《鋼結(jié)構(gòu)》期末考試試題庫(含答案)一、單項(xiàng)選擇題（每題2分，共20分）1.下列鋼材性能指標(biāo)中，不屬于抗拉性能指標(biāo)的是（）A.屈服強(qiáng)度fyB.抗拉強(qiáng)度fuC.伸長率δD.冷彎性能答案：D2.普通碳素結(jié)構(gòu)鋼Q235B中的“B”表示（）A.質(zhì)量等級B.脫氧方法C.厚度組別D.沖擊韌性要求答案：A3.直角角焊縫的有效厚度he=（）（hf為焊腳尺寸）A.0.5hfB.0.7hfC.1.0hfD.1.2hf答案：B4.軸心受拉構(gòu)件計(jì)算時(shí)，不需要驗(yàn)算的是（）A.強(qiáng)度B.剛度（長細(xì)比）C.整體穩(wěn)定性D.局部穩(wěn)定性答案：C5.工字形截面梁的整體穩(wěn)定系數(shù)φb>0.6時(shí)，需要進(jìn)行修正，修正的原因是（）A.梁進(jìn)入彈塑性工作階段B.計(jì)算長度取值錯(cuò)誤C.截面類型分類錯(cuò)誤D.荷載作用位置影響答案：A6.格構(gòu)式軸心受壓構(gòu)件繞虛軸的穩(wěn)定計(jì)算采用換算長細(xì)比λ0x，其目的是（）A.考慮綴材剪切變形的影響B(tài).考慮截面不對稱的影響C.考慮殘余應(yīng)力的影響D.考慮初彎曲的影響答案：A7.摩擦型高強(qiáng)度螺栓連接的承載力主要取決于（）A.螺栓桿的抗剪強(qiáng)度B.被連接板件的承壓強(qiáng)度C.板件間的摩擦力D.螺栓桿的抗拉強(qiáng)度答案：C8.實(shí)腹式壓彎構(gòu)件在彎矩作用平面內(nèi)的穩(wěn)定驗(yàn)算公式中，γx為截面塑性發(fā)展系數(shù)，當(dāng)需要保證構(gòu)件具有足夠延性時(shí)，γx應(yīng)?。ǎ〢.1.0B.1.05C.1.15D.1.2答案：A9.下列哪項(xiàng)不是鋼結(jié)構(gòu)的主要缺點(diǎn)（）A.耐腐蝕性差B.耐火性差C.自重大D.低溫冷脆傾向答案：C10.梯形鋼屋架下弦桿的計(jì)算長度lox（平面內(nèi)）和loy（平面外）的取值為（）A.lox=0.8l，loy=lB.lox=l，loy=lC.lox=l，loy=2lD.lox=l，loy=側(cè)向支撐點(diǎn)間距答案：D二、填空題（每空1分，共20分）1.鋼材的主要力學(xué)性能指標(biāo)包括屈服強(qiáng)度、抗拉強(qiáng)度、______、冷彎性能和沖擊韌性。答案：伸長率2.鋼結(jié)構(gòu)的連接方法主要有焊縫連接、______和鉚釘連接。答案：螺栓連接3.角焊縫按受力方向可分為______角焊縫、斜向角焊縫和端縫（正面角焊縫）。答案：側(cè)面4.普通螺栓連接受剪時(shí)，可能的破壞形式有螺栓桿被剪斷、______、板件被拉斷、板件端部剪切破壞和螺栓桿彎曲破壞。答案：孔壁承壓破壞5.軸心受壓構(gòu)件的整體穩(wěn)定系數(shù)φ與構(gòu)件的______和截面分類有關(guān)。答案：長細(xì)比6.梁的強(qiáng)度計(jì)算包括抗彎強(qiáng)度、抗剪強(qiáng)度、______和局部承壓強(qiáng)度。答案：局部穩(wěn)定（或折算應(yīng)力）7.實(shí)腹式壓彎構(gòu)件的設(shè)計(jì)需要驗(yàn)算彎矩作用平面內(nèi)的穩(wěn)定、______和局部穩(wěn)定。答案：彎矩作用平面外的穩(wěn)定8.鋼桁架節(jié)點(diǎn)設(shè)計(jì)中，節(jié)點(diǎn)板的厚度通常根據(jù)______腹桿的內(nèi)力確定。答案：弦桿與9.鋼材的冷作硬化會使______提高，但塑性和韌性降低。答案：屈服強(qiáng)度10.高強(qiáng)度螺栓根據(jù)受力特征分為摩擦型和______兩種類型。答案：承壓型11.軸心受拉構(gòu)件的強(qiáng)度驗(yàn)算公式為______，其中An為凈截面面積。答案：N/An≤f12.焊接工字形截面梁的翼緣局部穩(wěn)定驗(yàn)算公式為b1/t≤(10+0.1λ)√(235/fy)，其中b1為______。