2025年鋼結(jié)構(gòu)考試試題及答案一、單項(xiàng)選擇題（每題1分，共10分）1.以下鋼材力學(xué)性能指標(biāo)中，不屬于強(qiáng)度指標(biāo)的是（）。A.屈服強(qiáng)度fyB.抗拉強(qiáng)度fuC.伸長(zhǎng)率δ5D.屈強(qiáng)比fy/fu答案：C2.摩擦型高強(qiáng)度螺栓連接的承載力極限狀態(tài)是（）。A.螺栓桿被剪斷B.孔壁被壓壞C.連接板件間的摩擦力被克服D.螺栓桿受彎破壞答案：C3.軸心受拉構(gòu)件設(shè)計(jì)時(shí)，需驗(yàn)算的內(nèi)容是（）。A.強(qiáng)度和剛度（長(zhǎng)細(xì)比）B.強(qiáng)度和整體穩(wěn)定性C.局部穩(wěn)定性和剛度D.整體穩(wěn)定性和剛度答案：A4.工字形截面軸心受壓構(gòu)件發(fā)生彎扭屈曲的條件是（）。A.繞強(qiáng)軸失穩(wěn)B.繞弱軸失穩(wěn)C.截面無對(duì)稱軸D.構(gòu)件長(zhǎng)細(xì)比過大答案：C5.《鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)》（GB50017-2017）規(guī)定，普通碳素結(jié)構(gòu)鋼Q235的“235”表示（）。A.抗拉強(qiáng)度設(shè)計(jì)值B.屈服強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)值C.伸長(zhǎng)率最小值D.沖擊韌性指標(biāo)答案：B6.受彎構(gòu)件計(jì)算中，驗(yàn)算腹板局部穩(wěn)定時(shí)，若腹板高厚比h0/tw超過限值，應(yīng)采取的措施是（）。A.增加翼緣厚度B.設(shè)置橫向加勁肋C.減小梁的跨度D.采用Q355鋼材答案：B7.鋼結(jié)構(gòu)中，焊接殘余應(yīng)力對(duì)構(gòu)件的（）無顯著影響。A.靜力強(qiáng)度B.剛度C.整體穩(wěn)定性D.疲勞強(qiáng)度答案：A8.抗震設(shè)計(jì)中，“強(qiáng)柱弱梁”原則的核心是（）。A.確保柱的截面尺寸大于梁B.使柱的抗彎承載力大于梁的抗彎承載力C.提高柱的延性D.減少柱的軸壓比答案：B9.計(jì)算格構(gòu)式軸心受壓構(gòu)件的整體穩(wěn)定性時(shí)，需采用換算長(zhǎng)細(xì)比，其目的是（）。A.考慮綴材的變形影響B(tài).簡(jiǎn)化計(jì)算C.統(tǒng)一截面類型D.提高安全儲(chǔ)備答案：A10.鋼吊車梁設(shè)計(jì)中，需驗(yàn)算的最主要疲勞部位是（）。A.上翼緣與腹板的連接焊縫B.下翼緣與腹板的連接焊縫C.腹板橫向加勁肋端部D.支座加勁肋根部答案：A二、填空題（每題1分，共10分）1.鋼材的主要破壞形式包括塑性破壞和__________。答案：脆性破壞2.對(duì)接焊縫的質(zhì)量等級(jí)分為三級(jí)，其中__________級(jí)焊縫需進(jìn)行100%超聲波探傷。答案：一3.普通螺栓的性能等級(jí)“4.6”中，“4”表示__________的1/100（單位：MPa）。答案：抗拉強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)值4.軸心受壓構(gòu)件的長(zhǎng)細(xì)比λ=μl/i，其中μ為__________。答案：計(jì)算長(zhǎng)度系數(shù)5.受彎構(gòu)件的撓度驗(yàn)算屬于__________極限狀態(tài)設(shè)計(jì)。答案：正常使用6.鋼結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計(jì)中，應(yīng)優(yōu)先采用__________連接（填“焊接”或“螺栓”）以保證延性。答案：螺栓7.鋼框架結(jié)構(gòu)中，為提高抗側(cè)移剛度，通常設(shè)置__________（如柱間支撐或剪力墻）。答案：抗側(cè)力體系8.柱腳設(shè)計(jì)中，抗剪鍵的主要作用是傳遞__________（填“軸向力”或“水平剪力”）。答案：水平剪力9.