2025年钢结构A期末考试试题及答案

2025年钢结构A期末考试试题及答案一、单项选择题（每题2分，共20分）1.下列关于钢材冲击韧性的描述中，正确的是（）。A.冲击韧性随温度升高而降低B.冲击韧性值越小，钢材抵抗脆性断裂的能力越强C.夏比V型缺口试验是评价冲击韧性的常用方法D.沸腾钢的冲击韧性优于镇静钢2.钢结构中，当采用Q355GJ钢时，其质量等级符号“GJ”表示（）。A.高强度结构钢B.高性能建筑结构用钢C.焊接结构用耐候钢D.厚度方向性能钢板3.普通螺栓受剪连接中，当栓杆直径d=20mm，被连接钢板厚度之和Σt=30mm时，栓杆的抗剪面数目n_v应为（）。A.1B.2C.3D.44.焊接工字形截面简支梁，跨中受集中荷载作用，为提高梁的整体稳定性，最有效的措施是（）。A.增大梁的截面高度B.在梁的受压翼缘设置侧向支撑点C.增大腹板厚度D.减小荷载作用点高度5.轴心受压构件的稳定系数φ与下列哪项因素无关？（）A.构件的长细比λB.钢材的强度等级C.构件的截面形式D.荷载的偏心距6.下列关于钢结构疲劳计算的描述中，错误的是（）。A.疲劳破坏属于脆性断裂B.应力循环次数N≥5×10⁴时需进行疲劳验算C.计算时采用荷载的设计值D.焊接部位的疲劳性能低于非焊接部位7.双肢格构式轴心受压柱，绕虚轴的稳定计算需采用换算长细比λ₀x，其主要原因是（）。A.缀材的抗剪刚度不足B.实轴的惯性矩大于虚轴C.构件的初弯曲影响D.钢材的弹塑性性能8.受拉螺栓连接中，当外拉力N=150kN，螺栓的预拉力P=200kN时，每个螺栓承受的总拉力N_t为（）（取残余预拉力系数K=0.8）。A.150kNB.170kNC.200kND.230kN9.下列关于钢桁架节点设计的要求中，错误的是（）。A.弦杆与腹杆的轴线应交汇于一点B.节点板厚度应不小于腹杆厚度C.角焊缝的焊脚尺寸不宜大于较薄焊件厚度的1.2倍D.节点板边缘与腹杆轴线的夹角应≥30°10.某钢结构工程采用低合金高强度结构钢，其设计文件中未明确钢材的交货状态，根据规范要求，应默认采用（）状态交货。A.热轧B.正火C.控轧D.调质二、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、______和______。2.焊接连接中，常见的缺陷有裂纹、气孔、夹渣、______和______。3.普通螺栓连接按受力方式分为受剪连接、受拉连接和______连接；高强度螺栓连接按受力机理分为______型和承压型。4.受弯构件的整体失稳形式为______，其临界弯矩与梁的侧向抗弯刚度、抗扭刚度、______及荷载作用位置有关。5.轴心受压构件的局部稳定验算中，工字形截面翼缘的宽厚比限值为______（用λ表示），腹板的高厚比限值为______（用λ表示）。6.钢框架柱的计算长度系数μ与______和______有关，需根据框架的______和______确定。三、简答题（每题6分，共30分）1.简述钢材的冷加工强化现象及其对钢结构性能的影响。2.比较普通螺栓连接与高强度螺栓摩擦型连接在受力机理和破坏形式上的差异。3.为什么轴心受压构件的稳定系数φ随长细比λ增大而减小？请结合钢材的应力-应变关系和构件的屈曲模式解释。4.钢吊车梁设计中，除强度、刚度和整体稳定验算外，还需进行哪些验算？说明其原因。5.简述焊接残余应力对钢结构性能的影响，并列举两种减少焊接残余应力的措施。四、计算题（共35分）1.（8分）某轴心受拉构件由2L100×8（等边角钢）组成，采用Q355钢（f=310N/mm²），构件承受的轴心拉力设计值N=650kN（静力荷载）。已知角钢的截面面积A=15.63cm²，截面形心至边缘距离z₀=2.84cm，计算该构件的强度是否满足要求（不考虑孔洞削弱）。2.（9分）某焊接工字形截面简支梁，截面尺寸为h=600mm，b=250mm，t_f=14mm，t_w=8mm（翼缘为焰切边），跨度L=10m，跨中受集中荷载设计值F=300kN（包括自重），荷载作用于梁的上翼缘。