(2025年)鋼結構試卷及參考答案一、單項選擇題（每題2分，共20分）1.依據《鋼結構設計標準》（GB50017-2017），Q355GJC鋼材的屈服強度設計值為（）。A.295N/mm2B.305N/mm2C.325N/mm2D.355N/mm22.下列關于鋼結構疲勞破壞的描述中，錯誤的是（）。A.破壞時無明顯塑性變形B.循環(huán)次數越多，容許應力幅越小C.應力集中會顯著降低疲勞壽命D.設計時需驗算所有承受動力荷載的構件3.焊接殘余應力對鋼結構的（）無顯著影響。A.靜力強度B.剛度C.低溫冷脆D.疲勞性能4.普通螺栓受剪連接中，當栓桿直徑d=20mm時，端距s應不小于（）。A.2dB.2.5dC.3dD.3.5d5.工字形截面軸心受壓構件的整體穩(wěn)定驗算公式中，參數φ代表（）。A.截面塑性發(fā)展系數B.長細比修正系數C.穩(wěn)定系數D.鋼材強度折減系數6.計算鋼框架梁的整體穩(wěn)定性時，若梁受壓翼緣與剛性鋪板牢固連接，則（）。A.需驗算整體穩(wěn)定B.無需驗算整體穩(wěn)定C.僅需驗算局部穩(wěn)定D.需增大梁高7.下列哪類焊縫的質量等級要求最高？（）A.承受動力荷載的對接焊縫B.承受靜力荷載的角焊縫C.次要構件的角焊縫D.非直接承受動力荷載的對接焊縫8.雙肢格構式軸心受壓構件繞虛軸的整體穩(wěn)定驗算時，需采用換算長細比λ?x，其目的是（）。A.考慮綴材剪切變形的影響B(tài).簡化計算C.提高穩(wěn)定承載力D.修正截面不對稱的影響9.某壓彎構件采用彎矩作用平面內的穩(wěn)定驗算公式：N/(φ?A)+β??M?/(γ?W??(1-0.8N/N??))≤f，其中N??代表（）。A.構件的歐拉臨界力B.鋼材的抗拉強度設計值C.截面的塑性抵抗矩D.構件的局部穩(wěn)定臨界力10.鋼吊車梁設計中，驗算腹板計算高度邊緣的局部壓應力時，集中荷載的分布長度l?應取（）。A.輪壓作用點沿梁長方向的分布長度B.輪壓作用點至腹板邊緣的距離C.輪壓作用點處軌道的支承長度D.輪壓作用點處加勁肋的寬度二、填空題（每空1分，共15分）1.鋼結構中，衡量鋼材塑性性能的主要指標是__________。2.高強度螺栓摩擦型連接的承載力取決于__________和__________。3.焊接H型鋼的翼緣與腹板間的角焊縫厚度hf應滿足__________（用t表示較厚板厚度）。4.軸心受拉構件的強度驗算公式為__________，其中An為__________。5.工字形截面簡支梁的整體穩(wěn)定系數φb>0.6時，需用__________代替φb進行驗算。6.格構式構件的綴條設計時，需計算綴條所受的__________，其值由構件繞虛軸的__________確定。7.壓彎構件的局部穩(wěn)定驗算中，翼緣的寬厚比限值與__________和__________有關。8.鋼桁架節(jié)點設計時，腹桿與弦桿的間隙不宜小于__________mm，以保證焊接質量。9.門式剛架輕型房屋鋼結構中，檁條的計算需考慮__________作用下的雙向受彎。三、簡答題（每題6分，共30分）1.簡述鋼結構中選用鋼材時需考慮的主要因素。2.對比普通螺栓與高強度螺栓摩擦型連接在受力機理和破壞模式上的差異。3.說明軸心受壓構件局部穩(wěn)定驗算的意義及主要驗算方法。4.鋼框架梁與柱的剛性連接設計中，需滿足哪些構造要求？5.分析焊接殘余應力對鋼結構性能的影響，并列舉三種減小焊接殘余應力的措施。四、計算題（共35分）1.（12分）某軸心受拉鋼構件，采用Q355B鋼材（f=310N/mm2），截面為2L125×10（等邊角鋼，截面積A=2×24.37cm2=48.74cm2，截面慣性矩Ix=2×777.9cm?=1555.8cm?，回轉半徑ix=√(Ix/A)=√(1555.8/48.74)=5.65cm），構件長度l=6m，兩端鉸接。已知永久荷載產生的軸拉力N_G=350kN，可變荷載產生的軸拉力N_Q=200kN（荷載組合系數ψc=0.7）。（1）驗算構件的強度；（2）驗算構件的長細比是否滿足《鋼結構設計標準》要求（軸心受拉構件的容許長細比[λ]=350）。2.（12分）某簡支鋼梁，跨度l=6m，承受均布荷載（含自重）q=45kN/m（設計值），鋼材為Q235B（f=215N/mm2，f_v=125N/mm2），擬選用HN500×200×10×16（截面參數：A=119.2cm2，Wx=1913cm3，Ix=47830cm?，tw=10mm，h=500mm）。（1）驗算梁的抗彎強度（γx=1.05）；（2）驗算梁的抗剪強度；（3）若梁受壓翼緣未與剛性鋪板連接，且側向計算長度l1=3m，驗算梁的整體穩(wěn)定性（φb=0.82，按規(guī)范修正后φb'=0.75）。3.