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1、全国注册结构工程师专业考试2011年试题解答及分析钢结构一级试题【要点】 对钢结构考生需要了解的内容相对较多，主要应把握以下内容： 1应重点把握钢结构体系的布置原则和主要构造； 2掌握构件的强度及其整体和局部稳定计算、轴心受力构件和拉弯、压弯构件的计算、构件的连接计算、构造要求及其连接材料的选用。 3熟悉钢与混凝土组合梁、钢与混凝土组合结构的特点及其设计原理。 4掌握钢结构的疲劳计算及其构造要求，熟悉塑性设计的适用范围和计算方法、钢结构的防锈、隔热和防火措施。 5了解钢结构的制作、焊接、运输和安装等方面的基本要求。钢结构试题1723条件 某钢结构办公楼，结构布置如图1723所示。框架梁、柱采用
2、Q345，次梁、中心支撑、加劲板采用Q235，楼面采用150mm厚C30混凝土楼板，钢梁顶采用抗剪栓钉与楼板连接。图17-23【题17】 当进行多遇地震下的抗震计算时根据建筑抗震设计规范GB 50011-2010，该办公楼阻尼比宜采用下列何项数值? (A)0.035 （B）0.04 (C)0.045 （D）0.05【答案】(B) 根据抗规第8.2.2条第1款，高度不大于50m时可取0.04。GB 50009GB 50011JGJ99【命题思路】 阻尼比为抗震设计所需的主要参数之一，新抗规对钢结构的阻尼比作了较大调整，设计者应熟悉。【解题分析】 1.阻尼比指实际的阻尼与临界阻尼的比值，阻尼比用于
3、表达结构阻尼的大小，是结构的动力特性之一，是描述结构在振动过程中某种能量耗散的术语。阻尼比越大，地震作用越小，钢结构阻尼比小于混凝土结构。2.阻尼比是进行地震作用计算的首要参数，但线性粘滞阻尼是计算模型的属性，而非实际结构的属性。【题18】 次梁与主梁连接采用l0.9级M16的高强度螺栓摩擦型连接，连接处钢材接触表面的处理方法为喷砂后涂无机富锌漆，其连接形式如图18所示，考虑了连接偏心的不利影响后，取次梁端部剪力设计值V=110.2kN，连接所需的高强度螺栓数量(个)与下列何项数值最为接近? (A)2 (B)3 (C)4 (D)5【答案】(C) 根据钢规第7.2.2条第1款，式(7.2.2-1
4、)及表7.2.2-1、表7.2.2-2，一个10.9级M16高强度螺栓的抗剪承载力没计值为： Nvb=0.9nfP=0.910.35l00=31.5kN 高强度螺栓数量计算：n=VNvb=110.210331.5103=3.49 取4个。 图18 主次梁连接示意图【命题思路】 构件连接计算为大纲要求需掌握的内容，主次梁采用高强度螺栓摩擦型连接为常规设计，设计者应熟练掌握。考点：传力摩擦面数目取值；抗滑移系数取值；预拉力取值。【解题分析】表7.2.2-1 摩擦面的抗滑移系数在连接处构件接触面的处理方法构件的-钢号Q235钢Q345钢、Q390钢Q420钢喷砂(丸)0.450.500.50喷砂(丸
5、)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的干净轧制表面0.300.350.40 表7.2.2-2 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)M16M20M22M24M27M308.8级8012515017523028010.9级100155190225290355 图7. 73次梁连接于主梁的横向加劲肋上图7.74次梁采用连接件与主梁简单连接 (a)低位连接；(b)、(c)平位连接 图7.75次梁与主梁的抗弯矩连接1. 本题虽为简单连接设计，但容易产生是否计算偏心，怎么计算偏心的疑问，实际上，偏心大小与连
6、接端部的刚度有关，简单地说偏心的上限值为梁中心至螺栓（群）中心的距离。工程实际中，当钢梁顶部为混凝土楼板时，可采用剪力乘以系数来考虑偏心的不利影响(本题作为已知条件给出)。 2. 错误答案分析： (A)错取传力摩擦面数目 nf =2，计算得n=1.75； (B)错取抗滑移系数 =0.45，计算得n=2.72； (D)错取预拉力P=80kN， 计算得n=4.37。图5 .7抗剪螺栓连接的破坏形式(a)螺杆单剪破坏；(b)螺杆双剪破坏；(c)孔壁承压破坏； (d)板件端部剪坏；(e)板件拉坏；(f)螺杆弯曲 图5.11 多层钢板的抗剪螺栓连接 （板2为-22-400，板1、3各为-14-400）【
