西南大學(xué)網(wǎng)絡(luò)教育土木工程專業(yè)《鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)》試題及答案【單項(xiàng)選擇題】1.鋼材在復(fù)雜應(yīng)力狀態(tài)下的屈服條件通常采用（）。A.第一強(qiáng)度理論B.第二強(qiáng)度理論C.第三強(qiáng)度理論D.第四強(qiáng)度理論2.下列鋼材破壞形式中，屬于塑性破壞的是（）。A.冷脆斷裂B.疲勞斷裂C.頸縮斷裂D.低溫脆斷3.普通螺栓連接中，當(dāng)板件厚度之和超過螺栓直徑的5倍時(shí)，應(yīng)采用（）。A.雙螺母B.高強(qiáng)螺栓C.短螺栓D.長螺栓4.焊接殘余應(yīng)力對構(gòu)件的（）無影響。A.靜力強(qiáng)度B.剛度C.穩(wěn)定性D.疲勞強(qiáng)度5.工字形截面簡支梁在跨中受集中荷載作用時(shí)，整體穩(wěn)定最不利的荷載作用位置是（）。A.上翼緣B.下翼緣C.形心軸D.腹板中部6.軸心受壓構(gòu)件的整體穩(wěn)定系數(shù)φ與（）無關(guān)。A.鋼材強(qiáng)度等級B.構(gòu)件長細(xì)比C.截面類型D.荷載偏心距7.計(jì)算梁的撓度時(shí)，采用的荷載組合是（）。A.基本組合B.標(biāo)準(zhǔn)組合C.準(zhǔn)永久組合D.頻遇組合8.摩擦型高強(qiáng)度螺栓連接的承載力由（）控制。A.螺栓抗剪強(qiáng)度B.連接板件承壓強(qiáng)度C.板件間摩擦力D.螺栓抗拉強(qiáng)度9.鋼材的伸長率δ5表示（）。A.標(biāo)距為5mm的伸長率B.標(biāo)距為5倍直徑的伸長率C.標(biāo)距為50mm的伸長率D.標(biāo)距為5倍板厚的伸長率10.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（）。A.截面塑性發(fā)展系數(shù)B.穩(wěn)定系數(shù)C.荷載分項(xiàng)系數(shù)D.安全系數(shù)【多項(xiàng)選擇題】1.影響鋼材疲勞強(qiáng)度的主要因素有（）。A.應(yīng)力幅B.應(yīng)力循環(huán)次數(shù)C.鋼材強(qiáng)度等級D.構(gòu)件表面質(zhì)量2.焊接連接的優(yōu)點(diǎn)包括（）。A.構(gòu)造簡單B.密閉性好C.施工方便D.殘余應(yīng)力小3.軸心受壓構(gòu)件的局部穩(wěn)定驗(yàn)算方法包括（）。A.限制板件寬厚比B.設(shè)置加勁肋C.采用格構(gòu)式截面D.提高鋼材強(qiáng)度4.梁的整體穩(wěn)定系數(shù)φb的影響因素有（）。A.梁的跨度B.荷載作用位置C.截面尺寸D.鋼材彈性模量5.普通螺栓受拉連接的破壞形式可能有（）。A.螺栓桿被拉斷B.板件被拉斷C.螺紋處剪切破壞D.板件承壓破壞【簡答題】1.簡述鋼結(jié)構(gòu)對鋼材的基本要求及常用鋼材牌號（以Q235為例說明各符號含義）。2.普通螺栓受剪連接可能出現(xiàn)哪幾種破壞形式？設(shè)計(jì)中如何防止這些破壞？3.實(shí)腹式軸心受壓構(gòu)件的截面設(shè)計(jì)應(yīng)遵循哪些原則？簡述其設(shè)計(jì)步驟。4.什么是梁的整體失穩(wěn)？影響梁整體穩(wěn)定的主要因素有哪些？提高梁整體穩(wěn)定性的措施有哪些？【計(jì)算題】1.某焊接工字形截面梁，截面尺寸為：翼緣b×t=250mm×12mm，腹板h0×tw=500mm×8mm，跨度L=6m，承受均布荷載設(shè)計(jì)值q=45kN/m（含自重），鋼材為Q235B（f=215N/mm2，fv=125N/mm2）。驗(yàn)算梁的抗彎強(qiáng)度、抗剪強(qiáng)度及跨中撓度（撓度限值[υ]=L/250，E=2.06×105N/mm2）。2.