大连理工大学2026年9月《起重机金属结构》作业考核试题及答案参考

大连理工大学2026年9月《起重机金属结构》作业考核试题及答案参考一、单项选择题（本大题共15小题，每小题2分，共30分）1.在起重机金属结构设计中，钢材的屈服强度与抗拉强度的比值是衡量钢材塑性变形能力的重要指标，对于起重机结构主要承重构件，一般要求（）。A./B./C./D./2.起重机金属结构计算中，考虑动载系数的主要目的是为了补偿（）。A.风载荷引起的结构振动B.起升机构起升物品时，物品离地瞬间的动力效应C.结构自重产生的惯性力D.运行机构启动/制动时的水平惯性力3.对于箱形截面梁，为了防止腹板在局部压应力作用下发生局部屈曲，通常在腹板受压区设置（）。A.纵向加劲肋B.横向加劲肋C.短加劲肋D.支承加劲肋4.按照《起重机设计规范》，进行疲劳强度校核时，应力循环特性系数r（即/）的取值范围为（）。A.−B.0C.−D.r5.某桥式起重机主梁材料为Q235钢，其弹性模量E和剪切模量G的数值约为（）。A.EB.EC.ED.E6.在偏轨箱形梁中，小车轨道通常铺设在（）。A.主腹板上方B.副腹板上方C.梁的中心线上D.任意位置，只需加垫板7.计算起重机金属结构的静刚度时，通常以（）作为计算载荷。A.额定起升载荷+小车自重B.额定起升载荷×动载系数C.额定起升载荷+小车自重+风载荷D.整机自重8.四弦杆格构式臂架结构中，若采用缀条连接，则缀条的主要作用是（）。A.承受轴向拉力B.承受横向弯矩C.承受剪力，保证分肢的整体性D.增加美观度9.起重机金属结构在露天工作时，应考虑风载荷，对于工作状态下的风载荷，其计算高度通常取为（）。A.起重机最高点离地高度B.吊重离地高度C.司机室高度D.起重机迎风面的形心高度10.在进行轴心受压构件的整体稳定性计算时，其临界应力主要与（）有关。A.构件的长度和材料强度B.构件的长细比λ和材料屈服强度C.构件的截面面积和材料弹性模量D.构件的宽度和高度11.焊接连接中，角焊缝的焊脚尺寸不宜过小，对于手工焊，不得小于（）。A.4mmB.6mmC.8mmD.1.5（t为较厚焊件厚度）12.桥式起重机主梁跨中截面的强度计算，通常控制最危险点的（）。A.正应力B.剪应力C.折算应力（VonMises应力）D.局部压应力13.门式起重机由于有悬臂，其支腿通常采用（）结构形式以适应弯矩变化。A.刚性腿B.柔性腿（一刚一柔）C.双刚性腿D.铰接腿14.下列哪种缺陷对低温工作的起重机金属结构脆性破坏影响最大？（）A.表面划痕B.焊接残余应力C.气孔D.咬边15.起重机载荷组合中，组合II主要考虑的是（）。A.只考虑自重和起升载荷B.自重、起升载荷及工作状态风载荷C.自重、起升载荷、工作风及惯性载荷D.自重及非工作风载荷二、多项选择题（本大题共10小题，每小题3分，共30分。多选、少选、错选均不得分）1.起重机金属结构常用的材料有（）。A.Q235B.Q345C.Q420D.Q235-AF（沸腾钢，用于重要结构需慎用）E.45号钢2.影响轴心受压构件整体稳定系数φ的因素包括（）。A.长细比λB.截面形式C.钢材牌号D.残余应力分布E.构件的实际长度3.起重机金属结构的基本设计计算要求包括（）。A.强度计算B.刚度计算C.稳定性计算D.疲劳强度计算E.振动计算4.下列关于加劲肋设置的说法，正确的有（）。A.横向加劲肋主要用于防止腹板剪切屈曲B.纵向加劲肋主要用于防止腹板弯曲屈曲C.短加劲肋主要用于防止局部压应力下的屈曲D.支承加劲肋用于传递集中支座反力E.加劲肋设置越多越好，无需考虑经济性5.桥式起重机主梁在跨中截面产生下挠的原因包括（）。