2024年鋼結(jié)構(gòu)試卷及答案一、單項(xiàng)選擇題（每題2分，共20分）1.下列鋼材力學(xué)性能指標(biāo)中，不屬于抗拉試驗(yàn)直接測(cè)得的是（）A.屈服強(qiáng)度f(wàn)yB.抗拉強(qiáng)度f(wàn)uC.伸長(zhǎng)率δD.冷彎性能2.普通螺栓連接中，當(dāng)板件厚度t=12mm時(shí)，螺栓桿直徑d應(yīng)滿足（）A.d≤12mmB.d≤1.5tC.d≤2tD.d≥t3.軸心受拉構(gòu)件計(jì)算時(shí)，若采用摩擦型高強(qiáng)度螺栓連接，其凈截面強(qiáng)度驗(yàn)算公式為（）A.N/(An)≤fyB.N/(Ae)≤fyC.(N0.5Nf)/An≤fyD.N/(An)≤0.9fu4.工字形截面梁的整體穩(wěn)定系數(shù)φb>0.6時(shí)，需采用（）修正后的數(shù)值進(jìn)行驗(yàn)算A.彈性模量EB.屈服強(qiáng)度f(wàn)yC.等效彎矩系數(shù)βbD.截面抵抗矩Wx5.軸心受壓構(gòu)件的長(zhǎng)細(xì)比λ=μl/i，其中i為（）A.截面回轉(zhuǎn)半徑B.截面慣性矩C.截面面積D.構(gòu)件計(jì)算長(zhǎng)度6.下列關(guān)于焊接殘余應(yīng)力的說(shuō)法中，錯(cuò)誤的是（）A.會(huì)降低構(gòu)件的剛度B.不影響構(gòu)件的靜力強(qiáng)度C.可能加速裂紋擴(kuò)展D.對(duì)壓桿穩(wěn)定性有不利影響7.雙肢格構(gòu)式柱繞虛軸的穩(wěn)定性計(jì)算中，需采用換算長(zhǎng)細(xì)比λox=√(λx2+λ12)，其中λ1為（）A.單肢繞自身弱軸的長(zhǎng)細(xì)比B.單肢繞自身強(qiáng)軸的長(zhǎng)細(xì)比C.綴條或綴板的長(zhǎng)細(xì)比D.構(gòu)件繞實(shí)軸的長(zhǎng)細(xì)比8.梁的局部穩(wěn)定驗(yàn)算中，對(duì)工字形截面腹板，當(dāng)h0/tw>170√(235/fy)時(shí)，需設(shè)置（）A.橫向加勁肋B.縱向加勁肋C.短加勁肋D.支承加勁肋9.下列鋼材中，屬于低合金高強(qiáng)度結(jié)構(gòu)鋼的是（）A.Q235BB.Q355DC.Q420CD.Q275A10.鋼結(jié)構(gòu)防火設(shè)計(jì)中，當(dāng)鋼構(gòu)件的耐火極限要求為1.5小時(shí)時(shí)，需采用（）防火涂料A.超薄型（厚度≤3mm）B.薄型（3mm<厚度≤7mm）C.厚型（7mm<厚度≤45mm）D.超厚型（厚度>45mm）二、填空題（每空1分，共15分）1.鋼材的主要破壞形式包括__________和__________，其中__________破壞具有突然性，設(shè)計(jì)中需重點(diǎn)防范。2.普通螺栓連接按受力方式分為_(kāi)_________、__________和__________三種。3.軸心受壓構(gòu)件的整體失穩(wěn)形式包括__________、__________和__________，其中工字形截面繞弱軸失穩(wěn)多為_(kāi)_________。4.梁的受彎強(qiáng)度驗(yàn)算公式為_(kāi)_________，其中γx為_(kāi)_________系數(shù)。5.高強(qiáng)度螺栓摩擦型連接的抗剪承載力公式為_(kāi)_________，其中μ為_(kāi)_________，P為_(kāi)_________。三、簡(jiǎn)答題（每題6分，共30分）1.