Ⅱ、Ⅲ等与下弦杆的连接节点详图如图所示,直角角焊缝连接,采用E43型焊条。腹杆Ⅲ采用双角钢构件,组合截面面积A=44.52×10
2mm
2,按实腹式受压构件进行计算。假定,腹杆Ⅲ的轴心压力设计值N=396kN,绕y轴的长细比λ
y=77.3。试问,腹杆Ⅲ绕y轴按换算长细比λ
yz计算的稳定性计算值(N/mm
2),与下列何项数值最为接近?______
A B C D
A
[考点] 本题主要考查以下两个方面的内容:
1.截面为单轴对称的构件,绕对称轴的长细比应取计及扭转效应的换算长细比;
2.实腹式轴心受压构件的稳定性计算。
对轴心受压构件而言,通常整体稳定是确定其截面的最重要因素。
对于单轴对称截面轴心受压构件,当绕其对称轴屈曲时,由于截面的剪心和形心不重合,必然在弯曲的同时伴随着扭转,即弯扭屈曲。因此,单轴对称截面绕对称轴的稳定性是弯扭失稳问题。为了方便计算,现行的《钢结构设计规范》GB 50017—2003,对单角钢截面和双角钢组合T形截面给出了简化公式。
[解析] 根据《钢规》第5.1.2条,截面为单轴对称的构件,绕对称轴的长细比λ
y应取计及扭转效应的换算长细比λ
yz来代替。
按式(5.1.2-7a),
根据《钢规》表5.1.2-1,双角钢T形截面构件对y轴的轴心受压构件的截面分类为b类。
根据《钢规》附录C表C-2,
φ
y=0.66
按式(5.1.2-1),
本题已给出绕对称轴y轴的长细比λ
y值。首先,根据《钢结构设计规范》GB50017—2003公式(5.1.2-7a)计算得出λ
yz值;查表5.1.2-1,知双角钢组合T形截面对y轴的轴心受压构件的截面分类为b类,再查得附录C表C-2所对应的φ
y值;最后根据公式(5.1.2-1)计算出腹杆Ⅲ绕对称轴y轴的稳定性计算值。
24. 假定,腹杆Ⅲ角钢肢背与节点板间角焊缝的焊脚尺寸h
f1=8mm,实际焊缝长度为210mm;其余条件同上一小题。试问,腹杆Ⅲ角钢肢背处的侧面角焊缝的强度计算值(N/mm
2),与下列何项数值最为接近?______
提示:不等边角钢长边与节点板采用角焊缝连接时,角钢肢背处的焊缝内力分配系数k
1=0.65。
A B C D
C
本题主要考查以下两个方面的内容:
1)如何正确考虑角焊缝的计算长度;
2)直角角焊缝的强度计算。
2.直角角焊缝根据作用力与焊缝长度方向的不同,其强度计算可分为以下三种:
1)当作用力垂直于焊缝长度方向时,为正面角焊缝;
2)当作用力平行于焊缝长度方向时,为侧面角焊缝;
3)当作用力与焊缝长度方向为斜向时或在各种力综合作用下,此时应计算角焊缝的合应力。
3.考虑到焊缝两端的起灭弧缺陷,角焊缝的计算长度应取每条角焊缝的实际长度减去2倍的焊脚尺寸。
[解析] 根据《钢规》第7.1.3条,
l
w=210-2×8=194mm
首先,判断得出作用力平行于焊缝长度方向,为侧面角焊缝的强度计算;再正确计算角焊缝的计算长度和计算厚度,最后根据《钢结构设计规范》GB 50017—2003公式(7.1.3-2)进行计算即可。
本题计算时应特别注意:作用力应乘以角钢肢背处的焊缝内力分配系数k
1值(本题提示中已给出);双角钢截面,共有2条焊缝参与受力。
某管道支架的安全等级为二级,其计算简图如图(Z)所示,支架顶部作用有管道横向水平推力设计值TH=70kN,柱与基础视为铰接连接,支撑斜杆均按单拉杆设计,杆件之间的连接均采用节点板连接,按桁架体系进行内力分析和设计计算。钢材采用Q235钢。
图(Z)
25. 假定,轴心拉力取负值,轴心压力取正值。试问,若仅计算图示方向的管道横向水平推力作用,柱A、柱B的最大轴心力设计值N
A(kN)、N
B(kN),与下列何项数值最为接近?______
提示:忽略柱剪力及管道支架自重等的影响。
- A.-210,210
- B.-210,280
- C.-280,210
- D.-280,280
A B C D
B
[考点] 本题主要考查考生在实际工程中结构力学的应用。
