山东省(春季高考)建筑类 《土木工程力学基础》项目三任务四 45分钟专题训练卷
2026-10-13
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内容正文:
山东省(春季高考)建筑类《土木工程力学基础》45分钟专题训练卷专辑,共172份试卷。试卷命题与高考紧密相关,精选具有代表性和典型性的高考常考题。旨在帮助学生系统地复习和巩固建筑类理论知识,熟悉高考题型和命题规律,提高解题能力和应试技巧,为高考取得优异成绩打下坚实的基础,本训练卷适用于即将参加建筑类高考的学生。
与本专辑配套的还有山东省春季高考考试《建筑识图与构造》《建筑材料》《建筑施工组织与管理》《建筑施工技术与机械》《建筑结构》45分钟专题训练卷专辑,欢迎同学和老师们下载使用。
山东省(春季高考)建筑类 《土木工程力学基础》
项目三:轴向拉伸和压缩
任务四:轴向拉压杆的强度条件
时间:45分钟 总分:95分
班级____ 姓名____ 学号____ 成绩____
一、单项选择题(本大题共20小题,每题2分,共40分)
1. 提高轴向受压构件的稳定性通常采取什么方法( )
A. 减小截面尺寸
B. 增加约束条件
C. 使用更轻的材料
D. 降低截面惯性矩
2. 在工程实践中,轴向拉伸构件的设计通常需要考虑其在哪些条件下的承载能力( )
A. 静态条件
B. 动态条件
C. 静、动态工况
D. 只考虑外观要求
3. 在设计轴向受压构件时,通常需要避免以下哪种情况( )
A. 过度加固
B. 动态平衡
C. 截面均匀性
D. 局部失稳
4. 轴向受拉构件在工程中的应用不包括下列哪项( )
A. 桥梁拉杆
B. 塔吊臂杆
C. 高层建筑支撑
D. 地基加固梁
5. 直杆轴向拉、压在工程中应用时,哪一种因素最重要( )
A. 构件的综合使用性能
B. 结构的外形
C. 材料的颜色
D. 重量
6. 在建筑工程中,以下哪种材料不适合用于制作轴向受拉构件( )
A. 钢筋
B. 砖块
C. 木材
D. 钢管
7. 轴向受压构件屈曲后的表现是什么( )
A. 立即断裂
B. 保持原有形状
C. 发生塑性变形
D. 失去稳定性
8. 某屋盖桁架的一根钢拉杆承受96 kN的轴向拉力,拉杆横截面面积为600 mm2,其横截面上的平均正应力为( )
A. 120 MPa
B. 160 MPa
C. 192 MPa
D. 576 MPa
9. 直杆轴向拉、压的设计中,如何选择合适的材料( )
A. 根据构件使用条件选取
B. 根据材料外观选取
C. 根据价格选取
D. 根据重量选取
10. 对于轴向受压构件,下列哪种说法是正确的( )
A. 它必须在任何时候都保持稳定,不能出现屈曲现象
B. 它不需要有足够的稳定性,因为压力总是很小的
C. 它只承受压力,不承受其他内力
D. 它只在构造物被完全加载后才起作用
11. 轴向受压构件在设计时应尽量减少哪种效应( )
A. 应力集中效应
B. 热胀冷缩效应
C. 声波传播效应
D. 光辐射效应
12. 直杆轴向拉、压常用于承受哪个方向的荷载( )
A. 水平方向
B. 垂直方向
C. 斜向方向
D. 任意方向
13. 下列材料中,抗压强度较高且适合用于高承载轴向受压构件的是( )
A. 泡沫塑料
B. 高强度钢
C. 松散沙子
D. 木材
14. 动荷载在轴向受拉构件中的应用,通常会对构件的哪些性能产生影响( )
A. 只增加稳定性
B. 只增加刚度
C. 增加振动、疲劳破坏风险
D. 提高硬度
15. 如果轴向受拉构件在长期承受重复动荷载的使用过程中发生断裂,最可能的原因是什么( )
A. 腐蚀导致截面减弱
B. 材料疲劳
C. 设计超载
