2025年钢结构练习题库与答案

2025年钢结构练习题库与答案一、单项选择题（每题2分，共20分）1.以下钢材性能指标中，反映钢材抵抗冲击荷载能力的是（）A.屈服强度（σs）B.伸长率（δ）C.冷弯性能（180°弯心直径d）D.冲击韧性（AKv）答案：D2.普通碳素结构钢Q235-B中的“B”表示（）A.质量等级为B级（常温冲击韧性要求）B.脱氧方法为半镇静钢C.厚度组别为B类D.硫磷含量高于A级答案：A3.摩擦型高强度螺栓连接的抗剪承载力主要取决于（）A.螺栓杆的抗剪强度设计值B.连接板件的承压强度设计值C.螺栓预拉力与摩擦面抗滑移系数的乘积D.螺栓杆的抗拉强度设计值答案：C4.焊接残余应力对钢结构的影响是（）A.降低结构的静力强度B.提高结构的刚度C.降低结构的整体稳定性D.不影响结构的疲劳性能答案：C5.工字形截面轴心受压构件的局部稳定验算，主要是为了防止（）A.构件发生整体失稳B.翼缘或腹板在构件失稳前先发生局部屈曲C.截面发生扭转失稳D.构件发生弯扭失稳答案：B6.计算梁的整体稳定性时，当梁的自由长度l1与受压翼缘宽度b1的比值l1/b1较小时，梁的整体稳定性（）A.较好（不易失稳）B.较差（易失稳）C.与l1/b1无关D.需通过计算长度系数调整答案：A7.压弯构件在弯矩作用平面内的稳定验算公式中，考虑二阶效应的参数是（）A.等效弯矩系数βmxB.截面塑性发展系数γxC.构件长细比λxD.稳定系数φx答案：A8.钢结构抗震设计中，“强节点弱构件”原则的核心是（）A.确保节点承载力不低于连接构件的承载力B.减小节点刚度以提高结构延性C.降低节点用钢量D.简化节点构造答案：A9.桁架中，弦杆与腹杆的连接焊缝计算时，通常假定（）A.焊缝承受全部节点荷载B.弦杆内力变化由焊缝传递C.腹杆内力由焊缝平均分配D.焊缝仅承受腹杆内力答案：B10.钢管结构中，相贯节点的焊缝计算需考虑（）A.支管与主管的夹角B.钢材的弹性模量C.节点板的厚度D.螺栓的预拉力答案：A二、判断题（每题1分，共10分）1.钢材的伸长率δ5表示标距为5倍直径的试件拉断后的伸长率。（）答案：√2.焊接H型钢的翼缘与腹板间角焊缝的最小焊脚尺寸hfmin=1.5√tmax，其中tmax为较厚焊件厚度。（）答案：√3.承压型高强度螺栓连接在正常使用状态下可能发生滑移，因此不适用于直接承受动力荷载的结构。（）答案：√4.轴心受压构件的稳定系数φ随长细比λ增大而增大。（）答案：×（φ随λ增大而减小）5.梁的局部稳定验算中，腹板设置横向加劲肋可提高其抗剪屈曲能力。（）答案：√6.实腹式压弯构件在弯矩作用平面外的稳定验算需考虑等效弯矩系数βtx。（）答案：×（平面外稳定验算用βtx，平面内用βmx）7.钢结构疲劳计算的应力幅是指最大应力与最小应力的差值。（）答案：√8.桁架设计中，腹杆的计算长度在桁架平面内取0.8l（l为几何长度）。（）答案：×（桁架平面内腹杆计算长度取l，平面外取l）9.门式刚架的斜梁与柱的连接节点宜采用刚接，以减小结构侧移。（）答案：√10.钢管混凝土柱的核心混凝土可提高构件的抗压承载力和延性。（）答案：√三、简答题（每题6分，共30分）1.简述钢材的主要力学性能指标及其工程意义。答案：钢材的主要力学性能指标包括：（1）屈服强度σs：是设计中确定钢材强度设计值的依据，保证结构在正常使用阶段不发生过大变形；（2）抗拉强度σb：反映钢材的极限承载能力，σs/σb（屈强比）越小，结构安全性越高；（3）伸长率δ：衡量钢材塑性变形能力，δ越大，钢材延性越好，有利于吸收能量；（4）冲击韧性AKv：反映钢材在冲击荷载或低温下的抗脆断能力；（5）冷弯性能：通过冷弯试验检验钢材的塑性变形能力和内部缺陷。2.比较普通螺栓连接与高强度螺栓摩擦型连接的工作机理及适用范围。答案：普通螺栓连接依靠螺栓杆受剪和孔壁承压传递剪力，当外力超过抗剪或承压承载力时发生破坏，允许接触面滑移。适用于对变形要求不高的非重要连接。高强度螺栓摩擦型连接通过螺栓预拉力使连接板件间产生摩擦力传递剪力，外力不超过摩擦力时无滑移，属于弹性工作阶段。适用于要求连接紧密、抗动载（如吊车梁）或需保持弹性变形的重要结构。3.简述轴心受压构件整体稳定验算的基本思路及公式含义。