某軸心受壓柱采用焊接工字形截面（無孔洞削弱），截面尺寸為：翼緣b×t=300mm×16mm，腹板h×tw=500mm×10mm，計(jì)算長度l0x=l0y=6m，鋼材為Q345（f=310N/mm2）。已知截面參數(shù)：A=300×16×2+500×10=14600mm2，Ix=1/12×500×(300+2×16)31/12×(50010)×5003=？（需重新計(jì)算），iy=√(Iy/A)，其中Iy=2×[1/12×16×3003+16×300×(250+8)2]（需修正）。要求：計(jì)算構(gòu)件的長細(xì)比λx、λy，確定整體穩(wěn)定系數(shù)φ，并驗(yàn)算整體穩(wěn)定性?！景咐治鲱}】某單層工業(yè)廠房采用輕型門式剛架結(jié)構(gòu)，跨度24m，柱距6m，屋面荷載標(biāo)準(zhǔn)值為0.5kN/m2（恒載）+0.3kN/m2（活載），基本風(fēng)壓0.55kN/m2（地面粗糙度B類）。設(shè)計(jì)過程中，工程師提出以下問題：（1）剛架斜梁與柱的連接節(jié)點(diǎn)采用端板豎放式高強(qiáng)螺栓連接，是否需要驗(yàn)算端板的抗彎強(qiáng)度？（2）屋面檁條采用冷彎薄壁C形鋼，跨度6m，間距1.5m，是否需要設(shè)置拉條？（3）剛架柱腳采用鉸接連接，基礎(chǔ)頂面至柱底的高度為0.5m，計(jì)算柱的計(jì)算長度時(shí)，是否需要考慮柱腳約束影響？要求：結(jié)合《門式剛架輕型房屋鋼結(jié)構(gòu)技術(shù)規(guī)程》（GB510222015），分析上述問題并給出結(jié)論。答案【單項(xiàng)選擇題】1.D2.C3.A4.A5.A6.D7.B8.C9.B10.A【多項(xiàng)選擇題】1.ABD2.ABC3.AB4.ABC5.AB【簡答題】1.基本要求：較高的強(qiáng)度（抗拉強(qiáng)度、屈服強(qiáng)度）、良好的塑性和韌性、良好的加工性能（冷、熱加工及可焊性）。常用鋼材牌號如Q235B：“Q”為屈服強(qiáng)度“屈”的拼音首字母，235為屈服強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)值（N/mm2），B為質(zhì)量等級（含碳量及沖擊韌性要求）。2.破壞形式：①螺栓桿被剪斷；②板件孔壁被壓壞（承壓破壞）；③板件被拉斷（沿凈截面）；④螺栓桿受彎破壞（當(dāng)板件厚度太大）；⑤端部鋼板被剪壞（端距太小）。防止措施：①通過計(jì)算確定螺栓數(shù)量（抗剪、承壓驗(yàn)算）；②限制板件凈截面面積（抗拉驗(yàn)算）；③限制端距≥2d0（d0為螺栓孔徑）；④當(dāng)板件總厚度≤5d（d為螺栓直徑）時(shí)，可避免桿受彎破壞。3.設(shè)計(jì)原則：①等穩(wěn)定性（λx≈λy）；②寬肢薄壁（提高局部穩(wěn)定性）；③制造方便（便于加工）；④用料經(jīng)濟(jì)（減少截面面積）。設(shè)計(jì)步驟：①假定構(gòu)件長細(xì)比λ（一般取60~100）；②計(jì)算需要的截面面積A≈N/(φf)（φ根據(jù)λ查表）；③確定截面各板件尺寸（滿足局部穩(wěn)定要求）；④計(jì)算實(shí)際長細(xì)比λx、λy，驗(yàn)算整體穩(wěn)定性；⑤驗(yàn)算局部穩(wěn)定性（板件寬厚比）。4.整體失穩(wěn)：梁在彎矩作用下，當(dāng)荷載達(dá)到臨界值時(shí)，梁從平面彎曲狀態(tài)突然向側(cè)向彎曲并扭轉(zhuǎn)的現(xiàn)象。影響因素：梁的側(cè)向抗彎剛度、抗扭剛度、荷載作用位置、梁的跨度、支座約束條件。提高措施：①增大梁的側(cè)向抗彎及抗扭剛度（如加寬翼緣、設(shè)置加勁肋）；②減小梁的側(cè)向計(jì)算長度（設(shè)置側(cè)向支撐）；③將荷載作用于下翼緣（降低臨界彎矩）?！居?jì)算題】1.（1）抗彎強(qiáng)度驗(yàn)算：梁截面參數(shù)：翼緣面積A1=250×12=3000mm2，腹板面積A2=500×8=4000mm2，總截面面積A=10000mm2。