国家开放大学电大《钢结构》期末题库及答案

国家开放大学电大《钢结构》期末题库及答案一、单项选择题（每题2分，共20分。每题只有一个正确答案，请将正确选项字母填入括号内）1.钢结构设计中，对Q235钢材的屈服强度标准值取为（）。A.215N/mm²  B.235N/mm²  C.255N/mm²  D.275N/mm²答案：B2.下列关于钢结构疲劳破坏的说法，正确的是（）。A.疲劳破坏属于脆性破坏，无明显变形B.疲劳破坏只发生在受拉构件C.疲劳强度与钢材牌号无关D.疲劳破坏的裂纹总是从焊缝根部开始答案：A3.在钢结构连接中，摩擦型高强螺栓的抗剪承载力设计值与下列哪项无关（）。A.螺栓预拉力  B.摩擦面抗滑移系数  C.螺栓杆径  D.连接板厚度答案：D4.轴心受压构件整体稳定系数φ的最小理论值为（）。A.0  B.0.2  C.0.4  D.0.6答案：C5.钢梁当设置横向加劲肋时，其主要目的是（）。A.提高抗弯强度  B.提高抗剪强度  C.防止局部失稳  D.减小挠度答案：C6.钢结构防火设计中，当钢柱的耐火极限要求为2.5h时，采用非膨胀型防火涂料，其最小等效热阻应不小于（）m²·℃/W。A.0.35  B.0.45  C.0.55  D.0.65答案：C7.对于焊接工字形截面梁，当翼缘宽厚比限值不满足时，最有效的加强措施是（）。A.增加腹板厚度  B.增加翼缘厚度  C.设置纵向加劲肋  D.改用高强度钢材答案：B8.钢结构抗震设计中，框架—中心支撑体系的耗能部位宜设置在（）。A.支撑杆件  B.框架梁端  C.框架柱脚  D.支撑节点板答案：B9.钢结构施工图中，符号“M22×6010.9S”表示（）。A.直径22mm、长60mm、10.9级摩擦型高强螺栓B.直径22mm、长60mm、10.9级承压型高强螺栓C.直径22mm、长60mm、10.9级普通螺栓D.直径22mm、长60mm、10.9级扭剪型高强螺栓答案：A10.钢结构构件采用热浸镀锌防腐时，锌层平均厚度不应小于（）μm。A.40  B.60  C.85  D.120答案：C二、多项选择题（每题3分，共15分。每题有两个或两个以上正确答案，多选、少选、错选均不得分）11.下列属于钢结构塑性设计基本假定的是（）。A.材料为理想弹塑性  B.截面保持平截面  C.忽略剪切变形  D.塑性铰具有无限转动能力  E.稳定问题已单独验算答案：A、B、D、E12.影响焊接残余变形的主要因素有（）。A.焊缝数量与位置  B.焊接顺序  C.构件拘束度  D.热输入大小  E.钢材强度等级答案：A、B、C、D13.钢结构抗震节点设计应遵循的原则包括（）。A.强柱弱梁  B.强节点弱构件  C.强支撑弱框架  D.强焊缝弱钢材  E.强锚固弱连接答案：A、B、D14.钢—混凝土组合梁中，抗剪连接件的主要作用有（）。A.抵抗界面纵向剪力  B.抵抗界面掀起力  C.提高梁的抗弯刚度  D.减小混凝土板裂缝  E.提高钢材屈服强度答案：A、B、C、D15.钢结构构件出厂前必须进行的检验项目包括（）。A.外形尺寸  B.焊缝无损检测  C.摩擦面抗滑移系数试验  D.涂层厚度  E.钢材屈服强度复验答案：A、B、C、D三、填空题（每空1分，共15分）16.钢结构设计使用年限为50年时，其重要性系数γ₀对安全等级为一级的结构取________。答案：1.117.当Q355B钢材厚度≤16mm时，其抗拉、抗压和抗弯强度设计值f＝________N/mm²。答案：30518.轴心受压构件的长细比λ限值，对主要受压构件一般不应大于________。答案：15019.高强螺栓摩擦型连接中，一个M2410.9S螺栓的设计预拉力P＝________kN。答案：22520.钢梁挠度验算时，对楼盖主梁的挠度限值为跨度的________。答案：1/40021.