A.静载荷产生的弹性变形B.移动载荷产生的弹性变形C.制造时的预设上拱度不足D.长期使用产生的残余变形（时效）E.温度升高产生的热膨胀6.疲劳校核中，应力集中现象严重的部位通常有（）。A.梁的翼缘板拼接焊缝处B.横向加劲肋与腹板的连接焊缝端部C.轨道压板处D.截面几何形状突变处E.远离焊缝的平滑板件中心7.门式起重机金属结构中，为了防止龙门架平面外的失稳，通常采取的措施有（）。A.增加主梁与支腿连接处的刚度B.设置马鞍或八字撑C.增加支腿截面惯性矩D.在支腿之间设置水平桁架或刚架E.减小整机自重8.下列载荷中，属于水平方向载荷的有（）。A.风载荷B.运行惯性力C.偏斜运行引起的侧向力D.物品摆动引起的水平力E.结构自重9.关于螺栓连接，下列说法正确的有（）。A.高强度螺栓承压型连接依靠螺栓杆抗剪和孔壁承压传力B.高强度螺栓摩擦型连接依靠板件间摩擦力传力C.C级螺栓主要用于承受拉力的连接D.螺栓排列应满足构造要求和最小间距要求E.螺栓直径一般不宜大于连接板件厚度的2倍10.在进行起重机结构动态分析时，为了简化计算，通常将系统简化为（）。A.单自由度系统B.二自由度系统C.连续弹性体D.刚体系统E.离散多自由度系统三、填空题（本大题共15小题，每小题2分，共30分）1.起重机金属结构的工作级别分为______个级别，它是根据______和应力状态来划分的。2.钢材的冲击韧性指标反映了钢材抵抗______破坏的能力，温度越低，冲击韧性越______。3.在计算梁的整体稳定性时，对于工字形截面简支梁，其临界弯矩与______、______以及荷载类型有关。4.焊接残余应力在构件内部是自平衡力系，它对构件的______承载力无影响，但会降低______承载力。5.桥式起重机主梁的静刚度标准通常用主梁在额定载荷下跨中的垂直静挠度f与跨度L的比值来表示，对于一般用途桥式起重机，要求f/6.格构式轴心受压构件对虚轴的长细比应采用______长细比，以考虑剪切变形对稳定性的不利影响。7.作用于起重机上的风载荷分为工作状态风载荷和______风载荷，计算时通常采用风压高度变化系数进行修正。8.在角焊缝计算中，正面角焊缝（端焊缝）的承载能力是侧面角焊缝（侧焊缝）的______倍左右。9.起重机金属结构设计通常采用______设计法，以概率理论为基础，采用分项系数表达式进行计算。10.为了保证局部稳定性，箱形梁腹板的高厚比/超过一定限值时，必须设置______。11.门式起重机的跨度L与有效悬臂长度l之间存在一定的比例关系，通常l≈______L12.轴心受压构件的截面形式分为实腹式和______两大类。13.动载系数与起升速度、______以及系统刚度有关。14.在疲劳强度计算中，循环次数N=15.简支梁在均布载荷作用下，其最大弯矩发生在______截面，最大剪力发生在______截面。四、判断题（本大题共10小题，每小题1分，共10分。正确的打“√”，错误的打“×”）1.起重机金属结构中，高强度螺栓摩擦型连接连接孔径应比螺栓公称直径大1.5~2.0mm。（）2.Q235钢的屈服强度为235MPa，因此无论板厚多少，其设计强度值均取235MPa。（）3.梁的剪应力主要集中在腹板区域，翼缘板主要承担弯矩。（）4.结构的疲劳破坏属于脆性破坏，破坏前没有明显的塑性变形。（）5.增加加劲肋不仅能提高腹板的局部稳定性，也能显著提高梁的整体抗弯刚度。（）6.起重机在非工作状态下，不考虑风载荷的影响，只考虑自重载荷。（）7.长细比λ是轴心受压构件稳定计算中最重要的参数，λ越大，稳定系数φ越小。（）8.