2025年钢结构试题(附答案)

2025年钢结构试题(附答案)一、单项选择题（每题2分，共20分）1.下列钢材性能指标中，反映钢材抵抗冲击荷载能力的是（）。A.屈服强度B.伸长率C.冷弯性能D.冲击韧性2.摩擦型高强度螺栓连接的极限状态是（）。A.螺栓杆被剪坏B.连接板被挤压破坏C.接触面间摩擦力被克服D.螺栓杆受拉断裂3.焊接残余应力对构件的（）无影响。A.静力强度B.刚度C.低温冷脆D.疲劳强度4.计算工字形截面梁的抗弯强度时，塑性发展系数γ的取值与（）有关。A.荷载类型B.截面形式C.钢材强度等级D.梁的跨度5.轴心受压构件的整体稳定系数φ与（）无关。A.构件长细比B.钢材强度等级C.截面类型D.荷载偏心距6.钢结构中，当梁的整体稳定系数φb＞0.6时，需采用φb'代替φb，其目的是（）。A.考虑梁的局部屈曲B.修正弹性阶段的稳定系数C.简化计算D.考虑塑性发展7.下列关于普通螺栓连接的说法中，错误的是（）。A.受剪螺栓的孔径比螺栓公称直径大1.0-1.5mmB.受拉螺栓的计算长度取螺纹段长度C.承压型高强度螺栓可用于直接承受动力荷载的结构D.普通螺栓群受弯时，中和轴通常位于最下排螺栓中心处8.某桁架下弦杆采用双角钢组成的T形截面，其计算长度lox=ly=4m，截面回转半径ix=35mm，iy=50mm，则该杆的长细比λ为（）。A.114B.80C.143D.1009.钢结构抗震设计中，节点连接的强度应（）被连接构件的强度。A.不低于B.不高于C.等于D.无特定要求10.计算对接焊缝的抗拉强度时，若焊缝质量等级为三级，需考虑（）。A.焊缝缺陷的影响B.焊缝余高的增强作用C.施焊方向的影响D.板厚效应二、填空题（每空1分，共15分）1.钢材的主要力学性能指标包括屈服强度、抗拉强度、伸长率、冷弯性能和（）。2.焊接连接中，角焊缝的有效厚度he=（）×焊脚尺寸hf（直角角焊缝）。3.轴心受压构件的局部稳定验算原则是保证板件的局部失稳（）构件的整体失稳。4.梁的整体失稳形式为（）。5.高强度螺栓按受力性能分为摩擦型和（）型。6.桁架节点板厚度主要根据（）确定。7.计算梁的挠度时，采用（）荷载组合。8.钢结构中，防止低温冷脆的措施包括选用（）钢材和控制应力集中。9.工字形截面压弯构件的平面内稳定验算需考虑（）和弯矩的共同作用。10.钢框架结构的主要抗侧力构件是（）。11.对接焊缝的坡口形式主要有I形、V形、（）和U形。12.计算螺栓群受剪时，最不利螺栓的剪力由（）和扭矩共同决定。13.轴心受压构件的截面分类（a、b、c、d类）依据是（）。14.钢结构疲劳计算采用（）设计方法。15.梁的局部稳定验算中，腹板加劲肋分为横向加劲肋、纵向加劲肋和（）。三、简答题（每题6分，共30分）1.简述钢材发生脆性破坏的主要原因及预防措施。2.对比普通螺栓连接与摩擦型高强度螺栓连接在受剪时的传力机制差异。3.说明工字形截面轴心受压构件验算局部稳定的意义及验算方法。4.分析影响梁整体稳定性的主要因素，并列举提高梁整体稳定性的措施。5.简述钢框架结构中柱计算长度的确定原则（考虑无侧移和有侧移框架的区别）。四、计算题（共35分）1.（12分）某钢牛腿与钢柱采用双面角焊缝连接（图1），牛腿承受竖向荷载F=450kN（设计值），焊缝焊脚尺寸hf=8mm，钢材为Q355B（f_w^f=265N/mm²）。焊缝计算长度lw=300mm（已扣除起灭弧影响），验算该角焊缝的强度。（提示：角焊缝有效厚度he=0.7hf，焊缝应力包括垂直于焊缝长度方向的正应力σf和平行于焊缝长度方向的剪应力τf，验算公式：√[(σf/βf)²+τf²]≤f_w^f，βf=1.22）2.（13分）某简支梁跨度6m，截面为焊接工字形（H600×300×12×20），钢材Q355（f=315N/mm²，f_v=185N/mm²），承受均布荷载设计值q=80kN/m（含自重）。验算梁的抗弯强度、抗剪强度及整体稳定性（不考虑局部压应力）。