鋼結(jié)構(gòu)考試題(附答案)一、單項選擇題（每題2分，共20分）1.下列鋼材性能指標(biāo)中，屬于鋼材塑性性能的是（）。A.屈服強(qiáng)度（f_y）B.伸長率（δ_5）C.抗拉強(qiáng)度（f_u）D.沖擊韌性（A_kv）2.焊接殘余應(yīng)力對構(gòu)件的影響是（）。A.降低構(gòu)件的靜力強(qiáng)度B.提高構(gòu)件的剛度C.降低構(gòu)件的穩(wěn)定承載力D.不影響構(gòu)件的疲勞性能3.普通螺栓受剪連接中，當(dāng)板件較厚而螺栓直徑較小時，最可能發(fā)生的破壞形式是（）。A.螺栓桿剪切破壞B.板件擠壓破壞C.板件凈截面拉斷D.螺栓桿彎曲破壞4.軸心受壓構(gòu)件的整體穩(wěn)定系數(shù)φ與（）無關(guān)。A.構(gòu)件的長細(xì)比B.鋼材的強(qiáng)度等級C.截面類型D.荷載作用位置5.驗算工字形截面梁的折算應(yīng)力時，計算位置通常?。ǎ?。A.跨中截面上下邊緣B.支座截面中性軸處C.集中荷載作用點附近的腹板計算高度邊緣D.梁端截面翼緣與腹板交接處6.與普通螺栓連接相比，高強(qiáng)度螺栓摩擦型連接的主要特點是（）。A.依靠螺栓桿抗剪和孔壁承壓傳力B.預(yù)拉力使板件間產(chǎn)生摩擦力傳力C.連接變形較大D.施工時不需要控制預(yù)拉力7.下列哪類構(gòu)件需要驗算正常使用極限狀態(tài)？（）A.承受動力荷載的吊車梁B.軸心受壓柱C.拉彎構(gòu)件D.受壓翼緣自由外伸的梁8.格構(gòu)式軸心受壓構(gòu)件繞虛軸的穩(wěn)定計算采用換算長細(xì)比λ_0x，其目的是（）。A.考慮綴材剪切變形的影響B(tài).考慮構(gòu)件初彎曲的影響C.簡化計算過程D.提高穩(wěn)定承載力9.對于承受靜力荷載的受彎構(gòu)件，當(dāng)受壓翼緣自由外伸寬度與厚度之比不超過13√(235/f_y)時，（）。A.需驗算翼緣的局部穩(wěn)定B.翼緣處于彈性屈曲狀態(tài)C.翼緣的局部穩(wěn)定可通過限制寬厚比保證D.翼緣的局部穩(wěn)定由腹板保證10.下列關(guān)于鋼結(jié)構(gòu)疲勞破壞的描述，錯誤的是（）。A.破壞時應(yīng)力遠(yuǎn)低于鋼材的抗拉強(qiáng)度B.破壞斷口分為裂紋源區(qū)、擴(kuò)展區(qū)和瞬斷區(qū)C.循環(huán)次數(shù)越多，疲勞強(qiáng)度越高D.應(yīng)力集中會顯著降低疲勞壽命二、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________、________、________和沖擊韌性。2.焊接連接中，角焊縫的計算長度不宜小于________，也不宜大于________（對承受靜力或間接動力荷載）。3.軸心受拉構(gòu)件的強(qiáng)度驗算公式為________，其中A_n為________。4.梁的整體穩(wěn)定系數(shù)φ_b主要與________、________和荷載作用位置有關(guān)。5.高強(qiáng)度螺栓的預(yù)拉力P是根據(jù)________和________確定的，施工中常用________法或________法控制預(yù)拉力。6.壓彎構(gòu)件的平面內(nèi)穩(wěn)定驗算需考慮________和________的共同作用，驗算公式為________。三、簡答題（每題6分，共30分）1.簡述鋼材的主要破壞形式及其特征。2.比較普通螺栓受剪連接與高強(qiáng)度螺栓摩擦型受剪連接的傳力機(jī)理和破壞形式。3.說明梁的局部穩(wěn)定驗算方法，并解釋為何工字形截面梁的腹板需要設(shè)置加勁肋。4.軸心受壓構(gòu)件的整體穩(wěn)定承載力與哪些因素有關(guān)？設(shè)計時如何提高其穩(wěn)定承載力？5.簡述鋼結(jié)構(gòu)連接設(shè)計的基本原則，并舉例說明“強(qiáng)節(jié)點弱構(gòu)件”原則的應(yīng)用。四、計算題（共35分）1.（10分）某軸心受拉構(gòu)件由2L100×10（等邊角鋼）組成，采用Q235鋼（f=215N/mm2），構(gòu)件承受的軸心拉力設(shè)計值N=500kN。已知角鋼的截面積A=1926mm2，截面回轉(zhuǎn)半徑i_x=30.8mm，i_y=49.2mm，單角鋼的截面形心到邊距離z_0=28.4mm。試驗算該構(gòu)件的強(qiáng)度是否滿足要求（不考慮孔洞削弱）。2.（12分）某簡支梁跨度6m，采用焊接工字形截面（翼緣：300×12，腹板：500×8），鋼材為Q345（f=310N/mm2，f_v=180N/mm2）。梁上作用均布荷載設(shè)計值q=80kN/m（含自重），跨中無側(cè)向支撐。