钢结构考试试题

钢结构试题

一、简答题(每小题5分，共20分)

1.结构或构件的承载能力极限状态包括哪些计算内容?正常使用极限状态又包括哪些内容?

答：结构或构件的承载能力极限状态包括静力强度、动力强度和稳定等的计算〉达到这种极限状态时，结构或构件达到了最大承载力而发生破坏，或达到了不适于继续承受荷载的巨大变形。

结构或构件的正常使用极限状态是对应于结构或构件达到正常使用或耐久性的某项规定限值。达此极限状态时，结构或构件虽仍保持承载力，但在正常荷载和作用下产生的变形已不能使结构或构件满足正常使用的要求，包括静力荷载作用下产生的巨大变形和动力荷载作用下产生的剧烈振动等。

2.为什么采用钢材的屈服点f y作为设计强度标准值?无明显屈服点的钢材，其设计强度值如何

确定?

答：.选择屈服点作为结构钢材设计强度标准值是因为：(1)它是钢材开始塑性工作的特征点，钢材屈服后，塑性变形很大，极易为人们察觉，可及时处理，避免发生破坏；(2)从屈服到钢材破坏，整个塑性工作区域比弹性工作区域约大200倍，且抗拉强度与屈服点之比(强屈比)较大，是钢结构的极大后备强度，使钢材不会发生真正的脆性破坏，十分安全可靠。

对无明显屈服点的钢材，以卸载后试件的残余应变为0.2%所对应的应力作为屈服点。

3.为了保证实腹式轴压杆件组成板件的局部稳定，有哪几种处理方法?

答：.对翼缘板，可通过增加其厚度，使其宽厚比不超过一定的限值以确保其满足局部稳定性要求；对腹板，一方面可以通过增加其厚度，使其高厚比不超过一定的限值，也可在腹板中央沿腹板全长设置一根纵向加劲肋，以保证其局部稳定性要求。

4.何谓焊接板梁的最大高度h max和最小高度h min?梁的经济高度h e的范围?腹板太厚或太薄会

出现什么问题?

答：.梁的高度应由建筑高度、刚度要求和经济条件三者来确定。建筑高度是指梁格底面最低表面到楼板顶面之间的高度，它的限制决定了梁的最大可能高度h max，一般由建筑师提出；刚度要求是要求梁的挠度v≤［v］，它决定了梁的最小高度h min；由经济条件可定出梁的经济高度h e，一般由梁的用钢量为最小来确定，梁的经济高度的范围为：h min≤h e≤h max，腹板太厚将增加用钢量，导致不经济，而太薄，梁的腹板将不能保证局部稳定性要求，从而使梁的稳定性承载能力降低。

二、单项选择题(在每小题的四个备选答案中，选出一个正确答案，并将正确

答案的序号填在题干的括号内。每小题1分，共10分)

1.下列各项，( d )不属于结构的承载能力极限状态范畴。

A.静力强度计算

B.动力强度计算

C.稳定性计算

D.梁的挠度计算

2.在下列各化学元素中，( d )的存在可提高钢材的强度和抗锈蚀能力，但却会严重地降

低钢材的塑性、韧性和可焊性，特别是在温度较低时促使钢材变脆(冷脆)。

A.硅

B.铝

C.硫

D.磷

3.根据钢材的一次拉伸试验，可得到如下四个力学性能指标，其中( b )是钢结构的强度

储备。

A.屈服点f y

B.抗拉强度f u

C.伸长率δ

D.弹性模量E

4.普通轴心受压构件的承载力经常决定于( c )。

A.扭转屈曲

B.强度

C.弯曲屈曲

D.弯扭屈曲

5.摩擦型高强度螺栓的抗剪连接以( d )作为承载能力极限状态。

A.螺杆被拉断

B.螺杆被剪断

C.孔壁被压坏

D.连接板件间的摩擦力刚被克服

6.根据施焊时焊工所持焊条与焊件之间的相互位置的不同，焊缝可分为平焊、立焊、横焊和仰焊四种方位，其中( a )施焊的质量最易保证。

A .平焊 B.立焊 C.横焊 D.仰焊

7.为了保证焊接板梁腹板的局部稳定性，应根据腹板的高厚比w

0t h 的不同情况配置加颈肋。当y f 23580

f 235时，应( b )。 A.不需配置加劲肋 B.配置横向加劲肋

C.配置横向和纵向加颈肋

D.配置横向、纵向和短加颈肋

8.双轴对称焊接工字形单向压弯构件，若弯矩作用在强轴平面内而使构件绕弱轴弯曲，则此构件可能出现的整体失稳形式是( a )。

A.平面内的弯曲屈曲

B.扭转屈曲

C.平面内的弯曲屈曲或平面外的弯扭屈曲

D.平面外的弯扭屈曲

9.屋架设计中，积灰荷载应与( c )同时考虑。

A.屋面活荷载

B.雪荷载

C.屋面活荷载与雪荷载两者中的较大者

D.屋面活荷载与雪荷载

10.梯形屋架端斜杆最合理的截面形式是( a )。

A.两不等边角钢长边相连的T 形截面

B.两不等边角钢短边相连的T 形截面

C.两等边角钢相连的T 形截面

D.两等边角钢相连的十字形截面

三、填空题(每空1分，共10分)

