2025年大学第三学年（土木工程）钢结构设计原理试题及答案

2025年大学第三学年（土木工程）钢结构设计原理试题及答案

（考试时间：90分钟满分100分）班级______姓名______第I卷（选择题，共30分）答题要求：本大题共10小题，每小题3分。在每小题给出的四个选项中，只有一项是符合题目要求的。请将正确答案的序号填在括号内。1.钢结构设计中，钢材的强度设计值与下列哪个因素无关？（）A.钢材的牌号B.钢材的厚度C.钢材的加工方式D.钢材的质量等级2.对于承受静力荷载或间接承受动力荷载的组合梁，当腹板高度hw≥450mm时，在梁的腹板上应设置横向加劲肋，其间距a应满足（）。A.a≤1.5hwB.a≤2hwC.a≤2.5hwD.a≤3hw3.轴心受压构件的整体稳定系数φ与下列哪些因素有关？（）①构件的截面形状②构件的长细比③钢材的屈服强度④钢材的质量等级A.①②③B.①②④C.①③④D.②③④4.焊接工字形截面梁腹板配置横向加劲肋的目的是（）。A.提高梁的抗弯强度B.提高梁的抗剪强度C.提高梁的整体稳定性D.提高梁的局部稳定性5.钢材的伸长率δ5表示（）。A.试件拉断后标距段的总变形与原标距长度之比B.试件拉断后标距段的残余变形与原标距长度之比C.试件拉断后标距段的总变形与原标距段长度之比D.试件拉断后标距段的残余变形与原标距段长度之比6.钢结构连接中，采用螺栓连接时，螺栓的排列应符合一定的要求，下列说法正确的是（）。A.螺栓的间距不宜过大，以免连接板件间不能紧密贴合B.螺栓的间距不宜过小，以免螺栓受剪时相互影响C.螺栓的排列应考虑构件的受力情况和施工要求D.以上说法都正确7.对于直接承受动力荷载的结构，下列哪种钢材不能采用？（）A.Q235BB.Q345CC.Q390DD.Q420E8.轴心受压格构式构件的缀材设计时，缀材的计算内力与下列哪个因素有关？（）A.构件的计算长度B.构件的截面形式C.构件的钢材强度D.构件的分肢间距9.梁的腹板局部稳定采用配置加劲肋的方法来解决，当h0/tw＞170时，应（）。A.无需配置加劲肋B.配置横向加劲肋C.配置横向和纵向加劲肋D.配置横向、纵向和短加劲肋10.钢材的疲劳破坏属于（）破坏。A.塑性B.脆性C.延性D.弹塑性第II卷（非选择题，共70分）11.（10分）简述钢结构的特点及应用范围。12.（15分）某轴心受压柱，截面为焊接工字形，翼缘宽度b=300mm，厚度tf=12mm，腹板高度hw=1000mm，厚度tw=8mm。钢材为Q345B，柱的计算长度l0x=l0y=6m。试计算该柱能承受的最大轴心压力设计值N。（已知钢材的强度设计值f=305N/mm²，截面塑性发展系数γx=γy=1.05，稳定系数φ=0.65）13.（15分）简述焊接连接的优缺点。14.（15分）阅读以下材料，回答问题：某工业厂房采用钢屋架结构，屋架跨度为24m，间距为6m。屋架下弦杆采用热轧H型钢HN300×150×6.5×9，钢材为Q345B。已知屋架下弦杆承受的轴心拉力设计值N=450kN。问题：（1）验算该下弦杆的强度是否满足要求。（2）若不满足强度要求，应采取什么措施？15.（15分）阅读以下材料，回答问题：某钢结构框架梁，跨度为12m，采用焊接工字形截面，翼缘宽度b=350mm，厚度tf=14mm，腹板高度hw=1200mm，厚度tw=10mm。钢材为Q345B。梁上作用有均布荷载设计值q=30kN/m（包括梁自重），集中荷载设计值P=150kN，集中荷载作用点距梁左端支座距离为4m。问题：（1）计算梁的跨中最大弯矩设计值Mmax和支座最大剪力设计值Vmax。（2）验算梁的抗弯强度和抗剪强度是否满足要求。（已知钢材的强度设计值f=305N/mm²，截面塑性发展系数γx=1.05，腹板计算高度h0=hw-tw=1190mm）答案：1.C2.C3.A4.D5.A6.D7.A8.D9.C10.B11.钢结构特点：材料强度高，自重轻；塑性、韧性好；材质均匀，工作可靠性高；工业化程度高，施工速度快；密封性好；耐腐蚀性差；耐火性差。应用范围：工业建筑、民用建筑、桥梁、塔架、水工structures及容器等。12.截面面积A=2×300×12+1000×8=15200mm²净截面面积An=A-2×12×10=1s000mm²根据稳定计算，N=φAf=0.65×15200×305=2982200N=2982.2kN13.优点：构造简单，制造方便，不削弱构件截面，节约钢材，连接刚度大，密封性能好。缺点：焊接热影响区使钢材性能发生变化，焊接残余应力和残余变形对结构不利，焊接结构对裂纹敏感，低温冷脆问题突出。14.（1）下弦杆截面面积A=3614mm²，净截面面积An=3354mm²强度计算：σ=N/An=450000/3354=134.16N/mm²＜f=305N/mm²，强度满足要求。（2）若不满足，可增大截面尺寸或更换更高强度钢材。15.（1）Mmax=1/8ql²+1/4Pl=1/8×30×12²+1/4×150×12=1170kN·mVmax=½ql+P=½×30×12+150=330kN（2）抗弯强度：σ=Mmax/(γxWnx)=1170×10^6/(1.05×1608