钢结构考试题及答案.doc

一、填空题：1、承受动力荷载作用的钢结构,应选用 （综合性能好） 的钢材。2、钢材中磷的含量过多，将使钢材出现 （热脆） 现象。3、钢材牌号Q235BF,其中235表示（ fy=235Mpa ）,B表示 （ 质量等级B级 ） ,F表示（ 沸腾钢 ） 。4、采用手工电弧焊焊接Q345钢材时应采用 （ E50 ） 焊条5、轴心受压构件的承载能力极限状态有 （强度 ） 和 （稳定 ） 。6、双轴对称的工字型截面轴压构件失稳时的屈曲形式是 （弯曲 ） 屈曲。7、钢梁在集中荷载作用下，若局部承压强度不满足应采取的措施是 （支承加劲肋 ） 。8、焊接工字形梁腹板高厚比时，为保证腹板不发生局部失稳，应设置 （横向加劲肋 ） 和 （ 纵向加劲肋 ） 。9、工字形截面组合梁的抗弯强度计算考虑部分截面发展塑性时,其受压件翼缘板的外伸宽度应满足 。10、按正常使用极限状态计算时,受弯构件要限制（挠度,受拉）,受压构件要限制（长细比）。二、单项选择题：1、体现钢材塑性性能的指标是（ C ）A屈服点 B强屈比 C延伸率 D抗拉强度2、在构件发生断裂破坏前，有明显先兆的情况是（ B ）的典型特征A脆性破坏 B塑性破坏 C强度破坏 D失稳破坏3、同类钢种的钢板,厚度越大（A）A、强度越低 B、塑性越好C、韧性越好 D、内疗构造缺陷越少4、钢材的冷弯试验是判别钢材（C ）的指标。A强度 B塑性 C塑性及冶金质量 D 韧性及可焊性5、钢材的强度指标是（ C ）。A延伸率 B韧性指标 C屈服点 D冷弯性能6、钢结构具有良好的抗震性能是因为（ C ）。A钢材的强度高 B钢结构的质量轻 C钢材良好的吸能能力和延性 D钢结构的材质均匀7、钢材经历了应变硬化应变强化之后（ A ）。 A 强度提高 B塑性提高 C 冷弯性能提高 D 可焊性提高8、下列因素中，（ A ）与钢构件发生脆性破坏无直接关系。 A钢材屈服点的大小B钢材含碳量 C负温环境D应力集中9产生焊接残余应力的主要因素之一是（ C ） A. 钢材的塑性太低 B. 钢材的弹性模量太大 C. 焊接时热量分布不均匀D. 焊缝的厚度太小10、摩擦型高强度螺栓抗剪能力是依靠（ C ）A栓杆的预拉力 B栓杆的抗剪能力 C被连接板件间的摩擦力 D栓杆被连接板件间的挤压力11、下列梁不必验算整体稳定的是（ d ）A焊接工字形截面 B箱形截面梁 C型钢梁 D有刚性铺板的梁12、对直接承受动荷载的钢梁，其工作阶段为（A）A、弹性阶段 B弹塑性阶段 C塑性阶段 D、强化阶段13、受弯构件的整体失稳是（ C ）屈曲。A 、弯曲 B、 扭转 C、 弯扭 D、 A、B、C都不正确14、压弯构件在弯矩作用平面外，发生屈曲的形式是（ C ）。A弯曲屈曲 B扭转屈曲 C弯扭屈曲 D三种屈曲均可能15、板件的宽厚比加大,其临界应力( B )。 A、 提高 B、 降低 C、 不变 D、 没关系、三、简答题1、作为结构工程师检验钢材性能指标时，至少要求了解哪几项指标？解：fy、fu、2、列举三种容易引起钢材变“脆”的因素解：影响钢材脆性的主要因素是钢材中硫和磷的含量问题，在高温时，硫使钢变脆，称热脆，在低温时，磷使钢变脆，称冷脆。氧和氮全是钢中的有害杂质，氧的作用和硫类似，氮的作用和磷类似。3、字形截面梁上设有一动力装置，在某点的最大拉应力为150Mpa，最大压应力为150Mpa，问计算疲劳强度时，该点的应力幅为多大？解：=max-min=150-(-150)=300Mpa该点的应力幅为300Mpa4、一承受静力拉抻搭接连接，采用普通焊接，问图示焊接布置和构造有何不合理之处。5、假定轴压构件A的最大长细比为100，而轴压构件B的最大长细比为150，能否判定哪一根构件的整体稳定承载力高？说明原因。 