2025年鋼結(jié)構(gòu)A期末考試試題及答案一、單項(xiàng)選擇題（每題2分，共20分）1.下列關(guān)于鋼材沖擊韌性的描述中，正確的是（）。A.沖擊韌性隨溫度升高而降低B.沖擊韌性值越小，鋼材抵抗脆性斷裂的能力越強(qiáng)C.夏比V型缺口試驗(yàn)是評(píng)價(jià)沖擊韌性的常用方法D.沸騰鋼的沖擊韌性?xún)?yōu)于鎮(zhèn)靜鋼2.鋼結(jié)構(gòu)中，當(dāng)采用Q355GJ鋼時(shí)，其質(zhì)量等級(jí)符號(hào)“GJ”表示（）。A.高強(qiáng)度結(jié)構(gòu)鋼B.高性能建筑結(jié)構(gòu)用鋼C.焊接結(jié)構(gòu)用耐候鋼D.厚度方向性能鋼板3.普通螺栓受剪連接中，當(dāng)栓桿直徑d=20mm，被連接鋼板厚度之和Σt=30mm時(shí)，栓桿的抗剪面數(shù)目n_v應(yīng)為（）。A.1B.2C.3D.44.焊接工字形截面簡(jiǎn)支梁，跨中受集中荷載作用，為提高梁的整體穩(wěn)定性，最有效的措施是（）。A.增大梁的截面高度B.在梁的受壓翼緣設(shè)置側(cè)向支撐點(diǎn)C.增大腹板厚度D.減小荷載作用點(diǎn)高度5.軸心受壓構(gòu)件的穩(wěn)定系數(shù)φ與下列哪項(xiàng)因素?zé)o關(guān)？（）A.構(gòu)件的長(zhǎng)細(xì)比λB.鋼材的強(qiáng)度等級(jí)C.構(gòu)件的截面形式D.荷載的偏心距6.下列關(guān)于鋼結(jié)構(gòu)疲勞計(jì)算的描述中，錯(cuò)誤的是（）。A.疲勞破壞屬于脆性斷裂B.應(yīng)力循環(huán)次數(shù)N≥5×10?時(shí)需進(jìn)行疲勞驗(yàn)算C.計(jì)算時(shí)采用荷載的設(shè)計(jì)值D.焊接部位的疲勞性能低于非焊接部位7.雙肢格構(gòu)式軸心受壓柱，繞虛軸的穩(wěn)定計(jì)算需采用換算長(zhǎng)細(xì)比λ?x，其主要原因是（）。A.綴材的抗剪剛度不足B.實(shí)軸的慣性矩大于虛軸C.構(gòu)件的初彎曲影響D.鋼材的彈塑性性能8.受拉螺栓連接中，當(dāng)外拉力N=150kN，螺栓的預(yù)拉力P=200kN時(shí)，每個(gè)螺栓承受的總拉力N_t為（）（取殘余預(yù)拉力系數(shù)K=0.8）。A.150kNB.170kNC.200kND.230kN9.下列關(guān)于鋼桁架節(jié)點(diǎn)設(shè)計(jì)的要求中，錯(cuò)誤的是（）。A.弦桿與腹桿的軸線(xiàn)應(yīng)交匯于一點(diǎn)B.節(jié)點(diǎn)板厚度應(yīng)不小于腹桿厚度C.角焊縫的焊腳尺寸不宜大于較薄焊件厚度的1.2倍D.節(jié)點(diǎn)板邊緣與腹桿軸線(xiàn)的夾角應(yīng)≥30°10.某鋼結(jié)構(gòu)工程采用低合金高強(qiáng)度結(jié)構(gòu)鋼，其設(shè)計(jì)文件中未明確鋼材的交貨狀態(tài)，根據(jù)規(guī)范要求，應(yīng)默認(rèn)采用（）狀態(tài)交貨。A.熱軋B.正火C.控軋D.調(diào)質(zhì)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______。2.焊接連接中，常見(jiàn)的缺陷有裂紋、氣孔、夾渣、______和______。3.普通螺栓連接按受力方式分為受剪連接、受拉連接和______連接；高強(qiáng)度螺栓連接按受力機(jī)理分為_(kāi)_____型和承壓型。4.