鋼結(jié)構(gòu)模擬習(xí)題+答案一、單項(xiàng)選擇題（每題2分，共20分）1.鋼材的設(shè)計(jì)強(qiáng)度是根據(jù)（）確定的。A.比例極限B.彈性極限C.屈服點(diǎn)D.極限強(qiáng)度答案：C。鋼材的設(shè)計(jì)強(qiáng)度一般取屈服點(diǎn)，因?yàn)楫?dāng)鋼材應(yīng)力達(dá)到屈服點(diǎn)后，會(huì)產(chǎn)生較大的塑性變形，結(jié)構(gòu)的正常使用會(huì)受到影響，所以以屈服點(diǎn)作為設(shè)計(jì)強(qiáng)度的依據(jù)。2.在構(gòu)件發(fā)生斷裂破壞前，有明顯先兆的情況是（）的典型特征。A.脆性破壞B.塑性破壞C.強(qiáng)度破壞D.失穩(wěn)破壞答案：B。塑性破壞在構(gòu)件發(fā)生斷裂破壞前有明顯的變形和預(yù)兆，而脆性破壞則沒(méi)有明顯預(yù)兆，突然發(fā)生破壞。強(qiáng)度破壞主要側(cè)重于構(gòu)件應(yīng)力達(dá)到強(qiáng)度極限而破壞；失穩(wěn)破壞是構(gòu)件在壓力作用下突然失去平衡的狀態(tài)。3.同類鋼種的鋼板，厚度越大（）。A.強(qiáng)度越低B.塑性越好C.韌性越好D.內(nèi)部構(gòu)造缺陷越少答案：A。對(duì)于同類鋼種的鋼板，厚度越大，軋制過(guò)程中內(nèi)部缺陷可能越多，冷卻速度不均勻等因素導(dǎo)致其強(qiáng)度越低，塑性和韌性也會(huì)相對(duì)變差。4.角焊縫的最小焊腳尺寸hfmin≥1.5，其中t（）。A.為角焊縫的焊腳尺寸B.為較薄焊件的厚度C.為較厚焊件的厚度D.為任意焊件的厚度答案：C。角焊縫的最小焊腳尺寸hfmin≥1.5（t為較厚焊件的厚度），這是為了保證角焊縫的強(qiáng)度和質(zhì)量。5.摩擦型高強(qiáng)度螺栓連接與承壓型高強(qiáng)度螺栓連接的主要區(qū)別是（）。A.摩擦面處理不同B.材料不同C.預(yù)拉力不同D.設(shè)計(jì)計(jì)算方法不同答案：D。摩擦型高強(qiáng)度螺栓連接是依靠板件間的摩擦力來(lái)承受荷載，以摩擦力剛被克服作為承載能力極限狀態(tài)；承壓型高強(qiáng)度螺栓連接是允許接觸面滑移，以螺栓桿剪切和孔壁承壓破壞作為承載能力極限狀態(tài)，二者設(shè)計(jì)計(jì)算方法不同。6.軸心受壓構(gòu)件的整體穩(wěn)定系數(shù)φ與（）等因素有關(guān)。A.構(gòu)件的截面類別、長(zhǎng)細(xì)比B.構(gòu)件的截面類別、計(jì)算長(zhǎng)度C.構(gòu)件的計(jì)算長(zhǎng)度、長(zhǎng)細(xì)比D.構(gòu)件的長(zhǎng)細(xì)比、鋼材強(qiáng)度答案：A。軸心受壓構(gòu)件的整體穩(wěn)定系數(shù)φ主要與構(gòu)件的截面類別（不同的截面形狀和尺寸對(duì)穩(wěn)定性影響不同）和長(zhǎng)細(xì)比（反映構(gòu)件的細(xì)長(zhǎng)程度，長(zhǎng)細(xì)比越大，穩(wěn)定性越差）有關(guān)。7.梁的受壓翼緣側(cè)向支承點(diǎn)的間距和截面尺寸都不改變，且跨內(nèi)的最大彎矩相等，則臨界彎矩最低的是（）。A.受多個(gè)集中荷載的梁B.受均布荷載的梁C.受純彎矩作用的梁D.受跨中一個(gè)集中荷載的梁答案：C。在受壓翼緣側(cè)向支承點(diǎn)的間距和截面尺寸不變且跨內(nèi)最大彎矩相等的情況下，純彎矩作用的梁其臨界彎矩最低，因?yàn)榧儚澗刈饔孟铝旱氖芰顟B(tài)更不利于其整體穩(wěn)定。8.計(jì)算格構(gòu)式壓彎構(gòu)件的綴件時(shí)，剪力應(yīng)?。