D. 温度升高导致的热膨胀
16. 用素混凝土制成的构件,根据选用材料的合理性原则,应优先用于( )
A. 受弯构件
B. 受拉构件
C. 受压构件
D. 受扭构件
17. 在工程中,直杆轴向拉伸和压缩的应用不包括以下哪项( )
A. 桥梁的支柱
B. 房屋的柱子
C. 斜拉桥的斜拉索
D. 飞机的机翼
18. 直杆轴向拉、压在工程中的应用中,为何要考虑直杆的长度( )
A. 影响构件力学性能
B. 影响工作效率
C. 影响外观美观
D. 形成标准
19. 直杆轴向拉、压构件进行强度计算时,首先需要确定( )
A. 振动影响
B. 材料的颜色
C. 作用力的大小
D. 结构的外形
20. 在动荷载作用下,轴向受压构件最直接、最常见的动力响应是什么( )
A. 振动
B. 腐蚀
C. 膨胀
D. 断裂
二、简答题(本大题共4小题,每题5分,共20分)
21. 描述直杆轴向拉伸压缩在桥梁设计中的重要性。
22. 阐述直杆轴向拉伸压缩在航空航天领域的应用。
23. 描述直杆轴向拉伸压缩在石油和天然气管道中的应用。
24. 简述直杆轴向拉伸压缩在建筑结构中的应用。
三、计算题(本大题共2小题,每题5分,共10分)
25. 某钢屋架下弦拉杆承受恒载轴向拉力 80 kN 和活载轴向拉力 100 kN。按组合计算,轴向拉力设计值为 。拉杆直径为 45 mm,钢材许用应力为 MPa。(1)计算拉杆的轴向拉力设计值。(2)计算拉杆的正应力,并判断其强度是否满足要求。(3)若拉杆因锈蚀后直径减小为 42 mm,判断其是否仍满足强度要求,并提出处理措施。
26. 某施工平台采用圆钢吊杆承受轴向拉力,单根吊杆的计算轴向拉力为 210 kN。吊杆钢材的许用应力为 150 MPa,考虑螺纹削弱后,吊杆有效截面积按毛截面积的 85% 计算。现有直径为 42 mm、45 mm、48 mm、50 mm 的圆钢可选。(1)计算吊杆所需的最小有效截面积。(2)计算吊杆所需的最小毛截面积和最小直径。(3)从备选圆钢中选出合适的吊杆直径,并验算其强度。
四、综合应用题(本大题共4小题,共25分)
27.(5分)某钢屋架下弦采用圆钢拉杆,拉杆承受的设计轴向拉力为 ,现选用直径为 的圆钢。已知钢材的许用拉应力为 。(1)计算直径为 拉杆的横截面面积及实际拉应力。(2)判断该拉杆的强度是否满足要求。(3)若保持设计轴向拉力不变,计算拉杆所需的最小直径,并提出选用规格。
28.(5分)已知 E=2×1MPa,每段杆的长度为 1m,400m,300m,200m。求杆端D 点的水平位移△D。
29.(5分)某施工现场的混凝土临时支撑柱为短柱,承受的设计轴向压力为 ,现有柱截面尺寸为 。经计算,该混凝土的许用压应力为 ,暂不考虑柱的稳定问题。(1)计算该支撑柱的实际压应力。(2)判断现有截面是否满足轴向受压强度要求。(3)若柱宽仍采用 ,计算柱截面所需的最小高度,并提出调整后的截面尺寸。
30.(10分)某钢结构屋盖吊装阶段采用两块平行扁钢作为临时拉杆,设计轴向拉力为 ,两块扁钢均匀受力。每块扁钢厚度为 、宽度为 ,拉杆端部采用螺栓连接,危险截面处每块扁钢有一个直径为 的螺栓孔。钢材的许用拉应力为 。(1)计算每块扁钢危险截面的净面积及实际拉应力。(2)判断现有两块扁钢拉杆是否满足强度要求。(3)若扁钢厚度仍为 、螺栓孔直径不变,计算每块扁钢所需的最小宽度,并提出可采用的扁钢宽度。
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山东省(春季高考)建筑类《土木工程力学基础》45分钟专题训练卷专辑,共172份试卷。试卷命题与高考紧密相关,精选具有代表性和典型性的高考常考题。旨在帮助学生系统地复习和巩固建筑类理论知识,熟悉高考题型和命题规律,提高解题能力和应试技巧,为高考取得优异成绩打下坚实的基础,本训练卷适用于即将参加建筑类高考的学生。