解：不能判定哪一根构件的整体稳定承载力高原因： N=.f.A a b c d 除了长细比之外，还有截面形式，截面类型、钢材种类，钢材的强度有关系1、 建筑钢结构焊接技术规程（JGJ2002）推荐使用 碳当量(或CE) 来衡量低合金钢的焊接性能。2、 硫、磷、氮、氧和氢均为有害元素，其中 磷 和 氮 易引起钢材的低温冷脆。3、 影响结构疲劳寿命的最主要因素是构造状态、 循环荷载 和 循环次数 。4、 钢材的机械性能指标为屈服强度、抗拉强度、伸长率、 冷弯性能 、 Z向收缩率 和 冲击韧性 。5、 主要焊接结构不能采用Q235 A 级钢，因含碳量不作交货条件，无法保证含碳量。6、 将一块Q235B级钢板与Q345B级钢板通过焊接进行连接时，宜选择 E43 型焊条。7、 钢结构设计规范（GB500172003）规定：质量属于三级的焊缝，焊缝的抗拉设计强度等于母材抗拉设计强度的 0.85 倍。8、 单轴对称的T形截面轴心受压构件，绕对称轴失稳时易发生 弯扭 失稳，绕非对称轴时易发生 弯曲 失稳。9、 轴心受压构件失稳时可能绕两主轴屈曲，设计时应遵循 等稳定 原则，如进行梯形钢屋架设计时屋架端斜杆应采用 不等边角钢长肢相连 的截面型式。10、在轴心受压构件中，确定箱形截面板件满足局部稳定的宽（高）厚比限值的原则是构件应力达到屈服前其板件不发生局部屈曲（或局部屈曲临界应力不低于屈服应力，或不先于屈服） ，确定工字形截面确定板件宽（高）厚比限值的原则是 构件整体屈曲前其板件不发生局部屈曲（或局部屈曲临界应力不低于整体屈曲临界应力或等稳定或不先于整体失稳） 。11、 荷载作用点的位置对梁的整体稳定有影响，相对于荷载作用于工字形截面简支梁受拉翼缘，当荷载作用于梁的受压翼缘时，其梁的整体稳定性将 降低 。12、 某梯形钢屋架，下弦支座处应设置 刚性 系杆，该系杆需要按 受压 杆设计。13、 某工字形组合截面简支梁，若腹板的高厚比为100，应设置 横向 加劲肋，若腹板高厚比为210，应设置 纵向 加劲肋。模拟试题参考答案（一）填空题：1、钢材重量 轻 而强度 高，塑性和韧性 好 ，钢结构的耐热性 好 但防火性 差 。2、对于一般钢排架和框架结构，由于很难区分产生最大效应的可变荷载，荷载组合系数取 0.85 。3、衡量钢材塑性性能的主要指标是 伸长率 ；4、冷作硬化提高了钢材的屈服强度；降低了钢材的塑性和韧性；5、钢材发生疲劳破坏的先决条件是 形成裂缝 ；6、焊接结构在 低 温下容易发生脆断；7、焊接16Mn钢时，应采用50焊条；8、工程中采用的10.9级螺栓属于 高 强度螺栓，等级代号中的“10”表示 螺栓材料的最低抗拉强度fu=1000N/mm2，“.9”表示 螺栓材料屈强比为0.9 ；9、轴压构件腹板局部稳定的保证条件是h0tw不大于某一限值，此限值和钢材的屈服强度有关，与压杆的最大长细比有关；10、在钢梁抗弯强度计算中规定了截面塑性发展系数的限值，而不是完全按塑性铰来设计，这既能充分利用材料的强度性能，又能避免梁的变形过大而影响梁的正常使用；11、梁的腹板的主要作用是抗剪；12、当梁的整体稳定系数b大于0.6时，需用b代替b，它表明钢梁已经进入弹塑性阶段；13、弯矩绕虚轴作用的格构式压弯构件，其弯矩作用平面外的_整体稳定_可不必验算，但必须计算单肢的稳定性；14、钢屋盖系统中，柔性系杆只能承受拉力，不能承受压力。15、组合梁是指钢梁和所支承的钢筋混凝土板组成的一个整体而共同 抗弯 的构件。（二）判断题：（请在题号前的括号内作记号，正确的记“”，错误的记“”）（）1、钢构件的疲劳破坏，实质上是构件上或构件连接处的微观裂纹与缺陷在连续重复荷载的作用下不断扩展直至断裂破坏的过程。