ǎ?。A.構(gòu)件實(shí)際剪力設(shè)計(jì)值B.由公式V=計(jì)算的剪力C.構(gòu)件實(shí)際剪力設(shè)計(jì)值與由公式V=計(jì)算的剪力兩者中之較大值D.構(gòu)件實(shí)際剪力設(shè)計(jì)值與由公式V=計(jì)算的剪力兩者中之較小值答案：C。計(jì)算格構(gòu)式壓彎構(gòu)件的綴件時(shí)，剪力應(yīng)取構(gòu)件實(shí)際剪力設(shè)計(jì)值與由公式V=計(jì)算的剪力兩者中之較大值，以保證綴件的設(shè)計(jì)安全可靠。9.焊接組合梁腹板中，布置橫向加勁肋對(duì)防止（）引起的局部失穩(wěn)最有效。A.剪應(yīng)力B.彎曲應(yīng)力C.復(fù)合應(yīng)力D.局部壓應(yīng)力答案：A。橫向加勁肋主要是為了提高腹板的抗剪能力，對(duì)防止剪應(yīng)力引起的局部失穩(wěn)最有效。10.鋼材的冷彎性能可檢驗(yàn)鋼材的（）。A.強(qiáng)度和韌性B.塑性變形能力C.內(nèi)部構(gòu)造缺陷D.可焊性答案：C。鋼材的冷彎性能是通過(guò)彎曲試驗(yàn)來(lái)檢驗(yàn)鋼材在常溫下承受彎曲變形而不破裂的能力，它可以揭示鋼材內(nèi)部的構(gòu)造缺陷，如裂紋、分層等。二、多項(xiàng)選擇題（每題3分，共15分）1.鋼材的主要力學(xué)性能指標(biāo)包括（）。A.屈服強(qiáng)度B.極限強(qiáng)度C.伸長(zhǎng)率D.冷彎性能E.沖擊韌性答案：ABCDE。屈服強(qiáng)度和極限強(qiáng)度反映了鋼材的強(qiáng)度性能；伸長(zhǎng)率體現(xiàn)了鋼材的塑性變形能力；冷彎性能可檢驗(yàn)鋼材內(nèi)部構(gòu)造缺陷；沖擊韌性則反映鋼材在動(dòng)荷載作用下抵抗破壞的能力，這些都是鋼材重要的力學(xué)性能指標(biāo)。2.鋼結(jié)構(gòu)的連接方法可分為（）。A.焊接連接B.螺栓連接C.鉚釘連接D.綁扎連接E.榫卯連接答案：ABC。焊接連接是通過(guò)高溫使鋼材局部熔化連接在一起；螺栓連接是用螺栓將構(gòu)件連接；鉚釘連接是用鉚釘將構(gòu)件鉚合，這三種是鋼結(jié)構(gòu)常用的連接方法。綁扎連接一般用于鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)；榫卯連接是木結(jié)構(gòu)常用的連接方式。3.影響梁整體穩(wěn)定性的因素有（）。A.梁的截面形式B.荷載種類及作用位置C.梁的側(cè)向支承點(diǎn)間距D.梁的跨度E.鋼材的強(qiáng)度答案：ABCD。梁的截面形式不同，其抗扭和抗彎能力不同，會(huì)影響整體穩(wěn)定性；荷載種類（如均布荷載、集中荷載等）及作用位置（作用在受壓翼緣還是受拉翼緣）對(duì)梁的受力狀態(tài)有影響；梁的側(cè)向支承點(diǎn)間距越小，梁越不容易發(fā)生側(cè)向失穩(wěn)；梁的跨度越大，整體穩(wěn)定性越差。鋼材的強(qiáng)度主要影響梁的承載能力，對(duì)整體穩(wěn)定性影響較小。4.軸心受壓構(gòu)件的局部穩(wěn)定計(jì)算是為了防止（）。A.板件的屈曲B.構(gòu)件的整體失穩(wěn)C.板件的強(qiáng)度破壞D.板件的局部破壞E.構(gòu)件的疲勞破壞答案：AD。軸心受壓構(gòu)件的局部穩(wěn)定計(jì)算主要是為了防止構(gòu)件中的板件發(fā)生屈曲和局部破壞，保證板件能夠正常工作，而整體失穩(wěn)是通過(guò)整體穩(wěn)定計(jì)算來(lái)控制的，強(qiáng)度破壞和疲勞破壞與局部穩(wěn)定計(jì)算的目的不同。5.鋼結(jié)構(gòu)的防銹措施有（）。