2025年6月鋼結(jié)構(gòu)測(cè)試題與答案一、單項(xiàng)選擇題（每題2分，共20分）1.下列鋼材性能指標(biāo)中，不屬于抗拉性能主要指標(biāo)的是（）。A.屈服強(qiáng)度f(wàn)yB.伸長(zhǎng)率δ5C.彈性模量ED.抗拉強(qiáng)度f(wàn)u答案：C2.鋼結(jié)構(gòu)中，角焊縫的計(jì)算長(zhǎng)度不宜小于（），主要是為了避免（）。A.40mm；焊縫缺陷集中B.80mm；焊縫強(qiáng)度不足C.60mm；焊縫冷卻收縮導(dǎo)致應(yīng)力集中D.100mm；焊縫殘余應(yīng)力過(guò)大答案：A3.普通螺栓受剪連接中，當(dāng)螺栓桿直徑d較小時(shí)，最可能發(fā)生的破壞形式是（）。A.螺栓桿被剪斷B.板件被擠壓破壞C.板件被拉斷D.螺栓桿受彎破壞答案：A4.軸心受壓構(gòu)件的穩(wěn)定系數(shù)φ與（）無(wú)關(guān)。A.構(gòu)件長(zhǎng)細(xì)比λB.鋼材強(qiáng)度等級(jí)C.截面類型（a、b、c、d類）D.構(gòu)件端部約束條件答案：B5.計(jì)算工字形截面梁的整體穩(wěn)定時(shí)，當(dāng)梁的受壓翼緣自由長(zhǎng)度l1與其寬度b1的比值l1/b1≤（）時(shí)，可不計(jì)算整體穩(wěn)定性（Q345鋼）。A.13B.15C.18D.20答案：B（注：根據(jù)GB50017-2017，Q345鋼對(duì)應(yīng)l1/b1≤15時(shí)無(wú)需驗(yàn)算）6.鋼結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計(jì)中，“強(qiáng)柱弱梁”的核心要求是（）。A.柱的截面尺寸大于梁B.柱的屈服承載力大于梁的屈服承載力C.柱的彈性模量高于梁D.柱的長(zhǎng)細(xì)比小于梁答案：B7.下列關(guān)于鋼材疲勞破壞的描述，錯(cuò)誤的是（）。A.破壞時(shí)應(yīng)力遠(yuǎn)低于抗拉強(qiáng)度B.破壞斷口分為裂紋源區(qū)、擴(kuò)展區(qū)和瞬斷區(qū)C.疲勞壽命主要取決于應(yīng)力幅而非最大應(yīng)力D.焊接結(jié)構(gòu)的疲勞性能優(yōu)于螺栓連接結(jié)構(gòu)答案：D8.格構(gòu)式軸心受壓構(gòu)件繞虛軸的穩(wěn)定計(jì)算中，需采用換算長(zhǎng)細(xì)比λ0x，其目的是（）。A.考慮綴材的抗剪剛度不足B.增大構(gòu)件計(jì)算長(zhǎng)度C.簡(jiǎn)化截面類型分類D.提高穩(wěn)定系數(shù)φ答案：A9.鋼結(jié)構(gòu)防火設(shè)計(jì)中，當(dāng)采用厚型防火涂料時(shí)，涂層厚度主要取決于（）。A.鋼材的導(dǎo)熱系數(shù)B.構(gòu)件的耐火極限要求C.涂料的粘結(jié)強(qiáng)度D.構(gòu)件的截面形狀答案：B10.下列關(guān)于螺栓排列的構(gòu)造要求，錯(cuò)誤的是（）。A.螺栓端距不宜小于2d0（d0為螺栓孔徑）B.螺栓中距不宜大于12t（t為外層板件厚度）C.受壓構(gòu)件中，螺栓中距不宜大于16d0D.受拉構(gòu)件中，螺栓中距不宜大于300mm答案：C（注：受壓構(gòu)件中距不宜大于12d0或180mm）二、判斷題（每題1分，共10分。正確打“√”，錯(cuò)誤打“×”）1.