承受重復(fù)荷載的鋼結(jié)構(gòu)構(gòu)件，需進(jìn)行__________驗(yàn)算以避免疲勞破壞。答案：疲勞10.節(jié)點(diǎn)板厚度通常根據(jù)所連接桿件的__________大小確定，且不宜小于6mm。答案：內(nèi)力三、簡(jiǎn)答題（每題8分，共40分）1.簡(jiǎn)述摩擦型高強(qiáng)度螺栓與承壓型高強(qiáng)度螺栓的主要區(qū)別。答案：（1）傳力機(jī)理：摩擦型通過板件間摩擦力傳力，承壓型通過螺栓抗剪和孔壁承壓傳力；（2）承載力計(jì)算：摩擦型以摩擦力被克服為極限狀態(tài)，承載力較低；承壓型以螺栓或孔壁破壞為極限狀態(tài)，承載力較高；（3）變形特性：摩擦型變形?。◤椥噪A段工作），承壓型允許板件間相對(duì)滑移（塑性變形較大）；（4）應(yīng)用場(chǎng)景：摩擦型用于需要嚴(yán)格控制變形的結(jié)構(gòu)（如吊車梁、橋梁），承壓型用于對(duì)變形要求不高的一般結(jié)構(gòu)。2.軸心受壓構(gòu)件的整體穩(wěn)定計(jì)算需經(jīng)歷哪些主要步驟？答案：（1）確定構(gòu)件的計(jì)算長(zhǎng)度l0（根據(jù)端部約束條件和支撐情況）；（2）計(jì)算構(gòu)件的截面回轉(zhuǎn)半徑i（i=√(I/A)，I為截面慣性矩，A為截面積）；（3）計(jì)算長(zhǎng)細(xì)比λ=l0/i；（4）根據(jù)截面類型（a、b、c、d類）和鋼材牌號(hào)，查《鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)》得穩(wěn)定系數(shù)φ；（5）驗(yàn)算整體穩(wěn)定應(yīng)力：σ=N/(φA)≤f，其中N為軸心壓力，f為鋼材抗壓強(qiáng)度設(shè)計(jì)值。3.受彎構(gòu)件（如鋼梁）的局部穩(wěn)定主要涉及哪些部位？常用的保證措施有哪些？答案：（1）需驗(yàn)算的部位：翼緣板的局部穩(wěn)定、腹板的局部穩(wěn)定；（2）保證措施：①翼緣板：通過限制其寬厚比（b/t≤(10+0.1λ)√(235/fy)），利用翼緣與腹板的約束防止局部失穩(wěn)；②腹板：當(dāng)腹板高厚比h0/tw超過限值時(shí)，設(shè)置橫向加勁肋（抵抗剪應(yīng)力引起的局部失穩(wěn)）、縱向加勁肋（抵抗彎曲壓應(yīng)力引起的局部失穩(wěn)），或采用組合截面（如箱型截面）提高局部剛度。4.焊接殘余應(yīng)力對(duì)鋼結(jié)構(gòu)性能有哪些影響？答案：（1）對(duì)靜力強(qiáng)度：不影響（殘余應(yīng)力是自平衡應(yīng)力，不改變構(gòu)件的靜力極限承載力）；（2）對(duì)剛度：降低構(gòu)件的剛度（殘余壓應(yīng)力區(qū)提前進(jìn)入塑性，彈性模量降低）；（3）對(duì)整體穩(wěn)定性：加速構(gòu)件的失穩(wěn)（殘余壓應(yīng)力使有效截面減小，穩(wěn)定承載力降低）；（4）對(duì)疲勞強(qiáng)度：顯著降低（殘余拉應(yīng)力與外荷載拉應(yīng)力疊加，易引發(fā)裂紋擴(kuò)展）；（5）對(duì)低溫冷脆：殘余拉應(yīng)力與低溫共同作用，增加脆性破壞風(fēng)險(xiǎn)。5.簡(jiǎn)述鋼結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計(jì)的主要原則。答案：（1）強(qiáng)柱弱梁：確保地震時(shí)梁先于柱屈服，形成“梁鉸機(jī)制”，避免結(jié)構(gòu)倒塌；（2）強(qiáng)節(jié)點(diǎn)弱構(gòu)件：節(jié)點(diǎn)承載力需大于連接構(gòu)件的承載力，防止節(jié)點(diǎn)先于構(gòu)件破壞；（3）多道防線：設(shè)置多重抗側(cè)力體系（如框架+支撐），避免單一體系失效導(dǎo)致整體破壞；（4）延性設(shè)計(jì)：通過控制構(gòu)件的長(zhǎng)細(xì)比、板件寬厚比、連接形式（如采用長(zhǎng)圓孔螺栓）等，提高結(jié)構(gòu)的變形能力；（5）材料選擇：優(yōu)先采用Q235、Q355等延性好的鋼材，避免使用高強(qiáng)度低延性材料。