对于双腹板梁（如箱形梁），在计算截面惯性矩时，可以忽略翼缘板对其自身轴的惯性矩。（）9.动刚度校核主要是为了防止起重机在起升或运行时产生过大的振动，影响司机舒适性和结构安全。（）10.焊缝符号中，若没有标注，则表示为角焊缝，且焊脚尺寸相等。（）五、简答题（本大题共6小题，每小题5分，共30分）1.简述起重机金属结构设计计算中，载荷组合I、II、III的主要区别及其适用工况。2.什么是梁的整体失稳？影响梁整体稳定临界弯矩的主要因素有哪些？3.为什么要对起重机金属结构进行疲劳校核？疲劳校核的基本准则是什么？4.简述箱形梁中设置横向加劲肋和纵向加劲肋的作用及布置原则。5.比较实腹式轴心受压柱和格构式轴心受压柱的优缺点及适用范围。6.解释动载系数和的物理意义，并说明它们分别应用在哪些载荷的计算中。六、计算分析题（本大题共4小题，共50分）1.（10分）某桥式起重机主梁截面为焊接工字形，如图所示（注：文字描述截面尺寸）。上翼缘板-500×20mm，下翼缘板-400×16mm，腹板-1200×8mm。材料为Q345钢，屈服强度=345MPa，许用应力[σ]=（1）计算截面对x轴（强轴）和y轴（弱轴）的惯性矩、。（2）计算截面最大正应力。（3）计算腹板边缘处的剪应力τ（假设剪力全部由腹板承担）。（4）进行强度校核（不考虑折算应力）。2.（12分）某门式起重机支腿为轴心受压构件，长度l=10m，两端铰接。截面形式为焊接箱形，截面尺寸为◻400×（1）计算截面的毛截面面积A和回转半径i。（2）计算构件的长细比λ。（3）根据轴心受压构件的稳定系数表（提示：需根据Q235钢及λ查表，此处假设φ=（4）若该构件改为缀条式格构柱，双肢采用槽钢，请简述其换算长细比的计算思路。3.（13分）一根跨度L=12m的简支梁，截面为Q235钢焊接工字钢。承受均布永久载荷（含自重）g=10（1）计算梁跨中最大弯矩和支座最大剪力。（2）若梁的截面模量=，许用应力[σ（3）若要求梁的相对挠度f/L≤1/800，已知梁截面惯性矩4.（15分）某起重机臂架结构，某一拉杆连接节点采用角焊缝连接。拉杆承受轴向拉力N=300kN，钢材为Q235，焊条为E43系列，角焊缝的强度设计值=160MPa。节点板厚度t=12mm，拉杆由两根角钢∠100×10（1）计算角焊缝连接所需的焊缝长度。（2）若仅采用侧面角焊缝（无端焊缝），肢背和肢尖所需的焊缝长度各是多少？（3）请简述在布置焊缝时应注意的构造要求（如最大焊缝长度、最小焊脚尺寸等）。参考答案及详细解析一、单项选择题1.C解析：钢材的屈强比/越小，表示安全储备越大，塑性变形能力越强。对于起重机主要承重结构，一般要求不大于0.85，以防止脆性破坏。2.B解析：称为起升动载系数，主要用于补偿物品起升离地瞬间产生的动力效应，包括冲击和振动。3.B解析：横向加劲肋主要用于防止由剪应力和局部压应力引起的腹板波浪状屈曲；纵向加劲肋主要用于防止由弯曲压应力引起的屈曲。4.C解析：应力循环特性r=/。起重机工作过程中，应力可以是同号（拉拉或压压），也可以是异号（拉压），故5.A解析：这是钢结构常用的钢材弹性常数，Q235和Q345的弹性模量基本相同。6.A解析：偏轨箱形梁的小车轨道通常铺设在主腹板（即靠近小车轨道侧的腹板）上方，以便直接传递轮压，减少扭矩。7.A解析：静刚度校核时不考虑动载系数，只考虑额定起升载荷和小车自重产生的弹性变形。8.C解析：缀条在格构式结构中主要承受剪力，连接分肢使其共同工作，如同梁中的腹板。9.A解析：计算风载荷时，工作状态风压通常取起重机最高点离地高度处的风压值，或者分段计算。