1.用结构钢材制成的拉伸试件进行拉伸试验时，得到的平均应力-应变关系曲线(ζ-ε关系曲线)可分为弹性阶段、弹塑性阶段、塑性阶段、强化阶段和颈缩阶段。

2.计算直角角焊缝承载能力时是以__45度__方向的最小截面为危险截面，此危险截面称为角焊缝的计算截面或有效截面。侧面角焊缝的强度要比正面角焊缝的强度___低____。

3.侧面角焊缝的计算长度与其焊脚高度之比越大，侧面角焊缝的应力沿其长度的分布_越不均匀___。

4.轴心受拉构件的承载能力极限状态是_强度承载力极限状态即钢材屈服强度______。

5.实腹式拉弯构件的截面出现__塑性铰_____是构件承载能力的极限状态。但对格构式拉弯构件或冷弯薄壁型钢截面拉弯杆，常把___界面边沿开始屈服____视为构件的极限状态。这些都属于强度的破坏形式，对于轴心拉力很小而弯矩很大的拉弯杆也可能存在和梁类似的弯扭失稳的破坏形式。

四、计算题(第1小题15分，第2小题20分，第3小题25分，共60分)

1. 如图所示，钢牛腿与钢柱采用对接焊缝进行连接。已知钢牛腿的截面尺寸为：翼缘板宽b=250mm ，厚度为t=14mm ；腹板高度h 0=300mm ，厚度为t w =12mm 。作用于牛腿上的偏心荷载设计值为250KN(静力荷载)，偏心距为e=170mm 。钢材为Q235，采用手工焊，焊

条为E43型，采用引弧板，焊缝质量等级为二级，试对此连接进行验算。(15分)(已知f w v =125N/mm 2，f w t =f w c =215N/mm 2)注意：为降低计算量，这里已给出构件截面的部分几何特性参数：

对接焊缝截面形心轴距翼缘外边缘距离为y 0=86.6mm ，y 1=y 0=86.6mm,y 2=227.4mm, I x =7074cm 4,A w =36cm 2。

2. 有一实腹式双轴对称焊接工字形截面轴心受压柱，Q235钢材，翼缘为焰切边，对x,y 轴均属于b 类截面。截面尺寸为：翼缘板宽b=250mm ，厚度为t=12mm,腹板高度为h 0=350mm ，厚度为t w =10mm ，计算长度为l ox =12m,l oy =4m,承受的轴心压力设计值为1200KN 。试对该柱进行验算。(20分)(f=215N/mm 2)

3. 如图所示一焊接组合截面板梁，截面尺寸为：翼缘板宽度b=340mm ，厚度为t=12mm ；腹板高度为h 0=450mm ，厚度为t w =10mm,Q235钢材。梁的两端简支，跨度为6m ，跨中受一集中荷载作用，荷载标准值为：恒载40KN ，活载70KN(静力荷载)。试对梁的抗弯强度、抗剪强度、折算应力、整体稳定性和挠度进行验算。(f=215N/mm 2,f v =125N/mm 2,［l v ］=400

1)(25分) ?b =βb ·

b y 2y x 2y f 235)h 4.4t (1W Ah 4320β?λ+?λ =0.81 ?′b =1.1-2/3b b 1269.04646.0?+? 注意，为降低计算量，这里已给出构件截面部分几何特性参数：

A=126.6cm 2 I x =51146cm 4, I y =7861cm 4, W x =2158cm 4, S x =1196cm 3，S x1=942cm 3

浙江省2002年1月高等教育自学考试

钢结构试题参考答案

课程代码：02442

一、简答题(每小题5分，共20分)

1.结构或构件的承载能力极限状态包括静力强度、动力强度和稳定等的计算〉达到这种

极限状态时，结构或构件达到了最大承载力而发生破坏，或达到了不适于继续承受荷载的巨大变形。结构或构件的正常使用极限状态是对应于结构或构件达到正常使用或耐久性的某项规定限值。达此极限状态时，结构或构件虽仍保持承载力，但在正常荷载和作用下产生的变形已不能使结构或构件满足正常使用的要求，包括静力荷载作用下产生的巨大变形和动力荷载作用下产生的剧烈振动等。

