建筑钢结构设计试题及答案

建筑钢结构设计试题及答案一、单项选择题（每题1分，共20分。每题只有一个正确答案，将正确选项字母填入括号内）1.现行《钢结构设计标准》GB50017—2017中，Q355钢材对应的原国标钢号是（）。A.Q235B.Q345C.Q390D.Q420答案：B2.轴心受压构件整体稳定系数φ的最主要影响因素是（）。A.钢材强度B.长细比C.截面面积D.荷载大小答案：B3.下列关于高强螺栓摩擦型连接的描述，正确的是（）。A.允许接触面滑移B.依靠螺栓杆受剪承压传力C.设计时不考虑孔壁承压D.极限状态为螺栓剪断答案：C4.简支钢梁跨中设置一道侧向支撑后，其整体稳定承载力提高的主要原因是（）。A.减小扭转刚度B.减小侧向长细比C.增大荷载偏心D.增大截面塑性发展系数答案：B5.钢—混凝土组合梁中，剪力连接件采用圆柱头焊钉时，其极限抗剪承载力设计值计算公式中不包含的变量是（）。A.焊钉直径B.混凝土弹性模量C.焊钉抗拉强度D.焊钉高度答案：B6.对于承受静力荷载的工形截面压弯构件，当弯矩作用在强轴平面内时，其平面内稳定验算公式中的γx表示（）。A.截面塑性发展系数B.等效弯矩系数C.轴心受压稳定系数D.受弯构件整体稳定系数答案：A7.钢结构抗震设计中，中心支撑框架的“受压支撑”在罕遇地震下最先出现的破坏模式通常是（）。A.支撑受拉屈服B.支撑受压屈曲C.节点板剪断D.柱端塑性铰答案：B8.钢材在一次拉伸试验中，屈服平台结束后进入的变形阶段是（）。A.弹性阶段B.强化阶段C.颈缩阶段D.断裂阶段答案：B9.钢屋架中采用再分式腹杆体系的主要目的是（）。A.减小节点板厚度B.降低杆件长细比C.增大屋架高度D.减小上弦杆压力答案：B10.下列因素中，对焊接残余应力影响最小的是（）。A.焊缝长度B.焊接热输入C.钢材强度等级D.焊脚尺寸答案：C11.按GB50017规定，当轴心受压构件的板件宽厚比不满足局部稳定限值时，应采用的计算方法是（）。A.折减截面面积法B.有效截面法C.增大钢材强度法D.提高稳定系数法答案：B12.钢结构防火涂料的等效热阻主要与下列哪一参数无关（）。A.涂层厚度B.涂料导热系数C.钢材比热容D.涂料密度答案：C13.门式刚架轻型房屋钢结构中，檐口高度是指（）。A.室内地面至屋脊高度B.室内地面至檐口檩条上翼缘C.室外地面至屋脊高度D.室外地面至檐口檩条下翼缘答案：B14.对于普通螺栓连接，当外力作用线通过螺栓群形心时，各螺栓受力可近似认为（）。A.均匀受拉B.均匀受剪C.按距离形心远近分配D.按板厚分配答案：B15.钢结构疲劳计算中，构件与连接类别为Z2时，其疲劳强度曲线对应的名义应力幅截止值为（）N/mm²。A.29B.36C.46D.63答案：B16.当钢梁腹板高厚比h0/tw=120时，设置横向加劲肋的主要目的是（）。A.防止局部压屈B.防止剪力屈曲C.防止弯扭屈曲D.防止疲劳破坏答案：B17.采用塑性设计法计算连续钢梁时，要求钢材的强屈比不应小于（）。A.1.0B.1.1C.1.2D.1.3答案：C18.钢结构抗震等级为三级的高层钢框架，其柱板件宽厚比限值比一级（）。A.更严B.相同C.更宽D.无要求答案：C19.钢—混凝土组合楼盖中，压型钢板仅作为模板使用时，其钢材强度设计值可乘以折减系数（）。A.0.75B.0.85C.0.90D.1.0答案：D20.对于塔桅钢结构，下列哪一类构件需按格构式柱计算稳定（）。A.法兰连接单钢管柱B.焊接箱形柱C.三肢角钢组合柱D.热轧H型钢柱答案：C二、多项选择题（每题2分，共20分。每题有两个或两个以上正确答案，选择全部正确得分，漏选、错选均不得分）21.下列属于钢结构抗震性能化设计目标的有（）。A.小震不坏B.中震可修C.大震不倒D.中震弹性E.大震屈服答案：A、B、C22.关于焊接工形截面钢梁，下列措施可同时提高其抗弯与抗剪承载力的有（）。A.增大翼缘厚度B.增大腹板厚度C.增设纵向加劲肋D.改用高强度钢材E.增设横向加劲肋答案：B、D23.