与本专辑配套的还有山东省春季高考考试《建筑识图与构造》《建筑材料》《建筑施工组织与管理》《建筑施工技术与机械》《建筑结构》45分钟专题训练卷专辑,欢迎同学和老师们下载使用。
山东省(春季高考)建筑类 《土木工程力学基础》
项目三:轴向拉伸和压缩
任务四:轴向拉压杆的强度条件
时间:45分钟 总分:95分
班级____ 姓名____ 学号____ 成绩____
一、单项选择题(本大题共20小题,每题2分,共40分)
1. 提高轴向受压构件的稳定性通常采取什么方法( )
A. 减小截面尺寸
B. 增加约束条件
C. 使用更轻的材料
D. 降低截面惯性矩
【答案】B
【解析】增加约束条件可以有效提高构件的稳定性。
2. 在工程实践中,轴向拉伸构件的设计通常需要考虑其在哪些条件下的承载能力( )
A. 静态条件
B. 动态条件
C. 静、动态工况
D. 只考虑外观要求
【答案】C
【解析】轴向拉伸构件的设计需要考虑其在静态和动态条件下的承载能力,确保其安全可靠。
3. 在设计轴向受压构件时,通常需要避免以下哪种情况( )
A. 过度加固
B. 动态平衡
C. 截面均匀性
D. 局部失稳
【答案】D
【解析】局部失稳可能会导致整体结构的破坏,因此在设计轴向受压构件时需要特别注意避免。
4. 轴向受拉构件在工程中的应用不包括下列哪项( )
A. 桥梁拉杆
B. 塔吊臂杆
C. 高层建筑支撑
D. 地基加固梁
【答案】D
【解析】地基加固梁属于梁式构件,通常主要承受弯矩和剪力,并非以承受轴向拉力为主要受力特点,因此不属于轴向受拉构件的典型应用,选D。
5. 直杆轴向拉、压在工程中应用时,哪一种因素最重要( )
A. 构件的综合使用性能
B. 结构的外形
C. 材料的颜色
D. 重量
【答案】A
【解析】直杆在工程中的应用需要考虑其承载能力和所处的工作环境,保证结构稳定性和安全性。
6. 在建筑工程中,以下哪种材料不适合用于制作轴向受拉构件( )
A. 钢筋
B. 砖块
C. 木材
D. 钢管
【答案】B
【解析】砖块抗拉强度低,不适合作为轴向受拉构件的材料。
7. 轴向受压构件屈曲后的表现是什么( )
A. 立即断裂
B. 保持原有形状
C. 发生塑性变形
D. 失去稳定性
【答案】D
【解析】屈曲意味着构件失去了其原有的直线形状,无法维持稳定状态。
8. 某屋盖桁架的一根钢拉杆承受96 kN的轴向拉力,拉杆横截面面积为600 mm2,其横截面上的平均正应力为( )
A. 120 MPa
B. 160 MPa
C. 192 MPa
D. 576 MPa
【答案】B
【解析】轴向拉杆的平均正应力按轴力除以截面面积计算,96 kN换算为96000 N,所得正应力为160 MPa。
9. 直杆轴向拉、压的设计中,如何选择合适的材料( )
A. 根据构件使用条件选取
B. 根据材料外观选取
C. 根据价格选取
D. 根据重量选取
【答案】A
【解析】选择合适的材料应结合直杆的承载能力和工作环境等因素进行考虑。
10. 对于轴向受压构件,下列哪种说法是正确的( )
A. 它必须在任何时候都保持稳定,不能出现屈曲现象
B. 它不需要有足够的稳定性,因为压力总是很小的
C. 它只承受压力,不承受其他内力
D. 它只在构造物被完全加载后才起作用
【答案】A
【解析】轴向受压构件必须在任何情况下都保持稳定,以避免屈曲和其他失稳现象的发生。
11. 轴向受压构件在设计时应尽量减少哪种效应( )
A. 应力集中效应
B. 热胀冷缩效应
C. 声波传播效应
D. 光辐射效应