受彎構(gòu)件的整體失穩(wěn)形式為_(kāi)_____，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)。5.軸心受壓構(gòu)件的局部穩(wěn)定驗(yàn)算中，工字形截面翼緣的寬厚比限值為_(kāi)_____（用λ表示），腹板的高厚比限值為_(kāi)_____（用λ表示）。6.鋼框架柱的計(jì)算長(zhǎng)度系數(shù)μ與______和______有關(guān)，需根據(jù)框架的______和______確定。三、簡(jiǎn)答題（每題6分，共30分）1.簡(jiǎn)述鋼材的冷加工強(qiáng)化現(xiàn)象及其對(duì)鋼結(jié)構(gòu)性能的影響。2.比較普通螺栓連接與高強(qiáng)度螺栓摩擦型連接在受力機(jī)理和破壞形式上的差異。3.為什么軸心受壓構(gòu)件的穩(wěn)定系數(shù)φ隨長(zhǎng)細(xì)比λ增大而減??？請(qǐng)結(jié)合鋼材的應(yīng)力-應(yīng)變關(guān)系和構(gòu)件的屈曲模式解釋。4.鋼吊車(chē)梁設(shè)計(jì)中，除強(qiáng)度、剛度和整體穩(wěn)定驗(yàn)算外，還需進(jìn)行哪些驗(yàn)算？說(shuō)明其原因。5.簡(jiǎn)述焊接殘余應(yīng)力對(duì)鋼結(jié)構(gòu)性能的影響，并列舉兩種減少焊接殘余應(yīng)力的措施。四、計(jì)算題（共35分）1.（8分）某軸心受拉構(gòu)件由2L100×8（等邊角鋼）組成，采用Q355鋼（f=310N/mm2），構(gòu)件承受的軸心拉力設(shè)計(jì)值N=650kN（靜力荷載）。已知角鋼的截面面積A=15.63cm2，截面形心至邊緣距離z?=2.84cm，計(jì)算該構(gòu)件的強(qiáng)度是否滿(mǎn)足要求（不考慮孔洞削弱）。2.（9分）某焊接工字形截面簡(jiǎn)支梁，截面尺寸為h=600mm，b=250mm，t_f=14mm，t_w=8mm（翼緣為焰切邊），跨度L=10m，跨中受集中荷載設(shè)計(jì)值F=300kN（包括自重），荷載作用于梁的上翼緣。鋼材為Q235B（f=215N/mm2，f_v=125N/mm2），梁的側(cè)向支撐點(diǎn)間距l(xiāng)?=5m。驗(yàn)算梁的整體穩(wěn)定性（已知φ_b=0.85，γ_x=1.05）。3.（9分）某軸心受壓柱，采用焊接工字形截面（翼緣為軋制邊），尺寸為b=300mm，t_f=16mm，h=400mm，t_w=10mm，計(jì)算長(zhǎng)度l?x=l?y=6m。鋼材為Q355鋼（f=310N/mm2），截面回轉(zhuǎn)半徑i_x=16.2cm，i_y=7.8cm。計(jì)算該柱的穩(wěn)定性是否滿(mǎn)足要求（提示：查φ表時(shí)，x軸為強(qiáng)軸，y軸為弱軸）。4.（9分）某雙蓋板普通螺栓連接節(jié)點(diǎn)，被連接鋼板厚度t=14mm，蓋板厚度2×t_c=2×8mm，螺栓采用M20（d=20mm，d?=21.5mm），鋼材為Q235B（f_v^b=140N/mm2，f_c^b=305N/mm2，f=215N/mm2）。螺栓排列為兩列錯(cuò)排，縱距a=70mm，橫距b=80mm，端距c=40mm。計(jì)算該連接的最大承載力設(shè)計(jì)值（按螺栓受剪和板件承壓、凈截面強(qiáng)度分別計(jì)算）。參考答案一、單項(xiàng)選擇題1.C2.B3.A4.B5.D6.C7.A8.B9.D10.A二、填空題1.沖擊韌性；冷彎性能2.未焊透；未熔合3.拉剪復(fù)合；摩擦4.彎扭失穩(wěn)；跨長(zhǎng)5.(10+0.1λ)√(235/f_y)；(25+0.5λ)√(235/f_y)6.