（11分）某單層工業(yè)廠房鋼柱，為工字形截面（翼緣：-400×20，腹板：-600×10），鋼材為Q345B（f=305N/mm2），柱高H=6m，兩端鉸接，承受軸心壓力N=2500kN，繞強軸（x軸）的彎矩Mx=300kN·m（設計值）。截面幾何參數：A=400×20×2+600×10=22000mm2，W1x=(400×6403390×6003)/(6×640)≈2.1×10?mm3（近似計算），ix=180mm，λx=H/ix=33.3，φx=0.94（查表），βmx=1.0，Nex=π2EA/(λx2)=π2×2.06×10?×22000/(33.32)≈4.1×10?N。驗算該壓彎構件在彎矩作用平面內的整體穩(wěn)定性。五、案例分析題（共20分）某多層鋼結構辦公樓，采用鋼框架-支撐結構體系，底層中柱采用箱形截面（B×H×t=400×400×20，鋼材Q355GJ），柱高4.5m，與基礎剛接，與上層柱弱軸（y軸）方向鉸接。已知該柱承受軸心壓力N=8000kN（設計值），繞強軸（x軸）的彎矩Mx=500kN·m（設計值），繞弱軸（y軸）的彎矩My=150kN·m（設計值）。（1）指出該柱可能的破壞模式；（2）需進行哪些穩(wěn)定性驗算？列出各驗算的主要公式；（3）若驗算發(fā)現繞y軸的穩(wěn)定承載力不足，可采取哪些優(yōu)化措施？參考答案一、單項選擇題1.A2.D3.A4.B5.C6.B7.A8.A9.A10.A二、填空題1.伸長率（δ5或δ10）2.摩擦面的抗滑移系數；預拉力3.1.5√t≤hf≤2t（t為較厚板厚度）4.N/An≤f；凈截面面積5.修正后的穩(wěn)定系數φb'6.剪力；換算長細比7.構件的應力狀態(tài)；鋼材強度等級8.159.風吸力三、簡答題1.主要因素包括：結構的重要性（安全等級）、荷載性質（靜力或動力）、連接方式（焊接或螺栓）、工作環(huán)境（溫度、腐蝕介質）、鋼材厚度（厚板需考慮Z向性能）。2.普通螺栓連接靠栓桿抗剪和孔壁承壓傳力，破壞模式可能為栓桿剪斷、孔壁壓壞或板件拉斷；高強度螺栓摩擦型連接靠板件間摩擦力傳力，破壞時摩擦力被克服，設計時以摩擦力剛被克服為極限狀態(tài)，不利用栓桿抗剪。3.意義：防止構件局部屈曲，避免整體失穩(wěn)前出現局部失穩(wěn)，確保構件整體承載力。方法：通過限制板件的寬厚比（或高厚比），使局部屈曲臨界應力不低于構件整體穩(wěn)定臨界應力或鋼材屈服強度。4.構造要求：梁翼緣與柱翼緣全熔透對接焊縫連接；梁腹板與柱通過高強度螺栓或角焊縫連接；柱在梁翼緣對應位置設置橫向加勁肋；焊縫質量等級不低于二級；節(jié)點域需驗算抗剪強度。5.影響：降低結構剛度（殘余應力使部分截面提前進入塑性）、增加低溫冷脆傾向、加速疲勞破壞；對靜力強度無顯著影響。措施：合理設計焊縫位置和尺寸（避免密集焊縫）、采用預熱或后熱工藝、機械矯正或振動時效消除應力、預留收縮余量減少焊接變形。四、計算題1.（1）強度驗算：荷載組合設計值N=1.2×350+1.4×200=420+280=700kN=7×10?N；An=A=48.74cm2=4874mm2（無螺栓孔），σ=N/An=7×10?/4874≈143.6N/mm2≤310N/mm2，滿足。（2）長細比λ=l0/ix=6000/56.5≈106.2≤350，滿足。2.（1）抗彎強度：Mmax=ql2/8=45×62/8=202.5kN·m=2.025×10?N·mm；σ=Mx/(γxWx)=2.025×10?/(1.05×1913×103)≈100.5N/mm2≤215N/mm2，滿足。（2）抗剪強度：Vmax=ql/2=45×6/2=135kN=1.35×10?N；τ=VS/(Ixtw)≈(1.35×10?×(500×16×(500/2-8)))/(47830×103×10)≈(1.35×10?×1.584×10?)/(4.783×10?×10)≈4.4N/mm2≤125N/mm2，滿足。（3）整體穩(wěn)定性：σ=Mx/(φb'Wx)=2.025×10?/(0.75×1913×103)≈140.7N/mm2≤215N/mm2，滿足。3.彎矩作用平面內穩(wěn)定驗算：N/(φxA)+βmxMx/(γxW1x(1-0.8N/Nex))=2500×103/(0.94×22000)+1.0×300×10?/(1.05×2.1×10?×(1-0.8×2500×103/4.1×10?))≈121.6+300×10?/(2.205×10?×0.951)≈121.6+142.8≈264.4N/mm2≤305N/mm2，滿足。五、案例分析題（1）可能的破壞模式：繞x軸或y軸的整體失穩(wěn)（彎矩作用平面內或平面外失穩(wěn)）、局部屈曲（翼緣或腹板局部失穩(wěn)）、節(jié)點域剪切破壞。（2）需驗算內容：①彎矩作用平面內的整體穩(wěn)定（x軸）：N/(φxA)+βmxMx/(γxW1x(