2025年鋼結(jié)構(gòu)試題與參考答案一、單項(xiàng)選擇題（每題2分，共20分）1.某工業(yè)廠房采用Q355GNH耐候鋼制作鋼柱，其屈服強(qiáng)度設(shè)計(jì)值為（）。A.235MPaB.305MPaC.355MPaD.390MPa2.下列關(guān)于高強(qiáng)度螺栓摩擦型連接與承壓型連接的描述，錯(cuò)誤的是（）。A.摩擦型連接以接觸面抗滑移為承載力極限狀態(tài)B.承壓型連接的剪切變形大于摩擦型連接C.承壓型連接的設(shè)計(jì)承載力高于摩擦型連接D.兩者均需驗(yàn)算螺栓桿的受剪和承壓強(qiáng)度3.實(shí)腹式軸心受壓構(gòu)件的局部穩(wěn)定驗(yàn)算基于（）。A.板件的臨界應(yīng)力不小于構(gòu)件整體穩(wěn)定臨界應(yīng)力B.板件的局部屈曲先于構(gòu)件整體屈曲C.板件的寬厚比不超過限值D.板件的彈性模量與構(gòu)件一致4.計(jì)算簡支鋼梁的整體穩(wěn)定性時(shí)，下列措施中最有效的是（）。A.增加梁的截面高度B.設(shè)置側(cè)向支撐點(diǎn)C.采用雙軸對(duì)稱截面D.增大梁的跨度5.鋼框架結(jié)構(gòu)中，節(jié)點(diǎn)域的抗剪驗(yàn)算應(yīng)滿足（）。A.節(jié)點(diǎn)域的剪切應(yīng)力不大于鋼材抗剪強(qiáng)度設(shè)計(jì)值B.節(jié)點(diǎn)域的剪切變形不超過限值C.節(jié)點(diǎn)域的厚度不小于梁翼緣厚度D.節(jié)點(diǎn)域需設(shè)置加勁肋6.下列關(guān)于鋼管混凝土柱的描述，正確的是（）。A.核心混凝土僅承受壓力B.鋼管的約束作用提高了混凝土的抗壓強(qiáng)度C.鋼管與混凝土之間無需考慮粘結(jié)力D.其承載力計(jì)算僅需驗(yàn)算鋼管的強(qiáng)度7.大跨度空間鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中，溫度作用的影響主要表現(xiàn)為（）。A.桿件的軸向應(yīng)力B.節(jié)點(diǎn)的轉(zhuǎn)動(dòng)約束C.支座的水平位移D.屋面的豎向撓度8.某鋼桁架下弦桿采用Q345B鋼材，承受拉力設(shè)計(jì)值800kN，選用2L100×8（等邊角鋼，截面積31.50cm2，抗拉強(qiáng)度設(shè)計(jì)值f=305N/mm2），其強(qiáng)度驗(yàn)算結(jié)果為（）。A.滿足，應(yīng)力253N/mm2B.不滿足，應(yīng)力317N/mm2C.滿足，應(yīng)力286N/mm2D.不滿足，應(yīng)力309N/mm29.抗震設(shè)防烈度8度區(qū)的鋼框架結(jié)構(gòu)，梁柱連接節(jié)點(diǎn)應(yīng)優(yōu)先采用（）。A.全熔透焊縫連接B.普通螺栓連接C.栓焊混合連接D.高強(qiáng)螺栓摩擦型連接10.下列關(guān)于鋼構(gòu)件疲勞驗(yàn)算的描述，錯(cuò)誤的是（）。A.需考慮應(yīng)力循環(huán)次數(shù)B.應(yīng)力比為最小應(yīng)力與最大應(yīng)力的比值C.焊接部位的疲勞強(qiáng)度低于非焊接部位D.驗(yàn)算時(shí)采用荷載設(shè)計(jì)值二、簡答題（每題8分，共40分）1.角焊縫設(shè)計(jì)時(shí)，為何要限制焊腳尺寸的最小值和最大值？2.普通螺栓受剪連接可能出現(xiàn)哪幾種破壞形式？其中哪些需通過計(jì)算驗(yàn)算，哪些通過構(gòu)造措施避免？3.實(shí)腹式壓彎構(gòu)件平面內(nèi)穩(wěn)定驗(yàn)算公式中，參數(shù)γx、βmx、NEx的物理意義分別是什么？4.鋼吊車梁設(shè)計(jì)時(shí)，除強(qiáng)度、剛度驗(yàn)算外，為何需重點(diǎn)驗(yàn)算疲勞強(qiáng)度？簡述疲勞驗(yàn)算的關(guān)鍵步驟。