2025鋼結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)試題及答案一、單項(xiàng)選擇題（每題2分，共20分）1.下列鋼材性能指標(biāo)中，屬于鋼材塑性性能的關(guān)鍵指標(biāo)是（）。A.屈服強(qiáng)度（f_y）B.抗拉強(qiáng)度（f_u）C.伸長(zhǎng)率（δ_5）D.沖擊韌性（A_kv）2.某焊接工字形截面梁，翼緣寬度b=250mm，厚度t=16mm，腹板高度h_w=500mm，厚度t_w=8mm。根據(jù)《鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)》（GB500172017），該梁翼緣的寬厚比（b/t）限值為（）。A.9√(235/f_y)B.13√(235/f_y)C.15√(235/f_y)D.17√(235/f_y)3.普通螺栓連接中，當(dāng)螺栓桿受剪時(shí)，若被連接鋼板厚度之和為Σt，螺栓直徑為d，則螺栓受剪面數(shù)n_v的計(jì)算依據(jù)是（）。A.n_v=Σt/dB.n_v=鋼板層數(shù)1C.n_v=螺栓桿穿過(guò)的鋼板層數(shù)/2D.n_v=螺栓桿與鋼板接觸的剪切面數(shù)量4.軸心受壓構(gòu)件的整體穩(wěn)定系數(shù)φ，主要與（）有關(guān)。A.構(gòu)件截面形式、長(zhǎng)細(xì)比、鋼材強(qiáng)度等級(jí)B.構(gòu)件長(zhǎng)度、截面面積、鋼材彈性模量C.荷載類型、支撐條件、連接方式D.初始缺陷、殘余應(yīng)力、截面回轉(zhuǎn)半徑5.某Q355鋼軸心受拉構(gòu)件，凈截面面積A_n=1500mm2，鋼材抗拉強(qiáng)度設(shè)計(jì)值f=310N/mm2，則該構(gòu)件的最大受拉承載力（kN）為（）。A.465B.310C.225D.5256.焊接殘余應(yīng)力對(duì)構(gòu)件的（）無(wú)顯著影響。A.靜力強(qiáng)度B.剛度C.低溫冷脆D.疲勞性能7.鋼結(jié)構(gòu)中，當(dāng)梁的整體穩(wěn)定系數(shù)φ_b≥0.6時(shí)，需采用φ'_b代替φ_b，其目的是（）。A.考慮梁的彈塑性失穩(wěn)B.修正初始缺陷的影響C.簡(jiǎn)化計(jì)算過(guò)程D.提高安全儲(chǔ)備8.下列螺栓連接形式中，屬于承壓型高強(qiáng)螺栓的破壞模式是（）。A.螺栓桿受剪破壞B.板件被螺栓桿壓壞C.板件凈截面拉斷D.螺栓桿受拉破壞9.某雙軸對(duì)稱工字形截面壓彎構(gòu)件，彎矩作用在強(qiáng)軸（x軸）平面內(nèi)，其平面內(nèi)穩(wěn)定驗(yàn)算公式中的等效彎矩系數(shù)β_mx，當(dāng)構(gòu)件兩端彎矩異號(hào)且無(wú)橫向荷載時(shí)，取值為（）。A.0.65B.0.85C.1.0D.0.410.鋼結(jié)構(gòu)防火設(shè)計(jì)中，鋼材的強(qiáng)度設(shè)計(jì)值折減系數(shù)主要與（）相關(guān)。A.鋼材厚度B.防火涂層厚度C.受火時(shí)間D.構(gòu)件類型二、多項(xiàng)選擇題（每題3分，共15分。每題至少2個(gè)正確選項(xiàng)，錯(cuò)選、漏選均不得分）1.下列鋼材中，屬于低合金高強(qiáng)度結(jié)構(gòu)鋼的有（）。A.Q235BB.Q355CC.Q420DD.Q275E2.影響焊接連接焊縫強(qiáng)度的主要因素包括（）。A.焊縫質(zhì)量等級(jí)B.鋼材強(qiáng)度等級(jí)C.焊縫長(zhǎng)度D.施焊環(huán)境溫度3.軸心受壓構(gòu)件的局部穩(wěn)定驗(yàn)算中，對(duì)工字形截面翼緣和腹板的寬厚比限值，主要考慮的是（）。A.避免局部屈曲先于整體失穩(wěn)B.保證截面材料充分利用C.簡(jiǎn)化計(jì)算模型D.提高構(gòu)件抗扭剛度4.