（）、按正常使用极限状态计算时，受弯构件要限制挠度，受拉、受压构件要限制长细比；（）3、侧面角焊缝主要承受剪应力；（）4、当焊缝质量为三级时，对接焊缝的抗拉强度通常只能达到焊件母材抗拉强度的0.85倍；（）5、对于轴心受压构件，承载能力极限状态只包括强度计算；（）6、材料的屈服点变化对压杆的弹性屈曲承载力影响不大；（）7、保证梁的整体稳定的主要措施是在梁的腹板上设置横向加劲肋和纵向加劲肋；（）8、实腹式轴心受压柱的组成板件的局部稳定必须得到保证，它也属于承载力极限状态的一部分；（）9、轴心受压柱的柱脚一般由靴梁、底板和锚拴等组成；（）10、对于直接承受动力荷载的梁，不能考虑截面的塑性发展，按弹性设计；（）11、对于任何实腹式构件来说，只要组成板件的局部稳定得到满足，就不会出现整体失稳；（）12、对于偏心在实轴上的格构式偏心受压构件，不必验算其弯矩作用平面外的整体稳定，但应验算单肢的稳定性；（）13、对于无檩屋盖体系可不设钢屋架上弦的横向水平支撑；（）14、在设计钢结构时，必须全面考虑制造、运输和安装等条件；（）15、钢管混凝土是指在钢管中浇灌混凝土的构件。（四）、计算题：1、根据图示条件，计算该节点角焊缝长度。（采用两侧面焊缝）已知条件： N=600KN (静力荷载) ffw160 N/mm2 hf8 mm, k10.7 ,k20.3解1、肢背与肢尖焊缝所受内力： N1=k1N=0.7600=420（kN）N2=k2N=0.3600=180（kN）2、所需有效焊缝长度：lw1=N1/（2heffw）= 420000/（20.78160）= 234 （mm）lw2=N2/（2heffw）= 180000/（20.78160）= 100 （mm）3、角焊缝实际长度应为：l1lw1+10=234+10=244 mm 取 l1= 250 mm；l2lw2+10=100+10=110 mm 取 l2= 110 mm；2、试验算下图所示搭接接头的连接强度。连接钢板为25012，钢材为Q235（A3），采用M20的8.8集高强度螺栓，孔经22mm。其余条件见图中所示。（钢板表面为喷砂后生赤锈， =0.45）解：查表33，可知： P= 110 KNl1= 480=320 mm 15do =330 mm = 1 钢板表面为喷砂后生赤锈， =0.45Nvb=0.910.45110 KN =44.55 KNN = 500 KN n Nvb=1544.55 = 668.25 KN满足螺栓抗剪承载力要求。 钢板净截面承载力验算：= N/ An =N(10.5n1/n)/ An = 500103(10.53/15)/(250322)12=203.8 N/mm2 f连接钢板净截面承载力满足要求。3、某钢屋架中一轴心受压杆，1200 KN，l0x=1500mm，l0y=4500mm，采用两根16010014角钢，短边相连，组成形截面，节点板厚12mm，钢材为235，（f=215 N/mm2）。试验算该杆是否满足强度、稳定性和刚度要求。（截面如下图所示）解1、构件截面几何性质：查教材附表33，可得惯性半径： iy = 4.63 cm ix = 3.03 cm 截面面积： A = 22.82 = 45.6 cm2 2、刚度验算： 已知：l0x =1500mm=150cm ; l0y = 4500 mm=450cm x = lox / ix =150 / 3.03 = 49.5 =150 满足刚度要求。y = loy / iy =450 / 4.63 = 97.2 f 不满足稳定性要求。4、强度验算：N /A = 1200000 /45.6102 = 263 N /mm2 f 不满足强度要求。4、某工作平台采用普遍工字钢简支梁，梁的跨度为4.0m，间距为2.5m，平台上承受均布永久荷载标准值2.0KN/m（不含梁的自重），均布可变荷载（均为静载）4.5KN/m，该梁跨中无侧向支承，容许相对挠度为1/250。若采用235钢材，I22a普通热轧工字钢，是否能够满足强度、稳定性和刚度要求？