2024國家開放大學電大本科《鋼結(jié)構(gòu)》期末試題及答案一、單項選擇題（每小題2分，共20分）1.下列鋼材性能指標中，屬于鋼材塑性指標的是（）。A.屈服強度B.伸長率C.抗拉強度D.沖擊韌性2.普通碳素結(jié)構(gòu)鋼Q235B·F中的“B”表示（）。A.質(zhì)量等級為B級B.脫氧方法為半鎮(zhèn)靜鋼C.厚度組別為B組D.沖擊韌性要求為B級3.鋼結(jié)構(gòu)中，焊接殘余應力對構(gòu)件的（）無影響。A.靜力強度B.剛度C.低溫冷脆D.疲勞強度4.摩擦型高強度螺栓連接的抗剪承載力取決于（）。A.螺栓的抗拉強度B.連接板件的抗壓強度C.連接板件接觸面的摩擦系數(shù)和預拉力D.螺栓的抗剪強度5.軸心受拉構(gòu)件計算的內(nèi)容是（）。A.強度與整體穩(wěn)定B.強度與局部穩(wěn)定C.強度與剛度（長細比）D.剛度（長細比）與整體穩(wěn)定6.梁的整體失穩(wěn)屬于（）。A.強度破壞B.剛度不足C.彈性失穩(wěn)D.塑性失穩(wěn)7.為防止梁的整體失穩(wěn)，最經(jīng)濟有效的措施是（）。A.增加梁的截面高度B.在梁的跨中設置側(cè)向支撐點C.提高鋼材的強度等級D.增大梁的受壓翼緣寬度8.軸心受壓構(gòu)件的穩(wěn)定系數(shù)φ與（）有關。A.構(gòu)件的截面尺寸B.構(gòu)件的長細比和鋼材強度等級C.構(gòu)件的計算長度D.構(gòu)件的支撐條件9.工字形截面偏心受壓構(gòu)件，當偏心方向在強軸（x軸）平面內(nèi)時，除驗算彎矩作用平面內(nèi)的穩(wěn)定性外，還需驗算（）。A.彎矩作用平面外的穩(wěn)定性B.局部穩(wěn)定C.剛度（長細比）D.抗剪強度10.鋼結(jié)構(gòu)的疲勞破壞屬于（）。A.脆性破壞B.塑性破壞C.徐變破壞D.應力松弛破壞二、填空題（每空1分，共20分）1.鋼材的主要力學性能指標包括__________、__________、__________和沖擊韌性。2.焊接連接中，對接焊縫的質(zhì)量等級分為__________級，其中__________級焊縫需進行100%超聲波探傷。3.普通螺栓連接按受力方式可分為__________、__________和__________三種。4.軸心受拉構(gòu)件的強度驗算公式為__________，其中An為__________。5.梁的抗彎強度驗算公式為__________，當梁受壓翼緣自由外伸寬度與厚度之比不超過__________時，可取γx=1.05。6.軸心受壓構(gòu)件的整體穩(wěn)定驗算公式為__________，其中λ為__________，φ為__________。7.鋼材的疲勞強度與__________、__________和__________有關。三、簡答題（每小題6分，共30分）1.簡述鋼材中碳元素含量對鋼材性能的影響。2.比較普通螺栓連接與摩擦型高強度螺栓連接在受力機理和破壞形式上的區(qū)別。3.解釋梁的“整體失穩(wěn)”現(xiàn)象，并說明影響梁整體穩(wěn)定性的主要因素。4.軸心受壓構(gòu)件的局部穩(wěn)定驗算通常采用什么方法？為什么？5.簡述鋼結(jié)構(gòu)中“二階效應”的概念及其對偏心受壓構(gòu)件承載力的影響。四、計算題（共30分）1.（10分）某軸心受拉鋼構(gòu)件，截面為2L100×10（等邊角鋼，截面積A=1926mm2，鋼材為Q235，f=215N/mm2）。構(gòu)件承受的軸心拉力設計值N=450kN，試驗算其強度是否滿足要求。2.（10分）某簡支焊接工字形鋼梁，跨度L=6m，截面尺寸為：翼緣b×t=200mm×12mm，腹板h0×tw=400mm×8mm，鋼材為Q345（f=310N/mm2）。梁上作用均布荷載設計值q=80kN/m（含自重），試驗算梁的抗彎強度是否滿足要求（截面塑性發(fā)展系數(shù)γx=1.05，忽略梁自重對彎矩的影響）。3.（10分）某軸心受壓鋼柱，截面為焊接工字形（無孔洞），尺寸為h×b×tw×tf=300mm×200mm×8mm×12mm，計算長度lox=5m，loy=2.5m（繞x軸和y軸的計算長度）。