2025年大学本科三年级（土木工程）钢结构设计试题及答案

2025年大学本科三年级（土木工程）钢结构设计试题及答案

（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：本卷共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题后的括号内。1.钢结构设计时，钢材强度的取值依据是（）A.比例极限强度B.弹性极限强度C.屈服强度D.抗拉强度2.对于承受静力荷载或间接承受动力荷载的组合梁，当腹板高厚比不满足要求时，可设置（）A.横向加劲肋B.纵向加劲肋C.短加劲肋D.支承加劲肋3.焊接残余应力对构件的（）无影响。A.变形B.静力强度C.疲劳强度D.整体稳定4.实腹式轴心受压构件应进行（）A.强度计算B.强度、整体稳定、局部稳定和长细比计算C.强度、整体稳定和长细比计算D.强度和长细比计算5.格构式轴心受压构件的整体稳定计算时，由于（），因此以换算长细比λ0x代替λx。A.格构式柱可能发生较大的剪切变形B.要求实现等稳定设计C.格构式柱可能单肢失稳D.格构式柱承载能力提高6.梁的支承加劲肋应设置在（）A.弯曲应力大的区段B.剪应力大的区段C.上翼缘或下翼缘有固定集中荷载作用处D.有吊车轮压的部位7.普通螺栓连接和摩擦型高强度螺栓连接，在抗剪连接中，它们的传力方式和破坏形式的主要区别是（）A.前者靠摩擦力传力，后者靠栓杆抗剪传力；前者先于孔壁承压破坏，后者先于板件间的相对滑移B.前者靠栓杆抗剪传力，后者靠摩擦力传力；前者先于孔壁承压破坏，后者先于板件间的相对滑移C.前者靠摩擦力传力，后者靠栓杆抗剪传力；前者先于板件间的相对滑移，后者先于孔壁承压破坏D.前者靠栓杆抗剪传力，后者靠摩擦力传力；前者先于板件间的相对滑移，后者先于孔壁承压破坏8.对于直接承受动力荷载的结构，计算正面直角焊缝时（）A.要考虑正面角焊缝强度的提高B.要考虑焊缝刚度影响C.与侧面角焊缝的计算式相同D.取βf=1.229.钢结构的主要缺点之一是（）A.结构自重大B.施工困难C.不耐火、易腐蚀D.价格高10.轴心受压构件的整体稳定系数φ与（）等因素有关。A.构件截面类别、两端连接构造、长细比B.构件截面类别、钢号、长细比C.构件截面类别、计算长度系数、长细比D.构件截面类别、两个方向的长度、长细比第II卷（非选择题共70分）二、填空题（每题2分，共10分）答题要求：请在每题的空格中填上正确答案。错填、不填均无分。1.钢材的塑性指标，主要用______和______表示。2.实腹式轴心受压构件的截面形式应满足______、______、______等要求。3.梁的整体失稳形式为______。4.高强度螺栓连接分为______和______两种类型。5.格构式轴心受压构件绕虚轴的稳定计算采用换算长细比λ0x，是考虑______对临界力的影响。三、简答题（每题10分，共30分）答题要求：简要回答问题，条理清晰，要点突出。1.简述钢结构有哪些主要特点？2.简述实腹式轴心受压构件的设计步骤。3.简述焊接残余应力对钢结构工作的影响。四、计算题（每题15分，共15分）答题要求：写出详细的计算过程，步骤清晰，计算准确。有一焊接工字形截面简支梁，跨度l=12m，承受均布荷载设计值q=80kN/m（包括梁自重）。钢材为Q345，梁截面尺寸为翼缘宽度b=350mm，厚度t=16mm，腹板高度h0=1000mm，厚度tw=10mm。试验算梁的抗弯强度和抗剪强度是否满足要求。五、案例分析题（共5分）答题要求：根据所给案例，分析问题并提出解决方案。某单层工业厂房，采用钢结构屋架，在使用过程中发现屋架下弦有明显的下挠变形。经检查，发现屋架的节点板连接焊缝存在一些微小裂纹，下弦杆的截面尺寸符合设计要求，但长细比略偏大。请分析屋架下挠变形的可能原因，并提出相应的处理措施。答案：1.C2.A3.B4.B5.A6.C7.B8.C9.C10.B二、1.伸长率、断面收缩率2.强度要求、刚度要求、局部稳定要求3.弯扭失稳4.摩擦型、承压型5.剪切变形三、1.钢结构的主要特点：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；耐热性较好，但不耐火；耐腐蚀性差。2.实腹式轴心受压构件的设计步骤：（1）确定构件的计算长度；（2）根据轴心压力设计值和钢材强度设计值，初步确定构件的截面形式和尺寸；（3）计算构件的长细比，判断是否满足整体稳定要求；（4）计算构件的局部稳定，如不满足要求，采取相应措施；（5）进行强度计算，确保构件强度满足要求。3.焊接残余应力对钢结构工作的影响：降低构件的刚度；降低构件的稳定承载力；增加钢材在低温下的脆断倾向；对构件的疲劳强度有不利影响。四、1.计算梁的内力：均布荷载设计值q=80kN/m，跨度l=12m，则梁的最大弯矩设计值Mmax=1/8ql²=1/8×80×12²=1440kN·m。最大剪力设计值Vmax=1/2ql=1/2×80×12=480kN。2.计算梁的截面几何参数：翼缘面积Af=350×16=5600mm²，腹板面积Aw=1000×10=10000mm²。截面惯性矩Ix=1/12×10×1000³+2×[1/12×16×350³+16×350×(500+8)²]=1.41×10⁹mm⁴。3.抗弯强度验算：梁的抗弯强度设计值f=295N/mm²。σ=Mmax/(γxWnx)，其中γx=1.05，Wnx=Ix/ymax=1.41×10⁹/(500+8)=2.78×10⁶mm³。σ=1440×10⁶/(1.05×2.78×10⁶)=502.8N/mm²>f，不满足抗弯强度要求。4.抗剪强度验算：梁的抗剪强度设计值fv=170N/mm²。τ=Vmax/(γxhtw)，其中γx=1.05，htw=1000×10=10000mm²。τ=480×10³/(1.05×10000)=45.7N/mm²<fv，满足抗剪强度要求。五、屋架下挠变形的可