答案：验算思路：将实际构件等效为理想直杆，考虑初始缺陷（初弯曲、初偏心）的影响，通过稳定系数φ将构件的临界应力折减为设计应力。验算公式为：N/(φA)≤f。其中，N为轴心压力设计值，A为构件毛截面面积，φ为稳定系数（与长细比λ、截面形式、钢材种类有关），f为钢材强度设计值。公式意义是确保构件的实际压应力不超过考虑整体稳定后的许用应力。4.说明钢梁腹板加劲肋的设置原则及各类加劲肋的作用。答案：设置原则：（1）当腹板高厚比h0/tw≤80√(235/fy)时，可不设加劲肋；（2）当80√(235/fy)＜h0/tw≤170√(235/fy)（受压翼缘扭转受约束）或150√(235/fy)（无约束）时，仅设横向加劲肋；（3）当h0/tw更大时，需同时设横向和纵向加劲肋（纵向加劲肋位于距受压翼缘h0/5~h0/4处）；（4）局部压应力较大时，增设短加劲肋。作用：横向加劲肋提高腹板抗剪屈曲能力；纵向加劲肋提高腹板受压区抗弯屈曲能力；短加劲肋局部增强腹板抗局部压屈能力。5.简述钢结构抗震设计的“三水准”目标及实现“强柱弱梁”的主要措施。答案：“三水准”目标：（1）小震不坏：多遇地震下结构弹性，无损坏；（2）中震可修：设防烈度地震下结构弹塑性，经修复可使用；（3）大震不倒：罕遇地震下结构不倒塌。“强柱弱梁”措施：（1）调整梁柱线刚度比，使梁端先于柱端屈服；（2）增大柱的截面尺寸或提高柱的钢材强度；（3）在节点设计中，确保柱端抗弯承载力大于梁端抗弯承载力（按实际配筋或截面计算的超强系数调整）；（4）限制梁端塑性铰的转动能力，避免柱过早失效。四、计算题（每题10分，共40分）1.某轴心受拉钢构件，采用Q355B钢材（f=305N/mm²），截面为焊接工字形（翼缘：-400×20，腹板：-600×12）。构件承受的轴心拉力设计值N=2800kN，验算其强度是否满足要求（不考虑孔洞削弱）。解：计算毛截面面积A=2×400×20+600×12=16000+7200=23200mm²截面应力σ=N/A=2800×10³/23200≈120.7N/mm²比较σ=120.7N/mm²≤f=305N/mm²，满足强度要求。2.某双轴对称工字形截面简支梁（Q235B，f=215N/mm²），跨度6m，承受均布荷载设计值q=45kN/m（含自重），梁截面为H500×200×8×12（腹板高h0=484mm，腹板厚tw=8mm，翼缘宽b=200mm，翼缘厚t=12mm，截面模量Wx=1.2×10⁶mm³）。验算梁的抗弯强度（不考虑整体稳定问题）。解：跨中最大弯矩Mmax=ql²/8=45×6²/8=202.5kN·m=202.5×10⁶N·mm抗弯强度σ=Mmax/(γxWx)，取γx=1.05（工字形截面绕强轴）σ=202.5×10⁶/(1.05×1.2×10⁶)=202.5/(1.26)≈160.7N/mm²≤f=215N/mm²，满足要求。3.某轴心受压柱，采用热轧H型钢HW300×300×10×15（截面积A=12040mm²，回转半径ix=13.6cm，iy=7.58cm），计算长度lox=6m，loy=3m，钢材Q345（f=310N/mm²）。验算其整体稳定性。解：长细比λx=lox/ix=6000/136≈44.1，λy=loy/iy=3000/75.8≈39.6，取λmax=44.1查《钢结构设计标准》GB50017-2017，热轧H型钢（b/h=300/300=1.0，属b类截面），λ=44.1时，稳定系数φ≈0.89（插值法计算）稳定验算：N/(φA)≤f，假设N为设计压力，需计算允许最大压力Nmax=φAf=0.89×12040×310≈3.29×10⁶N=3290kN若实际压力小于等于3290kN，则满足稳定要求（本题未给N，假设N=3000kN，则3000×10³/(0.89×12040)=3000/10.71≈280N/mm²≤310N/mm²，满足）。4.某焊接连接节点，采用双面角焊缝连接钢板（-400×10）与节点板（-300×12），焊缝长度l=280mm（两端不设引弧板），焊条E43型（ffw=160N/mm²）。焊缝承受剪力设计值V=350kN，验算焊缝强度。解：角焊缝有效厚度he=0.7hf（假设hf=8mm，则he=5.6mm），实际焊缝计算长度lw=l-2hf=28