答案：翼緣自由外伸寬度13.格構(gòu)式構(gòu)件的綴材分為綴條和______兩種形式。答案：綴板14.鋼材的沖擊韌性隨溫度降低而下降，當(dāng)溫度降至某一范圍時(shí)，沖擊韌性急劇降低，這種現(xiàn)象稱為______。答案：冷脆現(xiàn)象15.梁的整體失穩(wěn)形式為______，即梁在彎矩作用下發(fā)生側(cè)向彎曲和扭轉(zhuǎn)。答案：彎扭失穩(wěn)16.軸心受壓構(gòu)件的局部穩(wěn)定驗(yàn)算原則是使板件的______不超過構(gòu)件的整體穩(wěn)定臨界應(yīng)力。答案：局部失穩(wěn)臨界應(yīng)力17.螺栓群在扭矩作用下，各螺栓的受力分布規(guī)律為______與螺栓至形心的距離成正比。答案：剪力大小18.焊接殘余應(yīng)力對構(gòu)件的靜力強(qiáng)度______（有/無）影響，但會降低構(gòu)件的剛度和穩(wěn)定性。答案：無19.鋼屋架中，支撐系統(tǒng)包括上弦橫向支撐、下弦橫向支撐、______和垂直支撐。答案：縱向水平支撐20.計(jì)算梁的撓度時(shí)，應(yīng)采用______（設(shè)計(jì)值/標(biāo)準(zhǔn)值）荷載。答案：標(biāo)準(zhǔn)值三、判斷題（每題1分，共10分，正確打√，錯(cuò)誤打×）1.鋼材的屈強(qiáng)比（fy/fu）越大，結(jié)構(gòu)的安全性越高。（）答案：×2.角焊縫的焊腳尺寸hf應(yīng)滿足hf≥1.5√t（t為較厚焊件厚度），主要是為了避免焊縫冷卻過快產(chǎn)生裂紋。（）答案：√3.摩擦型高強(qiáng)度螺栓連接在剪力作用下，當(dāng)外力達(dá)到板件間最大摩擦力時(shí)即認(rèn)為連接失效。（）答案：√4.軸心受壓構(gòu)件的長細(xì)比λ=lox/i，其中i為截面回轉(zhuǎn)半徑，lox為計(jì)算長度。（）答案：√5.梁的截面塑性發(fā)展系數(shù)γx越大，構(gòu)件的延性越好。（）答案：×6.格構(gòu)式軸心受壓構(gòu)件繞虛軸的穩(wěn)定計(jì)算時(shí)，由于綴材的剪切變形較大，需要采用換算長細(xì)比。（）答案：√7.實(shí)腹式壓彎構(gòu)件在彎矩作用平面外的穩(wěn)定驗(yàn)算中，φb為梁的整體穩(wěn)定系數(shù)。（）答案：√8.鋼材的疲勞強(qiáng)度與應(yīng)力循環(huán)次數(shù)有關(guān)，與應(yīng)力比無關(guān)。（）答案：×9.鋼桁架節(jié)點(diǎn)板上，腹桿與弦桿的間隙應(yīng)不小于10mm，以保證焊縫質(zhì)量。（）答案：√10.計(jì)算梁的抗彎強(qiáng)度時(shí)，應(yīng)采用凈截面抵抗矩Wnx，而計(jì)算整體穩(wěn)定時(shí)采用毛截面抵抗矩Wx。（）答案：√四、簡答題（每題5分，共20分）1.簡述鋼結(jié)構(gòu)對鋼材的基本要求。答案：①較高的強(qiáng)度（屈服強(qiáng)度和抗拉強(qiáng)度）；②足夠的變形能力（塑性和韌性）；③良好的加工性能（冷、熱加工性能和可焊性）；④根據(jù)結(jié)構(gòu)使用環(huán)境，滿足相應(yīng)的耐久性（如耐腐蝕性、低溫冷脆性能）。2.說明角焊縫的最小和最大焊腳尺寸的限制原因。答案：最小焊腳尺寸hfmin=1.5√t（t為較厚焊件厚度）：防止焊縫冷卻過快產(chǎn)生裂紋；最大焊腳尺寸hfmax=1.2t（t為較薄焊件厚度）：避免焊縫過厚導(dǎo)致熱影響區(qū)母材脆化，同時(shí)防止厚板焊縫約束過大產(chǎn)生裂紋；對于板件邊緣（如型鋼棱角處），hfmax≤t1~2mm（t≤6mm時(shí)hfmax=t），防止咬邊。3.簡述普通螺栓群受拉時(shí)的計(jì)算步驟。答案：①確定螺栓群形心；②計(jì)算每個(gè)螺栓的拉力：Nt=N/n（軸心受拉）或Ntmax=(My1)/Σyi2（彎矩作用下）；③驗(yàn)算最大拉力螺栓的承載力：Ntmax≤Ntb（螺栓抗拉承載力設(shè)計(jì)值）；④驗(yàn)算板件凈截面強(qiáng)度：N≤Anf（An為板件扣除螺栓孔后的凈截面面積）。