钢结构节点域抗剪承载力验算时，与下列哪些因素直接相关（）。A.柱腹板厚度B.节点域高度C.钢材抗剪强度D.梁翼缘厚度E.柱轴压力答案：A、B、C、E24.下列破坏现象中，属于钢结构脆性破坏的有（）。A.低温疲劳断裂B.螺栓剪切延性破坏C.焊缝热影响区裂纹D.柱脚锚栓拉断E.板件局部屈曲答案：A、C25.钢结构施工图中，必须注明的焊缝符号信息包括（）。A.焊脚尺寸B.焊接方法C.焊缝长度D.焊接位置E.焊条型号答案：A、C、D26.钢框架—偏心支撑结构中，消能梁段的设计要求包括（）。A.剪切屈服先于弯曲屈服B.轴压比限值更严C.腹板需设置加劲肋D.钢材屈服强度不应高于345MPaE.梁段长度应大于2.6Mp/Vp答案：A、B、C27.钢结构防腐设计中，属于永久防腐措施的有（）。A.热浸镀锌B.环氧富锌底漆C.耐候钢D.阴极保护E.火焰喷涂铝答案：A、C、E28.钢柱脚底板厚度计算时，需考虑的作用有（）。A.基础混凝土承压B.底板弯矩C.锚栓拉力D.柱轴压力E.水平剪力答案：A、B、C、D29.下列关于钢结构疲劳计算的叙述，正确的有（）。A.采用容许应力幅法B.应力循环次数按2×10⁶次考虑C.焊接节点需考虑残余应力D.拉压循环与拉拉循环采用同一曲线E.疲劳极限对应于5×10⁶次循环答案：A、C、E30.钢结构可靠性设计中，属于承载能力极限状态的有（）。A.强度破坏B.稳定破坏C.疲劳破坏D.过大变形E.断裂破坏答案：A、B、C、E三、填空题（每空1分，共20分）31.现行规范规定，Q235钢材厚度≤16mm时的抗拉、抗压、抗弯强度设计值f=N/mm²。答案：21532.轴心受压构件长细比λ=，其中l0为计算长度，i为回转半径。答案：l0/i33.当焊接工形截面翼缘外伸宽度b与厚度t之比b/t>13εk时，应取截面进行稳定计算。答案：有效34.高强螺栓10.9级M20摩擦型连接，设计预拉力P=kN。答案：15535.钢梁整体稳定系数φb>0.6时，应采用系数代替φb。答案：φb′36.钢结构抗震等级一级框架柱，其板件宽厚比限值按级控制。答案：严37.钢—混凝土组合梁中，剪力连接件承载力设计值取0.43As√Ecfck，其中As为面积。答案：焊钉杆38.钢结构防火涂层等效热阻Ri=，其中di为涂层厚度，λi为导热系数。答案：di/λi39.钢结构疲劳计算时，当应力循环次数n≥次时，需进行疲劳验算。答案：5×10⁴40.钢柱脚底板厚度计算公式t≥√(6M/f)中，M为底板单位宽度上的。答案：最大弯矩41.门式刚架斜梁坡度一般取至。答案：1:10、1:542.钢结构塑性设计时，要求截面为截面。答案：紧凑43.焊接残余应力对轴心受压构件的稳定承载力影响较小。答案：整体44.钢结构抗震设计中，支撑框架的“强节点弱构件”原则是指节点承载力应支撑屈服承载力。答案：大于45.钢桁架节点板厚度不宜小于mm。答案：846.钢结构施工图中，角焊缝符号“▲”表示焊缝。答案：单面角47.钢结构耐候钢表面稳定化锈层颜色呈色。答案：棕红48.钢结构塔桅结构的基本风压按年重现期确定。答案：5049.钢结构柱计算长度系数μ与柱端条件有关。答案：约束50.钢结构抗震节点域屈服承载力Vy=。答案：(4/3)fy·dc·tc四、简答题（共30分）51.（封闭型，6分）写出轴心受压构件整体稳定验算公式，并说明各符号含义。答案：N/(φA)≤fN——轴心压力设计值；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；A——构件毛截面面积；f——钢材抗压强度设计值。52.（开放型，8分）简述钢框架—中心支撑结构与钢框架—偏心支撑结构在抗震性能上的主要差异。答案：中心支撑结构：支撑斜杆直接交汇于梁柱节点，在水平地震作用下，支撑主要承受轴力，刚度大、侧移小，但受压支撑易屈曲，能量耗散能力弱，震后修复困难。偏心支撑结构：支撑斜杆与梁偏心连接，形成消能梁段，地震时先使消能梁段剪切或弯曲屈服，利用其塑性变形耗散能量，支撑保持弹性，避免受压屈曲，具有更好的延性与耗能能力，震后只需更换消能梁段，修复方便。