下列關(guān)于鋼桁架節(jié)點(diǎn)設(shè)計(jì)的說(shuō)法中，正確的有（）。A.弦桿與腹桿的軸線應(yīng)交匯于節(jié)點(diǎn)中心B.節(jié)點(diǎn)板厚度應(yīng)不小于腹桿厚度C.焊縫長(zhǎng)度需滿足最小構(gòu)造要求（≥40mm或8h_f）D.節(jié)點(diǎn)板邊緣與桿件軸線夾角應(yīng)≥30°5.鋼結(jié)構(gòu)疲勞驗(yàn)算時(shí)，需考慮的主要參數(shù)有（）。A.應(yīng)力循環(huán)次數(shù)B.應(yīng)力比（ρ=σ_min/σ_max）C.鋼材屈服強(qiáng)度D.構(gòu)造細(xì)節(jié)類別三、填空題（每題2分，共10分）1.鋼材的沖擊韌性試驗(yàn)溫度通常為______℃（針對(duì)Q355D級(jí)鋼）。2.角焊縫的計(jì)算厚度h_e=______（當(dāng)焊腳尺寸為h_f時(shí)）。3.普通螺栓連接中，端距的最小值為______d（d為螺栓孔徑）。4.軸心受壓構(gòu)件的長(zhǎng)細(xì)比λ=______/i（l_0為計(jì)算長(zhǎng)度，i為截面回轉(zhuǎn)半徑）。5.鋼框架結(jié)構(gòu)中，梁柱剛性連接節(jié)點(diǎn)的域板（節(jié)點(diǎn)板域）需驗(yàn)算______和______。四、簡(jiǎn)答題（每題6分，共30分）1.簡(jiǎn)述Q355B與Q235B鋼材的主要區(qū)別（從強(qiáng)度、化學(xué)成分、應(yīng)用范圍三方面說(shuō)明）。2.為什么焊接工字形截面梁的腹板需要設(shè)置加勁肋？簡(jiǎn)述橫向加勁肋和縱向加勁肋的作用。3.對(duì)比普通螺栓（C級(jí)）和高強(qiáng)度螺栓（摩擦型）在受力機(jī)理、破壞模式及設(shè)計(jì)計(jì)算上的主要差異。4.軸心受壓構(gòu)件的整體穩(wěn)定系數(shù)φ是如何確定的？影響φ值的主要因素有哪些？5.鋼結(jié)構(gòu)中“強(qiáng)節(jié)點(diǎn)弱構(gòu)件”設(shè)計(jì)原則的含義是什么？在節(jié)點(diǎn)設(shè)計(jì)中可采取哪些措施實(shí)現(xiàn)這一原則？五、計(jì)算題（共25分）1.（10分）某Q355鋼軸心受拉構(gòu)件，截面為2L100×10（等邊角鋼，截面積A=1926mm2，每肢寬b=100mm，厚度t=10mm），采用兩側(cè)焊縫連接于節(jié)點(diǎn)板（節(jié)點(diǎn)板厚度12mm）。已知構(gòu)件承受的軸心拉力設(shè)計(jì)值N=550kN，鋼材抗拉強(qiáng)度設(shè)計(jì)值f=310N/mm2，角焊縫強(qiáng)度設(shè)計(jì)值f_w^f=250N/mm2。要求：（1）驗(yàn)算構(gòu)件的凈截面強(qiáng)度（假設(shè)螺栓孔直徑d_0=21.5mm，每肢一個(gè)螺栓孔，螺栓孔位于角鋼背側(cè)，凈截面面積A_n=A2×t×d_0）；（2）計(jì)算連接焊縫所需的最小焊腳尺寸h_f（焊縫長(zhǎng)度l_w=2×(b2h_f)，取h_f≥6mm，且h_f≤1.2t）。2.（15分）某焊接工字形截面軸心受壓柱，截面尺寸為：翼緣b×t=300mm×16mm，腹板h×t_w=400mm×10mm，計(jì)算長(zhǎng)度l_0x=l_0y=6m。鋼材為Q235B（f_y=235N/mm2，彈性模量E=2.06×10^5N/mm2）。截面特性：A=300×16×2+400×10=13600mm2，I_x=(300×(400+2×16)^3)/12(30010)×400^3/12=2.28×10^8mm^4，i_x=√(I_x/A)=129mm；I_y=2×(16×300^3)/12=7.2×10^7mm^4，i_y=√(I_y/A)=72.7mm。