4.實(shí)腹式軸心受壓構(gòu)件的局部穩(wěn)定驗(yàn)算為什么可以采用限值寬厚比的方法？答案：實(shí)腹式軸心受壓構(gòu)件的局部失穩(wěn)是指組成構(gòu)件的板件在壓力作用下先于構(gòu)件整體失穩(wěn)發(fā)生屈曲。通過理論分析可知，板件的局部失穩(wěn)臨界應(yīng)力與板件的寬厚比（b/t或h0/tw）成反比。為保證板件的局部失穩(wěn)臨界應(yīng)力不低于構(gòu)件的整體穩(wěn)定臨界應(yīng)力，可通過限制板件的寬厚比（即規(guī)定b/t≤[b/t]）來實(shí)現(xiàn)局部穩(wěn)定要求。五、計(jì)算題（共30分）1.（8分）某軸心受拉構(gòu)件由2L100×10（等邊角鋼）組成，采用Q235鋼（f=215N/mm2），構(gòu)件承受的軸心拉力設(shè)計(jì)值N=650kN（靜力荷載）。角鋼的截面面積A=1926mm2/肢，截面形心至邊距離z0=28.4mm，螺栓孔徑d0=21mm（雙排螺栓，每肢2個(gè)孔，排列方式為并列）。試驗(yàn)算該構(gòu)件的強(qiáng)度。解：（1）計(jì)算凈截面面積An：每肢角鋼扣除2個(gè)螺栓孔，凈截面面積An=2×(A2×d0×t)t=10mm，d0=21mm，A=1926mm2/肢An=2×(19262×21×10)=2×(1926420)=2×1506=3012mm2（2）驗(yàn)算強(qiáng)度：σ=N/An=650×103/3012≈215.8N/mm2（3）結(jié)論：Q235鋼f=215N/mm2，σ=215.8N/mm2略大于f，不滿足強(qiáng)度要求（注：實(shí)際工程中允許5%的超差，本題嚴(yán)格按設(shè)計(jì)值判斷為不滿足）。2.（8分）某雙蓋板普通螺栓連接（C級螺栓），鋼板截面為280×10（Q235鋼，f=215N/mm2，fc=305N/mm2），蓋板截面為2×280×8（Q235鋼），螺栓為M20（d=20mm，db=17.65mm，fvb=140N/mm2，ftb=170N/mm2）。連接承受軸心拉力設(shè)計(jì)值N=500kN，螺栓排列為4排，每排2個(gè)，行距a=80mm，邊距e=40mm。試驗(yàn)算該連接的承載力。解：（1）螺栓受剪驗(yàn)算（雙剪，n=2）：單個(gè)螺栓抗剪承載力設(shè)計(jì)值Nvb=nv×(πdb2/4)×fvb=2×(π×17.652/4)×140≈2×244.6×140≈68488N=68.49kN螺栓數(shù)量n=8個(gè)，總抗剪承載力=8×68.49≈547.9kN>N=500kN，滿足。（2）螺栓承壓驗(yàn)算（鋼板厚度t=10mm，蓋板厚度t'=8mm，取tmin=8mm）：單個(gè)螺栓承壓承載力設(shè)計(jì)值Ncb=d×tmin×fc=20×8×305=48800N=48.8kN總承壓承載力=8×48.8=390.4kN<N=500kN，不滿足。（3）鋼板凈截面強(qiáng)度驗(yàn)算（最危險(xiǎn)截面為第一排螺栓孔處）：An=(bn1×d0)×t=(2802×21)×10=238×10=2380mm2σ=N/An=500×103/2380≈210.1N/mm2≤f=215N/mm2，滿足。結(jié)論：該連接因螺栓承壓承載力不足而失效。3.（7分）某焊接工字形截面簡支梁，跨度L=6m，截面尺寸為h=400mm，b=200mm，tw=8mm，tf=12mm（翼緣），鋼材為Q345（f=310N/mm2，fv=180N/mm2），承受均布荷載設(shè)計(jì)值q=60kN/m（含自重）。試驗(yàn)算梁的抗彎強(qiáng)度和抗剪強(qiáng)度（忽略梁自重，γx=1.05）。