2025年鋼結(jié)構(gòu)原理試卷及答案一、單項(xiàng)選擇題（每題2分，共20分）1.下列鋼材性能指標(biāo)中，最能反映鋼材塑性變形能力的是（）。A.屈服強(qiáng)度fyB.抗拉強(qiáng)度fuC.伸長率δ5D.冷彎性能2.焊接殘余應(yīng)力對構(gòu)件的（）無顯著影響。A.靜力強(qiáng)度B.剛度C.低溫冷脆D.疲勞強(qiáng)度3.普通螺栓受剪連接中，當(dāng)栓桿直徑d=20mm時(shí)，端距s的最小取值為（）。A.2dB.2.5dC.3dD.3.5d4.軸心受壓構(gòu)件的整體穩(wěn)定系數(shù)φ與（）無關(guān)。A.構(gòu)件長細(xì)比λB.鋼材強(qiáng)度等級C.截面類型D.荷載作用位置5.工字形截面簡支梁受純彎矩作用時(shí)，保證梁整體穩(wěn)定的最有效措施是（）。A.增加梁的截面高度B.設(shè)置側(cè)向支撐C.增大翼緣寬度D.提高鋼材強(qiáng)度6.摩擦型高強(qiáng)度螺栓連接的極限承載力取決于（）。A.螺栓桿的抗剪強(qiáng)度B.連接板件的承壓強(qiáng)度C.板件間的摩擦力D.螺栓桿的抗拉強(qiáng)度7.計(jì)算格構(gòu)式軸心受壓構(gòu)件繞虛軸的整體穩(wěn)定性時(shí)，需采用換算長細(xì)比λ0x，其目的是（）。A.考慮綴材的變形影響B(tài).考慮截面扭轉(zhuǎn)的影響C.簡化計(jì)算D.提高安全儲備8.下列關(guān)于鋼梁局部穩(wěn)定的說法中，錯(cuò)誤的是（）。A.翼緣的局部失穩(wěn)屬于強(qiáng)度破壞B.腹板加勁肋可提高腹板的局部穩(wěn)定性C.翼緣寬厚比限值基于彈性失穩(wěn)理論D.腹板高厚比限值與應(yīng)力狀態(tài)相關(guān)9.壓彎構(gòu)件在彎矩作用平面內(nèi)的穩(wěn)定驗(yàn)算公式中，γx為截面塑性發(fā)展系數(shù)，當(dāng)構(gòu)件需要計(jì)算疲勞時(shí)，γx應(yīng)?。ǎ?。A.1.0B.1.05C.1.15D.1.2010.鋼材的疲勞破壞屬于（）。A.塑性破壞B.脆性破壞C.徐變破壞D.累積變形破壞二、填空題（每空1分，共15分）1.鋼材的主要力學(xué)性能指標(biāo)包括強(qiáng)度、塑性、冷彎性能和__________。2.角焊縫的計(jì)算長度不宜小于__________，也不宜大于__________（當(dāng)內(nèi)力沿焊縫長度方向分布均勻時(shí)除外）。3.普通螺栓連接按受力方式可分為受剪、受拉和__________連接。4.軸心受壓構(gòu)件的截面選擇原則是__________、__________和便于連接。5.鋼梁的整體穩(wěn)定系數(shù)φb可通過查表或公式計(jì)算，當(dāng)φb>0.6時(shí)，需用__________對其進(jìn)行修正。6.格構(gòu)式構(gòu)件的綴材分為__________和__________兩種形式。7.壓彎構(gòu)件的二階效應(yīng)是指__________和__________引起的附加彎矩。8.鋼結(jié)構(gòu)中，當(dāng)板件的寬厚比超過限值時(shí)，可能發(fā)生__________失穩(wěn)；當(dāng)構(gòu)件長細(xì)比過大時(shí)，可能發(fā)生__________失穩(wěn)。9.鋼材的沖擊韌性隨溫度降低而下降，當(dāng)溫度降至__________時(shí)，沖擊韌性急劇降低，稱為冷脆現(xiàn)象。