钢结构防火涂层厚度计算时，钢材的临界温度取________℃。答案：55022.钢结构施工质量验收规范规定，二级焊缝超声波探伤抽检比例为________%。答案：2023.钢柱脚底板厚度不宜小于柱翼缘厚度的________倍。答案：1.224.钢结构抗震等级为三级时，框架柱的板件宽厚比等级应不低于________级。答案：S225.钢结构构件采用热轧H型钢，其截面分类按《钢标》规定，当绕强轴失稳时，属于________类截面。答案：a26.钢结构节点域抗剪承载力不足时，可采用加厚________或贴焊补强板。答案：柱腹板27.钢结构疲劳计算中，循环次数N≥________次时应进行疲劳验算。答案：5×10⁴28.钢—混凝土组合楼板中，压型钢板肋高不小于________mm方可考虑组合作用。答案：5029.钢结构构件运输时，叠放层数不宜超过________层。答案：530.钢结构安装临时螺栓数量不得少于节点螺栓总数的________%。答案：25四、简答题（每题6分，共30分）31.简述钢结构塑性设计的基本思想及其适用条件。答案：塑性设计利用钢材良好的延性，允许截面形成塑性铰，通过内力重分布充分发挥材料潜力。基本思想：①假定材料为理想弹塑性；②截面达到塑性弯矩Mp后形成塑性铰；③结构在荷载作用下形成足够数量的塑性铰成为机构而达到极限承载力。适用条件：①钢材强屈比≥1.2，伸长率≥15%；②构件截面为紧凑截面，板件宽厚比满足塑性要求；③荷载比例基本固定；④结构失稳得到保证；⑤低周疲劳不控制设计。32.写出轴心受压构件整体稳定计算公式，并说明符号含义。答案：N/(φA)≤f  式中：N——轴心压力设计值；A——构件毛截面面积；φ——轴心受压构件整体稳定系数，按长细比λ、钢材屈服强度及截面分类查表确定；f——钢材抗压强度设计值。33.钢结构焊缝质量等级如何划分？对应探伤要求有何不同？答案：焊缝质量等级分三级：一级焊缝：重要承载受拉或受弯对接焊缝，要求100%超声波或射线探伤；二级焊缝：一般承载受拉或受弯对接焊缝，20%超声波抽检；三级焊缝：次要焊缝、角焊缝，仅做外观检查，不要求内部探伤。34.简述钢梁整体失稳的原因及防止措施。答案：原因：钢梁受压翼缘在弯矩作用下产生侧向弯曲和扭转变形，当弯矩达到临界弯矩时发生弯扭失稳。防止措施：①设置足够的侧向支撑，减小自由长度；②选用宽翼缘截面，提高翘曲刚度；③增加受压翼缘宽度；④设置横向加劲肋或制动板；⑤采用上翼缘与混凝土板组合，形成约束。35.钢结构抗震设计中“强柱弱梁”原则的含义是什么？如何实现？答案：“强柱弱梁”指在罕遇地震作用下，塑性铰首先在梁端形成，避免柱端出现塑性铰，防止层侧移机制。实现方法：①柱截面抗弯承载力之和大于梁端抗弯承载力之和，按ΣWpc(fyc－N/Ac)≥ηΣWpbfyb控制，η≥1.3；②柱轴压比限值更严；③柱板件宽厚比等级提高；④节点域抗剪加强；⑤柱纵向加劲肋或翼缘扩大板。五、计算题（共40分）36.轴心受压柱稳定验算（12分）某车间柱高6m，两端铰接，采用HW300×300×10×15，Q235钢，轴心压力设计值N＝1600kN。验算其整体稳定。已知：A＝118.4cm²，ix＝13.1cm，iy＝7.49cm，f＝215N/mm²，截面绕x轴属a类，绕y轴属b类。解：长细比λx＝600/13.1＝45.8，λy＝600/7.49＝80.1，取λmax＝80.1查表得φy＝0.688σ＝N/(φA)＝1600×10³/(0.688×118.4×10²)＝196N/mm²＜215N/mm²，满足。37.摩擦型高强螺栓连接计算（14分）某双盖板拼接，主板—12×250，Q235，盖板2—8×250，采用M2010.9S摩擦型高强螺栓，孔径22mm，摩擦面喷砂处理，抗滑移系数μ＝0.45，设计轴力N＝900kN。求所需螺栓数并布置。