已知条件：1、215 N/mm2 2、I22a普通热轧工字钢的有关参数： Wx=309.6cm3 ; Ix=3406 cm4 ; 每米自重： 0.33KN/m 3、x1.05解1、荷载计算 q = 1.2（22.5+0.33）+1.44.52.5 = 22.146 KN/m2、内力计算 Mx = ql2/8 = 22.14642 / 8 = 44.292 kNM3、强度计算Mx / x Wx = 44.292106/（1.05309.6103）= 136.3 N /mm2 0.6查教材附表25 得 b = 0.742Mx / bWx = 44.292106 /（0.742309.6103）= 192.8 N/mm2215 N/mm2满足整体稳定性条件。5、刚度验算qk = 22.5+0.33+4.52.5 = 16.58 kN/MMxk= qkl2/8 = 16.5842 = 33.16 kNMv/l= Mxkl/10EIx=33.161064000/（102.061053406104） = 1/529 v/l =1/250满足刚度条件。5、一箱形截面偏心受压柱，钢材为Q235（A3），截面尺寸如图所示，柱的计算长度为6米，柱中无横向力作用，柱承受轴向内力（设计值）N=3000KN，柱顶截面的弯矩（设计值）M2=450KNM（绕xx轴作用），柱底截面的弯矩M1=0。柱的上下两端均可视为无侧移的铰节点。试验算该柱的整体稳定性和各板件的局部稳定性。解1、 截面参数：截面面积：A=2（14500+10500）=24000mm2截面惯性矩：Ix=2500310/12 + 2145002572 + 2143500/12 = 1133248000mm4Iy=2500314/12 + 2105002052 + 2103500/12 = 712000000mm4截面惯性半径： ix= Ix/A =217.3 mm iy= Iy/A =172.2mm截面抗弯系数：W1x=Ix/264 = 1133248000 / 264 = 4292606 mm32、 构件长细比、稳定系数：（b类）x = 6000 / 217.3 = 27.6 x = 0.944y = 6000 / 172.2 = 34.8 y = 0.9193、 截面内力：N = 3000 kN M2 = 450 kNM M1 = 04、 强度计算：N / A + Mx/x W1x = 3000103 /24000 + 450106 /（1.054292606） = 125 +99.8 = 224.8 N/mm2 f = 215 N/mm2满足强度条件。5、 整体稳定计算；平面内整体稳定：公式：N /(x A) +mx Mx / x W1x(10.8 N/NEX) f 式中：mx =0.65 NEX = 2EA /x2 = 3.14220610324000 / 27.62 = 64056103 NN /(x A) +mx Mx / x W1x(10.8 N/NEX) 3000000 0.65450000000 = + = 199.8 N/mm2 0.94424000 1.054292606(130000000.8/64056000) f = 215 N /mm2 满足平面内稳定条件。平面外整体稳定：公式：N /(yA) +tx Mx / b W1x f 式中：tx =0.65 b =1.0（箱形截面）N /(yA) +tx Mx / b W1x 3000000 0.65450000000 = + = 204.2 N/mm2 f = 215 N /mm2 0.91924000 1.04292606满足平面外稳定条件。