三、簡答題（每題6分，共30分）1.簡述鋼材中硫、磷元素對性能的影響。2.比較對接焊縫與角焊縫的優(yōu)缺點(diǎn)及適用場合。3.說明軸心受壓構(gòu)件中“有效截面”和“毛截面”的區(qū)別，并指出在何種情況下需采用有效截面計(jì)算。4.分析影響梁整體穩(wěn)定性的主要因素，并列舉提高梁整體穩(wěn)定性的措施。5.闡述高強(qiáng)度螺栓摩擦型連接與承壓型連接的工作機(jī)理及設(shè)計(jì)計(jì)算的主要區(qū)別。四、計(jì)算題（共35分）1.（10分）某軸心受壓柱采用焊接工字形截面（無孔洞），截面尺寸為：翼緣b×t=250mm×12mm，腹板h0×tw=400mm×8mm，計(jì)算長度lox=loy=6m，鋼材為Q235B（fy=235N/mm2，f=215N/mm2）。已知截面幾何參數(shù)：A=2×250×12+400×8=9200mm2，Ix=1/12×250×(424)3-1/12×(250-8)×4003=約1.25×10?mm?，Iy=2×[1/12×12×2503+12×250×(206)2]=約2.8×10?mm?。試驗(yàn)算該柱的整體穩(wěn)定性。（注：λx=√(A/Ix)×lox，λy=√(A/Iy)×loy，Q235鋼b類截面φ值：λ=80時(shí)φ=0.688，λ=85時(shí)φ=0.656）2.（12分）某雙蓋板對接連接采用普通C級螺栓（d=20mm，d0=21.5mm），鋼板寬度B=240mm，厚度t=12mm，蓋板厚度t1=8mm，鋼材為Q235B（fvb=140N/mm2，fcb=305N/mm2，f=215N/mm2）。螺栓排列為兩排并列，間距s=70mm，端距a=40mm，邊距b=40mm。承受軸心拉力N=350kN，試驗(yàn)算該連接的強(qiáng)度（按最不利截面計(jì)算）。3.（13分）某簡支梁跨度l=6m，采用熱軋H型鋼HN500×200×10×16（截面參數(shù)：A=119.2cm2，Wx=1913cm3，Sx=1120cm3，tw=10mm，h=500mm），鋼材為Q345B（f=310N/mm2，fv=180N/mm2）。梁上作用均布荷載q=45kN/m（含自重），跨中無側(cè)向支撐，梁的整體穩(wěn)定系數(shù)φb=0.82（已考慮修正）。試驗(yàn)算梁的抗彎強(qiáng)度、抗剪強(qiáng)度及整體穩(wěn)定性。答案一、單項(xiàng)選擇題1.C2.A3.B4.D5.B6.C7.A8.A9.A10.B二、填空題1.沖擊韌性2.8hf；60hf3.拉剪復(fù)合受力4.等穩(wěn)定性；較大的截面回轉(zhuǎn)半徑5.等效臨界彎矩系數(shù)6.綴條；綴板7.構(gòu)件撓曲；二階P-δ效應(yīng)8.局部；整體9.冷脆轉(zhuǎn)變溫度三、簡答題1.硫：易形成低熔點(diǎn)共晶體（FeS與Fe），導(dǎo)致鋼材在高溫加工時(shí)發(fā)生熱脆（熱加工開裂）；磷：提高鋼材強(qiáng)度和硬度，但顯著降低塑性和韌性，尤其低溫下加劇冷脆，且使可焊性變差。2.對接焊縫：優(yōu)點(diǎn)是傳力直接、截面無削弱、剛度大；缺點(diǎn)是對焊件坡口加工要求高，需保證焊縫質(zhì)量，適用于受力較大、要求連續(xù)傳力的重要連接（如梁翼緣與腹板連接）。角焊縫：優(yōu)點(diǎn)是構(gòu)造簡單、施工方便，對焊件尺寸精度要求低；缺點(diǎn)是傳力路徑曲折、應(yīng)力集中明顯、截面削弱大，適用于次要連接或無法采用對接焊縫的場合（如桁架節(jié)點(diǎn)板與桿件連接）。