结构力学的任务是根据力学原理研究在外力和其他外界因素作用下结构的内力和变形,结构的强度、刚度、稳定性和动力反应,以及结构的组成规律。如何正确利用结构力学知识解决实际工程问题,对于每个结构工程师而言都是非常重要的。
[解析] 支撑斜杆均按单拉杆设计,该支架可简化成静定桁架进行内力分析,如图所示:
在本题图示方向的管道横向水平推力设计值T
H=70kN作用下,采用截面法进行计算:
;柱A下端支座反力为拉力280kN,由斜杆产生的竖向拉力为70kN,则柱A轴力为280-70=210kN。
本题答案也可以用结点法或图解法等其他计算方法求得。
本题已明确指出该管道支架的支撑斜杆均按单拉杆设计,可按桁架体系进行内力分析和设计计算。因此,该管道支架可简化为单拉杆的静定桁架进行内力分析,采用截面法计算即可,也可以采用结点法或图解法等其他计算方法求得。
26. 假定,支撑斜杆采用热轧等边角钢
,截面面积A=7.29×10
2mm
2,计算截面无栓(钉)孔削弱。试问,支撑斜杆作为轴心受拉构件,其底层支撑斜杆的强度计算值(N/mm
2),与下列何项数值最为接近?______
A B C D
C
[考点] 本题的主要考点为轴心受拉构件的强度计算。
从轴心受拉构件的承载能力极限状态来看,可分为两种情况:
1.毛截面的平均应力达到材料的屈服强度,构件将产生很大的变形,即达到不适于继续承载的变形的极限状态;
2.净截面的平均应力达到材料的抗拉强度,即达到最大承载能力的极限状态。
现行《钢结构设计规范》GB 50017—2003为了简化计算,采用了净截面处应力不超过屈服强度的计算方法,对于Q235、Q345、Q390和Q420钢来说,是偏于安全的。
[解析] 支撑斜杆的轴心拉力设计值:
根据《钢规》第5.1.1条,
本题已明确指出计算截面无栓(钉)孔削弱。首先,采用三角函数正确计算出支撑斜杆的轴心拉力设计值;再根据《钢结构设计规范》GB 50017—2003公式(5.1.1-1)进行计算即可。
某单层钢结构厂房,安全等级为二级,柱距21m,设置有两台重级工作制(A6)的软钩桥式吊车,最大轮压标准值Pk,max=355kN,吊车轨道高度hR=150mm。吊车梁为焊接工字形截面,采用Q345C钢,吊车梁的截面尺寸如图(Z)所示。图中长度单位为mm。
图(Z)
27. 在垂直平面内,吊车梁的最大弯矩设计值M
max=14442.5kN·m。试问,仅考虑M
max作用时,吊车梁下翼缘的最大拉应力设计值(N/mm
2),与下列何项数值最为接近?______
A B C D
C
[考点] 本题的主要考点为实腹构件的抗弯强度计算。
吊车梁是支承各种吨位及各种工作制吊车的结构,由于使用(重级吊车、大跨、高温或净空限制等)、施工、材料等条件的要求,钢吊车梁在工业厂房中的应用较为普遍。由于吊车荷载为动力荷载且重复作用,通常吊车梁需要计算疲劳。
在受弯构件的强度计算中,一般要求考虑双向受弯的情况。同时,要特别注意截面模量和截面塑性发展系数的正确选取。
[解析] 根据《钢规》第4.1.1条计算:依据第6.2.3条,梁需计算疲劳,γ
x取1.0
本题计算时应采取正确的截面塑性发展系数γ
x值和下翼缘对x轴的净截面模量,根据《钢结构设计规范》GB 50017—2003公式(4.1.1)计算即可。
29. 试问,在吊车最大轮压作用下,该吊车梁在腹板计算高度上边缘的局部承压强度(N/mm
2),与下列何项数值最为接近?______
A B C D
B
[考点] 本题的主要考点为梁腹板计算高度上边缘的局部承压强度计算。
由于吊车荷载是移动荷载,无法在集中荷载处设置支承加劲肋。因此,应验算梁腹板计算高度上边缘的局部承压强度。
[解析] 根据《荷规》第3.2.4条、第6.3.1条,
荷载分项系数取1.4;动力系数取1.1。
F=1.1×1.4×355×10
3=546.7×10
3N
根据《钢规》第4.1.3条,
l
z=α+5h
y+2h
R=50+5×45+2×150=575mm