5.大跨度張弦梁結(jié)構(gòu)的受力特點(diǎn)是什么？設(shè)計(jì)時(shí)需重點(diǎn)關(guān)注哪些構(gòu)造措施？三、計(jì)算題（每題15分，共45分）1.某軸心受壓鋼柱，采用焊接H型鋼截面（翼緣：-350×16，腹板：-600×10），鋼材為Q355B（f=310N/mm2，f_y=355N/mm2），計(jì)算長度l0x=7.5m（繞強(qiáng)軸），l0y=3.0m（繞弱軸）。已知構(gòu)件承受軸心壓力設(shè)計(jì)值N=4500kN，試驗(yàn)算其整體穩(wěn)定性是否滿足要求（截面特性：A=350×16×2+600×10=17200mm2，ix=152mm，iy=85mm；軸心受壓構(gòu)件穩(wěn)定系數(shù)：當(dāng)λx=49時(shí)，φx=0.88；λy=35時(shí)，φy=0.93）。2.某簡支鋼梁跨度6m，承受均布荷載設(shè)計(jì)值q=45kN/m（含自重），采用焊接工字形截面（截面尺寸：翼緣-300×12，腹板-600×8），鋼材為Q345B（f=305N/mm2，f_v=180N/mm2，E=2.06×10^5N/mm2）。試驗(yàn)算梁的抗彎強(qiáng)度、抗剪強(qiáng)度及撓度（撓度限值l/400）。（截面特性：Wx=bh3/6(b-tw)h03/6=(300×6243292×6003)/6≈2.1×10^6mm3；Ix=300×6243/12292×6003/12≈6.5×10^8mm?；Vmax=qL/2=135kN）。3.某壓彎構(gòu)件采用H型鋼截面HN400×200×8×13（A=83.37cm2，Wx=1.08×10^6mm3，ix=169mm，iy=45.5mm），鋼材Q355B，計(jì)算長度l0x=6m，l0y=3m，承受軸心壓力N=1200kN，繞強(qiáng)軸彎矩Mx=280kN·m（一階彈性分析）。試驗(yàn)算其平面內(nèi)穩(wěn)定（βmx=1.0，γx=1.05，NEx=π2EA/(1.1λx2)，λx=l0x/ix=35.5，φx=0.92）。四、案例分析題（35分）某物流中心新建單層廠房，跨度30m，柱距7.5m，設(shè)置2臺(tái)20t軟鉤吊車（A6級(jí)，工作級(jí)別較高），吊車梁采用焊接工字形截面（截面高度1.2m，翼緣寬度400mm，腹板厚度12mm，翼緣厚度20mm），鋼材為Q345C。設(shè)計(jì)過程中發(fā)現(xiàn)以下問題：（1）吊車梁與制動(dòng)梁的連接采用普通螺栓；（2）腹板橫向加勁肋間距為3m（梁跨度15m）；（3）下翼緣與支撐的連接焊縫未進(jìn)行疲勞驗(yàn)算。問題：（1）指出上述設(shè)計(jì)問題可能導(dǎo)致的后果；（2）針對(duì)問題（1）和（3）提出改進(jìn)措施；（3）驗(yàn)算問題（2）中加勁肋間距是否滿足腹板局部穩(wěn)定要求（腹板高厚比h0/tw=100，鋼材f=305N/mm2，根據(jù)規(guī)范，當(dāng)σ≤0.5f時(shí)，加勁肋間距a≤2h0）。參考答案一、單項(xiàng)選擇題1.C（Q355GNH中“355”表示屈服強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)值，設(shè)計(jì)值為355MPa）2.D（摩擦型連接以滑移為極限狀態(tài)，不驗(yàn)算螺栓桿的承壓）3.C（通過限制板件寬厚比保證局部穩(wěn)定不先于整體失穩(wěn)）4.B（設(shè)置側(cè)向支撐可減小梁的側(cè)向計(jì)算長度，顯著提高整體穩(wěn)定性）5.A（節(jié)點(diǎn)域抗剪驗(yàn)算公式為τ=Vp/(h_bh_ct_w)≤f_v）6.B（鋼管約束混凝土，使其處于三向受壓狀態(tài)，提高抗壓強(qiáng)度）7.A（溫度變化引起桿件伸縮，產(chǎn)生軸向應(yīng)力）8.A（應(yīng)力σ=N/A=800×103/(31.50×100)=253N/mm2≤305N/mm2）9.A（8度區(qū)需采用強(qiáng)節(jié)點(diǎn)弱構(gòu)件，全熔透焊縫連接更可靠）10.D（疲勞驗(yàn)算采用荷載標(biāo)準(zhǔn)值計(jì)算應(yīng)力幅）二、簡答題1.