解：（1）計(jì)算最大彎矩和剪力：Mmax=qL2/8=60×62/8=270kN·mVmax=qL/2=60×6/2=180kN（2）截面幾何特性：毛截面面積A=2×200×12+376×8=4800+3008=7808mm2慣性矩Ix=2×[200×123/12+200×12×(194)2]+8×3763/12=2×[28800+200×12×37636]+8×52,306,568/12≈2×[28800+90,326,400]+34,871,045≈180,710,400+34,871,045≈215,581,445mm?截面抵抗矩Wx=Ix/(h/2)=215,581,445/200≈1,077,907mm3≈1078cm3（3）抗彎強(qiáng)度驗(yàn)算：σ=Mmax/(γxWx)=270×10?/(1.05×1,077,907)≈270×10?/1,131,802≈238.6N/mm2≤f=310N/mm2，滿足。（4）抗剪強(qiáng)度驗(yàn)算：腹板截面面積Aw=tw×h0=8×(4002×12)=8×376=3008mm2τ=Vmax×S/(Ix×tw)，其中S為中和軸以上面積對中和軸的靜矩：S=200×12×194+(376/2)×8×(376/4)=465,600+141,376=606,976mm3τ=180×103×606,976/(215,581,445×8)=180×103×606,976/1,724,651,560≈63.5N/mm2≤fv=180N/mm2，滿足。4.（7分）某格構(gòu)式軸心受壓柱，采用2[20a（槽鋼），截面尺寸：h=200mm，b=75mm，tw=7mm，tf=9mm，截面面積A=28.83cm2/肢，回轉(zhuǎn)半徑ix=7.86cm（繞槽鋼自身弱軸），iy1=2.01cm（繞槽鋼肢背），形心距y0=2.01cm。柱高H=6m，兩端鉸接，綴材采用雙角鋼L45×4（A1=3.49cm2/根，imin=0.89cm），綴條與柱肢夾角θ=45°。試驗(yàn)算繞虛軸（x軸）的整體穩(wěn)定性（鋼材Q235，f=215N/mm2）。解：（1）確定計(jì)算長度lox=H=6m=600cm（2）計(jì)算虛軸回轉(zhuǎn)半徑ix：兩槽鋼間距b=2(y0+a)，假設(shè)a=10cm（肢背間距），則截面形心距為y0=2.01cm，組合截面繞x軸的慣性矩Ix=2[I1+A(y0+a/2)2]（I1為單肢繞自身弱軸的慣性矩）單肢I(xiàn)1x=A×ix2=28.83×7.862≈28.83×61.78≈1783cm?組合截面Ix=2×[1783+28.83×(2.01+5)2]=2×[1783+28.83×49.14]≈2×[1783+1417]≈6398cm?組合截面面積A=2×28.83=57.66cm2ix=√(Ix/A)=√(6398/57.66)≈√110.9≈10.53cm（3）計(jì)算換算長細(xì)比λ0x：綴條為雙角鋼，單根綴條截面面積A1=3.49cm2，兩綴條總面積A1x=2×3.49=6.98cm2λx=lox/ix=600/10.53≈56.98λ0x=√(λx2+40A/A1x)=√(56.982+40×57.66/6.98)=√(3247+330)=√3577≈59.8（4）查穩(wěn)定系數(shù)φ：Q235鋼，b類截面（格構(gòu)式繞虛軸為b類），λ0x=59.8，查得φ≈0.805（5）驗(yàn)算整體穩(wěn)定：假設(shè)柱承受軸心壓力N=φAf=0.805×5766×215≈0.805×1,239,690≈998kN（若題目給定N需比較，此處假設(shè)驗(yàn)證方法正確）六、案例分析題（10分）某單層工業(yè)廠房鋼屋架下弦節(jié)點(diǎn)如圖所示（節(jié)點(diǎn)板厚度t=8mm，Q235鋼，焊條E43型，f=215N/mm2，ffw=160N/mm2）。已知下弦桿為2L125×8（A=19.75cm2/肢，f=215N/mm2），內(nèi)力N1=+800kN（拉）；腹桿1為2L75×6（A=8.79cm2/肢），內(nèi)力N2=200kN（壓）；腹桿2為2L50×5（A=4.80cm2/肢），內(nèi)力N3=+120kN（拉）。節(jié)點(diǎn)板與下弦桿采用兩側(cè)側(cè)面角焊縫連接，hf=8mm；腹桿與節(jié)點(diǎn)板采用三面圍焊，hf=6mm（腹桿2僅用正面角焊縫）。要求