冷加工（如冷彎、冷拉）會(huì)提高鋼材的屈服強(qiáng)度，但降低其塑性和韌性。（）答案：√2.對(duì)接焊縫的強(qiáng)度設(shè)計(jì)值與母材相同，因此所有對(duì)接焊縫均無(wú)需驗(yàn)算強(qiáng)度。（）答案：×（注：需考慮焊縫質(zhì)量等級(jí)，三級(jí)焊縫抗拉強(qiáng)度設(shè)計(jì)值低于母材）3.高強(qiáng)螺栓摩擦型連接的承載力由螺栓抗剪強(qiáng)度控制，而承壓型連接由摩擦面抗滑移承載力控制。（）答案：×（注：摩擦型由抗滑移控制，承壓型由螺栓抗剪或孔壁承壓控制）4.軸心受壓構(gòu)件的局部穩(wěn)定驗(yàn)算中，板件的寬厚比限值與構(gòu)件的整體長(zhǎng)細(xì)比有關(guān)。（）答案：√（注：寬厚比限值隨λ增大而減?。?.梁的局部穩(wěn)定驗(yàn)算中，設(shè)置橫向加勁肋可有效防止腹板的剪切屈曲。（）答案：√6.鋼結(jié)構(gòu)中，應(yīng)力集中會(huì)降低構(gòu)件的靜力強(qiáng)度，但對(duì)疲勞強(qiáng)度無(wú)影響。（）答案：×（注：應(yīng)力集中顯著降低疲勞強(qiáng)度）7.計(jì)算桁架節(jié)點(diǎn)板厚度時(shí)，應(yīng)取所連接各桿件中內(nèi)力最大的桿件對(duì)應(yīng)的節(jié)點(diǎn)板厚度。（）答案：×（注：節(jié)點(diǎn)板厚度由所連接桿件的內(nèi)力和焊縫長(zhǎng)度綜合確定）8.門式剛架輕型房屋鋼結(jié)構(gòu)中，檁條通常采用冷彎薄壁型鋼，其強(qiáng)度設(shè)計(jì)值需考慮冷彎效應(yīng)的影響。（）答案：√（注：冷彎薄壁型鋼需按《冷彎薄壁型鋼結(jié)構(gòu)技術(shù)規(guī)范》調(diào)整強(qiáng)度）9.鋼管混凝土柱的承載力計(jì)算需考慮鋼管與混凝土的協(xié)同工作，其抗壓強(qiáng)度高于純鋼管或純混凝土柱。（）答案：√10.鋼結(jié)構(gòu)施工中，高強(qiáng)度螺栓的初擰和終擰應(yīng)在24小時(shí)內(nèi)完成，以避免預(yù)拉力損失。（）答案：√三、簡(jiǎn)答題（每題6分，共30分）1.簡(jiǎn)述鋼材的主要力學(xué)性能指標(biāo)及其工程意義。答案：鋼材的主要力學(xué)性能指標(biāo)包括：（1）屈服強(qiáng)度f(wàn)y：是設(shè)計(jì)中確定鋼材強(qiáng)度的主要依據(jù)，保證結(jié)構(gòu)在正常使用下不發(fā)生塑性變形；（2）抗拉強(qiáng)度f(wàn)u：反映鋼材的極限承載能力，fy/fu（屈強(qiáng)比）越小，結(jié)構(gòu)延性越好；（3）伸長(zhǎng)率δ：衡量鋼材塑性變形能力，δ越大，鋼材破壞前的變形越充分，有利于吸收能量；（4）沖擊韌性：反映鋼材在動(dòng)荷載或低溫下抵抗脆性破壞的能力，常用沖擊功Ak表示；（5）冷彎性能：通過(guò)冷彎試驗(yàn)檢驗(yàn)鋼材的塑性變形能力和內(nèi)部缺陷，是判斷鋼材質(zhì)量的綜合指標(biāo)。2.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（因殘余應(yīng)力是自平衡應(yīng)力，鋼材達(dá)到屈服后會(huì)重分布）；（2）對(duì)剛度：會(huì)降低構(gòu)件的剛度（殘余拉應(yīng)力區(qū)提前進(jìn)入塑性，彈性模量降低）；（3）對(duì)穩(wěn)定性：會(huì)降低軸心受壓構(gòu)件的整體穩(wěn)定承載力（殘余壓應(yīng)力區(qū)提前屈服，截面彈性區(qū)減?。?