鋼結(jié)構(gòu)考試題及答案一、單項(xiàng)選擇題（每題2分，共30分）1.下列鋼材性能指標(biāo)中，不屬于強(qiáng)度指標(biāo)的是（）A.屈服強(qiáng)度f(wàn)yB.抗拉強(qiáng)度f(wàn)uC.伸長(zhǎng)率δD.屈強(qiáng)比f(wàn)y/fu2.Q355B級(jí)鋼材中的“B”表示（）A.質(zhì)量等級(jí)B.厚度組別C.冶煉方法D.脫氧程度3.普通螺栓連接受剪時(shí)，其剪切承載力由（）控制A.螺栓桿抗剪B.板件承壓C.螺栓桿抗拉D.A或B4.焊接殘余應(yīng)力對(duì)構(gòu)件的（）無(wú)影響A.靜力強(qiáng)度B.剛度C.穩(wěn)定承載力D.疲勞性能5.軸心受拉構(gòu)件設(shè)計(jì)時(shí)，驗(yàn)算的主要內(nèi)容是（）A.強(qiáng)度B.剛度（長(zhǎng)細(xì)比）C.強(qiáng)度和剛度D.整體穩(wěn)定6.工字形截面軸心受壓構(gòu)件發(fā)生彎扭失穩(wěn)時(shí)，其截面繞（）失穩(wěn)A.強(qiáng)軸（x軸）B.弱軸（y軸）C.任意軸D.剪心與形心不重合軸7.計(jì)算梁的抗彎強(qiáng)度時(shí)，規(guī)范采用的計(jì)算模型是（）A.彈性工作階段B.彈塑性工作階段C.全塑性工作階段D.強(qiáng)化階段8.下列哪項(xiàng)不是提高梁整體穩(wěn)定性的有效措施？（）A.增加梁的側(cè)向支撐點(diǎn)B.增大梁的截面寬度C.采用閉口截面D.減小梁的跨度9.格構(gòu)式軸心受壓構(gòu)件繞虛軸（x軸）的整體穩(wěn)定計(jì)算中，需要采用換算長(zhǎng)細(xì)比λox，其目的是（）A.考慮綴材剪切變形的影響B(tài).考慮構(gòu)件初彎曲的影響C.考慮殘余應(yīng)力的影響D.簡(jiǎn)化計(jì)算10.壓彎構(gòu)件在彎矩作用平面內(nèi)的穩(wěn)定驗(yàn)算公式中，等效彎矩系數(shù)βmx的取值與（）有關(guān)A.荷載類型B.截面形式C.構(gòu)件長(zhǎng)度D.鋼材強(qiáng)度等級(jí)11.下列焊接連接形式中，屬于對(duì)接焊縫的是（）A.角焊縫B.斜焊縫C.塞焊縫D.槽焊縫12.高強(qiáng)度螺栓摩擦型連接的抗剪承載力與（）無(wú)關(guān)A.螺栓預(yù)拉力B.摩擦面抗滑移系數(shù)C.板件厚度D.螺栓數(shù)量13.計(jì)算梁的撓度時(shí)，采用的荷載組合是（）A.標(biāo)準(zhǔn)組合B.基本組合C.準(zhǔn)永久組合D.偶然組合14.鋼結(jié)構(gòu)中，用于直接承受動(dòng)力荷載的焊接結(jié)構(gòu)，應(yīng)選用（）鋼材A.沸騰鋼B.半鎮(zhèn)靜鋼C.鎮(zhèn)靜鋼D.特殊鎮(zhèn)靜鋼15.下列關(guān)于鋼管混凝土構(gòu)件的描述，錯(cuò)誤的是（）A.核心混凝土可提高鋼管的局部穩(wěn)定性B.鋼管可約束混凝土的橫向膨脹C.承載力低于純鋼管或純混凝土構(gòu)件D.適用于受壓為主的結(jié)構(gòu)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________、________、________和冷彎性能。2.焊接殘余應(yīng)力按方向可分為_(kāi)_______、________和厚度方向應(yīng)力。3.普通螺栓連接受拉時(shí)，其承載力由________和________中的較小值控制。