四、計(jì)算題（每題10分，共30分）1.某雙蓋板對(duì)接連接采用C級(jí)普通螺栓（4.6級(jí)），螺栓直徑d=20mm，孔徑d0=21.5mm，鋼材為Q235B（fvb=140MPa，fcb=305MPa）。連接板件厚度t=12mm，雙蓋板厚度均為8mm。承受的軸心拉力設(shè)計(jì)值N=450kN。試確定所需螺栓數(shù)量（排列方式為并列，螺栓間距s=70mm，邊距e1=40mm）。解：（1）單個(gè)螺栓抗剪承載力設(shè)計(jì)值：雙蓋板連接，螺栓受雙剪，n_v=2；Nvb=n_v(πd2/4)fvb=2(π×202/4)×140=2×314.16×140=87965N≈88kN（2）單個(gè)螺栓承壓承載力設(shè)計(jì)值：連接板件較薄者為t=12mm（蓋板總厚度16mm＞12mm），故取t=12mm；Ncb=dtfcb=20×12×305=73200N≈73.2kN（3）單個(gè)螺栓的承載力取較小值，即Nv=73.2kN（4）所需螺栓數(shù)量n≥N/Nv=450/73.2≈6.15，取n=7個(gè)（5）構(gòu)造檢查：螺栓間距s=70mm≥3d0=3×21.5=64.5mm，滿足；邊距e1=40mm≥2d0=43mm（不滿足，需調(diào)整邊距至≥43mm，或增加螺栓數(shù)量）。若邊距不足，需按實(shí)際邊距驗(yàn)算承壓承載力，但本題假設(shè)邊距滿足，故最終螺栓數(shù)量為7個(gè)。答案：7個(gè)2.一工字形截面簡(jiǎn)支梁，跨度l=6m，截面尺寸為h=400mm，b=180mm，tw=8mm，tf=12mm（翼緣厚度）。鋼材為Q355（f=310MPa，f_v=180MPa）。承受均布荷載設(shè)計(jì)值q=50kN/m（包括自重），梁的側(cè)向支撐點(diǎn)間距為3m（跨中及兩端有支撐）。試驗(yàn)算梁的抗彎強(qiáng)度和整體穩(wěn)定性（提示：整體穩(wěn)定系數(shù)φb=0.85）。解：（1）跨中最大彎矩Mmax=ql2/8=50×62/8=225kN·m（2）截面參數(shù)計(jì)算：截面面積A=2×180×12+400×8=4320+3200=7520mm2截面慣性矩Ix=(180×4003)/12-(172×3763)/12≈(180×64×10^6)/12-(172×53.15×10^6)/12≈960×10^6-765×10^6=195×10^6mm^4截面模量Wx=Ix/(h/2)=195×10^6/(200)=975×10^3mm3=975cm3（3）抗彎強(qiáng)度驗(yàn)算：σ=Mmax/(γxWx)，γx=1.05（工字形截面繞強(qiáng)軸）σ=225×10^6/(1.05×975×10^3)=225×10^6/(1.02375×10^6)≈219.8MPa≤310MPa，滿足。（4）整體穩(wěn)定性驗(yàn)算：σ=Mmax/(φbWx)=225×10^6/(0.85×975×10^3)=225×10^6/(828.75×10^3)≈271.5MPa≤310MPa，滿足。答案：抗彎強(qiáng)度和整體穩(wěn)定性均滿足要求。3.某軸心受壓柱，計(jì)算長(zhǎng)度l0x=l0y=6m，采用焊接工字形截面（翼緣為焰切邊），尺寸為b×h×tw×tf=300mm×400mm×10mm×16mm（翼緣寬度×高度×腹板厚度×翼緣厚度）。鋼材為Q345（f=305MPa）。試驗(yàn)算柱的整體穩(wěn)定性（截面特性：A=13760mm2，ix=128mm，iy=62mm；截面分類：繞x軸為b類，繞y軸為c類；穩(wěn)定系數(shù)φx=0.82，φy=0.58）。解：（1）長(zhǎng)細(xì)比計(jì)算：λx=l0x/ix=6000/128≈46.88λy=l0y/iy=6000/62≈96.77（2）根據(jù)截面分類查穩(wěn)定系數(shù)：繞x軸（b類），λx=46.88，φx=0.82（題目已給）；繞y軸（c類），λy=96.77，φy=0.58（題目已給）。（3）整體穩(wěn)定性由最不利方向（y軸）控制，驗(yàn)算應(yīng)力：σ=N/(φ