截面模量Wx=Ix/(h/2)，其中Ix=2×[1/12×250×123+250×12×(250+6)2]+1/12×8×5003=2×[36000+250×12×2562]+8×5003/12≈2×(36000+196608000)+8×125000000/12≈2×196644000+83333333≈476621333mm?。Wx=476621333/(524/2)=476621333/262≈1819165mm3≈1819cm3?？缰袕澗豈=ql2/8=45×62/8=45×36/8=202.5kN·m=202.5×10?N·mm?？箯潖?qiáng)度σ=M/(γxWx)=202.5×10?/(1.05×1819165)≈202.5×10?/1910123≈106N/mm2≤215N/mm2（滿足）。（2）抗剪強(qiáng)度驗(yàn)算：支座剪力V=ql/2=45×6/2=135kN=135×103N。腹板截面抗剪面積Aw=h0×tw=500×8=4000mm2。剪應(yīng)力τ=V/Aw=135×103/4000=33.75N/mm2≤125N/mm2（滿足）。（3）撓度驗(yàn)算：荷載標(biāo)準(zhǔn)值qk=45×(1.2恒載+1.4活載)的反推（假設(shè)恒載占比60%，活載40%），但題目未明確，按設(shè)計(jì)值q=45kN/m為荷載設(shè)計(jì)值，標(biāo)準(zhǔn)值qk=q/1.2≈37.5kN/m（簡化）。撓度υ=5qkL?/(384EI)=5×37.5×103×6000?/(384×2.06×10?×476621333)≈計(jì)算得υ≈18.5mm，[υ]=6000/250=24mm，υ≤[υ]（滿足）。2.（1）計(jì)算截面參數(shù)：翼緣對x軸的慣性矩Ix1=2×[1/12×16×3003+16×300×(250+8)2]=2×[1/12×16×27×10?+16×300×2582]=2×[36×10?+16×300×66564]=2×[36×10?+319507200]=2×355507200=711014400mm?。腹板對x軸的慣性矩Ix2=1/12×10×5003=1/12×10×125×10?≈104166667mm??？侷x=711014400+104166667≈815181067mm??；剞D(zhuǎn)半徑ix=√(Ix/A)=√(815181067/14600)≈√55834≈236.3mm。對y軸的慣性矩Iy=2×[1/12×300×163+300×16×(150)2]=2×[1/12×300×4096+300×16×22500]=2×[102400+108000000]=2×108102400=216204800mm??；剞D(zhuǎn)半徑iy=√(Iy/A)=√(216204800/14600)≈√14808≈121.7mm。（2）長細(xì)比計(jì)算：λx=l0x/ix=6000/236.3≈25.4；λy=l0y/iy=6000/121.7≈49.3。（3）整體穩(wěn)定系數(shù)φ：Q345鋼，截面類型：翼緣為焰切邊時(shí)屬b類，軋制或剪切邊屬c類（假設(shè)為焊接截面，翼緣為剪切邊，屬c類）。查《鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)》（GB500172017）表D.0.3（c類截面），λy=49.3，對應(yīng)φ≈0.85（插值）。（4）整體穩(wěn)定性驗(yàn)算：N/φA=設(shè)計(jì)軸力（題目未明確，假設(shè)N=φA×f=0.85×14600×310≈0.85×4526000≈3847100N≈3847kN。若實(shí)際軸力≤3847kN，則滿足?！景咐治鲱}】（1）需要驗(yàn)算端板抗彎強(qiáng)度。根據(jù)GB510222015，端板連接應(yīng)驗(yàn)算端板在螺栓拉力作用下的抗彎強(qiáng)度，可按懸臂板或T形件計(jì)算，端板厚度應(yīng)滿足σ=M/(W)≤f，其中M為螺栓拉力產(chǎn)生的彎矩，