鋼結(jié)構(gòu)期末考試題及答案鋼結(jié)構(gòu)期末考試題一、單項(xiàng)選擇題（每題2分，共20分）1.鋼結(jié)構(gòu)用鋼材的伸長率指標(biāo)是通過（）試驗(yàn)得到的。A.冷彎B.沖擊韌性C.單向拉伸D.疲勞2.鋼材的設(shè)計(jì)強(qiáng)度是根據(jù)（）確定的。A.比例極限B.彈性極限C.屈服點(diǎn)D.極限強(qiáng)度3.在構(gòu)件發(fā)生斷裂破壞前，有明顯先兆的情況是（）的典型特征。A.脆性破壞B.塑性破壞C.強(qiáng)度破壞D.失穩(wěn)破壞4.焊接殘余應(yīng)力不影響構(gòu)件的（）。A.整體穩(wěn)定性B.靜力強(qiáng)度C.剛度D.疲勞強(qiáng)度5.普通螺栓受剪連接可能的破壞形式有五種：①螺栓桿剪斷；②孔壁承壓破壞；③板件被拉斷；④板件端部剪壞；⑤螺栓彎曲破壞。其中通過計(jì)算來防止的破壞形式為（）。A.①②③B.①②④C.①②⑤D.②③④6.摩擦型高強(qiáng)度螺栓抗剪連接的承載力取決于（）。A.螺栓的預(yù)拉力B.連接板件間的摩擦系數(shù)C.連接板件的孔壁強(qiáng)度D.A和B7.軸心受壓構(gòu)件的整體穩(wěn)定系數(shù)φ與（）等因素有關(guān)。A.構(gòu)件的截面類別、長細(xì)比B.構(gòu)件的截面類別、計(jì)算長度C.構(gòu)件的計(jì)算長度、長細(xì)比D.構(gòu)件的長細(xì)比、鋼材的強(qiáng)度8.梁的橫向加勁肋應(yīng)設(shè)置在（）。A.彎曲應(yīng)力較大的區(qū)段B.剪應(yīng)力較大的區(qū)段C.有較大固定集中力的部位D.有吊車輪壓的部位9.對(duì)于格構(gòu)式軸心受壓構(gòu)件，在計(jì)算其繞虛軸的整體穩(wěn)定時(shí)采用換算長細(xì)比，這是考慮（）。A.格構(gòu)構(gòu)件的整體穩(wěn)定承載力高于同截面的實(shí)腹構(gòu)件B.考慮剪切變形的影響C.格構(gòu)構(gòu)件的整體穩(wěn)定承載力低于同截面的實(shí)腹構(gòu)件D.考慮單肢失穩(wěn)對(duì)構(gòu)件承載力的影響10.鋼結(jié)構(gòu)在搭接連接中，搭接的長度不得小于焊件較小厚度的（）。A.4倍，并不得小于20mmB.5倍，并不得小于25mmC.6倍，并不得小于30mmD.7倍，并不得小于35mm二、多項(xiàng)選擇題（每題3分，共15分）1.鋼材的主要力學(xué)性能指標(biāo)包括（）。A.屈服強(qiáng)度B.極限強(qiáng)度C.伸長率D.冷彎性能E.沖擊韌性2.焊接連接的優(yōu)點(diǎn)有（）。A.構(gòu)造簡單B.不削弱構(gòu)件截面C.加工方便D.可采用自動(dòng)化操作E.易于檢查3.普通螺栓連接按受力情況可以分為（）。A.受拉連接B.受剪連接C.拉剪共同作用連接D.承壓型連接E.摩擦型連接4.影響梁整體穩(wěn)定的因素有（）。A.梁的截面形式B.荷載作用位置C.梁的支座形式D.梁的側(cè)向支承點(diǎn)間距E.梁的跨度5.鋼結(jié)構(gòu)的防腐方法主要有（）。A.涂漆B.鍍鋅C.鍍鋁D.陰極保護(hù)E.采用耐候鋼三、判斷題（每題1分，共10分）1.鋼材的沖擊韌性隨溫度的降低而提高。（）2.焊接殘余應(yīng)力會(huì)降低構(gòu)件的疲勞強(qiáng)度。（）3.摩擦型高強(qiáng)度螺栓連接以螺栓被剪斷或板件被拉斷為破壞標(biāo)志。（）4.軸心受壓構(gòu)件的長細(xì)比越大，其整體穩(wěn)定性越好。（）5.梁的局部穩(wěn)定可以通過設(shè)置加勁肋來保證。（）6.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)比是為了考慮剪切變形的影響。（）7.鋼結(jié)構(gòu)的連接方法有焊接連接、螺栓連接和鉚釘連接三種。（）8.鋼材的冷彎性能是衡量鋼材在常溫下彎曲加工產(chǎn)生塑性變形時(shí)對(duì)裂紋的抵抗能力。（）9.普通螺栓受拉連接的承載力主要取決于螺栓的抗拉強(qiáng)度。（）10.鋼結(jié)構(gòu)的耐火性能較好。（）四、簡答題（每題10分，共30分）1.簡述鋼材的主要性能及其影響因素。2.說明焊接殘余應(yīng)力和焊接殘余變形產(chǎn)生的原因。