鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)試卷附答案一、單項(xiàng)選擇題（每題2分，共20分）1.下列鋼材性能指標(biāo)中，屬于鋼材工藝性能的是（）。A.屈服強(qiáng)度B.伸長率C.冷彎性能D.沖擊韌性2.普通螺栓受剪連接中，當(dāng)栓桿直徑d=20mm時(shí)，構(gòu)件上螺栓孔的直徑應(yīng)為（）。A.21mmB.22mmC.23mmD.24mm3.鋼結(jié)構(gòu)中，焊接殘余應(yīng)力對(duì)構(gòu)件的（）無影響。A.靜力強(qiáng)度B.剛度C.低溫冷脆D.疲勞強(qiáng)度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.鋼材屈服強(qiáng)度C.構(gòu)件截面類型D.荷載作用位置5.計(jì)算工字形截面梁的抗彎強(qiáng)度時(shí)，考慮截面部分發(fā)展塑性，需引入截面塑性發(fā)展系數(shù)γx。對(duì)于繞強(qiáng)軸（x軸）的受彎，γx的取值通常為（）。A.1.05B.1.15C.1.20D.1.006.高強(qiáng)度螺栓摩擦型連接的抗剪承載力與（）無關(guān)。A.螺栓預(yù)拉力B.摩擦面抗滑移系數(shù)C.螺栓桿直徑D.連接構(gòu)件接觸面的數(shù)量7.下列哪種情況不需要驗(yàn)算梁的整體穩(wěn)定性？（）A.有剛性鋪板密鋪在梁受壓翼緣上并與其牢固連接B.梁的跨度小于15mC.梁的受壓翼緣側(cè)向有支撐點(diǎn)D.梁的截面為箱型截面（寬高比≥6）8.鋼桁架中，腹桿與弦桿的連接焊縫長度計(jì)算時(shí)，焊縫的計(jì)算長度應(yīng)取實(shí)際長度減去（）。A.2t（t為焊縫厚度）B.2h_f（h_f為焊腳尺寸）C.5mmD.10mm9.計(jì)算軸心受壓構(gòu)件的局部穩(wěn)定時(shí)，對(duì)工字形截面翼緣的寬厚比限制是為了（）。A.防止翼緣發(fā)生局部屈曲B.保證構(gòu)件的整體穩(wěn)定C.提高構(gòu)件的強(qiáng)度D.簡化計(jì)算10.鋼結(jié)構(gòu)中，當(dāng)梁的抗剪強(qiáng)度不足時(shí)，最有效的解決措施是（）。A.增大梁的截面高度B.增加腹板厚度C.增大翼緣寬度D.采用高強(qiáng)度鋼材二、填空題（每空1分，共20分）1.鋼材的主要力學(xué)性能指標(biāo)包括屈服強(qiáng)度、抗拉強(qiáng)度、伸長率、（）和（）。2.焊接連接中，角焊縫的計(jì)算厚度h_e=（）（h_f為焊腳尺寸），當(dāng)h_f≤6mm時(shí)，h_e=（）。3.普通螺栓連接受拉時(shí)，螺栓的抗拉承載力設(shè)計(jì)值N^b_t=（）（f^b_t為螺栓抗拉強(qiáng)度設(shè)計(jì)值，A_e為螺栓有效截面積）。4.軸心受拉構(gòu)件的強(qiáng)度驗(yàn)算公式為（），其中A_n為（）。5.工字形截面梁的整體穩(wěn)定系數(shù)φ_b的計(jì)算與梁的（）、（）、荷載類型及作用位置有關(guān)。6.軸心受壓構(gòu)件的長細(xì)比λ=（），其中l(wèi)_0為（），i為（）。7.鋼桁架節(jié)點(diǎn)設(shè)計(jì)中，節(jié)點(diǎn)板的厚度通常根據(jù)（）腹桿的內(nèi)力確定，且不宜小于（）mm。8.高強(qiáng)度螺栓承壓型連接的極限狀態(tài)為（）或（）。9.鋼材的冷加工強(qiáng)化會(huì)提高（），但降低（）。三、簡答題（每題6分，共30分）1.簡述鋼材發(fā)生疲勞破壞的特點(diǎn)及影響疲勞強(qiáng)度的主要因素。2.普通螺栓連接與高強(qiáng)度螺栓摩擦型連接在受剪時(shí)的傳力機(jī)理有何不同？3.簡述工字形截面軸心受壓構(gòu)件的局部穩(wěn)定驗(yàn)算方法，并說明翼緣和腹板的寬厚比限制依據(jù)。4.鋼梁的撓度驗(yàn)算屬于正常使用極限狀態(tài)，簡述其驗(yàn)算的意義及控制撓度的主要措施。5.鋼桁架設(shè)計(jì)中，為何要求弦桿的拼接盡量設(shè)置在節(jié)點(diǎn)處？四、計(jì)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，每肢截面面積A=1926mm2，鋼材為Q235B，f=215N/mm2），采用普通螺栓連接（M20，孔徑d_0=21.5mm），螺栓排列如圖1所示（兩角鋼背靠背放置，螺栓沿截面軸線單排布置，每個(gè)角鋼上有3個(gè)螺栓孔，孔間距70mm）。試驗(yàn)算該構(gòu)件的強(qiáng)度是否滿足要求（不考慮螺栓孔對(duì)截面的削弱影響時(shí)，構(gòu)件的承載力為多少？考慮削弱時(shí)，承載力是否降低？）。（注：圖1示意：角鋼截面肢寬100mm，螺栓孔直徑21.5mm，沿肢長方向布置3個(gè)孔，孔中心距角鋼背20mm，孔間距70mm）2.