【答案】A
【解析】应力集中效应可能导致材料提前破坏,因此设计时要尽量减少这种效应。
12. 直杆轴向拉、压常用于承受哪个方向的荷载( )
A. 水平方向
B. 垂直方向
C. 斜向方向
D. 任意方向
【答案】D
【解析】直杆发生轴向拉伸或压缩的条件是外力作用线与杆轴线重合。构件可以根据工程需要布置为竖向、水平或斜向,因此可用于承受不同方向的荷载;这里“任意方向”是指构件可按荷载方向布置,使荷载沿杆轴线作用。故选D。
13. 下列材料中,抗压强度较高且适合用于高承载轴向受压构件的是( )
A. 泡沫塑料
B. 高强度钢
C. 松散沙子
D. 木材
【答案】B
【解析】高强度钢具有较高的强度和良好的受压性能,适合用于承载力要求较高的轴向受压构件。泡沫塑料和松散沙子的承载能力较低;木材也可用于一般受压构件,但其强度通常低于高强度钢。故选B。
14. 动荷载在轴向受拉构件中的应用,通常会对构件的哪些性能产生影响( )
A. 只增加稳定性
B. 只增加刚度
C. 增加振动、疲劳破坏风险
D. 提高硬度
【答案】C
【解析】动荷载在轴向受拉构件中的应用通常会增加构件的振动和疲劳破坏的风险,需要特别考虑这些因素来设计和评估构件的性能。
15. 如果轴向受拉构件在长期承受重复动荷载的使用过程中发生断裂,最可能的原因是什么( )
A. 腐蚀导致截面减弱
B. 材料疲劳
C. 设计超载
D. 温度升高导致的热膨胀
【答案】B
【解析】轴向受拉构件在重复动荷载作用下,材料内部会逐渐产生并扩展疲劳裂纹。当裂纹扩展到一定程度时,构件可能突然断裂。题干已限定为长期重复动荷载工况,因此最可能的原因是材料疲劳。故选B。
16. 用素混凝土制成的构件,根据选用材料的合理性原则,应优先用于( )
A. 受弯构件
B. 受拉构件
C. 受压构件
D. 受扭构件
【答案】C
【解析】素混凝土抗压强度较高,但抗拉、抗弯和抗扭性能较差。根据材料合理使用原则,素混凝土构件应优先用于受压构件。
17. 在工程中,直杆轴向拉伸和压缩的应用不包括以下哪项( )
A. 桥梁的支柱
B. 房屋的柱子
C. 斜拉桥的斜拉索
D. 飞机的机翼
【答案】D
【解析】飞机的机翼不是直杆轴向拉伸和压缩的应用,而是承受弯矩和扭矩。
18. 直杆轴向拉、压在工程中的应用中,为何要考虑直杆的长度( )
A. 影响构件力学性能
B. 影响工作效率
C. 影响外观美观
D. 形成标准
【答案】A
【解析】直杆的长度会影响其承载能力和刚度,需要在设计中合理考虑。
19. 直杆轴向拉、压构件进行强度计算时,首先需要确定( )
A. 振动影响
B. 材料的颜色
C. 作用力的大小
D. 结构的外形
【答案】C
【解析】直杆轴向拉、压构件的正应力计算公式为σ=N/A,其中N为轴力,A为截面面积。进行强度计算时,必须先确定作用力的大小,才能计算轴力和应力并进行安全校核。故选C。
20. 在动荷载作用下,轴向受压构件最直接、最常见的动力响应是什么( )
A. 振动
B. 腐蚀
C. 膨胀
D. 断裂
【答案】A
【解析】动荷载随时间变化,会使构件的内力和变形发生周期性或非周期性变化,从而引起振动。腐蚀、膨胀和断裂并非动荷载作用下最直接、最常见的动力响应。故选A。
二、简答题(本大题共4小题,每题5分,共20分)
21. 描述直杆轴向拉伸压缩在桥梁设计中的重要性。
【答案】在桥梁设计中,直杆轴向拉伸压缩对于评估桥梁的承载能力和稳定性至关重要。例如,桥梁的支柱和缆索在承受车辆和风载时,会经历轴向拉伸或压缩。设计时必须考虑这些力,以防止结构失效。