3.毛截面：不考慮孔洞等削弱的截面面積；有效截面：考慮局部失穩(wěn)后實(shí)際承載的有效面積（如受壓板件局部屈曲后，邊緣部分仍能承受應(yīng)力，中間部分退出工作）。當(dāng)板件寬厚比超過限值發(fā)生局部失穩(wěn)時(shí)，需采用有效截面計(jì)算構(gòu)件的承載力（如薄壁型鋼構(gòu)件）。4.主要因素：梁的側(cè)向抗彎剛度（Iy）、抗扭剛度（It）、受壓翼緣的自由長度（l1）、荷載作用位置（上翼緣或下翼緣）、截面形式（工字形、箱形等）。提高措施：增大側(cè)向支撐間距（減小l1）、增大受壓翼緣寬度（提高Iy）、設(shè)置側(cè)向支撐、采用箱形截面（提高抗扭剛度）。5.摩擦型連接：依靠板件間摩擦力傳遞荷載，極限狀態(tài)為摩擦力被克服（此時(shí)螺栓未受剪，板件未承壓）；設(shè)計(jì)時(shí)取摩擦力作為承載力，需控制板件間摩擦系數(shù)和預(yù)拉力。承壓型連接：允許摩擦力被克服后，螺栓桿與孔壁接觸承壓傳力，極限狀態(tài)為螺栓抗剪或板件承壓破壞；設(shè)計(jì)時(shí)按螺栓抗剪和板件承壓計(jì)算，承載力高于摩擦型，但變形較大，不適用于承受動力荷載或需要嚴(yán)格控制變形的結(jié)構(gòu)。四、計(jì)算題1.（1）計(jì)算長細(xì)比：λx=lox/√(Ix/A)=6000/√(1.25×10?/9200)=6000/√(13587)=6000/116.58≈51.47λy=loy/√(Iy/A)=6000/√(2.8×10?/9200)=6000/√(30435)=6000/174.46≈34.4（2）確定φ值：取較大長細(xì)比λx=51.47，Q235鋼b類截面，λ=50時(shí)φ=0.856，λ=55時(shí)φ=0.815，線性插值得φ≈0.856-(51.47-50)/(55-50)×(0.856-0.815)=0.856-1.47/5×0.041≈0.856-0.012≈0.844（3）整體穩(wěn)定驗(yàn)算：N/(φA)=N/(0.844×9200)，假設(shè)N為設(shè)計(jì)值，需題目補(bǔ)充N，但按常規(guī)設(shè)計(jì)，若N≤φA×f=0.844×9200×215≈0.844×1978000≈1679kN，則滿足。2.（1）螺栓抗剪驗(yàn)算：單栓抗剪承載力Nvb=nv×(πd2/4)×fvb=2×(π×202/4)×140=2×314.16×140≈87965N=87.97kN螺栓數(shù)目n=4，總抗剪承載力4×87.97=351.88kN≥350kN，滿足。（2）板件承壓驗(yàn)算：單栓承壓承載力Ncb=d×tmin×fcb=20×12×305=73200N=73.2kN總承壓承載力4×73.2=292.8kN<350kN，不滿足（注：此處需檢查是否蓋板厚度更小，tmin=8mm，則Ncb=20×8×305=48800N，總4×48800=195.2kN，更不滿足，說明螺栓排列或數(shù)量需調(diào)整）。3.（1）抗彎強(qiáng)度：跨中最大彎矩Mmax=ql2/8=45×62/8=202.5kN·mσ=Mmax/(γxWx)=202.5×10?/(1.05×1913×103)=202.5×10?/(2008.65×103)≈100.8N/mm2≤310N/mm2，滿足。（2）抗剪強(qiáng)度：支座最大剪力Vmax=ql/2=45×6/2=135kNτ=VSx/(Ixtw)，因Ix=Wx×h/2=1913×103