（10分）某簡支鋼梁，跨度6m，承受均布荷載設(shè)計(jì)值q=45kN/m（含自重），鋼材為Q345B（f=310N/mm2，f_v=180N/mm2），截面選用焊接工字形截面：翼緣b×t=250mm×12mm，腹板h×tw=500mm×8mm（截面參數(shù)：W_x=1.2×10^6mm3，I_x=3×10^8mm^4，S_x=7×10^5mm3，t_w=8mm）。試驗(yàn)算該梁的抗彎強(qiáng)度和抗剪強(qiáng)度是否滿足要求（提示：抗彎強(qiáng)度考慮截面塑性發(fā)展系數(shù)γx=1.05）。3.（10分）某軸心受壓鋼柱，計(jì)算長度l_0x=l_0y=6m，采用焊接工字形截面：翼緣b×t=300mm×20mm，腹板h×tw=600mm×12mm（截面參數(shù)：A=300×20×2+600×12=19200mm2，i_x=250mm，i_y=75mm，鋼材為Q345，f=310N/mm2）。試驗(yàn)算該柱的整體穩(wěn)定性（提示：長細(xì)比λx=l_0x/i_x，λy=l_0y/i_y，取較大長細(xì)比；查《鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)》GB500172017，Q345鋼b類截面穩(wěn)定系數(shù)φ，當(dāng)λ=80時(shí)φ=0.688；λ=90時(shí)φ=0.621；λ=85時(shí)φ=0.654）。答案一、單項(xiàng)選擇題1.C2.B3.A4.D5.A6.C7.A8.B9.A10.B二、填空題1.冷彎性能；沖擊韌性2.0.7h_f；0.7h_f（注：當(dāng)h_f≤6mm時(shí)，h_e仍為0.7h_f，無特殊調(diào)整）3.0.8A_ef^b_t（注：根據(jù)GB500172017，普通螺栓抗拉承載力設(shè)計(jì)值為N^b_t=A_ef^b_t）4.σ=N/A_n≤f；凈截面面積5.側(cè)向計(jì)算長度；截面尺寸6.l_0/i；構(gòu)件的計(jì)算長度；截面回轉(zhuǎn)半徑7.最大；68.螺栓桿受剪或承壓破壞；板件被拉斷9.抗拉強(qiáng)度；塑性和韌性三、簡答題1.疲勞破壞特點(diǎn)：（1）低應(yīng)力水平下突然斷裂；（2）斷裂前無明顯塑性變形；（3）斷口分為疲勞源、擴(kuò)展區(qū)和瞬斷區(qū)。影響因素：應(yīng)力幅（Δσ）、應(yīng)力循環(huán)次數(shù)、構(gòu)造細(xì)節(jié)（缺口效應(yīng)）、鋼材質(zhì)量。2.普通螺栓受剪時(shí)，靠螺栓桿承壓和抗剪傳力，后期可能發(fā)生栓桿剪斷或板件擠壓破壞；高強(qiáng)度螺栓摩擦型連接靠被連接件間的摩擦力傳力，荷載不超過摩擦力時(shí)，連接件間無相對(duì)滑移，螺栓桿不直接承壓。3.局部穩(wěn)定驗(yàn)算方法：通過限制板件的寬厚比（或高厚比），確保板件在構(gòu)件整體失穩(wěn)前不發(fā)生局部屈曲。翼緣寬厚比限制依據(jù)：彈性屈曲臨界應(yīng)力不低于構(gòu)件整體穩(wěn)定臨界應(yīng)力；腹板高厚比限制依據(jù)：考慮屈曲后強(qiáng)度或保證彈性屈曲。4.驗(yàn)算意義：控制變形以保證結(jié)構(gòu)正常使用（如避免樓面不平整、吊頂開裂）?？刂拼胧涸龃罅旱慕孛鎽T性矩（如增加截面高度）、采用組合截面、減小跨度或增加支撐。5.弦桿拼接在節(jié)點(diǎn)處可使拼接截面的內(nèi)力由節(jié)點(diǎn)板傳遞，避免弦桿在非節(jié)點(diǎn)處拼接導(dǎo)致額外彎矩；同時(shí)節(jié)點(diǎn)處受力較均勻，拼接連接更可靠。四、計(jì)算題1.（1）不考慮削弱時(shí)，承載力N=A×f=2×1926×215=828,180N≈828.2kN。（2）考慮削弱時(shí)，每個(gè)角鋼的凈截面面積A_n=An×d_0×t=19263×21.5×10=1926645=1281mm2（t=10mm為角鋼厚度）。雙角鋼總凈截面A_n總=2×1281=2562mm2。承載力N=A_n總×f=2562×215=550,830N≈550.8kN＜828.2kN，故承載力降低。2.（1）跨中最大彎矩M_max=qL2/8=45×62/8=202.5kN·m=2.025×10^8N·mm。抗彎強(qiáng)度σ=M/(γxW_x)=2.025×10^8/(1.05×1.2×10^6)=2.025×10^8/(1.26×10^6)=160.7N/mm2≤310N/mm2，滿足。（2）支座最大剪力V_max=qL/2=45×6/2=135kN=1.35×10^5N?？辜魪?qiáng)度τ=VS/(I_xt_w)=(1.35×10^5×7×10^5)/(3×10^8×8)=(9.45×10^10)/(2.4×10^9)=39.375N/mm2≤180N/mm2，滿足。3.（1）計(jì)算長細(xì)比：λx=l_0x/i_x=6000/250=24；λy=l_0y/i_y=