鋼材為Q235（f=215N/mm2），截面特性：Ix=8.5×10?mm?，Iy=1.2×10?mm?，A=8480mm2。試驗算該柱的整體穩(wěn)定性是否滿足要求（需計算長細比并查表確定穩(wěn)定系數(shù)φ，φx=0.82，φy=0.91）。參考答案一、單項選擇題1.B2.A3.A4.C5.C6.C7.D8.B9.A10.A二、填空題1.屈服強度；抗拉強度；伸長率2.一、二、三；一3.受剪連接；受拉連接；拉剪組合連接4.σ=N/An≤f；凈截面積5.Mx/(γxWnx)≤f；13√(235/fy)6.N/(φA)≤f；長細比；穩(wěn)定系數(shù)7.應力循環(huán)次數(shù)；應力幅；構(gòu)造細節(jié)三、簡答題1.碳是鋼材中最主要的合金元素：碳含量增加，鋼材的強度和硬度提高，但塑性和韌性顯著下降；碳含量過高（>0.3%）時，鋼材的可焊性變差，冷脆性和時效敏感性增大；碳含量過低（<0.12%）時，鋼材強度不足，難以滿足結(jié)構(gòu)要求。2.區(qū)別：受力機理：普通螺栓靠螺栓桿受剪和孔壁承壓傳力；摩擦型高強度螺栓靠板件間摩擦力傳力，螺栓桿不直接承受剪力。破壞形式：普通螺栓可能發(fā)生螺栓桿剪斷、孔壁承壓破壞或板件拉斷；摩擦型高強度螺栓在設計荷載下不發(fā)生滑移，極限狀態(tài)為摩擦力被克服（滑移），但螺栓桿未破壞。3.整體失穩(wěn)：梁在彎矩作用下，受壓翼緣因剛度不足向側(cè)向彎曲并繞縱軸扭轉(zhuǎn)的現(xiàn)象。影響因素：梁的側(cè)向抗彎剛度和抗扭剛度（截面尺寸）、受壓翼緣的自由長度（支撐條件）、荷載作用位置（上翼緣或下翼緣）、截面形式（工字形、箱形等）。4.局部穩(wěn)定驗算采用限制板件寬厚比的方法。原因：軸心受壓構(gòu)件的板件在壓力作用下可能發(fā)生局部屈曲，導致整體失穩(wěn)提前發(fā)生。通過限制板件的寬厚比（如翼緣b/t≤(10+0.1λ)√(235/fy)），可保證板件在構(gòu)件整體失穩(wěn)前不發(fā)生局部屈曲，使構(gòu)件的整體穩(wěn)定由截面整體剛度控制。5.二階效應：偏心受壓構(gòu)件在軸向壓力和初始彎矩作用下，會產(chǎn)生附加撓度，附加撓度又引起附加彎矩（Pδ效應），這種因變形引起的內(nèi)力增大現(xiàn)象稱為二階效應。影響：二階效應會降低構(gòu)件的實際承載力，設計時需通過考慮構(gòu)件的撓曲變形或采用增大系數(shù)法對初始彎矩進行修正，以確保安全。四、計算題1.軸心受拉構(gòu)件強度驗算已知：N=450kN=450×103N，A=1926mm2，f=215N/mm2計算應力：σ=N/A=450×103/1926≈233.7N/mm2比較：233.7N/mm2>215N/mm2（不滿足）2.梁的抗彎強度驗算跨中最大彎矩：Mmax=qL2/8=80×62/8=360kN·m=360×10?N·mm截面抵抗矩（繞x軸）：翼緣對x軸的面積矩：A1=200×12=2400mm2，y1=400/2+12/2=206mm腹板對x軸的面積矩：A2=400×8=3200mm2，y2=400/2=200mm截面慣性矩Ix=(200×(400+2×12)3)/12(2008)×4003/12（或直接計算）簡化計算（工字形截面）：Wnx=Ix/(h/2)，假設Ix=(200×4243)/12(192×4003)/12≈1.2×10?mm?（實際計算需精確）但更簡便方法：工字形截面Wx=(bh3(btw)h03)/(6h/2)代入數(shù)據(jù)：b=200mm，h=400+2×12=424mm，tw=8mm，h0=400mmWx=[200×4243(2008)×4003]/(6×212)≈1.1×10?mm3驗算：Mx/(γxWnx)=360×10?/(1.05×1.1×10?)≈308.6N/mm2≤310N/mm2（滿足）3.軸心受壓柱整體穩(wěn)定性驗算計算長細比：λx=lox/ix，ix=√(Ix/A)=√(8.5×10?/8480)≈31.7mmλx=5000/31.7≈157.7（但題目已給φx=0.82）λy=loy/iy，iy=√(Iy/A)=√(1.2×10?/8480)≈11.9mmλy=2500/11.9≈210