2025年新鋼結(jié)構(gòu)習(xí)題庫及答案一、選擇題（每題2分，共20分）1.下列鋼材性能指標(biāo)中，最能反映鋼材塑性性能的是（）。A.抗拉強(qiáng)度（f_u）B.屈服強(qiáng)度（f_y）C.伸長率（δ）D.冷彎性能（冷彎試驗合格）答案：C2.普通螺栓連接受剪時，其承載力極限狀態(tài)為（）。A.螺桿被剪斷或孔壁擠壓破壞B.螺桿彎曲變形過大C.板件被拉斷D.螺栓頭被拉脫答案：A3.鋼結(jié)構(gòu)中，Q355B鋼材的“355”表示（）。A.鋼材厚度≤16mm時的屈服強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)值B.鋼材的抗拉強(qiáng)度設(shè)計值C.鋼材的伸長率要求D.鋼材的沖擊韌性等級答案：A4.軸心受拉構(gòu)件計算時，需驗算的內(nèi)容不包括（）。A.凈截面強(qiáng)度B.毛截面強(qiáng)度C.剛度（長細(xì)比）D.整體穩(wěn)定性答案：D5.焊接殘余應(yīng)力對構(gòu)件的（）無影響。A.靜力強(qiáng)度B.剛度C.低溫冷脆D.疲勞強(qiáng)度答案：A6.工字形截面梁的橫向加勁肋主要用于防止（）。A.彎曲失穩(wěn)B.剪切失穩(wěn)C.局部壓屈D.扭轉(zhuǎn)失穩(wěn)答案：B7.高強(qiáng)度螺栓摩擦型連接的抗剪承載力取決于（）。A.螺栓的抗拉強(qiáng)度B.被連接構(gòu)件接觸面的摩擦系數(shù)和預(yù)拉力C.螺栓的抗剪強(qiáng)度D.構(gòu)件的抗壓強(qiáng)度答案：B8.計算格構(gòu)式軸心受壓構(gòu)件的整體穩(wěn)定性時，需用換算長細(xì)比λ_0x代替λ_x，其目的是（）。A.考慮綴材剪切變形的影響B(tài).考慮單肢局部失穩(wěn)的影響C.考慮構(gòu)件初彎曲的影響D.考慮荷載偏心的影響答案：A9.下列哪類構(gòu)件需進(jìn)行疲勞驗算？（）A.承受靜力荷載的次梁B.承受頻繁反復(fù)荷載的吊車梁C.承受風(fēng)荷載的屋面檁條D.承受雪荷載的屋架下弦桿答案：B10.鋼結(jié)構(gòu)中，采用螺栓連接時，螺栓的最小間距一般?。ǎ┍堵菟讖健.2B.3C.4D.5答案：B二、簡答題（每題6分，共30分）1.簡述鋼材發(fā)生脆性斷裂的主要影響因素及預(yù)防措施。答：主要影響因素：鋼材的化學(xué)成分（如硫、磷含量過高）、低溫環(huán)境、應(yīng)力集中（如缺口、孔洞）、厚板效應(yīng)（三向拉應(yīng)力）、加載速度過快。預(yù)防措施：選用沖擊韌性好的鋼材（如Q355D/E級）；設(shè)計時避免截面突變，減少應(yīng)力集中；控制板厚，避免過厚；施工中保證焊接質(zhì)量，減少缺陷；對重要結(jié)構(gòu)進(jìn)行低溫沖擊韌性檢驗。2.普通螺栓連接與高強(qiáng)度螺栓摩擦型連接在受力機(jī)理上的主要區(qū)別是什么？答：普通螺栓連接靠螺栓桿受剪和孔壁承壓傳力，當(dāng)外力超過螺栓抗剪或承壓承載力時，連接失效；高強(qiáng)度螺栓摩擦型連接靠螺栓預(yù)拉力使被連接件接觸面產(chǎn)生摩擦力傳力，外力需克服摩擦力后連接才會滑移，此時即達(dá)到承載力極限狀態(tài)，螺栓桿本身未直接承受剪力（設(shè)計時不考慮桿身抗剪）。3.簡述實腹式軸心受壓構(gòu)件的整體穩(wěn)定計算步驟。答：①確定構(gòu)件的計算長度l_ox、l_oy（根據(jù)端部約束條件）；②計算構(gòu)件對x軸、y軸的長細(xì)比λ_x=l_ox/i_x、λ_y=l_oy/i_y（i為回轉(zhuǎn)半徑）；③根據(jù)截面類型（a、b、c、d類）和最大長細(xì)比λ_max，查穩(wěn)定系數(shù)φ；④驗算整體穩(wěn)定性：N/(φA)≤f（N為軸心壓力設(shè)計值，A為毛截面面積，f為鋼材強(qiáng)度設(shè)計值）。4.焊接工字形截面梁的腹板加勁肋有哪幾種類型？各自的作用是什么？