首先,根据《建筑结构荷载规范》GB 50009—2012的有关规定正确计算集中荷载F;再根据《钢结构设计规范》GB 50017—2003第4.1.3条,正确计算出集中荷载在梁腹板计算高度上边缘的假定分布长度;最后按公式(4.1.3-1)计算即可。
本题计算时应注意:吊车荷载为动力荷载,应考虑动力系数;该吊车梁为重级工作制吊车梁,应乘以正确的集中荷载增大系数。
30. 一台吊车作用时,吊车梁的最大竖向弯矩标准值M
kmax=5583.5kN·m。试问,该吊车梁的最大挠度计算值(mm),与下列何项数值最为接近?______
提示:挠度可按近似公式
计算。
A B C D
B
[考点] 本题的主要考点为受弯构件的挠度计算。
和钢筋混凝土构件不同,钢结构受弯构件的挠度可按弹性计算。特别要注意的是:在计算变形时,动力荷载标准值不乘动力系数。
[解析]
将钢材的弹性模量、最大竖向弯矩标准值等数据,代入提示所给出的挠度计算公式进行正确计算即可。
31. 关于砌体结构有以下说法:
Ⅰ.砌体的抗压强度设计值以龄期为28d的毛截面面积计算;
Ⅱ.石材的强度等级应以边长为150mm的立方体试块抗压强度表示;
Ⅲ.一般情况下,提高砖的强度等级对增大砌体抗剪强度作用不大;
Ⅳ.当砌体施工质量控制等级为C级时,其强度设计值应乘以0.95的调整系数。
试判断下列何项均是正确的?______
A B C D
A
[考点] 本题为概念题,主要考查砌体结构材料强度等级、砌体施工质量控制等级等基本概念。
[解析] Ⅰ.见《砌规》第3.2.1条,正确;
Ⅱ.见《砌规》附录A.0.2条,不正确;
Ⅲ.《砌规》第3.2.2条可以判断为正确;
Ⅳ.《砌规》第4.1.5条条文说明,不正确。
1.根据《砌体结构设计规范》GB 50003—2011第3.2.1条,砌体的抗压强度设计值以龄期为28d的毛截面面积计算。判断Ⅰ正确。
2.根据《砌体结构设计规范》GB 50003—2011附录A.0.2,石材的强度等级可采用边长为70mm的立方体试块的抗压强度表示。抗压强度取三个试块破坏强度的平均值。判断Ⅱ不正确。
3.根据《砌体结构设计规范》GB 50003—2011第3.2.2条,一般情况下,提高砖的强度等级对增大砌体抗剪强度作用不大。判断Ⅲ正确。
4.根据《砌体结构设计规范》GB 50003—2011第4.1.5条条文说明,施工技术、施工管理水平对结构的安全度影响很大,因此,为保证规范规定的安全度,有必要考虑这种影响。根据施工现场的质保体系、砂浆和混凝土的强度、砌筑工人技术等级方面的综合水平划为A、B、C三个等级。它反映了施工技术、管理水平和材料消耗水平的关系。因此,《砌体结构设计规范》引入了施工质量控制等级的概念,砌体规范只规定了B级和C级施工控制等级。当采用C级时,砌体强度设计值应乘γa=0.89的调整系数;当采用A级施工质量控制等级时,可将表中砌体强度设计值提高5%。应在工程设计图中明确设计采用的施工控制等级。故判断Ⅳ不正确。
某多层砌体结构房屋对称轴以左平面如图(Z)所示,各层平面布置相同,各层层高均为3.60m;底层室内外高差0.30m,楼、屋盖均为现浇钢筋混凝土板,静力计算方案为刚性方案。采用MU10级烧结普通砖、M7.5级混合砂浆,纵横墙厚度均为240mm,砌体施工质量控制等级为B级。
图(Z)
36. 假定,二层墙A(
轴间墙体)对应于重力荷载代表值的砌体线荷载为235.2kN/m,在②轴交
轴处均设有240mm×240mm的构造柱(该段墙体共2个构造柱)。试问,该墙段的截面抗震受剪承载力设计值(kN),与下列何项数值最为接近?______
根据:根据《砌体结构设计规范》GB 50003—2011作答。
A B C D
D
[考点] 本题主要考查砌体结构抗震墙抗震受剪承载力的计算。
[解析] 根据《砌规》表3.2.2,查得f
v=0.14MPa
根据《砌规》10.2.1条,f
vE=ζ
Nf
v 查表10.2.1,ζ
N=1.65
f
vE=1.65×0.14=0.231MPa
查表10.1.5,γ