A.涂漆B.鍍鋅C.鍍鎳D.采用耐候鋼E.陰極保護(hù)答案：ABDE。涂漆是一種常見(jiàn)的防銹方法，通過(guò)在鋼材表面涂上防銹漆來(lái)隔絕空氣和水分；鍍鋅是在鋼材表面鍍上一層鋅，形成保護(hù)膜；采用耐候鋼本身具有較好的抗腐蝕性能；陰極保護(hù)是通過(guò)外加電流或犧牲陽(yáng)極的方法來(lái)防止鋼材腐蝕。鍍鎳一般不用于鋼結(jié)構(gòu)的防銹。三、判斷題（每題1分，共10分）1.鋼材的伸長(zhǎng)率越大，表明鋼材的塑性越好。（）答案：√。伸長(zhǎng)率是衡量鋼材塑性變形能力的指標(biāo)，伸長(zhǎng)率越大，說(shuō)明鋼材在破壞前能夠產(chǎn)生更大的塑性變形，即塑性越好。2.焊接殘余應(yīng)力對(duì)構(gòu)件的靜力強(qiáng)度沒(méi)有影響。（）答案：√。焊接殘余應(yīng)力是一種自應(yīng)力，在靜力荷載作用下，構(gòu)件的靜力強(qiáng)度只與鋼材的屈服強(qiáng)度等有關(guān)，焊接殘余應(yīng)力不會(huì)影響構(gòu)件的靜力強(qiáng)度，但會(huì)影響構(gòu)件的剛度、疲勞性能等。3.普通螺栓連接和高強(qiáng)度螺栓連接的受力性能是相同的。（）答案：×。普通螺栓連接是靠螺栓桿的抗剪和孔壁的承壓來(lái)傳力；高強(qiáng)度螺栓連接分為摩擦型和承壓型，摩擦型主要靠板件間的摩擦力傳力，承壓型允許接觸面滑移，靠螺栓桿剪切和孔壁承壓破壞作為承載能力極限狀態(tài)，二者受力性能不同。4.軸心受壓構(gòu)件的長(zhǎng)細(xì)比越大，其整體穩(wěn)定性越好。（）答案：×。軸心受壓構(gòu)件的長(zhǎng)細(xì)比越大，構(gòu)件越細(xì)長(zhǎng)，越容易發(fā)生整體失穩(wěn)，其整體穩(wěn)定性越差。5.梁的抗剪強(qiáng)度計(jì)算公式中，剪應(yīng)力是按平均剪應(yīng)力計(jì)算的。（）答案：√。梁的抗剪強(qiáng)度計(jì)算公式中，剪應(yīng)力是將剪力除以腹板的有效面積，按平均剪應(yīng)力計(jì)算。6.格構(gòu)式壓彎構(gòu)件的綴件設(shè)計(jì)時(shí)，不考慮構(gòu)件的剪力。（）答案：×。計(jì)算格構(gòu)式壓彎構(gòu)件的綴件時(shí)，需要考慮剪力，且剪力應(yīng)取構(gòu)件實(shí)際剪力設(shè)計(jì)值與由公式計(jì)算的剪力兩者中之較大值。7.鋼材的疲勞破壞是由拉應(yīng)力引起的，與壓應(yīng)力無(wú)關(guān)。（）答案：×。鋼材的疲勞破壞是在交變應(yīng)力作用下發(fā)生的，無(wú)論是拉應(yīng)力還是壓應(yīng)力，只要存在交變應(yīng)力，都可能導(dǎo)致鋼材的疲勞破壞。8.鋼結(jié)構(gòu)的抗震性能比鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)好。（）答案：√。鋼結(jié)構(gòu)具有較好的延性和韌性，能夠在地震作用下吸收和耗散能量，相比鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)，其抗震性能更好。9.焊接組合梁的腹板加勁肋的間距越大越好。（）答案：×。焊接組合梁的腹板加勁肋的間距需要合理確定，如果間距過(guò)大，腹板容易發(fā)生局部失穩(wěn)，影響梁的正常使用。10.鋼材的可焊性主要取決于鋼材的化學(xué)成分。（）答案：√。鋼材的可焊性主要與鋼材的化學(xué)成分有關(guān)，其中碳含量等元素對(duì)可焊性影響較大，含碳量越高，可焊性越差。四、簡(jiǎn)答題（每題10分，共30分）1.