梁柱線(xiàn)剛度比；荷載條件；類(lèi)型（剛接/鉸接）；層數(shù)三、簡(jiǎn)答題1.冷加工強(qiáng)化指鋼材在常溫下經(jīng)機(jī)械加工（如冷拉、冷彎）后，屈服強(qiáng)度提高、塑性和韌性降低的現(xiàn)象。對(duì)鋼結(jié)構(gòu)的影響：有利方面是可提高材料利用率；不利方面是降低了鋼材的塑性?xún)?chǔ)備，可能增加脆性破壞風(fēng)險(xiǎn)，需注意后續(xù)加工中的殘余應(yīng)力控制。2.受力機(jī)理：普通螺栓靠栓桿抗剪和孔壁承壓傳力；高強(qiáng)度螺栓摩擦型連接靠板件間摩擦力傳力。破壞形式：普通螺栓可能發(fā)生栓桿剪斷、孔壁壓壞或板件拉斷；摩擦型連接在摩擦力被克服前不會(huì)發(fā)生明顯變形，破壞時(shí)板件間產(chǎn)生相對(duì)滑移（以滑移為極限狀態(tài)）。3.長(zhǎng)細(xì)比λ=μl/i，λ越大，構(gòu)件越柔。當(dāng)λ較小時(shí)，構(gòu)件可能發(fā)生彈性或彈塑性屈曲，鋼材的塑性變形可延緩屈曲，φ值較大；當(dāng)λ增大，構(gòu)件更易發(fā)生彈性屈曲，臨界應(yīng)力降低，φ值減小。本質(zhì)是長(zhǎng)細(xì)比越大，構(gòu)件抵抗屈曲的能力越弱，穩(wěn)定系數(shù)隨之降低。4.還需驗(yàn)算疲勞強(qiáng)度和局部壓應(yīng)力。疲勞驗(yàn)算因吊車(chē)反復(fù)荷載作用易引發(fā)疲勞破壞；局部壓應(yīng)力驗(yàn)算因輪壓集中作用于腹板頂部，需防止腹板局部壓屈或開(kāi)裂。5.影響：降低結(jié)構(gòu)剛度、可能引發(fā)低溫脆斷、對(duì)構(gòu)件穩(wěn)定承載力有不利影響（尤其對(duì)受壓構(gòu)件）。措施：采用合理的焊接順序、焊后進(jìn)行退火處理、設(shè)計(jì)時(shí)避免焊縫過(guò)于集中。四、計(jì)算題1.構(gòu)件凈截面面積A_n=2×15.63×100=3126mm2（無(wú)孔洞削弱）。計(jì)算應(yīng)力σ=N/A_n=650×103/3126≈208N/mm2≤f=310N/mm2，滿(mǎn)足要求。2.梁的毛截面抵抗矩W_x=bh2/6(b-t_w)h_w3/(6h)（簡(jiǎn)化計(jì)算）≈(250×6002)/6(250-8)×(600-2×14)3/(6×600)≈1.35×10?mm3。跨中彎矩M=F×L/4=300×10/4=750kN·m。整體穩(wěn)定驗(yàn)算：σ=M/(φ_bW_x)=750×10?/(0.85×1.35×10?)≈65.4N/mm2≤f=215N/mm2，滿(mǎn)足。3.長(zhǎng)細(xì)比λ_x=l?x/i_x=6000/162=37，λ_y=l?y/i_y=6000/78≈76.9。查Q355鋼b類(lèi)截面φ表（弱軸y軸），λ_y=76.9對(duì)應(yīng)φ≈0.70（具體以規(guī)范表為準(zhǔn)）。截面面積A=2×300×16+(400-2×16)×10=9600+3680=13280mm2。穩(wěn)定應(yīng)力σ=N/(φA)（假設(shè)N為設(shè)計(jì)值，需補(bǔ)充N(xiāo)，但題目未給，此處應(yīng)為已知N≤φAf=0.70×13280×310≈2.87×10?N=2870kN，若實(shí)際N≤2870kN則滿(mǎn)足）。4.螺栓受剪承載力：n_v=1（單剪），N_v^b=πd2/4×n_v×f_v^b=π×202/4×1×140≈43982N。螺栓承壓承載力：N_c^b=d×Σt×f_c^b=20×14×305=85400N。