；（4）對(duì)疲勞性能：顯著降低疲勞強(qiáng)度（殘余拉應(yīng)力與外荷載拉應(yīng)力疊加，增大應(yīng)力幅）；（5）對(duì)低溫冷脆：殘余拉應(yīng)力會(huì)促進(jìn)脆性裂紋擴(kuò)展，增加冷脆風(fēng)險(xiǎn)。3.普通螺栓受拉連接可能出現(xiàn)哪幾種破壞形式？如何防止？答案：破壞形式及防止措施：（1）螺栓桿被拉斷：通過(guò)計(jì)算螺栓的抗拉承載力（Ntb=0.8πd2/4·fbt），確保螺栓強(qiáng)度足夠；（2）板件被拉斷：計(jì)算板件凈截面抗拉承載力（Nn=An·f），必要時(shí)增加板件厚度或螺栓間距；（3）板件端部被剪壞（端部沖切破壞）：限制螺栓端距≥2d0（d0為孔徑），避免端部材料被沖切；（4）螺栓桿受彎破壞：限制板疊厚度≤5d（d為螺栓直徑），減小螺栓桿的彎曲變形；（5）螺紋處應(yīng)力集中導(dǎo)致斷裂：采用螺桿段直徑與螺紋內(nèi)徑接近的螺栓（如高強(qiáng)螺栓），或控制螺紋不進(jìn)入受拉計(jì)算截面。4.軸心受壓構(gòu)件的局部穩(wěn)定驗(yàn)算為何采用限制板件寬厚比的方法？答案：軸心受壓構(gòu)件的局部穩(wěn)定問(wèn)題本質(zhì)是板件在均勻壓應(yīng)力下的屈曲。板件的臨界應(yīng)力σcr與寬厚比（b/t或h0/tw）的平方成反比，即寬厚比越大，σcr越低。當(dāng)板件的σcr低于構(gòu)件整體穩(wěn)定的臨界應(yīng)力σcr整體時(shí)，板件會(huì)先于構(gòu)件整體發(fā)生局部屈曲，導(dǎo)致截面有效面積減小，進(jìn)而降低整體穩(wěn)定承載力。因此，通過(guò)限制板件的寬厚比（如b/t≤(25+0.5λ)√(235/fy)），可保證板件的σcr不低于σcr整體，使局部穩(wěn)定與整體穩(wěn)定同步發(fā)生，避免局部屈曲先于整體失穩(wěn)。5.鋼結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計(jì)中“強(qiáng)節(jié)點(diǎn)弱構(gòu)件”的具體要求是什么？答案：“強(qiáng)節(jié)點(diǎn)弱構(gòu)件”要求節(jié)點(diǎn)的承載力高于所連接構(gòu)件的承載力，確保地震作用下構(gòu)件先于節(jié)點(diǎn)屈服，通過(guò)構(gòu)件的塑性變形耗散地震能量，避免節(jié)點(diǎn)脆性破壞。具體措施包括：（1）節(jié)點(diǎn)連接的強(qiáng)度設(shè)計(jì)值乘以增大系數(shù)（如梁與柱連接的節(jié)點(diǎn)域抗剪承載力需≥1.5倍梁端截面的抗剪承載力）；（2）采用全熔透焊縫或高強(qiáng)螺栓-焊縫混合連接，提高節(jié)點(diǎn)延性；（3）節(jié)點(diǎn)域設(shè)置加勁肋，防止剪切屈曲；（4）梁端翼緣與柱的連接焊縫需驗(yàn)算極限承載力（按梁翼緣的抗拉強(qiáng)度設(shè)計(jì)值的1.2倍計(jì)算）；（5）柱腳連接需具有足夠的抗拉、抗剪能力，避免柱腳拉脫或剪切破壞。四、計(jì)算題（每題10分，共40分）1.