要求：（1）計(jì)算構(gòu)件的長(zhǎng)細(xì)比λ_x和λ_y；（2）確定整體穩(wěn)定系數(shù)φ（根據(jù)《鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)》，b類截面，λ=100時(shí)φ=0.555；λ=90時(shí)φ=0.621；λ=80時(shí)φ=0.688；λ=70時(shí)φ=0.751）；（3）驗(yàn)算構(gòu)件的整體穩(wěn)定性（鋼材抗壓強(qiáng)度設(shè)計(jì)值f=215N/mm2）。六、案例分析題（共20分）某單層工業(yè)廠房采用鋼屋架結(jié)構(gòu)，跨度24m，柱距6m，屋面荷載包括恒載（0.5kN/m2）、活載（0.5kN/m2）、雪載（0.4kN/m2）。屋架下弦節(jié)點(diǎn)承受吊頂荷載（0.3kN/m）。屋架選用Q235B鋼，下弦桿截面為2L125×8（截面積A=3920mm2，回轉(zhuǎn)半徑i_x=38.9mm，i_y=54.3mm），計(jì)算長(zhǎng)度l_0x=l（節(jié)點(diǎn)間距），l_0y=0.9l。已知下弦桿最大軸心拉力設(shè)計(jì)值N=850kN，鋼材抗拉強(qiáng)度設(shè)計(jì)值f=215N/mm2。問(wèn)題：1.確定屋面荷載的組合值（按《建筑結(jié)構(gòu)荷載規(guī)范》GB500092012，活載與雪載不同時(shí)考慮，組合值系數(shù)取0.7）。2.驗(yàn)算下弦桿的強(qiáng)度（假設(shè)凈截面面積A_n=0.9A）。3.若下弦桿節(jié)點(diǎn)間距l(xiāng)=3m，驗(yàn)算其長(zhǎng)細(xì)比是否滿足規(guī)范要求（軸心受拉構(gòu)件長(zhǎng)細(xì)比限值[λ]=350）。答案及解析一、單項(xiàng)選擇題1.C（伸長(zhǎng)率是衡量塑性的關(guān)鍵指標(biāo)）2.B（工字形梁受壓翼緣寬厚比限值為13√(235/f_y)，GB500172017表6.4.1）3.D（受剪面數(shù)為螺栓桿與鋼板接觸的剪切面數(shù)量，如雙蓋板連接為2個(gè)剪切面）4.A（穩(wěn)定系數(shù)φ由截面形式、長(zhǎng)細(xì)比、鋼材強(qiáng)度等級(jí)決定，GB50017附錄D）5.A（N=A_n×f=1500×310=465000N=465kN）6.A（殘余應(yīng)力不影響靜力強(qiáng)度，但影響剛度、疲勞和冷脆）7.A（φ_b≥0.6時(shí)梁進(jìn)入彈塑性階段，需用φ'_b修正）8.B（承壓型高強(qiáng)螺栓可能發(fā)生螺栓受剪或板件承壓破壞）9.A（β_mx=0.65，GB50017公式（7.2.21）注）10.C（防火設(shè)計(jì)中，鋼材強(qiáng)度折減與受火時(shí)間（即溫度）相關(guān)）二、多項(xiàng)選擇題1.BC（Q355、Q420屬于低合金高強(qiáng)度鋼，Q235、Q275為碳素結(jié)構(gòu)鋼）2.ABC（施焊溫度影響施工質(zhì)量，但設(shè)計(jì)時(shí)主要考慮質(zhì)量等級(jí)、鋼材強(qiáng)度、焊縫長(zhǎng)度）3.AB（局部穩(wěn)定限值確保局部屈曲不先于整體失穩(wěn)，充分利用材料）4.AC（節(jié)點(diǎn)板厚度≥較厚腹桿厚度；節(jié)點(diǎn)板邊緣夾角≥15°即可）5.ABD（疲勞驗(yàn)算與應(yīng)力循環(huán)次數(shù)、應(yīng)力比、構(gòu)造類別有關(guān)，與屈服強(qiáng)度無(wú)關(guān)）三、填空題1.20（Q355D級(jí)鋼沖擊試驗(yàn)溫度為20℃）2.0.7h_f（直角角焊縫計(jì)算厚度為0.7倍焊腳尺寸）3.2d（端距≥2d，防止板件沖剪破壞）4.l_0（長(zhǎng)細(xì)比定義為計(jì)算長(zhǎng)度與回轉(zhuǎn)半徑的比值）5.