2025年鋼結(jié)構(gòu)試卷及參考答案(試題學(xué)習(xí))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，反映鋼材抵抗沖擊荷載能力的是（）。A.伸長(zhǎng)率B.沖擊韌性C.屈服強(qiáng)度D.抗拉強(qiáng)度2.普通螺栓連接中，當(dāng)螺栓桿直徑d=20mm時(shí)，螺栓孔徑一般取（）。A.21mmB.22mmC.23mmD.24mm3.軸心受壓構(gòu)件的整體穩(wěn)定系數(shù)φ與（）無(wú)關(guān)。A.構(gòu)件長(zhǎng)細(xì)比B.鋼材強(qiáng)度等級(jí)C.截面類型D.荷載偏心距4.焊接工字形截面簡(jiǎn)支梁，當(dāng)跨中受集中荷載作用時(shí)，為提高梁的整體穩(wěn)定性，最有效的措施是（）。A.增大梁的高度B.增加受壓翼緣寬度C.減小梁的跨度D.加強(qiáng)受拉翼緣5.摩擦型高強(qiáng)度螺栓連接的抗剪承載力取決于（）。A.螺栓桿的抗剪強(qiáng)度B.連接板件的承壓強(qiáng)度C.螺栓預(yù)拉力產(chǎn)生的摩擦力D.螺栓桿與孔壁的擠壓強(qiáng)度6.下列關(guān)于鋼結(jié)構(gòu)疲勞破壞的描述，錯(cuò)誤的是（）。A.破壞時(shí)應(yīng)力遠(yuǎn)低于鋼材抗拉強(qiáng)度B.破壞斷口分為裂紋擴(kuò)展區(qū)和瞬斷區(qū)C.主要與最大應(yīng)力值有關(guān)D.需通過(guò)控制應(yīng)力幅來(lái)驗(yàn)算7.計(jì)算格構(gòu)式軸心受壓構(gòu)件的繞虛軸整體穩(wěn)定時(shí)，需采用換算長(zhǎng)細(xì)比，其目的是（）。A.考慮綴材剪切變形的影響B(tài).簡(jiǎn)化計(jì)算過(guò)程C.提高穩(wěn)定系數(shù)D.統(tǒng)一實(shí)軸與虛軸的計(jì)算方法8.某受拉構(gòu)件采用雙角鋼截面（2L100×10，A=3852mm2），鋼材為Q355，凈截面面積An=3200mm2，則構(gòu)件的抗拉承載力設(shè)計(jì)值為（）。（f=310N/mm2）A.1194kNB.992kNC.1215kND.1080kN9.焊接組合梁的腹板局部穩(wěn)定驗(yàn)算時(shí)，當(dāng)h0/tw>170√(235/fy)時(shí)，需設(shè)置（）。A.橫向加勁肋B.縱向加勁肋C.短加勁肋D.支承加勁肋10.下列關(guān)于鋼結(jié)構(gòu)防火設(shè)計(jì)的說(shuō)法，正確的是（）。A.鋼材的耐火極限約為0.25小時(shí)B.防火涂料厚度越厚，耐火時(shí)間越短C.鋼柱的防火保護(hù)應(yīng)優(yōu)先采用空心截面D.高溫下鋼材的彈性模量基本不變二、填空題（每空1分，共15分）1.鋼材的主要力學(xué)性能指標(biāo)包括屈服強(qiáng)度、抗拉強(qiáng)度、伸長(zhǎng)率、______和冷彎性能。2.角焊縫的計(jì)算厚度hf為______（取hf≤8mm時(shí)）。3.普通螺栓連接中，端距應(yīng)≥______d0（d0為螺栓孔徑），以防止鋼板端部剪切破壞。4.軸心受拉構(gòu)件的強(qiáng)度驗(yàn)算公式為______≤f，其中An為凈截面面積。5.梁的整體失穩(wěn)形式為______，其臨界彎矩與梁的側(cè)向抗彎剛度、抗扭剛度及荷載作用位置有關(guān)。6.高強(qiáng)螺栓按受力機(jī)理分為摩擦型和______，后者在荷載作用下允許接觸面滑移。7.格構(gòu)式構(gòu)件的綴材分為綴條和______，前者主要承受剪力。8.計(jì)算梁的撓度時(shí)，應(yīng)采用______（設(shè)計(jì)值/標(biāo)準(zhǔn)值）進(jìn)行驗(yàn)算。9.鋼材的疲勞強(qiáng)度與應(yīng)力循環(huán)次數(shù)、______及構(gòu)造細(xì)節(jié)有關(guān)。10.實(shí)腹式軸心受壓構(gòu)件的局部穩(wěn)定驗(yàn)算原則是使板件的______不超過(guò)構(gòu)件的整體穩(wěn)定臨界應(yīng)力。11.焊接殘余應(yīng)力會(huì)降低構(gòu)件的______（強(qiáng)度/剛度/穩(wěn)定性），但不影響靜力強(qiáng)度。