試驗算梁的抗彎強(qiáng)度和抗剪強(qiáng)度是否滿足要求（截面特性：W_x=1480×103mm3，I_x=37000×10?mm?，S_x=850×103mm3，腹板計算高度h_0=500mm）。3.（13分）某軸心受壓柱高6m，兩端鉸接，采用焊接工字形截面（翼緣：400×20，腹板：600×10），Q235鋼（f=215N/mm2）。截面特性：A=400×20×2+600×10=22000mm2，I_x=（400×6403390×6003）/12=1.2×10?mm?，I_y=2×（20×4003）/12=2.13×10?mm?。試計算該柱的整體穩(wěn)定承載力（提示：長細(xì)比λ=√(l?2×A/I)，φ值查表：當(dāng)λ≤30時φ=0.970；λ=40時φ=0.927；λ=50時φ=0.878；λ=60時φ=0.818）。參考答案一、單項選擇題1.B2.C3.A4.D5.C6.B7.A8.A9.C10.C二、填空題1.屈服強(qiáng)度、抗拉強(qiáng)度、伸長率2.8h_f（h_f為焊腳尺寸）、60h_f3.σ=N/A_n≤f；凈截面面積4.梁的側(cè)向抗彎剛度、抗扭剛度5.螺栓材料強(qiáng)度、有效截面面積；扭矩；轉(zhuǎn)角6.彎矩、軸壓力；(N/φA)+(β_mxM_x/γ_xW_1x(10.8N/N_EX))≤f三、簡答題1.鋼材的主要破壞形式包括：（1）塑性破壞：破壞前有顯著變形，斷口呈纖維狀，色澤發(fā)暗；（2）脆性破壞：破壞前無明顯變形，斷口平齊、呈結(jié)晶狀；（3）疲勞破壞：在循環(huán)荷載作用下，裂紋逐步擴(kuò)展導(dǎo)致突然斷裂，斷口分裂紋源區(qū)、擴(kuò)展區(qū)和瞬斷區(qū)；（4）局部失穩(wěn)：受壓構(gòu)件局部區(qū)域因剛度不足發(fā)生屈曲。2.傳力機(jī)理：普通螺栓受剪連接依靠螺栓桿抗剪和孔壁承壓傳力；高強(qiáng)度螺栓摩擦型連接依靠板件間摩擦力傳力（預(yù)拉力產(chǎn)生）。破壞形式：普通螺栓可能發(fā)生螺栓桿剪切、板件擠壓、板件拉斷或螺栓彎曲破壞；摩擦型高強(qiáng)螺栓在設(shè)計荷載下不發(fā)生相對滑移，極限狀態(tài)為摩擦力被克服（滑移），不會出現(xiàn)螺栓桿剪切或孔壁擠壓破壞（設(shè)計時已避免）。3.梁的局部穩(wěn)定驗算方法：（1）翼緣：通過限制受壓翼緣的寬厚比（b/t≤(10+0.1λ)√(235/f_y)）保證局部穩(wěn)定；（2）腹板：當(dāng)腹板高厚比h_0/t_w較大時，需設(shè)置加勁肋（橫向、縱向或短加勁肋），并驗算腹板在彎曲、剪切或局部壓應(yīng)力作用下的穩(wěn)定性。工字形梁腹板高厚比大時，僅靠自身剛度無法抵抗壓應(yīng)力，設(shè)置加勁肋可將腹板劃分為小格子，提高局部屈曲臨界應(yīng)力。4.影響因素：長細(xì)比（λ）、鋼材強(qiáng)度（f_y）、截面類型（a/b/c類）、端部約束條件（計算長度l?）。提高措施：減小計算長度（增加支撐）、選擇合理截面形式（增大回轉(zhuǎn)半徑i）、采用高強(qiáng)度鋼材（但需注意長細(xì)比大時φ降低）。5.連接設(shè)計原則：安全可靠、構(gòu)造簡單、施工方便、經(jīng)濟(jì)合理?！皬?qiáng)節(jié)點弱構(gòu)件”原則：節(jié)點承載力應(yīng)高于連接構(gòu)件的承載力，例如梁柱連接中，焊縫或螺栓的強(qiáng)度設(shè)計值應(yīng)高于構(gòu)件的強(qiáng)度設(shè)計值，確保破壞發(fā)生在構(gòu)件而非節(jié)點。四、計算題1.強(qiáng)度驗算：構(gòu)件由2根等邊角鋼組成，總截面積A=2×1926=3852mm2（無孔洞削弱，A_n=A）。應(yīng)力σ=N/A=500×103/3852≈129.8N/mm2≤f=215N/mm2，滿足要求。2.抗彎強(qiáng)度驗算：跨中最大彎矩M_max=qL2/8=80×62/8=360kN·m=360×10?N·mm?？箯潙?yīng)力σ=M_max/(γ_xW_x)，取γ_x=1.05（工字形截面繞強(qiáng)軸）。σ=360×10?/(1.05×1480×103)≈232.3N/mm2≤f=310N/mm2，滿足。抗剪強(qiáng)度驗算：支座處最大剪力V_max=qL/2=80×6/2=240kN=240×103N。腹板抗剪面積A_w=h_0×t_w=500×8=4000mm2。剪應(yīng)力τ=V_max×S_x/(I_x×t_w)=240×103×850×103/(37000×10?×8)=240×850/(37000×8)≈69.6N/mm2≤f_v=180N/mm2，滿足。3.整體穩(wěn)定計算：計算長度l?x=l?y=6m=6000mm（兩端鉸接）。回轉(zhuǎn)半徑i_x=√(I_x/A)=√(1.2×10?/22000)≈232.7