7、题19】 次梁AB截面为H346174 6 9，当楼板采用无板托连接，按组合梁计算时，混凝土翼板的有效宽度(mm)与下列何项数值最为接近? (A)1050 (B)1400 (C)1950 (D)2300【答案】(C)11.1.2 混凝土翼板的有效宽度be(图11.1.2)应按下式计算： be=b0+b1+b2 (11.1.2)式中 b0板托顶部的宽度；当板托倾角45时，应按=45计算板托顶部的宽度；当无板托时，则取钢梁上翼缘的宽度； b1、b2梁外侧和内侧的翼板计算宽度，各取梁跨度l的1/6和翼板厚度hc1的6倍中的较小值。此外，b1尚不应超过翼板实际外伸宽度s1；b2不应超过相邻钢梁上翼缘或
8、板托间净距s0的1/2。当为中间梁时，公式(11.1.2)中的b1等于b2。 图11.1.2 混凝土翼板的计算宽度 b1=b2=1506=900mm166000=1000mnr12(3000-174)=1413mm be=b0+b1+b2=174+15062=1974mm【命题思路】 钢与混凝土组合梁设计为大纲要求需熟悉的内容，混凝土翼板的有效宽度确定为进行组合梁设计的最基本步骤之一。【解题分析】 1. 组合梁混凝土翼板的有效宽度与混凝土结构设计规范(GB 50010-2010)表5.2.4规定一致。 2. 错误答案分析： (A)翼板一侧计算宽度取翼缘厚度6倍为900mm，只计算一侧be=b0
9、+b1=174+900=1074mm，错误； (B)计算宽度取相邻梁净距的1/2为(3000-174)/2=1413mm，错误； (D)翼板一侧计算宽度取梁跨度的1/6为1000mm，计算两侧be=b0+b1+b2=174+1000+1000=2174mm，错误。【题20】（图20） 假定，X向平面内与柱JK上、下端相连的框架梁远端为铰接。试问，当计算柱JK在重力作用下的稳定性时，X向平面内计算长度系数与下列何项数值最为接近? 提示：1按钢结构设计规范GB 50017- 2003作答。 2结构X向满足强支撑框架的条件，符合刚性楼面假定。 图20 (A) 0.80 (B) 0.90 (C) 1.
10、00 (D) 1.50【答案】(B) 根据高钢规第6.3.2条及钢规第5.3.3条，强支撑框架，框架柱计算长度系数按无侧移框架柱的计算长度系数确定。 相交于柱上端梁的线刚度之和：2.041091.512000 E=2.55105E 相交于柱上端节点柱的线刚度之和 ： 1.791094000+1.791094000E=8.95105E 相交于柱下端梁的线刚度之和：2.041091.512000 E=2.55105E 相交于柱下端节点柱的线刚度之和： 1.791094000+1.971094000E=9.4105E K1= 2.55105E8.95105E=0.28 , K2= 2.55105E9
11、.4105E=0.27 查钢规表D-1，得 =0.9。JGJ 99【命题思路】 压弯构件计算为大纲要求需掌握的内容，计算长度的确定为进行压弯构件计算的最基本步骤之一。【解题分析】 1. 计算长度系数是计算长度与几何长度之比。本题中计算长度指在其有效约束点间的几何长度乘以考虑杆端变形情况和所受荷载情况的系数而得的等效长度。 2. 规范表格数值所根据的基本假定有以下5条： 1)材料是线弹性的； 2)框架只承受作用在节点上的竖向荷载； 3)各柱同时达到其临界荷载； 4)当柱子开始失稳时，相交于同一节点的横梁对柱子提供的约束弯矩，按柱子的线刚度之比分配给柱子； 5)在无侧移失稳时，横梁两端的转角大小相
12、等方向相反；在有侧移失稳时，横梁两端的转角大小相等方向相同。 3. 值得注意的是，对于本题来说，刚性楼面的条件，才使强支撑框架的条件得以成立。 4. 本题的关键是对强支撑框架的把握。另外，线刚度计算时交汇于柱端节点的梁、柱数量不能有错误。本题计算较为繁琐，计算时应细心。【题21】（图21） 框架柱截面为口50025箱形柱，按单向弯矩计算时，弯矩设计值见框架柱弯矩图，轴压力设计值N=2693.7kN，在进行弯矩作用平面外的稳定性计算时，构件以应力形式表达的稳定性计算数值(N/mm2)与下列何项数值最为接近？ 提示：1框架柱截面分类为C类，yfy235=41； 2框架柱所考虑构件段无横向荷载作用。 图 21 框架柱弯矩图（kNm） (A) 75 (B) 90 (C) 100 (D) 110【答案】(A) 根据钢规第5.2.2条第2款，=0.7，b=1.0 tx=0.65+0.35M2M1=0.65-0.35291.2298.7=0.31