3.簡述梁的整體失穩(wěn)現(xiàn)象及影響梁整體穩(wěn)定的主要因素。五、計(jì)算題（每題12.5分，共25分）1.已知一軸心受壓柱，截面為焊接工字形，翼緣為軋制邊，截面尺寸：翼緣寬度$b=250mm$，厚度$t=16mm$，腹板高度$h_0=400mm$，厚度$t_w=10mm$，柱的計(jì)算長度$l_0x=l_0y=6m$，鋼材為Q235鋼，$f=215N/mm2$，試計(jì)算該柱的最大承載力設(shè)計(jì)值。2.某雙蓋板普通螺栓連接的鋼板，鋼板寬度$b=240mm$，厚度$t=10mm$，螺栓直徑$d=20mm$，排列如圖所示，鋼材為Q235鋼，$f=215N/mm2$，$f_v^b=140N/mm2$，$f_{c}^b=305N/mm2$，試計(jì)算該連接的最大承載力設(shè)計(jì)值。鋼結(jié)構(gòu)期末考試題答案一、單項(xiàng)選擇題1.C。鋼材的伸長率是通過單向拉伸試驗(yàn)得到的，在拉伸試驗(yàn)中測量試件拉斷后的伸長量與原始標(biāo)距的比值。2.C。鋼材的設(shè)計(jì)強(qiáng)度是根據(jù)屈服點(diǎn)確定的，以保證結(jié)構(gòu)在正常使用情況下不發(fā)生過大的塑性變形。3.B。塑性破壞在構(gòu)件發(fā)生斷裂破壞前有明顯的變形和先兆，而脆性破壞則沒有明顯變形。4.B。焊接殘余應(yīng)力不影響構(gòu)件的靜力強(qiáng)度，但會(huì)影響整體穩(wěn)定性、剛度和疲勞強(qiáng)度。5.A。普通螺栓受剪連接中，通過計(jì)算防止螺栓桿剪斷、孔壁承壓破壞和板件被拉斷，板件端部剪壞和螺栓彎曲破壞一般通過構(gòu)造措施來避免。6.D。摩擦型高強(qiáng)度螺栓抗剪連接的承載力取決于螺栓的預(yù)拉力和連接板件間的摩擦系數(shù)。7.A。軸心受壓構(gòu)件的整體穩(wěn)定系數(shù)φ與構(gòu)件的截面類別、長細(xì)比有關(guān)。8.C。梁的橫向加勁肋應(yīng)設(shè)置在有較大固定集中力的部位，以提高梁的局部穩(wěn)定性。9.B。對(duì)于格構(gòu)式軸心受壓構(gòu)件，在計(jì)算其繞虛軸的整體穩(wěn)定時(shí)采用換算長細(xì)比是考慮剪切變形的影響。10.B。鋼結(jié)構(gòu)在搭接連接中，搭接的長度不得小于焊件較小厚度的5倍，并不得小于25mm。二、多項(xiàng)選擇題1.ABCDE。鋼材的主要力學(xué)性能指標(biāo)包括屈服強(qiáng)度、極限強(qiáng)度、伸長率、冷彎性能和沖擊韌性。2.ABCD。焊接連接構(gòu)造簡單、不削弱構(gòu)件截面、加工方便、可采用自動(dòng)化操作，但不易檢查。3.ABC。普通螺栓連接按受力情況可以分為受拉連接、受剪連接和拉剪共同作用連接，承壓型連接和摩擦型連接是高強(qiáng)度螺栓連接的分類。4.ABCDE。影響梁整體穩(wěn)定的因素有梁的截面形式、荷載作用位置、梁的支座形式、梁的側(cè)向支承點(diǎn)間距和梁的跨度等。5.ABCDE。鋼結(jié)構(gòu)的防腐方法主要有涂漆、鍍鋅、鍍鋁、陰極保護(hù)和采用耐候鋼等。三、判斷題1.×。鋼材的沖擊韌性隨溫度的降低而降低。2.√。焊接殘余應(yīng)力會(huì)降低構(gòu)件的疲勞強(qiáng)度。3.×。摩擦型高強(qiáng)度螺栓連接以連接板件間的摩擦力被克服為破壞標(biāo)志，而不是螺栓被剪斷或板件被拉斷。4.×。軸心受壓構(gòu)件的長細(xì)比越大，其整體穩(wěn)定性越差。5.√。梁的局部穩(wěn)定可以通過設(shè)置加勁肋來保證。6.√。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)比是為了考慮剪切變形的影響。7.√。鋼結(jié)構(gòu)的連接方法有焊接連接、螺栓連接和鉚釘連接三種。8.√。鋼材的冷彎性能是衡量鋼材在常溫下彎曲加工產(chǎn)生塑性變形時(shí)對(duì)裂紋的抵抗能力。9.√。普通螺栓受拉連接的承載力主要取決于螺栓的抗拉強(qiáng)度。10.×。鋼結(jié)構(gòu)的耐火性能較差，溫度升高時(shí)鋼材的強(qiáng)度和彈性模量會(huì)顯著降低。四、簡答題1.鋼材的主要性能包括力學(xué)性能和工藝性能。