12.桁架節(jié)點(diǎn)板的厚度一般根據(jù)______（弦桿/腹桿）的最大內(nèi)力確定。13.鋼與混凝土組合梁中，剪力連接件的作用是抵抗______在交界面的縱向剪力。14.門式剛架輕型房屋鋼結(jié)構(gòu)中，檁條通常采用______截面（如C形或Z形）。15.鋼結(jié)構(gòu)防腐蝕設(shè)計(jì)中，熱浸鍍鋅層的厚度一般不小于______μm（用于大氣環(huán)境C3級(jí)）。三、簡(jiǎn)答題（每題6分，共30分）1.簡(jiǎn)述鋼材選用時(shí)需考慮的主要因素。2.普通螺栓連接與高強(qiáng)度螺栓摩擦型連接在受剪時(shí)的工作性能有何不同？3.軸心受壓構(gòu)件的局部穩(wěn)定驗(yàn)算為何要采用“等穩(wěn)原則”？4.焊接組合梁的腹板加勁肋有哪幾種類型？各自的作用是什么？5.簡(jiǎn)述鋼結(jié)構(gòu)疲勞驗(yàn)算的基本步驟。四、計(jì)算題（共35分）1.（10分）某鋼桁架下弦桿采用雙角鋼截面2L125×8（A=3880mm2，每肢截面面積A1=1940mm2，rmin=24.7mm），鋼材為Q235（f=215N/mm2）。桿長(zhǎng)l=6m，節(jié)點(diǎn)板厚度12mm，螺栓孔徑d0=21mm，每側(cè)布置2個(gè)螺栓（沿截面肢背排列）。計(jì)算該桿件的抗拉承載力設(shè)計(jì)值（需考慮截面削弱）。2.（12分）某簡(jiǎn)支焊接工字形梁，截面尺寸為h=600mm，b=250mm，tw=8mm，tf=14mm（翼緣為焰切邊），跨度L=8m，鋼材為Q345（f=305N/mm2，fv=180N/mm2）。梁上作用均布荷載設(shè)計(jì)值q=80kN/m（含自重），跨中無(wú)側(cè)向支撐。驗(yàn)算梁的抗彎強(qiáng)度、抗剪強(qiáng)度及整體穩(wěn)定性（整體穩(wěn)定系數(shù)φb=0.82）。3.（13分）某梁柱節(jié)點(diǎn)采用10.9級(jí)M20高強(qiáng)度螺栓摩擦型連接（預(yù)拉力P=155kN，摩擦面抗滑移系數(shù)μ=0.45），連接板鋼材為Q345。螺栓排列為兩列，每列5個(gè)，螺栓間距s=80mm，端距e1=50mm，邊距e2=40mm。計(jì)算該連接的最大抗剪承載力設(shè)計(jì)值（單個(gè)螺栓抗剪承載力設(shè)計(jì)值Nvb=0.9nμP，n為傳力摩擦面數(shù)）。五、案例分析題（共20分）某多層工業(yè)廠房設(shè)計(jì)中，需選用一跨8m的鋼吊車梁（中級(jí)工作制），承受最大輪壓標(biāo)準(zhǔn)值Fk=250kN（每個(gè)輪子），輪距1.5m，吊車梁自重標(biāo)準(zhǔn)值gk=1.2kN/m。鋼材采用Q355（f=310N/mm2，fvy=185N/mm2，疲勞容許應(yīng)力幅[Δσ]=144N/mm2），焊條為E50型（fwe=265N/mm2）。設(shè)計(jì)要求：（1）確定吊車梁的截面形式（建議采用焊接工字形）；（2）驗(yàn)算跨中截面的抗彎強(qiáng)度；（3）驗(yàn)算腹板與翼緣連接焊縫的強(qiáng)度；（4）驗(yàn)算吊車梁的疲勞性能（提示：需計(jì)算應(yīng)力循環(huán)次數(shù)和應(yīng)力幅）。參考答案一、單項(xiàng)選擇題1.B2.A3.D4.B5.C6.C7.A8.B9.B10.A二、填空題1.沖擊韌性2.0.7hf3.24.N/An5.彎扭失穩(wěn)6.承壓型7.綴板8.標(biāo)準(zhǔn)值9.應(yīng)力幅10.局部屈曲臨界應(yīng)力11.穩(wěn)定性12.腹桿13.鋼梁與混凝土板14.冷彎薄壁15.85三、簡(jiǎn)答題1.主要因素包括：結(jié)構(gòu)的重要性（安全等級(jí)）、荷載性質(zhì)（靜載或動(dòng)載）、連接方法（焊接或螺栓連接）、工作環(huán)境（溫度、腐蝕介質(zhì)）、鋼材厚度（厚板需考慮層狀撕裂）。2.普通螺栓受剪時(shí)，靠螺栓桿承壓和抗剪傳遞剪力，后期可能因螺栓桿剪切或孔壁承壓破壞；摩擦型高強(qiáng)螺栓靠預(yù)拉力產(chǎn)生的摩擦力傳遞剪力，荷載達(dá)到摩擦力前無(wú)滑移，破壞時(shí)外力等于摩擦力，屬?gòu)椥噪A段破壞。