10.B解析：根据欧拉公式及非弹性失稳理论，临界应力主要取决于长细比λ和材料性质（屈服强度）。11.D解析：根据构造要求，手工焊角焊缝的焊脚尺寸≥1.5（t12.C解析：简支梁跨中弯矩最大，剪力较小；但在正应力和剪应力都较大的区域（如连续梁支座附近或变截面处），需验算折算应力。对于跨中，通常正应力起控制作用，但严格来说，折算应力是更全面的强度指标。若题目问“通常控制”，对于纯弯曲段是正应力，但作为整体强度考核，折算应力是关键强度条件。注：在跨中，剪力接近0，主要控制正应力。但在变截面或支座处控制折算应力。本题若单选跨中截面，最危险点应力性质为正应力，但题目问“强度计算”通常指折算应力公式涵盖正应力。若必须选一个最直接的，在跨中是正应力。但考虑到起重机课程常强调复杂应力状态，选项C更具概括性。修正：跨中剪力很小，主要控制正应力。但标准答案可能倾向于C作为强度计算的统称。此处选C更符合“强度计算”的广义定义，即需满足≤[σ]（注：部分教材认为跨中仅验算正应力，此处依常规强度校核逻辑选C，若仅考虑跨中纯弯曲状态则A。但在考试中，C常作为强度计算的总代表。）（注：部分教材认为跨中仅验算正应力，此处依常规强度校核逻辑选C，若仅考虑跨中纯弯曲状态则A。但在考试中，C常作为强度计算的总代表。）参考选C。13.B解析：门式起重机为了适应温度变化和不均匀沉降，以及制造安装方便，通常采用一刚一柔的支腿形式（柔性腿与主梁铰接或柔性连接）。14.B解析：焊接残余应力特别是三向拉应力状态，会显著降低钢材的低温冲击韧性，极易诱发低温脆性断裂。15.C解析：载荷组合II（II类载荷）是工作状态下的最大载荷，包括自重、起升载荷、工作风载荷及惯性载荷。二、多项选择题1.ABC解析：Q235、Q345、Q420是起重机常用的低合金高强度结构钢。Q235-AF含碳量高，杂质多，一般不用于主要受拉或低温环境。45号钢一般用于机械零件，不做焊接结构。2.ABCD解析：稳定系数φ取决于长细比λ（A），截面形式影响残余应力分布（D）和对应的φ曲线类别（B），钢材牌号影响屈服点（C）。E是长细比的一部分，已包含在A中。3.ABCDE解析：起重机金属结构设计必须满足强度、刚度、稳定性、疲劳（对于工作级别A6及以上）以及抗振性（动刚度）要求。4.ABCD解析：加劲肋设置需针对失稳形式，并非越多越好，过多会增加焊接变形和自重，故E错误。5.ABCDE解析：弹性变形是正常的，预设上拱度不足会导致相对下挠看起来过大，时效变形是永久积累的，温度变化也会引起变形（虽然通常热胀冷缩，但若日照不均会产生旁弯或下挠）。6.ABC解析：焊缝处、几何突变处是典型的应力集中源。远离焊缝的中心区域应力分布均匀。7.BCD解析：设置马鞍（马鞍桁架）、增加支腿刚度、设置水平支撑结构都能提高平面外稳定性。8.ABCD解析：结构自重是垂直载荷。9.ABDE解析：C级螺栓（粗制螺栓）一般用于次要连接或安装连接，不宜用于承受主要动力拉力，虽然可以承受拉力，但不是“主要用于”。摩擦型和承压型是高强度螺栓的两种类型。D、E是构造要求。10.ABE解析：通常简化为单自由度（如垂直振动）或二自由度（如耦合振动），复杂系统简化为多自由度。刚体不用于结构振动分析。三、填空题1.8；利用等级解析：起重机金属结构工作级别分A1-A8共8级。2.脆性；低解析：冲击韧性是抵抗脆断的能力，温度降低，韧性下降，存在冷脆转变温度。3.侧向刚度；扭转刚度（或受压翼缘侧向支撑长度）解析：梁的整体稳定与侧向抗弯刚度E、抗扭刚度G及受压翼缘的自由长度有关。4.静力强度；稳定解析：残余应力是自平衡的，不影响静力平衡，但会提前使截面进入塑性，降低稳定承载力。