2.选择屈服点作为结构钢材设计强度标准值是因为：(1)它是钢材开始塑性工作的特征点，

钢材屈服后，塑性变形很大，极易为人们察觉，可及时处理，避免发生破坏；(2)从屈服到钢材破坏，整个塑性工作区域比弹性工作区域约大200倍，且抗拉强度与屈服点之比(强屈比)较大，是钢结构的极大后备强度，使钢材不会发生真正的塑性破坏，十分安全可靠。对无明显屈服点的钢材，以卸载后试件的残余应变为0.2%所对应的应力作为屈服点。

3.对翼缘板，可通过增加其厚度，使其宽厚比不超过一定的限值以确保其满足局部稳定

性要求；对腹板，一方面可以通过增加其厚度，使其高厚比不超过一定的限值，也可在腹板中央沿腹板全长设置一根纵向加劲肋，以保证其局部稳定性要求。

4.梁的高度应由建筑高度、刚度要求和经济条件三者来确定。建筑高度是指梁格底面最

低表面到楼板顶面之间的高度，它的限制决定了梁的最大可能高度h max ，一般由建筑师提出；刚度要求是要求梁的挠度v ≤［v ］，它决定了梁的最小高度h min ；由经济条件可定出梁的经济高度h e ，一般由梁的用钢量为最小来确定，梁的经济高度的范围为：h min ≤h e ≤h max ，腹板太厚将增加用钢量，导致不经济，而太薄，梁的腹板将不能保证局部稳定性要求，从而使梁的稳定性承载能力降低。

二、单项选择题(每小题1分，共10分)

1.D

2.D

3.B

4.C

5.D

6.A

7.B

8.A

9.C 10.A

三、填空题(每空1分，共10分)

1.弹性阶段 弹塑性阶段 塑性阶段 强化阶段

2.45° 低

3.越不均匀

4.强度承载力极限状态即钢材的屈服点

5.塑性铰 截面边缘开始屈服

四、计算题(第1小题15分，第2小题20分，第3小题25分，共60分)

1.解：由于翼缘处剪应力很小，可以认为全部剪力由腹板处的竖直焊缝均匀承受，而弯

矩由整个T 形截面焊缝承受。

荷载设计值计算：

V=F=250KN

M=250×0.17=42.5KN ·m

验算正应力：

ζM 1=4

6x 11070746.86105.42I y M ???=? =52N/mm 2

ζM 2=4

6x 21070744.227105.42I y M ???=?=136.6N/mm2

η=3600

10250A V 3w ?= =69.4N/mm 2

2222M 24.6936.1363)(?+=τ+σ=182N/mm 2<1.1f w t

验算表明：连接安全。

2.解：(1)构件截面几何特性计算：

A=25×1.2×2+35×1.0=95cm 2

I x =

12

1［25×37.43-(25-1)×353］=23237cm 4 I y =121×2×1.2×253=3125cm 4 i x =95

23237A I x ==15.64cm i y =

953125A I y = =5.74cm λx =

64.151200i l x ox = =76.7 λy =74

.5400i l y oy = =69.7 (2)强度验算：

因截面无削弱，所以这里无需验算强度。

(3)整体稳定性验算：

截面对x 、y 轴弯曲屈曲都属于b 类截面，故整体稳定性由绕x 轴屈曲控制。 由λx =76.7查表得：?y =0.709

2

3y 1095709.0101200A N ???=?=178.2N/mm 2

(4)局部稳定性验算：

翼缘12

120t b 1==10<(10+0.1λ)y f 235=10+0.1×76.7=17.67 腹板10350t h w 0==35<(25+0.5λ) y

f 235=25+0.5×76.7=63.35 局部稳定性能够保证。

3.解：荷载设计值计算。

P=1.2×40+1.4×70=146KN

M=

4

61464PL ?= =219KN ·m V=2

P =73KN (1)构件截面几何特性计算： i y =6

.1267861A I y

==7.88cm λy =88

.7600i l y oy = =76.1 (2)强度验算：

抗弯强度ζ=4

6x max 105114623710219I My ???==101.5N/mm 2

10514461011961073t I VS 433w x x ?????==17.1N/mm 2

ζ1=ζ

max ·h h 0 =101.5×474450=96.4N/mm 2 η1=

101051146109421073t I VS 433w x 1x ?????==13.4N/mm 2 2221

214.1334.963?+=τ+σ =99.2N/mm 2<1.1f (3)整体稳定性验算：

因34

600b l = =17.6>16,故需要验算整体稳定性。 y 2y x

2y b b f 235)h 4.4t (1W Ah 4320?λ+?λ?β=? =0.81×

1)4.474.42.11.76(121584.476.1261.76432022???+?? =1.834>0.6

5

.12/3b b b 834.11269.0834.14646.01.11269.04646.01.1+-=?+?-=?'= 0.898 3

6x b 102158898.010219W M ???=?' =113N/mm 2

??????<=??????+==l v 1277110511461006.248600010)7040(EI 48l P l v 4523x 2k 故刚度条件能够满足。