钢材为Q235B（f=215N/mm²，f_v=125N/mm²），梁的侧向支撑点间距l₁=5m。验算梁的整体稳定性（已知φ_b=0.85，γ_x=1.05）。3.（9分）某轴心受压柱，采用焊接工字形截面（翼缘为轧制边），尺寸为b=300mm，t_f=16mm，h=400mm，t_w=10mm，计算长度l₀x=l₀y=6m。钢材为Q355钢（f=310N/mm²），截面回转半径i_x=16.2cm，i_y=7.8cm。计算该柱的稳定性是否满足要求（提示：查φ表时，x轴为强轴，y轴为弱轴）。4.（9分）某双盖板普通螺栓连接节点，被连接钢板厚度t=14mm，盖板厚度2×t_c=2×8mm，螺栓采用M20（d=20mm，d₀=21.5mm），钢材为Q235B（f_v^b=140N/mm²，f_c^b=305N/mm²，f=215N/mm²）。螺栓排列为两列错排，纵距a=70mm，横距b=80mm，端距c=40mm。计算该连接的最大承载力设计值（按螺栓受剪和板件承压、净截面强度分别计算）。参考答案一、单项选择题1.C2.B3.A4.B5.D6.C7.A8.B9.D10.A二、填空题1.冲击韧性；冷弯性能2.未焊透；未熔合3.拉剪复合；摩擦4.弯扭失稳；跨长5.(10+0.1λ)√(235/f_y)；(25+0.5λ)√(235/f_y)6.梁柱线刚度比；荷载条件；类型（刚接/铰接）；层数三、简答题1.冷加工强化指钢材在常温下经机械加工（如冷拉、冷弯）后，屈服强度提高、塑性和韧性降低的现象。对钢结构的影响：有利方面是可提高材料利用率；不利方面是降低了钢材的塑性储备，可能增加脆性破坏风险，需注意后续加工中的残余应力控制。2.受力机理：普通螺栓靠栓杆抗剪和孔壁承压传力；高强度螺栓摩擦型连接靠板件间摩擦力传力。破坏形式：普通螺栓可能发生栓杆剪断、孔壁压坏或板件拉断；摩擦型连接在摩擦力被克服前不会发生明显变形，破坏时板件间产生相对滑移（以滑移为极限状态）。3.长细比λ=μl/i，λ越大，构件越柔。当λ较小时，构件可能发生弹性或弹塑性屈曲，钢材的塑性变形可延缓屈曲，φ值较大；当λ增大，构件更易发生弹性屈曲，临界应力降低，φ值减小。本质是长细比越大，构件抵抗屈曲的能力越弱，稳定系数随之降低。4.还需验算疲劳强度和局部压应力。疲劳验算因吊车反复荷载作用易引发疲劳破坏；局部压应力验算因轮压集中作用于腹板顶部，需防止腹板局部压屈或开裂。5.影响：降低结构刚度、可能引发低温脆断、对构件稳定承载力有不利影响（尤其对受压构件）。措施：采用合理的焊接顺序、焊后进行退火处理、设计时避免焊缝过于集中。四、计算题1.构件净截面面积A_n=2×15.63×100=3126mm²（无孔洞削弱）。计算应力σ=N/A_n=650×10³/3126≈208N/mm²≤f=310N/mm²，满足要求。2.梁的毛截面抵抗矩W_x=bh²/6(b-t_w)h_w³/(6h)（简化计算）≈(250×600²)/6(250-8)×(600-2×14)³/(6×600)≈1.35×10⁷mm³。跨中弯矩M=F×L/4=300×10/4=750kN·m。整体稳定验算：σ=M/(φ_bW_x)=750×10⁶/(0.85×1.35×10⁷)≈65.4N/mm²≤f=215N/mm²，满足。3.长细比λ_x=l₀x/i_x=6000/162=37，λ_y=l₀y/i_y=6000/78≈76.9。查Q355钢b类截面φ表（弱轴y轴），λ_y=76.9对应φ≈0.70（具体以规范表为准）。截面面积A=2×300×16+(400-2×16)×10=9600+3680=13280mm²。稳定应力σ=N/(φA)（假设N为设计值，需补充N，但题目未给，此处应为已知N≤φAf=0.70×13280×310≈2.87×10⁶N=2870kN，若实际N≤2870kN则满足）。4.螺栓受剪承载力：n_v=1（单剪），N_v^b=πd²/4×n_v×f_v^b=π×20²/4×1×140≈43982N。螺栓承压承载力：N_c^b=d×Σt×f_c^b=20×14×305=85400N。