簡(jiǎn)述鋼材的主要性能特點(diǎn)。答：鋼材具有以下主要性能特點(diǎn)：（1）強(qiáng)度高：鋼材的屈服強(qiáng)度和極限強(qiáng)度都比較高，能夠承受較大的荷載，因此在結(jié)構(gòu)中可以采用較小的截面尺寸，減輕結(jié)構(gòu)自重。（2）塑性和韌性好：鋼材具有良好的塑性變形能力，在破壞前能產(chǎn)生較大的塑性變形，給人以明顯的破壞預(yù)兆。同時(shí)，鋼材的韌性也較好，能夠在動(dòng)荷載作用下吸收能量，抵抗沖擊和振動(dòng)。（3）材質(zhì)均勻：鋼材的內(nèi)部組織結(jié)構(gòu)比較均勻，接近各向同性體，其力學(xué)性能可以通過(guò)嚴(yán)格的生產(chǎn)工藝和質(zhì)量控制來(lái)保證，因此在設(shè)計(jì)計(jì)算中可以采用較為準(zhǔn)確的力學(xué)模型。（4）可焊性好：鋼材可以通過(guò)焊接的方法連接成各種形狀和尺寸的結(jié)構(gòu)構(gòu)件，焊接連接具有強(qiáng)度高、構(gòu)造簡(jiǎn)單等優(yōu)點(diǎn)，便于工業(yè)化生產(chǎn)和現(xiàn)場(chǎng)安裝。（5）制造簡(jiǎn)便，施工周期短：鋼材可以在工廠進(jìn)行大規(guī)模的加工制造，精度高、質(zhì)量好。同時(shí)，鋼結(jié)構(gòu)的安裝速度快，施工周期短，能夠提前投入使用，提高經(jīng)濟(jì)效益。（6）耐腐蝕性差：鋼材在潮濕的環(huán)境中容易生銹腐蝕，需要采取有效的防銹措施，如涂漆、鍍鋅等，以保證結(jié)構(gòu)的耐久性。（7）耐熱但不耐火：鋼材在常溫下具有良好的力學(xué)性能，但在高溫下，其強(qiáng)度和彈性模量會(huì)顯著降低。當(dāng)溫度達(dá)到600℃左右時(shí)，鋼材的強(qiáng)度幾乎喪失殆盡，因此鋼結(jié)構(gòu)需要采取防火保護(hù)措施。2.簡(jiǎn)述焊接連接的優(yōu)缺點(diǎn)。答：焊接連接的優(yōu)點(diǎn)如下：（1）構(gòu)造簡(jiǎn)單：焊接連接不需要在鋼材上打孔或采用其他復(fù)雜的連接件，構(gòu)造簡(jiǎn)單，便于設(shè)計(jì)和制造。（2）節(jié)約鋼材：焊接連接可以直接將鋼材連接在一起，不需要額外的連接件，從而節(jié)約了鋼材的用量，降低了結(jié)構(gòu)的成本。（3）整體性好：焊接連接將構(gòu)件連接成一個(gè)整體，結(jié)構(gòu)的整體性和剛性好，能夠有效地傳遞內(nèi)力，提高結(jié)構(gòu)的承載能力和穩(wěn)定性。（4）密閉性好：焊接連接可以形成連續(xù)的焊縫，使結(jié)構(gòu)具有良好的密閉性，適用于對(duì)密封性要求較高的結(jié)構(gòu)，如壓力容器、管道等。（5）易于自動(dòng)化生產(chǎn)：焊接工藝可以實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化操作，提高生產(chǎn)效率和質(zhì)量，保證焊接質(zhì)量的穩(wěn)定性。焊接連接的缺點(diǎn)如下：（1）焊接殘余應(yīng)力和殘余變形：焊接過(guò)程中，由于局部加熱和冷卻不均勻，會(huì)在焊件中產(chǎn)生焊接殘余應(yīng)力和殘余變形。殘余應(yīng)力會(huì)降低結(jié)構(gòu)的剛度和穩(wěn)定性，殘余變形會(huì)影響結(jié)構(gòu)的尺寸精度和外觀質(zhì)量。（2）熱影響區(qū)性能變化：焊接過(guò)程中的高溫會(huì)使焊縫附近的鋼材組織和性能發(fā)生變化，形成熱影響區(qū)。熱影響區(qū)內(nèi)的鋼材強(qiáng)度、韌性等性能可能會(huì)降低，從而影響結(jié)構(gòu)的整體性能。