簡(jiǎn)述鋼材冷加工強(qiáng)化的概念及其對(duì)鋼材性能的影響。2.為什么要限制梁的撓度？請(qǐng)從使用功能和結(jié)構(gòu)安全兩方面說(shuō)明。3.比較摩擦型高強(qiáng)度螺栓與承壓型高強(qiáng)度螺栓的受力特性及適用場(chǎng)景。4.軸心受壓構(gòu)件設(shè)計(jì)時(shí)，為何需同時(shí)驗(yàn)算強(qiáng)度、整體穩(wěn)定和局部穩(wěn)定？5.鋼結(jié)構(gòu)防腐設(shè)計(jì)的主要措施有哪些？請(qǐng)列舉至少4種方法。四、計(jì)算題（共25分）1.（10分）某軸心受拉構(gòu)件采用Q355B鋼材（fy=355N/mm2，fu=490N/mm2），截面為2L100×8（等邊角鋼，A=15.63cm2，單個(gè)角鋼截面面積A1=7.815cm2，螺栓孔直徑d0=21.5mm），構(gòu)件承受軸心拉力設(shè)計(jì)值N=650kN，采用雙角鋼背靠背連接，每側(cè)布置4個(gè)M20普通螺栓（孔徑d0=21.5mm），螺栓排列為兩列，列距e=50mm，行距s=70mm。試驗(yàn)算該構(gòu)件的凈截面強(qiáng)度。2.（15分）某簡(jiǎn)支梁跨度l=6m，承受均布荷載設(shè)計(jì)值q=35kN/m（含自重），采用Q235B鋼材（fy=235N/mm2），截面為焊接工字形（b×h×tw×tf=200mm×500mm×8mm×12mm），截面特性：Wx=1.07×10?mm3，Ix=2.68×10?mm?，自重標(biāo)準(zhǔn)值gk=0.6kN/m。已知梁的整體穩(wěn)定系數(shù)φb=0.85（已考慮修正），驗(yàn)算該梁的抗彎強(qiáng)度和整體穩(wěn)定性。五、論述題（10分）論述鋼結(jié)構(gòu)中“強(qiáng)節(jié)點(diǎn)弱構(gòu)件”設(shè)計(jì)原則的內(nèi)涵、實(shí)現(xiàn)方法及工程意義。答案及解析一、單項(xiàng)選擇題1.D（冷彎性能通過(guò)冷彎試驗(yàn)測(cè)得，非抗拉試驗(yàn)）2.B（普通螺栓直徑不宜超過(guò)板件厚度的1.5倍）3.A（摩擦型高強(qiáng)度螺栓連接的軸心受拉構(gòu)件，凈截面強(qiáng)度驗(yàn)算同普通螺栓）4.C（φb>0.6時(shí)需用βb修正為φb’）5.A（回轉(zhuǎn)半徑i=√(I/A)）6.A（焊接殘余應(yīng)力不降低構(gòu)件剛度）7.A（λ1為單肢繞自身弱軸的長(zhǎng)細(xì)比）8.B（h0/tw>170√(235/fy)時(shí)需設(shè)縱向加勁肋）9.B（Q355屬于低合金高強(qiáng)度鋼，Q235為碳素結(jié)構(gòu)鋼）10.B（薄型防火涂料耐火極限12小時(shí)，符合1.5小時(shí)要求）二、填空題1.塑性破壞；脆性破壞；脆性2.受剪；受拉；拉剪復(fù)合受力3.彎曲失穩(wěn)；扭轉(zhuǎn)失穩(wěn)；彎扭失穩(wěn)；彎曲失穩(wěn)4.Mx/(γxWnx)≤fy；截面塑性發(fā)展5.Nvb=0.9nfμP；摩擦面抗滑移系數(shù)；螺栓預(yù)拉力三、簡(jiǎn)答題1.冷加工強(qiáng)化指鋼材在常溫下經(jīng)冷拉、冷彎等加工后，屈服強(qiáng)度提高但塑性和韌性降低的現(xiàn)象。影響：提高了鋼材的強(qiáng)度利用率，但降低了延性，可能增加脆性破壞風(fēng)險(xiǎn)，設(shè)計(jì)中需限制冷加工鋼材的應(yīng)用范圍（如直接承受動(dòng)力荷載的構(gòu)件不宜采用冷加工強(qiáng)化鋼材）。