某軸心受拉鋼構(gòu)件，截面為2L100×10（等邊角鋼，截面積A=1926mm2，鋼材為Q345，fy=345N/mm2，ft=310N/mm2），構(gòu)件長(zhǎng)度3m，承受軸心拉力設(shè)計(jì)值N=600kN。構(gòu)件采用普通螺栓連接（M20，孔徑d0=21.5mm），螺栓沿截面軸線單排布置，每肢各有2個(gè)螺栓孔（共4個(gè)孔）。試驗(yàn)算該構(gòu)件的強(qiáng)度是否滿足要求。解：（1）凈截面面積計(jì)算：?jiǎn)沃卿摻孛娣eA1=1926/2=963mm2，每肢螺栓孔削弱面積A0=2×21.5×10=430mm2（d0×t×孔數(shù)），總凈截面面積An=2×(A1A0)=2×(963-430)=2×533=1066mm2。（2）強(qiáng)度驗(yàn)算：σ=N/An=600×103/1066≈563N/mm2。（3）對(duì)比設(shè)計(jì)值：Q345鋼抗拉強(qiáng)度設(shè)計(jì)值ft=310N/mm2，563>310，不滿足要求。結(jié)論：該構(gòu)件強(qiáng)度不滿足，需增加螺栓數(shù)量或改用更大截面。2.某焊接工字形截面簡(jiǎn)支梁，跨度6m，鋼材為Q235（fy=235N/mm2，f=215N/mm2），截面尺寸為h=600mm，b=200mm，tw=8mm，tf=12mm。梁上作用均布荷載設(shè)計(jì)值q=40kN/m（含自重），荷載作用于梁的上翼緣。梁的受壓翼緣側(cè)向無(wú)支撐，自由長(zhǎng)度l1=6m。試驗(yàn)算梁的整體穩(wěn)定性是否滿足要求（φb按近似公式計(jì)算）。解：（1）梁的最大彎矩：Mmax=ql2/8=40×62/8=180kN·m=180×10?N·mm。（2）梁的截面參數(shù)：截面抵抗矩Wx=bh2/6(b-tw)(h-2tf)2/6（近似計(jì)算），或更準(zhǔn)確計(jì)算：翼緣面積A1=200×12=2400mm2，腹板面積A2=8×(600-2×12)=8×576=4608mm2，總截面面積A=2400×2+4608=9408mm2。截面慣性矩Ix=2×[200×123/12+200×12×(600/212/2)2]+8×(600-24)3/12≈2×[28800+200×12×2942]+8×5763/12≈2×[28800+200×12×86436]+8×191102976/12≈2×[28800+207446400]+127401984≈2×207475200+127401984≈542352384mm?。Wx=Ix/(h/2)=542352384/(300)=1807841mm3≈1.808×10?mm3。（3）整體穩(wěn)定系數(shù)φb（Q235，上翼緣受荷，l1=6m，b=200mm）：λy=l1/iy，iy=√(Iy/A)，Iy=2×(12×2003/12)=2×(12×8000000/12)=2×8000000=16000000mm?，iy=√(16000000/9408)≈√1700≈41.23mm，λy=6000/41.23≈145.5。根據(jù)GB50017-2017，φb=1.07λy2/44000=1.07(145.5)2/44000≈1.0721170/44000≈1.070.481≈0.589（當(dāng)φb>0.6時(shí)需修正，此處φb=0.589<0.6，無(wú)需修正）。（4）整體穩(wěn)定驗(yàn)算：σ=Mmax/(φbWx)=180×10?/(0.589×1.808×10?)≈180/(1.065)≈169N/mm2≤f=215N/mm2，滿足要求。3.