RE=0.9
根据10.2.2条
1.根据《砌体结构设计规范》GB 50003—2011第10.2.1条规定,计算砖砌体沿阶梯形截面破坏的抗震强度设计值。
2.根据《砌体结构设计规范》GB 50003—2011第10.2.2条规定,计算砖墙体的截面抗震受剪承载力。
3.本题目受压构件截面面积大于0.3m
2,根据3.2.3条第2款,砌体强度调整系数γ
a=1.0。
37. 假定,二层墙A(
轴间墙体),在②轴交
轴处及该墙段中间均设有240mm×240mm的构造柱(该段墙体共3个构造柱)。构造柱混凝土强度等级为C20,每根构造柱均配置HPB300级
的纵向钢筋(A
sc=615mm
2),砌体沿阶梯形截面破坏的抗剪强度设计值f
vE=0.25N/mm
2。试问,该墙段的最大截面抗震受剪承载力设计值(kN),与下列何项数值最为接近?______
提示:按《砌体结构设计规范》GB 50003—2011作答。
A B C D
B
[考点] 本题主要考查普通砖砌体计入墙段中部构造柱的截面抗震受剪承载力计算。
[解析] 根据《砌规》式(10.2.2-3)进行计算。
根据《混规》,f
t=1.1N/mm
2 A=240×6540=1569600mm
2 A
c=240×240=57600mm
2 A
c/A=57600/1569600=0.0367<0.15
ζ
c=0.5,γ
RE=0.9
构造柱间距3.15m>3m,取η
c=1.0,配筋率:615/240×240=1.07%>
[η
cf
vE(A-A
c)+ζ
cf
tA
c+0.08f
ycA
sc]
=
×[1.0×0.25×(1569600-57600)+0.5×1.1×57600+0.08×270×615]
=469960N=470kN
1.根据提示应按《砌体结构设计规范》GB 50003—2011作答。根据第10.2.2条式(10.2.2-3)计算。
2.砌体沿阶梯形截面破坏的抗剪强度设计值f
vE,根据第10.2.1条式(10.2.1)计算。
题目已给出特定值,以减少计算量。
3.《砌体结构设计规范》GB 50003—2011第10.1.5条表10.1.5,合理对承载力抗震调整系数取值,此为本题的关键。
某单层单跨无吊车房屋窗间墙,截面尺寸如图(Z)所示;采用MU15级蒸压粉煤灰普通砖、Ms7.5专用砂浆砌筑,施工质量控制等级为B级;屋面采用现浇梁、板,基础埋置较深且有刚性地坪;房屋的静力计算方案为刚弹性方案。图中x轴通过窗间墙体的截面中心,y1=179mm。
图(Z)
38. 试问,该带壁柱墙的折算厚度(mm),与下列何项数值最为接近?______
A B C D
C
[考点] 本题主要考查砌体结构T形截面折算厚度的计算。
[解析] I
x=(1200×179
3+830×61
3+370×311
3)/3=6.067×10
9mm
4 A=1200×240+370×250=380500mm
2 截面回转半径
截面折算厚度h
T=3.5i=3.5×126.3=442.1mm
T形截面折算厚度的计算是计算墙体高厚比、承载力的基础。
40. 假定,安全等级二级,墙体折算厚度h
T=0.395m,计算高度为6.6m。试问,当轴向力作用在该墙截面A点时,墙体的受压承载力设计值(kN),与下列何项数值最为接近?______
A B C D
B
[考点] 本题主要考查砌体的偏心受压承载力计算。
[解析] 轴向力作用在A点时,属偏心受压构件,轴向力作用在墙体的翼缘,
e=y
1-0.1=0.179-0.1=0.079m
查《砌规》表D.0.1,φ=0.32,
查《砌规》表3.2.1-3,f=2.07MPa,
根据《砌规》5.1.1条,
A=1200×240+370×250=380500mm
2 1.计算T形截面的偏心距。
2.由构件高厚比、轴向力的偏心距查得受压构件承载力的影响系数。
3.根据《砌体结构设计规范》GB 50003—2011第5.1.1条,计算受压构件的承载力。