【解析】桥梁中许多构件承受轴向拉力或压力。例如,桥墩、支柱等竖向构件主要承受压力,斜拉桥的斜拉索、悬索桥的吊索等主要承受拉力。设计时应根据荷载组合计算构件的轴力,并按σ=N/A校核构件强度;对于受压构件,还应考虑构件长度和截面尺寸对稳定性的影响,防止发生失稳。正确分析轴向拉伸和压缩有助于合理确定构件材料、截面和安全储备,保证桥梁的承载能力与使用安全。
22. 阐述直杆轴向拉伸压缩在航空航天领域的应用。
【答案】在航空航天领域,直杆轴向拉伸压缩对于飞机和航天器的结构设计至关重要。机翼、机身和航天器的骨架在飞行中会受到轴向拉伸或压缩力,这些力的计算有助于确保结构的强度和轻量化。
【解析】航空航天结构中的杆件、桁架杆、机身骨架以及部分机翼支撑构件,在飞行载荷、惯性载荷和姿态变化等作用下可能承受轴向拉力或压力。设计时需根据轴力计算构件的正应力,并进行强度、刚度和稳定性验算;在满足安全要求的前提下合理选择截面尺寸和材料,以实现结构轻量化。
23. 描述直杆轴向拉伸压缩在石油和天然气管道中的应用。
【答案】在石油和天然气管道中,直杆轴向拉伸压缩对于评估管道在压力作用下的稳定性和安全性至关重要。管道在输送流体时会受到轴向拉伸或压缩力,这些力的计算有助于设计能够承受这些力的管道系统。
【解析】石油和天然气管道除承受内压外,还可能因封闭端内压作用、温度变化、地基沉降、管道自重和约束条件等产生轴向拉力或压力。通过计算管道的轴向力和轴向应力,可验算管道及其连接部位的强度,并采取补偿、加固或调整支承等措施,保证管道运行安全。
24. 简述直杆轴向拉伸压缩在建筑结构中的应用。
【答案】直杆轴向拉伸压缩在建筑结构中应用广泛,典型构件包括桁架杆件、拉杆、吊杆和柱等。这些构件在承受荷载时会产生轴向拉力或压力,其轴向应力直接影响构件的强度、刚度和稳定性。工程设计中需计算轴向力和截面应力,并据此确定合理的截面尺寸,以保证结构安全。
【解析】建筑结构中,桁架的弦杆和腹杆、拉杆、吊杆以及柱等常作为轴向受力构件进行计算。受拉构件应验算轴向拉应力是否超过材料许用拉应力;受压构件除验算压应力外,通常还需考虑稳定问题。通过轴向受力计算确定构件截面,可保证结构具有足够的承载能力和安全储备。
三、计算题(本大题共2小题,每题5分,共10分)
25. 某钢屋架下弦拉杆承受恒载轴向拉力 80 kN 和活载轴向拉力 100 kN。按组合计算,轴向拉力设计值为 。拉杆直径为 45 mm,钢材许用应力为 MPa。(1)计算拉杆的轴向拉力设计值。(2)计算拉杆的正应力,并判断其强度是否满足要求。(3)若拉杆因锈蚀后直径减小为 42 mm,判断其是否仍满足强度要求,并提出处理措施。
【答案】(1) kN。(2)拉杆截面积 mm2。正应力 MPa。 MPa 小于 MPa,拉杆强度满足要求。(3)锈蚀后截面积 mm2。锈蚀后正应力 MPa。 MPa 大于 MPa,拉杆强度不满足要求。应更换拉杆或采取加大截面、增设补强构件等措施。
【解析】(1)按题给荷载组合计算轴向拉力设计值:。
(2)原拉杆直径为,截面面积为。将换算为,则。因,原拉杆强度满足要求。
(3)锈蚀后,截面面积。锈蚀后应力。因,锈蚀后拉杆强度不满足要求,应更换拉杆,或采取加大截面、增设补强构件等措施。
26. 某施工平台采用圆钢吊杆承受轴向拉力,单根吊杆的计算轴向拉力为 210 kN。吊杆钢材的许用应力为 150 MPa,考虑螺纹削弱后,吊杆有效截面积按毛截面积的 85% 计算。现有直径为 42 mm、45 mm、48 mm、50 mm 的圆钢可选。(1)计算吊杆所需的最小有效截面积。(2)计算吊杆所需的最小毛截面积和最小直径。(3)从备选圆钢中选出合适的吊杆直径,并验算其强度。
【答案】(1)最小有效截面积 mm2。(2)最小毛截面积 mm2。最小直径