53.（封闭型，6分）列出钢梁腹板加劲肋设置的三种类型及其主要作用。答案：1.横向加劲肋：防止剪力作用下的腹板剪切屈曲；2.纵向加劲肋：防止弯矩作用下的腹板受压区弯曲屈曲；3.短加劲肋或支承加劲肋：防止集中荷载或支座反力引起的局部压屈。54.（开放型，10分）结合规范，说明钢结构抗震节点“强柱弱梁”设计的具体措施。答案：1.柱截面塑性模量应大于梁截面塑性模量之和乘以放大系数η（一般取1.3~1.5）；2.柱轴压比限值适当降低，保证柱具有足够转动能力；3.柱板件宽厚比按更严等级控制，防止局部屈曲先于塑性铰形成；4.节点域腹板加厚或设置贴板，保证节点域屈服先于柱端塑性铰；5.梁柱连接焊缝采用全熔透坡口焊，提高焊缝韧性，避免焊缝脆断；6.柱纵向钢筋（钢管混凝土柱）或柱内加劲肋伸入节点域，增强约束；7.采用狗骨式梁端削弱、加腋或盖板式加强，使塑性铰远离柱面，保护节点。五、应用题（共60分）55.（计算题，15分）某轴心受压焊接工形柱，截面H500×300×8×14，计算长度l0=6m，钢材Q235，截面分类b类，试验算其整体稳定。已知：A=8.08×10³mm²，ix=205mm，iy=65.8mm，f=215N/mm²。答案：1.长细比：λx=6000/205=29.3，λy=6000/65.8=91.2，取λ=91.2；2.查表φy=0.612（Q235，b类，λ=91）；3.稳定应力：N/(φA)=N/(0.612×8.08×10³)=N/4.95×10³≤215得N≤1.06×10⁶N=1060kN。结论：该柱整体稳定承载力设计值为1060kN。56.（计算题，15分）某简支钢梁跨度6m，承受均布荷载qk=40kN/m（含自重），钢材Q355，选用H400×200×8×13，Wx=1.19×10⁶mm³，f=305N/mm²，试验算其抗弯强度。答案：最大弯矩M=ql²/8=40×6²/8=180kN·m=1.8×10⁸N·mm；弯曲应力σ=M/Wx=1.8×10⁸/1.19×10⁶=151N/mm²<305N/mm²，满足。57.（综合题，15分）某高强螺栓摩擦型连接，双盖板对接，主板厚14mm，盖板厚10mm，螺栓10.9级M20，P=155kN，接触面喷砂处理，摩擦系数μ=0.45，螺栓列数2排，每排3列，孔径22mm，钢材Q235，轴心拉力设计值N=800kN，试验算连接强度。答案：单栓抗剪承载力Nbv=0.9nfμP=0.9×2×0.45×155=125.6kN；总承载力：6×125.6=753.6kN<800kN，不满足；需增加螺栓：取7栓，7×125.6=879kN>800kN，满足；板件净截面验算：An=14×(200–2×22)=14×156=2184mm²，σ=N/An=800×10³/2184=366N/mm²>215N/mm²，不满足；改主板厚为18mm：An=18×156=2808mm²，σ=800×10³/2808=285N/mm²，仍大于215，需改用Q355主板f=305N/mm²，σ=285<305，满足。结论：采用7个M20螺栓，主板厚18mm，材质Q355。58.（分析题，15分）某钢平台次梁L=5m，采用H250×125×6×9，Q235，跨中无侧向支撑，均布荷载qk=18kN/m，验算其整体稳定。已知：Wx=3.25×10⁵mm³，iy=28.8mm，f=215N/mm²，γx=1.05。答案：1.计算最大弯矩M=18×5²/8=56.25kN·m；2.计算侧向长细比λy=5000/28.8=173.6；3.按规范附录C，双轴对称工形截面，受均布荷载，荷载作用于上翼缘，查φb≈0.36；4.修正φb′=1.07–0.282/φb=1.07–0.282/0.36=0.286；5.稳定应力：M/(φb′Wx)=56.25×10⁶/(0.286×3.25×10⁵)=605N/mm²>215，不满足；6.措施：跨