某雙蓋板對(duì)接連接采用10.9級(jí)M20高強(qiáng)螺栓（d=20mm，d0=21mm），摩擦型連接，連接處鋼材為Q345（噴砂處理，μ=0.45），螺栓排列為2×3（兩列三行，行距70mm，列距80mm）。試計(jì)算該連接的最大受剪承載力設(shè)計(jì)值。解：（1）單個(gè)螺栓抗剪承載力設(shè)計(jì)值Nvb=0.9nfμP，其中10.9級(jí)M20螺栓預(yù)拉力P=155kN（查表GB50017-2017），nf=2（雙蓋板，傳力摩擦面數(shù)為2）。Nvb=0.9×2×0.45×155=0.9×2×69.75=125.55kN。（2）螺栓總數(shù)n=2×3=6個(gè)，連接受剪承載力N=n×Nvb=6×125.55=753.3kN。（3）驗(yàn)算板件凈截面抗拉承載力（假設(shè)主板厚度t=14mm，寬度b=200mm）：主板毛截面面積A=200×14=2800mm2，凈截面面積An=200×143×21×14=2800882=1918mm2（每列3個(gè)孔，共3孔）。板件抗拉承載力Ncb=An·f=1918×310≈594.58kN（Q345鋼ft=310N/mm2）。（4）連接的最大承載力取螺栓抗剪與板件抗拉的較小值，即594.58kN。結(jié)論：該連接的最大受剪承載力設(shè)計(jì)值為594.58kN。4.某軸心受壓鋼柱，截面為焊接工字形（翼緣b×t=300mm×14mm，腹板h0×tw=400mm×10mm），計(jì)算長(zhǎng)度lox=loy=6m，鋼材為Q355（fy=355N/mm2，f=310N/mm2）。試驗(yàn)算該柱的整體穩(wěn)定性（截面分類：繞x軸為b類，繞y軸為c類）。解：（1）截面幾何參數(shù)計(jì)算：截面積A=2×300×14+400×10=8400+4000=12400mm2。繞x軸慣性矩Ix=2×[300×143/12+300×14×(400/2+14/2)2]+10×4003/12≈2×[300×2744/12+300×14×(207)2]+10×64000000/12≈2×[68600+300×14×42849]+53333333≈2×[68600+180007800]+53333333≈2×180076400+53333333≈413486133mm?。ix=√(Ix/A)=√(413486133/12400)≈√33345≈182.6mm。繞y軸慣性矩Iy=2×[14×3003/12]+400×103/12≈2×[14×27000000/12]+400×1000/12≈2×31500000+33333≈63033333mm?。iy=√(Iy/A)=√(63033333/12400)≈√5083≈71.3mm。（2）長(zhǎng)細(xì)比計(jì)算：λx=lox/ix=6000/182.6≈32.8，λy=loy/iy=6000/71.3≈84.2。（3）穩(wěn)定系數(shù)φ查表（GB50017-2017）：繞x軸（b類，λx=32.8），φx≈0.94（插值法）；繞y軸（c類，λy=84.2），φy≈0.65（查表c類λ=80時(shí)φ=0.688，λ=90時(shí)φ=0.621，插值得λ=84.2時(shí)φ≈0.65）。（4）整體穩(wěn)定驗(yàn)算：取最小φ=φy=0.65，假設(shè)柱承受軸心壓力設(shè)計(jì)值N=φA·f=0.65×12400×310≈0.65×3844000≈2498600N≈2498.6kN。若實(shí)際壓力≤2498.6kN，