mm。(3)应选用直径为 48 mm 的圆钢吊杆。其毛截面积 mm2。有效截面积 mm2。正应力 MPa。 MPa 小于 MPa,所选吊杆强度满足要求。
【解析】(1)由强度条件,所需最小有效截面积为。
(2)螺纹削弱后有效截面积为毛截面积的,故所需最小毛截面积为。圆钢最小直径为。
(3)备选圆钢中,和小于计算直径,不能采用;应选圆钢。其毛截面积为,有效截面积为。实际应力,故选用圆钢吊杆满足强度要求。
四、综合应用题(本大题共4小题,共25分)
27.(5分)某钢屋架下弦采用圆钢拉杆,拉杆承受的设计轴向拉力为 ,现选用直径为 的圆钢。已知钢材的许用拉应力为 。(1)计算直径为 拉杆的横截面面积及实际拉应力。(2)判断该拉杆的强度是否满足要求。(3)若保持设计轴向拉力不变,计算拉杆所需的最小直径,并提出选用规格。
【答案】(1)拉杆面积为 。实际拉应力为 。(2),该拉杆强度不满足要求。(3)所需面积为 。最小直径为
。宜选用直径不小于 的圆钢拉杆。
【解析】(1)拉杆直径,横截面面积为。设计轴向拉力,实际拉应力为。
(2)许用拉应力为。因,直径为的拉杆强度不满足要求。
(3)保持轴向拉力不变时,所需最小截面面积为。对应最小直径为。因此应选用直径不小于的圆钢,宜向上选用圆钢拉杆。
28.(5分)已知 E=2×1MPa,每段杆的长度为 1m,400m,300m,200m。求杆端D 点的水平位移△D。
【答案】端截面D的水平位移实际上就是杆AD长度的变化量Δl ,由于杆的截面积不是常数,杆的轴力AB段:50kN,BC段:10kN,CD段:20kN,故分段计算杆的变形,然后取其代数和。 Δ
0.625mm Δ
0.17mm Δ
0.5mm 总变形量为
【解析】查阅教材(胡克定律)
29.(5分)某施工现场的混凝土临时支撑柱为短柱,承受的设计轴向压力为 ,现有柱截面尺寸为 。经计算,该混凝土的许用压应力为 ,暂不考虑柱的稳定问题。(1)计算该支撑柱的实际压应力。(2)判断现有截面是否满足轴向受压强度要求。(3)若柱宽仍采用 ,计算柱截面所需的最小高度,并提出调整后的截面尺寸。
【答案】(1)柱截面面积为 。实际压应力为 。(2),现有截面不满足轴向受压强度要求。(3)所需最小截面面积为 。柱截面最小高度为 。宜将柱截面调整为 。
【解析】(1)现有柱截面面积为。设计轴向压力,实际压应力为。
(2)混凝土许用压应力为。因,现有截面不满足轴向受压强度要求。
(3)所需最小截面面积为。保持柱宽不变时,最小截面高度为。截面高度应大于或等于该值,宜调整为。
30.(10分)某钢结构屋盖吊装阶段采用两块平行扁钢作为临时拉杆,设计轴向拉力为 ,两块扁钢均匀受力。每块扁钢厚度为 、宽度为 ,拉杆端部采用螺栓连接,危险截面处每块扁钢有一个直径为 的螺栓孔。钢材的许用拉应力为 。(1)计算每块扁钢危险截面的净面积及实际拉应力。(2)判断现有两块扁钢拉杆是否满足强度要求。(3)若扁钢厚度仍为 、螺栓孔直径不变,计算每块扁钢所需的最小宽度,并提出可采用的扁钢宽度。
【答案】(1)每块扁钢承担的轴向拉力为 。危险截面净面积为 。实际拉应力为 。(2),现有拉杆不满足强度要求。(3)每块扁钢所需净面积为 。所需最小净宽为 。所需最小毛宽为 ,宜选用宽度为 的扁钢。
【解析】(1)两块平行扁钢均匀受力,每块承担轴向拉力。危险截面扣除一个直径的螺栓孔后,净面积为。实际拉应力为。
(2)因,现有两块扁钢拉杆的危险截面强度不满足要求。
(3)每块扁钢所需最小净面积为。在厚度不变时,所需最小净宽为。加上孔径后,所需最小毛宽为,宜选用宽度为的扁钢。此时净面积为,应力约为,满足强度要求。
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