答：①橫向加勁肋：防止腹板因剪應(yīng)力過大發(fā)生剪切失穩(wěn)；②縱向加勁肋：防止腹板因彎曲壓應(yīng)力過大發(fā)生彎曲失穩(wěn)（通常布置在腹板受壓區(qū)，距受壓翼緣1/4~1/5腹板高度處）；③短加勁肋：當(dāng)腹板受局部壓應(yīng)力較大時，配合橫向加勁肋防止局部壓屈；④支承加勁肋：布置在梁的支座或集中荷載作用處，傳遞集中力并防止腹板局部壓壞。5.簡述鋼結(jié)構(gòu)中“強(qiáng)節(jié)點(diǎn)弱構(gòu)件”設(shè)計原則的含義及實現(xiàn)方法。答：含義：節(jié)點(diǎn)的承載力應(yīng)高于所連接構(gòu)件的承載力，確保在地震或其他動力荷載作用下，構(gòu)件先于節(jié)點(diǎn)破壞，避免結(jié)構(gòu)整體倒塌。實現(xiàn)方法：①節(jié)點(diǎn)連接（如焊縫、螺栓）的強(qiáng)度設(shè)計值乘以放大系數(shù)（如1.2~1.3）；②增加節(jié)點(diǎn)板厚度或螺栓數(shù)量；③采用全熔透焊縫，提高連接質(zhì)量；④對梁柱節(jié)點(diǎn)，通過加腋、擴(kuò)大翼緣等方式增強(qiáng)節(jié)點(diǎn)區(qū)剛度和強(qiáng)度。三、計算題（共50分）1.（10分）某軸心受拉構(gòu)件采用Q355B鋼材，截面為2L100×8（等邊角鋼，每肢截面積A=15.63cm2，兩個角鋼截面積A=31.26cm2，截面回轉(zhuǎn)半徑i_x=3.05cm，i_y=1.98cm），構(gòu)件計算長度l_ox=l_oy=4m。構(gòu)件承受的軸心拉力設(shè)計值N=600kN。試驗算該構(gòu)件的強(qiáng)度和剛度（長細(xì)比）。（已知：Q355B鋼材的抗拉強(qiáng)度設(shè)計值f=305N/mm2，長細(xì)比限值[λ]=350）解：（1）強(qiáng)度驗算：構(gòu)件為雙角鋼組合截面，需考慮凈截面強(qiáng)度。假設(shè)螺栓孔直徑d=21.5mm（M20螺栓，孔徑比螺栓直徑大1.5mm），單肢截面寬度b=100mm，每個角鋼在節(jié)點(diǎn)處可能有1個螺栓孔，凈截面面積A_n=2×(A-d×t)=2×(15.63×100-21.5×8)=2×(1563-172)=2×1391=2782mm2（注：實際工程中需根據(jù)連接方式確定孔數(shù)，此處假設(shè)單孔）。強(qiáng)度驗算：σ=N/A_n=600×103/2782≈215.7N/mm2≤f=305N/mm2，滿足。（2）剛度驗算：長細(xì)比λ_x=l_ox/i_x=4000/30.5≈131.1≤[λ]=350；λ_y=l_oy/i_y=4000/19.8≈202.0≤[λ]=350，滿足。2.（12分）某簡支焊接工字形梁，截面尺寸為h=600mm，b=250mm，t_w=8mm，t_f=14mm（翼緣厚度），跨度L=6m，承受均布荷載設(shè)計值q=80kN/m（包括自重）。鋼材為Q345B（f=310N/mm2，f_v=180N/mm2）。試驗算梁的抗彎強(qiáng)度和抗剪強(qiáng)度（不考慮截面塑性發(fā)展）。解：（1）計算最大彎矩和剪力：跨中最大彎矩M_max=qL2/8=80×62/8=360kN·m=360×10^6N·mm；支座最大剪力V_max=qL/2=80×6/2=240kN=240×103N。（2）截面特性計算：翼緣面積A_f=250×14=3500mm2（單翼緣），腹板面積A_w=600×8=4800mm2；截面慣性矩I_x=2×[250×14×(600/2-14/2)^2]+(8×6003)/12=2×[3500×(293)^2]+(8×216×10^6)/12=2×3500×85849+144×10^6=2×300.47×10^6+144×10^6=600.94×10^6+144×10^6=744.94×10^6mm^4；截面抵抗矩W_x=I_x/(h/2)=744.94×10^6/(300)=2.483×10^6mm3。