3.等穩(wěn)原則指保證板件的局部屈曲臨界應(yīng)力不低于構(gòu)件的整體穩(wěn)定臨界應(yīng)力，避免局部失穩(wěn)先于整體失穩(wěn)發(fā)生，確保構(gòu)件同時(shí)發(fā)生整體失穩(wěn)和局部失穩(wěn)，充分利用材料性能。4.腹板加勁肋包括橫向加勁肋（防止由剪應(yīng)力和局部壓應(yīng)力引起的腹板失穩(wěn)）、縱向加勁肋（防止由彎曲壓應(yīng)力引起的腹板失穩(wěn)）、短加勁肋（輔助橫向加勁肋，用于局部壓應(yīng)力較大處）。5.基本步驟：①確定結(jié)構(gòu)或連接的應(yīng)力循環(huán)次數(shù)；②根據(jù)構(gòu)造細(xì)節(jié)確定疲勞類別；③計(jì)算應(yīng)力幅（Δσ=σmax-σmin）；④驗(yàn)算Δσ≤[Δσ]（容許應(yīng)力幅）。四、計(jì)算題1.（1）凈截面面積計(jì)算：每側(cè)2個(gè)螺栓，截面削弱2d0×t（t為角鋼厚度8mm），An=A-2×d0×t=3880-2×21×8=3880-336=3544mm2（注：雙角鋼為兩肢，每肢削弱1個(gè)孔，故總削弱為2×1×d0×t）。（2）抗拉承載力N=An×f=3544×215=761,960N≈762kN（若考慮雙角鋼可能存在的偏心，需驗(yàn)算強(qiáng)度，但本題未提偏心，按軸心受拉計(jì)算）。2.（1）跨中彎矩M=qL2/8=80×82/8=640kN·m；（2）抗彎強(qiáng)度：截面模量Wx=bh2/6-(b-tw)(h-2tf)2/6（近似計(jì)算），實(shí)際工字形截面Wx=Ix/(h/2)，Ix=(b×h3-(b-tw)(h-2tf)3)/12=(250×6003-242×5723)/12≈1.05×101?mm?，Wx=1.05×101?/300≈3.5×10?mm3；σ=M/(γxWx)=640×10?/(1.05×3.5×10?)≈173N/mm2≤305N/mm2，滿足。（3）抗剪強(qiáng)度：最大剪力V=qL/2=80×8/2=320kN；腹板受剪面積Aw=tw×(h-2tf)=8×572=4576mm2；τ=V/Aw=320×103/4576≈70N/mm2≤180N/mm2，滿足。（4）整體穩(wěn)定性：σ=M/(φbWx)=640×10?/(0.82×3.5×10?)≈220N/mm2≤305N/mm2，滿足。3.（1）單個(gè)螺栓抗剪承載力Nvb=0.9×1×0.45×155=62.78kN（n=1，單摩擦面）；（2）連接一側(cè)有10個(gè)螺栓（兩列×5個(gè)），總抗剪承載力N=10×62.78=627.8kN；（3）需驗(yàn)算連接板件的凈截面強(qiáng)度：連接板寬度b=2×e2+4×s=2×40+4×80=400mm，厚度t=12mm（假設(shè)），An=b×t-n1×d0×t=400×12-5×21×12=4800-1260=3540mm2；N≤An×f=3540×305=1,080kN（Q345的f=305N/mm2），627.8kN≤1080kN，故由螺栓抗剪控制，最大承載力為627.8kN。五、案例分析題（1）截面形式選擇：焊接工字形，建議翼緣寬度b=250~300mm，厚度tf=14~16mm，腹板高度h=600~700mm，厚度tw=8~10mm（具體需根據(jù)計(jì)算調(diào)整）。（2）抗彎強(qiáng)度驗(yàn)算：荷載設(shè)計(jì)值q=1.2gk+1.4×(2×Fk/L輪距+其他)（需具體計(jì)算輪壓產(chǎn)生的彎矩，假設(shè)跨中最大彎矩M=800kN·m），Wx=M/(γxf)=800×10?/(1.05×310)≈2.45×10?mm3，選擇截面Wx≥2.45×10?mm3（如h=700mm，b=280mm，tf=16mm，tw=10mm，Wx≈2.6×10?mm3），σ=800×10?/(1.05×2.6×10?)≈293N/mm2≤310N/mm2，滿足。（3）焊縫強(qiáng)度驗(yàn)算：腹板與翼緣連接焊縫承受水平剪力V=Q×Sx/Ix，假設(shè)Sx=bf×tf×(h-tf)/2=280×16×(700-16)/2≈2.8×10?mm3，Ix≈(280×7003-270×6683)/12≈4.2×101?mm?，τf=V×Sx/(Ix×tw)×1