2025年大學(xué)二年級（土木工程）鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計試題及答案

（考試時間：90分鐘滿分100分）班級______姓名______第I卷（選擇題共30分）答題要求：本卷共6題，每題5分。每題給出的四個選項中，只有一項是符合題目要求的。請將正確答案填寫在題后的括號內(nèi)。1.鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計中，鋼材的強度設(shè)計值與下列哪個因素?zé)o關(guān)？（）A.鋼材的牌號B.鋼材的厚度C.鋼材的加工方式D.鋼材的質(zhì)量等級2.軸心受壓構(gòu)件的整體穩(wěn)定系數(shù)φ與下列哪些因素有關(guān)？（）A.構(gòu)件的長細比B.鋼材的屈服強度C.構(gòu)件的截面形式D.以上都是3.焊接殘余應(yīng)力對鋼結(jié)構(gòu)構(gòu)件的（）無影響。A.靜力強度B.剛度C.低溫冷脆D.疲勞強度4.鋼梁的抗彎強度計算中，截面塑性發(fā)展系數(shù)γx取值與（）有關(guān)。A.截面形式B.鋼材種類C.梁的跨度D.梁的支撐情況5.普通螺栓連接中，當(dāng)螺栓桿直徑d=20mm時，單剪承載力設(shè)計值為（）kN。（已知螺栓鋼材為Q235，抗剪強度設(shè)計值fv=140N/mm2）A.17.59B.28.0C.44.0D.56.06.對于格構(gòu)式軸心受壓構(gòu)件，分肢的長細比λ1應(yīng)滿足（）。A.λ1≤0.7λmaxB.λ1≤0.8λmaxC.λ1≤0.9λmaxD.λ1≤λmax第II卷（非選擇題共70分）（一）簡答題（共20分）答題要求：簡要回答問題，每題10分。1.簡述鋼結(jié)構(gòu)有哪些主要特點。2.簡述軸心受壓構(gòu)件整體穩(wěn)定的概念及影響因素。（二）計算題（共20分）答題要求：寫出詳細計算過程，每題10分。1.已知一軸心受壓柱，采用Q345鋼，截面為焊接工字形，翼緣為焰切邊，其尺寸為h×b×tf×tw=500×200×12×8，柱的計算長度l0x=6m，l0y=3m。試求該柱的軸心受壓承載力設(shè)計值N。（提示：先計算截面幾何參數(shù)，再計算長細比，查穩(wěn)定系數(shù)φ，最后計算承載力N）2.一簡支梁，跨度l=6m，承受均布荷載設(shè)計值q=30kN/m，鋼材為Q235，梁的截面為焊接工字形，尺寸為h×b×tf×tw=500×200×12×8，梁的受壓翼緣自由長度l1=1.5m。試計算梁的抗彎強度是否滿足要求。（提示：先計算梁的內(nèi)力，再計算截面抵抗矩Wx，根據(jù)抗彎強度計算公式進行判斷）（三）論述題（共15分）答題要求：論述全面，邏輯清晰，不少于300字。論述鋼結(jié)構(gòu)連接的主要方式及其優(yōu)缺點。（四）案例分析題（共15分）答題材料：某多層鋼結(jié)構(gòu)廠房，采用鋼框架結(jié)構(gòu)。在施工過程中，發(fā)現(xiàn)部分鋼梁下?lián)厦黠@，影響了結(jié)構(gòu)的正常使用。經(jīng)檢查，發(fā)現(xiàn)鋼梁的腹板局部有較嚴重的變形，且部分焊縫存在質(zhì)量問題。答題要求：分析出現(xiàn)上述問題的可能原因，并提出相應(yīng)的解決措施。（五）設(shè)計題（共20分）答題材料：某單層工業(yè)廠房，跨度24m，柱距6m，吊車起重量Q=30t，工作級別A5。廠房所在地區(qū)的基本風(fēng)壓ω0=0.55kN/m2，地面粗糙度為B類。答題要求：設(shè)計該廠房的鋼屋架，要求確定屋架的形式及尺寸，選擇鋼材，計算屋架桿件內(nèi)力，并進行節(jié)點設(shè)計。答案：第I卷：1.C2.D3.A4.A5.B6.C第II卷：（一）1.鋼結(jié)構(gòu)主要特點：強度高、自重輕；塑性、韌性好；材質(zhì)均勻，工作可靠性高；工業(yè)化程度高，施工速度快；密封性好；耐熱性較好，但耐火性差；耐腐蝕性差。2.軸心受壓構(gòu)件整體穩(wěn)定是指構(gòu)件在軸心壓力作用下保持平衡狀態(tài)的能力。影響因素有構(gòu)件的長細比、鋼材的屈服強度、截面形式、殘余應(yīng)力等。長細比越大，整體穩(wěn)定越差；鋼材屈服強度越高，穩(wěn)定系數(shù)越??；截面形式合理可提高穩(wěn)定承載力；殘余應(yīng)力會降低構(gòu)件的穩(wěn)定性能。（二）1.截面面積A=2×200×12+500×8=9600mm2，慣性矩Ix=1/12×500×2003+2×200×12×(100+6)2=3.467×10?mm?，iy=1/12×200×5003+(500×8)×2502=2.083×10?mm?。長細比λx=l0x/ix=...，λy=l0y/iy=...。查得穩(wěn)定系數(shù)φ=...。軸心受壓承載力設(shè)計值N=φAf=...（計算過程略）2.梁的彎矩M=1/8ql2=...，截面抵抗矩Wx=1/6×b×h2=...?？箯潖姸扔嬎阒郸?M/Wx=...，鋼材抗彎強度設(shè)計值f=215N/mm2。比較σ與f大小判斷是否滿足要求（計算過程略）（三）鋼結(jié)構(gòu)連接主要方式有焊接連接、螺栓連接和鉚釘連接。焊接連接優(yōu)點：構(gòu)造簡單、不削弱截面、可實現(xiàn)自動化操作、連接剛度大；缺點：焊接殘余應(yīng)力和變形對結(jié)構(gòu)有不利影響，焊接質(zhì)量易受影響。螺栓連接優(yōu)點：施工簡單、可拆卸、傳力可靠；缺點：需要在構(gòu)件上開孔，削弱截面。鉚釘連接優(yōu)點：傳力可靠、韌性和塑性較好；缺點：構(gòu)造復(fù)雜、費鋼、施工麻煩，目前較少采用。（四）鋼梁下?lián)霞案拱遄冃?、焊縫質(zhì)量問題可能原因：設(shè)計時鋼梁截面選擇不當(dāng)，強度或剛度不足；施工過程中焊接工藝不符合要求，導(dǎo)致焊縫質(zhì)量差；鋼材質(zhì)量有問題；安裝過程中支撐設(shè)置不合理，未有效約束鋼梁變形。解決措施：重新核算鋼梁截面，若不滿足要求則進行加固或更換；對焊縫進行檢測和修復(fù)，重新施焊；檢查鋼材質(zhì)量，不合格則更換；合理調(diào)整支撐布置，增加側(cè)向支撐，確保鋼梁穩(wěn)定。（五）屋架形式可選擇梯