剪切強(qiáng)度；屈服承載力（節(jié)點(diǎn)板域需驗(yàn)算抗剪強(qiáng)度和屈服）四、簡(jiǎn)答題1.區(qū)別：①?gòu)?qiáng)度：Q355B屈服強(qiáng)度≥355MPa，Q235B≥235MPa；②化學(xué)成分：Q355含錳、硅等合金元素，Q235為碳素鋼；③應(yīng)用：Q355用于大跨度、重荷載結(jié)構(gòu)，Q235用于普通結(jié)構(gòu)。2.原因：腹板較薄時(shí)易發(fā)生局部屈曲，需加勁肋提高穩(wěn)定性。橫向加勁肋主要抵抗剪力引起的斜向壓應(yīng)力；縱向加勁肋用于抵抗彎矩引起的腹板受壓區(qū)屈曲。3.差異：①受力機(jī)理：普通螺栓靠螺栓桿承壓和受剪傳力；摩擦型高強(qiáng)螺栓靠板件間摩擦力傳力。②破壞模式：普通螺栓可能發(fā)生螺栓剪壞、板件壓壞或拉斷；摩擦型高強(qiáng)螺栓以摩擦力被克服為極限狀態(tài)。③計(jì)算：普通螺栓需驗(yàn)算螺栓抗剪、板件承壓和凈截面抗拉；摩擦型高強(qiáng)螺栓僅驗(yàn)算摩擦力是否足夠。4.確定方法：通過(guò)試驗(yàn)和理論分析，根據(jù)截面形式、長(zhǎng)細(xì)比、鋼材強(qiáng)度等級(jí)查表（GB50017附錄D）。影響因素：長(zhǎng)細(xì)比（λ）、截面分類（a/b/c/d類）、鋼材屈服強(qiáng)度（f_y）。5.含義：節(jié)點(diǎn)承載力應(yīng)高于連接構(gòu)件的承載力，避免節(jié)點(diǎn)先于構(gòu)件破壞。措施：增大節(jié)點(diǎn)板厚度、采用全熔透焊縫、螺栓連接時(shí)增加螺栓數(shù)量或提高螺栓等級(jí)、節(jié)點(diǎn)域設(shè)置加勁肋。五、計(jì)算題1.（1）凈截面面積A_n=19262×10×21.5=1926430=1496mm2凈截面強(qiáng)度σ=N/A_n=550×103/1496≈367.6N/mm2＞f=310N/mm2（不滿足）（2）焊縫需承受拉力N=550kN，角焊縫承載力N≤0.7h_f×l_w×f_w^fl_w=2×(1002h_f)=2004h_f（每肢焊縫長(zhǎng)度）總焊縫長(zhǎng)度L=2×l_w=4008h_f（兩側(cè)焊縫）代入公式：550×103≤0.7h_f×(4008h_f)×250化簡(jiǎn)得：550000≤175h_f(4008h_f)→550000≤70000h_f1400h_f2解方程1400h_f270000h_f+550000=0→h_f250h_f+392.86=0解得h_f≈(50±√(25001571.44))/2≈(50±30.47)/2→h_f≈40.24mm（過(guò)大，不合理）或h_f≈9.76mm取h_f=10mm（滿足h_f≥6mm且≤1.2×10=12mm）2.（1）長(zhǎng)細(xì)比λ_x=l_0x/i_x=6000/129≈46.5；λ_y=l_0y/i_y=6000/72.7≈82.5（控制值為λ_y=82.5）（2）查GB50017附錄D，b類截面，λ=82.5介于80和90之間，線性插值：λ=80時(shí)φ=0.688；λ=90時(shí)φ=0.621Δλ=9080=10，Δφ=0.6210.688=0.067λ=82.5時(shí)，φ=0.6880.067×(2.5/10)=0.6880.01675≈0.671（3）整體穩(wěn)定性驗(yàn)算：σ=N/(φA)，需計(jì)算N（題目未直接給出，假設(shè)N為設(shè)計(jì)壓力）若題目隱含N為最大壓力，需補(bǔ)充條件。假設(shè)N=φA×f=0.671×13600×215≈0.671×2924000≈1962kN（若實(shí)際N≤1962kN則滿足）六、案例分析題1.荷載組合：恒載+活載（或雪載），取活載與雪載較大者（0.5＞0.4），組合值=1.2×0.5+1.4×0.5=0.6+0.7=1.3kN/m2（或恒載