限制焊腳尺寸最小值：避免焊縫過薄導(dǎo)致施焊困難，且冷卻過快易產(chǎn)生裂紋；限制最大值：防止焊縫過厚燒穿母材，或使熱影響區(qū)擴(kuò)大，降低母材性能（尤其厚板）。2.破壞形式：（1）螺栓桿被剪斷；（2）孔壁承壓破壞；（3）鋼板凈截面拉斷；（4）鋼板端部剪切破壞；（5）螺栓桿受彎破壞。前兩種需通過計(jì)算驗(yàn)算，后三種通過構(gòu)造措施（如限制端距≥2d0，限制板厚≥5d/4）避免。3.γx：截面塑性發(fā)展系數(shù)，考慮截面部分發(fā)展塑性；βmx：等效彎矩系數(shù)，反映非均勻彎矩分布對(duì)穩(wěn)定性的影響；NEx：歐拉臨界力的修正值，考慮初始缺陷影響（NEx=π2EA/(1.1λx2)）。4.吊車梁承受重復(fù)荷載（吊車起制動(dòng)、軌道不平順等），易在焊接缺陷或應(yīng)力集中部位產(chǎn)生疲勞裂紋。關(guān)鍵步驟：（1）確定應(yīng)力循環(huán)次數(shù)（根據(jù)吊車工作級(jí)別）；（2）計(jì)算驗(yàn)算點(diǎn)的最大、最小應(yīng)力；（3）計(jì)算應(yīng)力幅Δσ=σmax-σmin；（4）驗(yàn)算Δσ≤[Δσ]（疲勞強(qiáng)度設(shè)計(jì)值）。5.受力特點(diǎn)：上弦剛性構(gòu)件受壓，下弦拉索受拉，撐桿傳遞壓力，通過索的預(yù)張力平衡荷載，整體呈空間受力。構(gòu)造措施：（1）索節(jié)點(diǎn)需可靠錨固（如冷鑄錨）；（2）撐桿與弦桿連接需轉(zhuǎn)動(dòng)自由；（3）考慮溫度對(duì)索力的影響；（4）設(shè)置支座滑動(dòng)裝置釋放水平位移。三、計(jì)算題1.整體穩(wěn)定性驗(yàn)算：λx=l0x/ix=7500/152≈49，λy=l0y/iy=3000/85≈35，取λmax=49（繞強(qiáng)軸）。穩(wěn)定應(yīng)力σ=N/(φA)=4500×103/(0.88×17200)≈297N/mm2≤f=310N/mm2，滿足。2.（1）抗彎強(qiáng)度：Mmax=qL2/8=45×62/8=202.5kN·mσ=Mx/(γxWx)=202.5×10^6/(1.05×2.1×10^6)≈92.3N/mm2≤305N/mm2，滿足。（2）抗剪強(qiáng)度：τ=Vmax/(hwtw)=135×103/(600×8)=28.1N/mm2≤180N/mm2，滿足。（3）撓度：qk=q/1.2=37.5kN/m（假設(shè)荷載分項(xiàng)系數(shù)1.2）v=5qkL?/(384EI)=5×37.5×6000?/(384×2.06×10^5×6.5×10^8)≈11.3mm≤6000/400=15mm，滿足。3.平面內(nèi)穩(wěn)定驗(yàn)算：NEx=π2×2.06×10^5×8337/(1.1×35.52)≈1.1×10^7N=11000kNσ=N/(φxA)+βmxMx/[γxWx(1-0.8N/NEx)]=1200×103/(0.92×8337)+1.0×280×10^6/[1.05×1.08×10^6×(1-0.8×1200/11000)]≈156+257≈413N/mm2＞310N/mm2，不滿足。四、案例分析題（1）問題后果：（1）普通螺栓抗剪性能差，吊車反復(fù)荷載下易松動(dòng)，導(dǎo)致制動(dòng)梁失效；（2）加勁肋間距過大，腹板局部穩(wěn)定不足，可能發(fā)生屈曲；（3）下翼緣受拉，連接焊縫存在應(yīng)力集中，未驗(yàn)算疲勞可能導(dǎo)致裂紋擴(kuò)展。（2）改進(jìn)措施：（1）吊車梁與制動(dòng)梁連接改用10.9級(jí)高強(qiáng)螺栓摩擦型連接，提高抗滑移能