4.軸心受壓構(gòu)件的整體穩(wěn)定系數(shù)φ與________、________和截面分類有關(guān)。5.梁的整體穩(wěn)定系數(shù)φb的物理意義是________，當(dāng)φb>0.6時(shí)需進(jìn)行________修正。6.格構(gòu)式構(gòu)件的綴材分為_(kāi)_______和________兩種形式，前者適用于________的情況。7.壓彎構(gòu)件在彎矩作用平面外的穩(wěn)定驗(yàn)算中，需考慮________和________的影響。8.鋼結(jié)構(gòu)疲勞破壞的三個(gè)階段是________、________和________。三、簡(jiǎn)答題（每題6分，共30分）1.簡(jiǎn)述鋼材中碳、硫、磷元素對(duì)鋼材性能的影響。2.說(shuō)明角焊縫的有效厚度he的定義及計(jì)算方法。3.比較軸心受壓構(gòu)件中實(shí)腹式構(gòu)件與格構(gòu)式構(gòu)件的設(shè)計(jì)特點(diǎn)。4.為什么梁的局部穩(wěn)定驗(yàn)算通常采用限制板件寬厚比的方法？5.簡(jiǎn)述高強(qiáng)度螺栓摩擦型連接與承壓型連接的工作機(jī)理及主要區(qū)別。四、計(jì)算題（共40分）1.（15分）某軸心受拉鋼構(gòu)件，承受的軸心拉力設(shè)計(jì)值N=800kN，采用雙角鋼2L100×10（等邊角鋼，截面積A=1926mm2，鋼材為Q235B，fy=215N/mm2），節(jié)點(diǎn)板厚度t=12mm，采用M20（d=20mm）普通螺栓連接，螺栓排列如圖1所示（螺栓孔徑d0=21.5mm，邊距e1=50mm，端距e2=80mm）。要求：（1）驗(yàn)算構(gòu)件的凈截面強(qiáng)度；（2）驗(yàn)算節(jié)點(diǎn)板的承壓承載力（螺栓抗剪承載力已滿足）。（圖1：雙角鋼與節(jié)點(diǎn)板連接，每側(cè)螺栓排列為2行3列，行距s1=70mm，列距s2=70mm）2.（15分）某簡(jiǎn)支梁跨度l=6m，承受均布荷載設(shè)計(jì)值q=40kN/m（含自重），鋼材為Q355B（fy=355N/mm2，f=310N/mm2），采用焊接工字形截面：翼緣b×t=200mm×12mm，腹板h0×tw=450mm×8mm，截面慣性矩Ix=1.2×10?mm?，截面抵抗矩Wnx=4.8×10?mm3（繞x軸）。要求：（1）驗(yàn)算梁的抗彎強(qiáng)度；（2）驗(yàn)算梁的撓度（荷載標(biāo)準(zhǔn)值qk=32kN/m，允許撓度[l/400]）。3.（10分）某格構(gòu)式軸心受壓柱，柱高H=8m，兩端鉸接，采用2[25a（槽鋼，截面面積A1=34.91cm2，回轉(zhuǎn)半徑iy1=2.1cm，形心到腹板邊緣距離y0=2.1cm），綴材采用單角鋼L50×5（A=4.803cm2，imin=0.98cm），鋼材為Q235B。要求：（1）計(jì)算繞虛軸（x軸）的換算長(zhǎng)細(xì)比λox；（2）判斷是否需要驗(yàn)算綴材的強(qiáng)度（已知分肢繞實(shí)軸y軸的長(zhǎng)細(xì)比λy=50）。五、論述題（共30分）1.（15分）論述鋼結(jié)構(gòu)中連接設(shè)計(jì)的基本原則，并結(jié)合螺栓連接與焊接連接的特點(diǎn)，說(shuō)明其適用場(chǎng)景。2.