（3）焊接質(zhì)量受多種因素影響：焊接質(zhì)量受焊接工藝、焊工技術(shù)水平、鋼材材質(zhì)等多種因素的影響，容易出現(xiàn)焊接缺陷，如氣孔、裂紋、夾渣等，這些缺陷會(huì)降低焊接接頭的強(qiáng)度和韌性，影響結(jié)構(gòu)的安全可靠性。（4）低溫冷脆問(wèn)題：在低溫環(huán)境下，焊接結(jié)構(gòu)容易發(fā)生冷脆破壞，尤其是在有焊接缺陷的部位，冷脆現(xiàn)象更為明顯。3.簡(jiǎn)述提高梁整體穩(wěn)定性的措施。答：提高梁整體穩(wěn)定性的措施主要有以下幾個(gè)方面：（1）增加側(cè)向支承點(diǎn)：減小梁受壓翼緣的側(cè)向支承點(diǎn)間距，能夠有效提高梁的整體穩(wěn)定性。側(cè)向支承點(diǎn)可以限制梁受壓翼緣的側(cè)向位移和扭轉(zhuǎn)，減小梁的計(jì)算長(zhǎng)度，從而提高梁的臨界彎矩。（2）選擇合理的截面形式：采用抗扭性能好的截面形式，如箱形截面、工字形截面且加強(qiáng)受壓翼緣等。箱形截面具有較大的抗扭慣性矩，能夠有效地抵抗梁的扭轉(zhuǎn)；加強(qiáng)受壓翼緣可以提高梁受壓翼緣的抗彎和抗扭能力，增強(qiáng)梁的整體穩(wěn)定性。（3）改變荷載作用位置：盡量使荷載作用在梁的受拉翼緣，避免荷載作用在受壓翼緣。當(dāng)荷載作用在受拉翼緣時(shí)，梁的受壓翼緣不易發(fā)生側(cè)向失穩(wěn)，從而提高梁的整體穩(wěn)定性。（4）增加梁的截面尺寸：增大梁的截面高度、寬度和翼緣厚度等，可以提高梁的抗彎和抗扭能力，從而提高梁的整體穩(wěn)定性。但增加截面尺寸會(huì)增加鋼材用量，提高結(jié)構(gòu)成本，因此需要在滿足穩(wěn)定性要求的前提下進(jìn)行合理設(shè)計(jì)。（5）設(shè)置隅撐：在梁與柱的連接節(jié)點(diǎn)處設(shè)置隅撐，隅撐可以將梁受壓翼緣的側(cè)向力傳遞給柱，增強(qiáng)梁受壓翼緣的側(cè)向約束，提高梁的整體穩(wěn)定性。五、計(jì)算題（每題12.5分，共25分）1.已知一軸心受壓構(gòu)件，截面為焊接工字形，翼緣為軋制邊，截面尺寸為：翼緣寬度b=250mm，厚度t=16mm，腹板高度h0=400mm，厚度tw=10mm。構(gòu)件計(jì)算長(zhǎng)度l0x=6m，l0y=3m，鋼材為Q235鋼，f=215N/mm2。試計(jì)算該構(gòu)件的最大承載力N。解：（1）計(jì)算截面幾何特性-截面面積A=2bt+h0tw=2×250×16+400×10=8000+4000=12000mm2-慣性矩Ix=×250×(400+2×16)3-×(250-10)×4003=×250×4323-×240×4003=×250×7962624-×240×64000000=3317760000-2560000000=757760000mm?-Iy=2××16×2503+×400×103=2××16×15625000+×400×1000=2×104166666.7+333333.3=208333333.4+333333.3=208666666.7mm?-回轉(zhuǎn)半徑ix===250.3mm-iy===131.4mm（2）計(jì)算長(zhǎng)細(xì)比-λx===23.97-λy===22.83（3）確定整體穩(wěn)定系數(shù)φ根據(jù)截面類別（翼緣為軋制邊，焊接工字形截面，對(duì)x、y軸均為b類）和長(zhǎng)細(xì)比，查鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范附表得φx=φy=0.977（4）計(jì)算最大承載力NN=φAf=0.977×1200