5.1/800（或1/1000，依具体规范，通用桥吊通常为1/800）解析：GB/T3811规定，一般桥式起重机满载跨中静挠度≤L6.换算解析：格构式构件对虚轴的稳定性需用换算长细比来计算。7.非工作状态解析：风载荷分为工作状态和非工作状态（暴风状态）。8.1.22（或）解析：正面角焊缝受力方向垂直于焊缝长度方向，强度较高，约为侧面焊缝的1.22倍。9.极限状态解析：现行国家标准采用以概率论为基础的极限状态设计法。10.加劲肋解析：高厚比过大需设加劲肋。11.0.25~0.33（或1/4~1/3）解析：悬臂长度约为跨度的1/4到1/3时，主梁和支腿受力较均衡。12.格构式解析：轴心受压柱截面形式分两类。13.钢丝绳系统的刚度（或刚度）解析：动载系数与起升速度、系统刚度（钢丝绳悬长、结构刚度）有关。14.疲劳极限（或条件疲劳极限）解析：对应2×15.跨中；支座解析：简支梁弯矩跨中最大，剪力支座最大。四、判断题1.×解析：摩擦型连接孔径比螺栓大1.5~2.0mm，承压型连接大1.0~1.5mm。题目未指明摩擦型，且数值偏大，通常摩擦型为d+1.5∼2.0，若是承压型则更小。但标准规定摩擦型孔径修正：摩擦型连接孔径允许大1.5~2.0mm。故正确。修正：摩擦型连接孔径允许大1.5~2.0mm。故正确。答案：√2.×解析：Q235钢的屈服强度随板厚增加而降低，例如厚度>16mm时，=2253.√解析：这是截面受力分布的基本假设，翼缘远离形心，承担弯矩；腹板承担剪力。4.√解析：疲劳破坏是裂纹扩展过程，宏观上无明显塑性变形。5.×解析：加劲肋主要提高局部稳定性，对整体抗弯刚度（截面惯性矩）贡献极小。6.×解析：非工作状态必须考虑非工作状态下的最大风载荷（暴风），这是保证整机不倾覆的关键工况。7.√解析：长细比越大，失稳临界应力越低，稳定系数φ越小。8.×解析：翼缘板面积较大，虽然离自身轴惯性矩小，但离形心轴距离远，不可忽略。9.√解析：动刚度是为了防止共振和过大振动，保证司机舒适和作业安全。10.×解析：未标注通常指角焊缝，但焊脚尺寸需根据计算确定，且不一定相等（虽然常见相等），且焊缝符号必须明确标注焊脚尺寸才能施工。单纯“未标注”不意味着“相等”。五、简答题1.答：载荷组合I（基本载荷）：只考虑自重载荷和起升载荷（含动载系数）。适用于寿命计算、一般强度校核。载荷组合II（基本载荷+附加载荷）：考虑自重、起升、风载荷（工作状态）、惯性力、侧向力等。适用于正常工作状态下的强度和稳定性校核。载荷组合III（基本载荷+特殊载荷）：考虑自重、非工作风载荷、试验载荷、安装载荷、地震载荷等。适用于非工作状态下的整机稳定性校核（如防风抗滑、抗倾覆）。2.答：梁的整体失稳是指梁在最大刚度平面内弯曲时，当载荷达到临界值，梁突然发生侧向弯曲（绕弱轴）和扭转，从而丧失承载能力。主要影响因素：（1）梁的侧向抗弯刚度（E）和抗扭刚度（G）；（2）受压翼缘的自由长度（侧向支撑点间距）；（3）载荷作用位置（作用在上翼缘比下翼缘更容易失稳）；（4）梁端部的约束情况；（5）截面形式（如工字钢、箱形）。3.答：原因：起重机在工作过程中承受反复变化的应力，即使应力低于屈服点，长期循环也会导致微观裂纹扩展并最终断裂，即疲劳破坏。对于工作级别A6及以上的结构，必须进行疲劳校核。准则：计算部位的最大应力幅（或折算应力）不得超过材料的疲劳许用应力。即≤[Δσ4.答：横向加劲肋：主要防止腹板因剪应力和局部压应力产生的屈曲。布置原则：在支座处和集中载荷处必须设置，中间间距按腹板高厚比计算确定。纵向加劲肋：主要防止腹板因弯曲压应力产生的屈曲。布置原则：设