（15分）結(jié)合《鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)》（GB500172017），論述軸心受壓構(gòu)件整體穩(wěn)定驗(yàn)算的理論依據(jù)及主要影響因素。參考答案一、單項(xiàng)選擇題1.C2.A3.D4.A5.C6.D7.B8.D9.A10.A11.B12.C13.A14.C15.C二、填空題1.屈服強(qiáng)度、抗拉強(qiáng)度、伸長(zhǎng)率；2.縱向應(yīng)力、橫向應(yīng)力；3.螺栓桿抗拉、板件凈截面抗拉；4.長(zhǎng)細(xì)比、鋼材強(qiáng)度等級(jí)；5.梁的整體穩(wěn)定承載力與純彎彈性承載力的比值、截面塑性發(fā)展系數(shù)；6.綴條、綴板、受力較大；7.彎矩作用平面外的穩(wěn)定、等效彎矩；8.裂紋萌生、裂紋擴(kuò)展、瞬時(shí)斷裂。三、簡(jiǎn)答題1.碳（C）：提高強(qiáng)度，降低塑性和韌性，增加冷脆性；硫（S）：引起熱脆，降低可焊性；磷（P）：提高強(qiáng)度和耐蝕性，但顯著降低塑性、韌性和可焊性，引起冷脆。2.角焊縫有效厚度he是指焊縫截面中垂直于作用力方向的最小厚度。對(duì)直角角焊縫，he=0.7hf（hf為焊腳尺寸）；對(duì)斜角角焊縫，he=0.7hf·sinβ（β為兩焊腳邊夾角，β≥60°且≤120°）。3.實(shí)腹式構(gòu)件截面連續(xù)，整體剛度大，計(jì)算簡(jiǎn)單，適用于荷載較小或截面尺寸不大的情況；格構(gòu)式構(gòu)件由分肢和綴材組成，截面開(kāi)展，繞虛軸的回轉(zhuǎn)半徑大，節(jié)省鋼材，但需驗(yàn)算分肢穩(wěn)定和綴材強(qiáng)度，適用于大截面、大長(zhǎng)細(xì)比的受壓構(gòu)件。4.梁的局部失穩(wěn)是由于板件在壓應(yīng)力或剪應(yīng)力作用下發(fā)生屈曲。限制板件寬厚比可使板件的屈曲應(yīng)力不低于構(gòu)件整體失穩(wěn)應(yīng)力或材料屈服強(qiáng)度，從而保證局部穩(wěn)定先于整體失穩(wěn)或在構(gòu)件達(dá)到承載力前不發(fā)生局部屈曲。5.摩擦型連接依靠螺栓預(yù)拉力產(chǎn)生的摩擦力傳遞剪力，以摩擦力被克服（滑移）為承載力極限狀態(tài)；承壓型連接允許接觸面滑移，以螺栓桿剪切或板件承壓破壞為極限狀態(tài)。區(qū)別：極限狀態(tài)不同、承載力計(jì)算方法不同、變形能力不同（摩擦型變形小，適用于動(dòng)力荷載；承壓型承載力高，變形大，適用于靜力荷載）。四、計(jì)算題1.（1）凈截面強(qiáng)度驗(yàn)算：雙角鋼毛截面面積A=2×1926=3852mm2；螺栓排列為2行3列，最不利截面為穿過(guò)2個(gè)螺栓孔的截面（每行1個(gè)孔），凈截面面積An=A2×d0×t（單角鋼厚度t=10mm，雙角鋼為2×10mm？需注意節(jié)點(diǎn)板厚度t=12mm為連接厚度，角鋼厚度為10mm）。正確計(jì)算：?jiǎn)谓卿搩艚孛鍭n1=19262×21.5×10=1926430=1496mm2；雙角鋼An=2×1496=2992mm2；凈截面強(qiáng)度σ=N/An=800×103/2992≈267.4N/mm2；Q235B的f=215N/mm2，267.4>215，不滿足。（2）節(jié)點(diǎn)板承壓承載力：每個(gè)螺栓承壓承載力設(shè)計(jì)值Nc=d×Σt×fc；d=20mm，Σt為節(jié)點(diǎn)板厚度與角鋼厚度較小值（節(jié)點(diǎn)板t=12mm，雙角鋼總厚度2×10=20mm，取12mm）；fc=305N/mm2（Q235B，t≤16mm時(shí)fc=305）；Nc=20×12×305=73200N=73.2kN；螺栓數(shù)量n=2×3=6個(gè)（每側(cè)3個(gè)，雙角鋼兩側(cè)共6個(gè)？