（3）抗彎強(qiáng)度驗算（不考慮塑性發(fā)展，γ_x=1.0）：σ=M_max/(γ_xW_x)=360×10^6/(1.0×2.483×10^6)≈145N/mm2≤f=310N/mm2，滿足。（4）抗剪強(qiáng)度驗算：腹板計算高度h_w=h-2t_f=600-2×14=572mm；腹板截面面積A_w=h_w×t_w=572×8=4576mm2；剪應(yīng)力τ=V_max×S/(I_x×t_w)，其中S為中和軸以上面積對中和軸的靜矩：S=250×14×(300-14/2)+(572/2)×8×(572/4)=250×14×293+286×8×143=1,025,500+325,376=1,350,876mm3；τ=240×103×1,350,876/(744.94×10^6×8)=240×103×1,350,876/(5.9595×10^9)≈240×0.2267≈54.4N/mm2≤f_v=180N/mm2，滿足。3.（12分）某軸心受壓柱采用焊接工字形截面（翼緣寬度b=300mm，厚度t=16mm；腹板高度h=500mm，厚度tw=10mm），計算長度l_ox=6m（繞強(qiáng)軸x），l_oy=3m（繞弱軸y）。鋼材為Q355B（f=305N/mm2）。試計算該柱的最大承載力設(shè)計值N（需考慮整體穩(wěn)定性，截面分類：繞x軸為b類，繞y軸為c類）。解：（1）計算截面幾何特性：毛截面面積A=2×300×16+500×10=9600+5000=14600mm2；對x軸的慣性矩I_x=(300×(500+2×16)^3)/12-(300-10)×5003/12（近似計算）=(300×5323)/12-(290×5003)/12≈(300×150.56×10^6)/12-(290×125×10^6)/12≈(45.168×10^9)/12-(36.25×10^9)/12≈3.764×10^9-3.021×10^9=0.743×10^9mm^4；回轉(zhuǎn)半徑i_x=√(I_x/A)=√(0.743×10^9/14600)=√(50,890)≈225.6mm；對y軸的慣性矩I_y=2×(16×3003)/12+(500×103)/12≈2×(16×27×10^6)/12+(500×1000)/12≈(864×10^6)/12+41,666≈72×10^6+41,666≈72.04×10^6mm^4；回轉(zhuǎn)半徑i_y=√(I_y/A)=√(72.04×10^6/14600)=√(4934)≈70.2mm。（2）計算長細(xì)比：λ_x=l_ox/i_x=6000/225.6≈26.6；λ_y=l_oy/i_y=3000/70.2≈42.7。（3）查穩(wěn)定系數(shù)φ：繞x軸（b類），λ_x=26.6，查《鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)》表C.0.2，φ_x≈0.95；繞y軸（c類），λ_y=42.7，查表C.0.3，φ_y≈0.88（插值法：λ=40時φ=0.895，λ=45時φ=0.87，λ=42.7≈0.88）。（4）整體穩(wěn)定性控制由較小的φ決定，即φ=0.88；最大承載力N=φAf=0.88×14600×305≈0.88×4,453,000≈3,918,640N≈3919kN。4.（8分）某雙蓋板對接焊縫連接，主板厚度t=12mm，寬度b=250mm，鋼材為Q235B（f_t^w=185N/mm2），焊縫質(zhì)量等級為三級（需考慮強(qiáng)度折減系數(shù)0.85）。試計算該焊縫能承受的最大軸心拉力設(shè)計值N。解：對接焊縫的計算長度l_w=b（無引弧板時需扣除2t，但題目未說明，假設(shè)使用引弧板，l_w=b=250mm）；焊縫有效厚度h_e=t=12mm（對接焊縫厚度等于板厚）；焊縫抗拉強(qiáng)度設(shè)計值f_t^w'=0.85×185=157.25N/mm2；最大拉力N=h_e×l_w×f_t^w'=12×250×157.25=12×39,312.5=