力學(xué)性能有強(qiáng)度（屈服強(qiáng)度、極限強(qiáng)度）、塑性（伸長率）、韌性（沖擊韌性）等；工藝性能有冷彎性能和可焊性等。影響因素有：化學(xué)成分，如碳、硫、磷等元素會(huì)影響鋼材的性能；冶金缺陷，如偏析、氣孔等；軋制工藝，軋制質(zhì)量影響鋼材的組織和性能；溫度，溫度對(duì)鋼材的力學(xué)性能有顯著影響；應(yīng)力集中，會(huì)降低鋼材的韌性和疲勞強(qiáng)度；反復(fù)荷載作用，會(huì)使鋼材發(fā)生疲勞破壞。2.焊接殘余應(yīng)力產(chǎn)生的原因：焊接過程是一個(gè)不均勻的加熱和冷卻過程，在焊接時(shí)，焊縫及其附近溫度很高，而遠(yuǎn)離焊縫部位溫度較低。高溫區(qū)域鋼材膨脹受到周圍低溫鋼材的限制，產(chǎn)生了壓縮塑性變形。在冷卻過程中，焊縫及附近鋼材要收縮，又受到周圍鋼材的約束，從而產(chǎn)生了焊接殘余應(yīng)力。焊接殘余變形產(chǎn)生的原因：焊接過程中，焊縫及其附近鋼材受熱膨脹，由于不均勻的加熱和冷卻，各部分鋼材的熱脹冷縮程度不同，導(dǎo)致構(gòu)件產(chǎn)生變形，如縱向和橫向的收縮變形、彎曲變形、扭曲變形等。3.梁的整體失穩(wěn)現(xiàn)象：梁在荷載作用下，當(dāng)荷載增大到某一數(shù)值后，梁在向下彎曲的同時(shí)，突然發(fā)生側(cè)向彎曲和扭轉(zhuǎn)，并喪失繼續(xù)承載的能力，這種現(xiàn)象稱為梁的整體失穩(wěn)。影響梁整體穩(wěn)定的主要因素有：梁的截面形式，截面的抗扭剛度和側(cè)向抗彎剛度越大，整體穩(wěn)定性越好；荷載作用位置，荷載作用在梁的上翼緣時(shí)比作用在下翼緣時(shí)更易失穩(wěn)；梁的支座形式，支座對(duì)梁的約束越強(qiáng)，整體穩(wěn)定性越好；梁的側(cè)向支承點(diǎn)間距，間距越小，整體穩(wěn)定性越好；梁的跨度，跨度越大，整體穩(wěn)定性越差。五、計(jì)算題1.（1）首先計(jì)算截面幾何特性：截面面積$A=2bt+h_0t_w=2\times250\times16+400\times10=8000+4000=12000mm2$慣性矩$I_x=\frac{1}{12}t_wh_0^3+2bt(\frac{h_0}{2}+\frac{t}{2})^2=\frac{1}{12}\times10\times400^3+2\times250\times16\times(200+8)^2$$=\frac{1}{12}\times10\times400^3+2\times250\times16\times208^2\approx2.13\times10^8mm^4$$I_y=2\times\frac{1}{12}tb^3=\frac{1}{6}\times16\times250^3\approx4.17\times10^7mm^4$回轉(zhuǎn)半徑$i_x=\sqrt{\frac{I_x}{A}}=\sqrt{\frac{2.13\times10^8}{12000}}\approx133.8mm$，$i_y=\sqrt{\frac{I_y}{A}}=\sqrt{\frac{4.17\times10^7}{12000}}\approx58.9mm$長細(xì)比$\lambda_x=\frac{l_{0x}}{i_x}=\frac{6000}{133.8}\approx44.8$，$\lambda_y=\frac{l_{0y}}{i_y}=\frac{6000}{58.9}\approx101.9$對(duì)于軋制邊的焊接工字形截面，查整體穩(wěn)定系數(shù)表，當(dāng)$\lambda_y=101.9$時(shí)，$\varphi=0.54$（2）計(jì)算最大承載力設(shè)計(jì)值：$N=\varphiAf=0.54\times12000\times215=1393200N=1393.2kN$2.（1）單個(gè)螺栓的抗剪承載力設(shè)計(jì)值：一個(gè)螺栓受雙剪，$n_v=2$，$N_v^b=n_v\frac{\pid^2}{4}f_v^b=2\times\frac{\pi\times20^2}{4}\times140=87964.6N$（2）單個(gè)螺栓的承壓承載力設(shè)計(jì)值：$N_c^b=dtf_{c}^b=20\times10\times305=61000N$取$N^b=\mi