或單角鋼連接3個(gè)螺栓？需明確連接方式。假設(shè)每側(cè)3個(gè)螺栓，總n=3×2=6個(gè)，總承壓承載力Nc總=6×73.2=439.2kN<800kN，不滿足。（注：實(shí)際設(shè)計(jì)中可能螺栓排列或截面選擇錯(cuò)誤，需調(diào)整螺栓數(shù)量或角鋼型號(hào)。）2.（1）抗彎強(qiáng)度驗(yàn)算：跨中最大彎矩M=ql2/8=40×62/8=180kN·m=180×10?N·mm；抗彎強(qiáng)度σ=M/(γxWnx)；γx=1.05（工字形截面繞x軸）；σ=180×10?/(1.05×4.8×10?)=180/(1.05×4.8)≈35.71N/mm2？顯然錯(cuò)誤，正確Wnx應(yīng)為截面抵抗矩，工字形截面Wnx=Ix/(h/2)，h=450+2×12=474mm，Ix=1.2×10?mm?，則Wnx=1.2×10?/(474/2)=1.2×10?/237≈5.06×10?mm3？原題中Wnx=4.8×10?mm3可能單位錯(cuò)誤（應(yīng)為4.8×10?），假設(shè)正確則σ=180×10?/(1.05×4.8×10?)=35.7N/mm2<310N/mm2，滿足。（2）撓度驗(yàn)算：跨中撓度v=5qkl?/(384EIx)；qk=32kN/m=32N/mm；l=6000mm；E=2.06×10?N/mm2；v=5×32×6000?/(384×2.06×10?×1.2×10?)=計(jì)算得v≈11.8mm；允許撓度[l/400]=6000/400=15mm，11.8<15，滿足。3.（1）換算長(zhǎng)細(xì)比λox計(jì)算：格構(gòu)式柱繞x軸（虛軸）的長(zhǎng)細(xì)比λx=H/i0x；i0x為虛軸回轉(zhuǎn)半徑，需先計(jì)算截面幾何特性。雙槽鋼組合截面，間距為b（假設(shè)兩槽鋼腹板間距為b，形心間距為b+2y0，y0=2.1cm）；分肢對(duì)x軸的慣性矩Ix1=A1((b/2+y0)2+iy12)，但通常格構(gòu)式構(gòu)件繞虛軸的回轉(zhuǎn)半徑i0x=√(Ix/A)，其中Ix=2[Ix1+A1(a/2)2]（a為兩槽鋼形心間距）。綴條連接時(shí)，換算長(zhǎng)細(xì)比λox=√(λx2+λ12)，λ1為分肢繞自身弱軸的長(zhǎng)細(xì)比，λ1=l01/imin；l01為綴條間分肢長(zhǎng)度（通常取綴條節(jié)點(diǎn)間距，假設(shè)為1m=100cm），則λ1=100/0.98≈102；λx=H/i0x，假設(shè)i0x=20cm（需具體計(jì)算，但題目未給a，可能簡(jiǎn)化），則λox=√(λx2+λ12)；若λx=80（H=8m=800cm，i0x=10cm，則λx=80），則λox=√(802+1022)=√(6400+10404)=√16804≈129.6。（2）當(dāng)λmax=max(λox,λy)=max(129.6,50)=129.6，綴材驗(yàn)算條件為λ1≤0.7λmax=0.7×129.6≈90.7，而λ1=102>90.7，需驗(yàn)算綴材強(qiáng)度。五、論述題1.連接設(shè)計(jì)基本原則：強(qiáng)度與剛度匹配、傳力明確、構(gòu)造簡(jiǎn)單、