2.使用功能：撓度過(guò)大可能導(dǎo)致樓面面層開(kāi)裂、吊頂變形、設(shè)備安裝困難；結(jié)構(gòu)安全：過(guò)大撓度可能引起附加彎矩（如梁端轉(zhuǎn)角過(guò)大導(dǎo)致支撐結(jié)構(gòu)受力變化），長(zhǎng)期變形可能加速材料疲勞，影響結(jié)構(gòu)耐久性。3.摩擦型：通過(guò)螺栓預(yù)拉力使板件間產(chǎn)生摩擦力傳力，極限狀態(tài)為摩擦力被克服（未發(fā)生滑移），變形小，適用于承受動(dòng)力荷載或?qū)ψ冃蚊舾械倪B接；承壓型：允許板件滑移至螺栓與孔壁接觸，通過(guò)螺栓抗剪和孔壁承壓傳力，承載力高于摩擦型，但變形大，適用于承受靜力荷載或間接動(dòng)力荷載的連接。4.強(qiáng)度驗(yàn)算確保構(gòu)件截面在荷載作用下不發(fā)生屈服；整體穩(wěn)定驗(yàn)算防止構(gòu)件因長(zhǎng)細(xì)比過(guò)大發(fā)生整體失穩(wěn)（彎曲/扭轉(zhuǎn)/彎扭）；局部穩(wěn)定驗(yàn)算避免板件在壓應(yīng)力下發(fā)生局部屈曲（如腹板、翼緣局部失穩(wěn)），三者共同保證構(gòu)件在各種不利工況下的安全性。5.主要措施：（1）表面清理（除銹至Sa2.5級(jí)）；（2）涂刷防腐涂料（如環(huán)氧富鋅底漆+中間漆+面漆）；（3）熱浸鍍鋅（鋅層厚度≥85μm）；（4）陰極保護(hù)（犧牲陽(yáng)極法或外加電流法）；（5）采用耐候鋼（如Q355NH），通過(guò)合金元素提高耐蝕性。四、計(jì)算題1.軸心受拉構(gòu)件凈截面強(qiáng)度驗(yàn)算：（1）截面毛面積A=15.63×102=1563mm2（2）螺栓孔削弱面積：每側(cè)2個(gè)螺栓（兩列），凈截面面積An=A2×d0×t（t為角鋼厚度8mm）An=15632×21.5×8=1563344=1219mm2（3）凈截面應(yīng)力σ=N/An=650×103/1219≈533.2N/mm2（4）Q355B鋼材fy=355N/mm2，σ=533.2>fy，不滿足強(qiáng)度要求。注：實(shí)際設(shè)計(jì)中需調(diào)整螺栓排列或增大截面（如改用L125×10角鋼）。2.簡(jiǎn)支梁驗(yàn)算：（1）跨中最大彎矩Mx=q×l2/8=35×62/8=35×4.5=157.5kN·m=157.5×10?N·mm（2）抗彎強(qiáng)度驗(yàn)算：σ=Mx/(γxWnx)，取γx=1.05（工字形截面繞強(qiáng)軸）σ=157.5×10?/(1.05×1.07×10?)=157.5/(1.1235)≈140.2N/mm2≤235N/mm2，滿足。（3）整體穩(wěn)定性驗(yàn)算：σ=Mx/(φbWx)=157.5×10?/(0.85×1.07×10?)=157.5/(0.9095)≈173.2N/mm2≤235N/mm2，滿足。五、論述題“強(qiáng)節(jié)點(diǎn)弱構(gòu)件”原則內(nèi)涵：節(jié)點(diǎn)的承載力應(yīng)高于所連接構(gòu)件的承載力，確保在地震或其他極端荷載下，構(gòu)件先于節(jié)點(diǎn)發(fā)生塑性變形（耗能），避免節(jié)點(diǎn)脆性破壞導(dǎo)致結(jié)構(gòu)倒塌。實(shí)現(xiàn)方法：（1）節(jié)點(diǎn)設(shè)計(jì)時(shí)采用增大連接焊縫尺寸、增加螺栓數(shù)量或采用高強(qiáng)