已知：截面参数A=18480mm²，Wx=2.1×10^6mm³，Ix=6.3×10^9mm^4，iy=67mm，梁跨中无侧向支撑，钢材截面分类为b类，φb=0.65（已考虑梁端约束修正）。3.（10分）某轴心受压柱高4.5m，两端铰接，截面为焊接H型钢（H350×250×10×16），钢材Q355（f=315N/mm²）。截面参数：A=11620mm²，ix=152mm，iy=63mm，λx=29.6，λy=71.4，截面分类为b类（λ≤100时φ=0.895；λ=70时φ=0.814；λ=72时φ=0.802）。验算该柱的整体稳定性。答案一、单项选择题1.D2.C3.A4.B5.D6.B7.C8.A9.A10.A二、填空题1.冲击韧性2.0.73.不先于4.弯扭失稳5.承压6.桁架弦杆内力7.标准8.低温冲击韧性好的9.轴压力10.框架梁柱节点11.X形12.剪力13.截面残余应力分布14.容许应力幅15.短加劲肋三、简答题1.脆性破坏原因：钢材含磷、硫等有害元素过高；低温环境；应力集中；冲击荷载；厚板效应。预防措施：选用合格钢材（保证冲击韧性）；合理设计避免应力集中；控制加工工艺（如避免冷加工硬化）；避免低温下施焊；结构构造上减少缺口、孔洞等。2.普通螺栓受剪时，靠螺栓杆承压和抗剪传力，初始荷载下螺栓与孔壁存在间隙，荷载需先填满间隙后螺栓才受力，变形较大；摩擦型高强度螺栓靠被连接件间的摩擦力传力，螺栓预拉力使接触面产生压紧力，摩擦力与预拉力和摩擦面抗滑移系数成正比，传力时不发生相对滑移，弹性阶段变形小。3.意义：若板件过薄，局部失稳会早于整体失稳，导致构件提前破坏，无法充分利用整体承载力。验算方法：对工字形截面的翼缘和腹板分别验算，翼缘限制宽厚比（b/t≤(10+0.1λ)√(235/fy)），腹板限制高厚比（h0/tw≤(25+0.5λ)√(235/fy)），其中λ为构件长细比，fy为钢材屈服强度。4.主要因素：梁的侧向抗弯刚度和抗扭刚度（截面尺寸）、受压翼缘的自由长度（侧向支撑间距）、荷载作用位置（上翼缘更不利）、截面形式（开口截面比闭口截面差）。提高措施：增加侧向支撑（减小自由长度）；增大受压翼缘宽度（提高侧向刚度）；采用箱形截面（增强抗扭）；荷载作用于下翼缘；设置隅撑。5.无侧移框架（如支撑框架）中，柱计算长度系数μ较小（μ≤1），由框架梁柱线刚度比查表确定；有侧移框架（纯框架）中，μ＞1，计算长度更大，需考虑框架失稳时的侧移影响，同样根据梁柱线刚度比查表（如《钢结构设计标准》附录D）。底层柱需考虑基础约束，顶层柱考虑梁的约束。四、计算题1.解：竖向荷载F引起焊缝的应力：焊缝有效厚度he=0.7×8=5.6mm焊缝计算面积A_w=2×lw×he=2×300×5.6=3360mm²垂直于焊缝长度方向的正应力σf=F/(2×lw×he)=450×10³/(2×300×5.6)=133.93N/mm²平行于焊缝长度方向无剪力，τf=0验算：√[(133.93/1.22)²+0]≈109.8N/mm²≤265N/mm²，满足。2.解：（1）抗弯强度：跨中最大弯矩M=ql²/8=80×6²/8=360kN·m=3.6×10^8N·mmσ=M/(γxWx)，取γx=1.05（工字形截面绕强轴）σ=3.6×10^8/(1.05×2.1×10^6)=163.3N/mm²≤315N/mm²，满足。（2）抗剪强度：支座最大剪力V=ql/2=80×6/2=240kN=2.4×10^5N腹板面积Aw=h0×tw=600×12=7200mm²（近似）τ=V/Aw=2.4×10^5/7200≈33.3N/mm²≤185N/mm²，满足。（3）整体稳定性：φb=0.65（已知），因φb≤0.6，无需修正σ=M/(φbWx)=3.6×10^8/(0.65×2.1×10^6)=263.2N/mm²≤315N/mm²，满足。3.解：柱长细比取λy=71.4（因λy＞λx），截面分类b类查表插值：λ=70时φ=0.814，λ=72时φ=0.802，λ=71.4时