解：单栓预拉力P＝155kN单栓抗剪Nvb＝0.9nfμP＝0.9×2×0.45×155＝125.55kNn＝900/125.55＝7.17，取8只布置：双排，每排4只，间距80mm，边距50mm，排距70mm，端距50mm，满足构造要求。38.简支钢梁抗弯及挠度验算（14分）平台次梁跨度4.5m，均布荷载设计值q＝45kN/m（含自重），采用HN400×200×8×13，Q235，f＝215N/mm²，Ix＝22700cm⁴，Wx＝1135cm³，自重0.56kN/m。验算抗弯及挠度。解：最大弯矩M＝ql²/8＝45×4.5²/8＝113.9kN·mσ＝M/Wx＝113.9×10⁶/1135×10³＝100.4N/mm²＜215，满足挠度：标准值qk＝45/1.5＋0.56＝30.56kN/mv＝5qkl⁴/(384EI)＝5×30.56×4500⁴/(384×2.06×10⁵×22700×10⁴)＝5.9mm限值[v]＝4500/250＝18mm，5.9mm＜18mm，满足。六、综合应用题（共30分）39.门式刚架厂房柱设计（30分）某单跨门式刚架，跨度24m，柱高8m，屋面坡度1:10，柱脚铰接，柱顶与梁刚接。柱采用焊接工字形截面，Q345B，轴心压力设计值N＝850kN，柱顶水平反力H＝120kN，弯矩M＝480kN·m（按一阶弹性分析）。要求：（1）初选柱截面（翼缘2—280×14，腹板1—450×10），验算强度、平面内稳定、平面外稳定；（15分）（2）验算柱腹板局部稳定，若不满足提出加强措施；（5分）（3）设计柱底板（假定混凝土C30，ft＝1.43N/mm²），确定底板尺寸及厚度；（10分）解：（1）截面特性A＝2×28×1.4＋45×1.0＝123.4cm²Ix＝2×28×1.4×(22.5＋0.7)²＋1.0×45³/12＝4.25×10⁵cm⁴Wx＝Ix/(23.1)＝1840cm³ix＝√(Ix/A)＝18.5cm，iy＝√(Iy/A)＝7.2cm强度：σ＝N/A＋M/Wx＝850×10³/123.4×10²＋480×10⁶/1840×10³＝68.9＋260.9＝329.8N/mm²Q345，f＝305N/mm²，329.8＞305，不满足，需加大截面。改翼缘2—300×16，腹板1—450×10，A＝141cm²，Wx＝2150cm³σ＝60.3＋223.3＝283.6N/mm²＜305，满足。平面内稳定：λx＝800/18.5＝43.2，φx＝0.921（a类）NEx＝π²EA/1.1λx²＝π²×2.06×10⁵×141×10²/1.1×43.2²＝1.42×10⁴kNβmx＝1.0，σ＝N/(φxA)＋βmxM/[γxWx(1－0.8N/NEx)]＝850×10³/(0.921×141×10²)＋1.0×480×10⁶/[1.05×2150×10³×(1－0.8×850/14200)]＝65.5＋225.3＝290.8N/mm²＜305，满足。平面外稳定：λy＝800/7.2＝111，φy＝0.481（b类）φb＝1.07－λy²/44000＝0.79βtx＝1.0，σ＝N/(φyA)＋βtxM/(φbWx)＝850×10³/(0.481×141×10²)＋480×10⁶/(0.79×2150×10³)＝125.3＋282.5＝407.8＞305，不满足。需设置侧向支撑，减小计算长度。于柱高中点设支撑，loy＝400cm，λy＝55.5，φy＝0.833，φb＝0.96σ＝72.4＋232.5＝304.9N/mm²≈305，满足。（2）腹板局部稳定h0/tw＝450/10＝45Q345，翼缘为S2级，腹板限值：45εk＝45×√(235/345)＝37.245＞37.2，不满足。加强措施：设置横向加劲肋，间距≤2h0＝900mm，取800mm；或腹板加厚至12mm，h0/tw＝37