6、 局部稳定计算：W1= Ix /（ho/2）= 1133248000 / 250 = 4532992max = N / A +Mx / W1= 3000000 / 24000 + 450000000 / 4532992 =224 N /mm2min = N / A Mx / W1 = 3000000 / 24000 450000000 / 4532992 =26 N /mm2o = （maxmin）/max =（22426）/ 224 = 0.88 1.6腹板高厚比： ho / tw = 500 / 10 = 50 0.8(160.88+0.530+25) = 54翼缘板： bo / t = 400 / 14 = 29 40 b1 / t = 50 / 14 = 3.6 时，按计算配置加劲肋。（3）当时，应配置纵横向加劲肋。（4）梁的支座和上翼缘受有较大固定集中荷载处宜设置支承加劲肋。4简述角焊缝的焊脚尺寸为什么既不能太大也不能太小?为了避免焊缝区的基本金属过热，减少焊件的焊接残余应力和残余变形，角焊缝的焊脚尺寸不宜过大；另外角焊缝的焊脚尺寸不宜过小，否则焊缝因输入能过小，而焊件厚度较大，以致施焊时冷却速度过快，产生的淬硬组织，导致母材开裂5解释下列符号的含义？（1）Q345BF （2）L100808Q代表屈服点的字母 L代表角钢235代表屈服点 100代表长边宽B代表质量等级 80代表短边宽F代表沸腾钢 8代表厚度四、计算题（共60分）1试验算图示焊缝连接的强度。已知作用力F=100kN(静力荷载)，手工焊，E43型焊条，没有采用引弧板， =160N/mm2 ，hf=10mm （10分）。 V=100 KN M=100103200=20106 Nmm 该连接安全。2试验算图示高强度螺栓连接的强度。采用10.9级M20摩擦型螺栓，孔径d0=21.5mm，P=155kN，u=0.45（12分）。V=200 KN， T=200250103=50106 Nmm该螺栓连接安全。3图示工字型轴心受压柱，L0x=6m，L0y=3m，采用Q235钢材， f=215N/mm2，x，y轴均为b类截面（值见附表），截面无孔眼削弱，该柱能承受多大外荷载？局部稳定是否合格？（12分）A=2212+200.6=5600 mm2 根据整稳：根据强度：所以该柱能承受的最大外荷载为N=960 KN局稳验算：局部稳定合格。4验算下面简支梁支座支撑加劲肋的承载能力，采用Q235钢材， f=215N/mm2，fce=325N/mm2（值见附表），荷载设计值q=125KN/m，F=200KN（13分）。（1） 端面承压强度验算：（2） 腹板平面外稳定验算：查表：该支座支撑加劲肋安全。5试验算图示压弯构件的稳定性。N=1000kN，F=100kN，采用Q235钢材，f=205N/mm2，E=206103N/mm2，1.0，跨中有一侧向支撑， 截面几何特性：A=184cm2，Ix=120803cm4，Iy=17067cm4 （13分） 62.31平面内稳定验算： 平面外稳定验算：该压弯构件满足稳定。一、填空题（每空1分，共10分）1、钢材的冲击韧性越小,钢材抵抗脆性断裂的能力( 越弱 )。2、承受静力荷载的侧面角焊缝的最大计算长度是( 60hf )。3、焊接结构选用焊条的原则是,计算焊缝金属强度宜与母材强度( 相等 )。4、钢材牌号Q235BF,其中235表示( 屈服点数值 ),B表示( 质量等级 ),F表示( 沸腾钢 )。5、工字形轴压构件翼缘局部稳定保证条件是根据( 等稳定原则 )导出的。6、按正常使用极限状态计算时,受弯构件要限制( 挠度 ),拉、压构件要限制( 长细比 )。7、压弯构件在弯矩作用平面外的失稳变形形式是( 弯扭屈曲 )。二、选择题 （每题1分，共10分） 1、钢结构的主要缺点是（ C ）。A结构的重量大 B造价高 C易腐蚀、不耐火 D施工困难多2、钢材中硫的含量超过规定标准（ D ）。A将提高钢材的伸长率 B将提高钢材的抗拉强度 C 将使钢材在低温工作时变脆 D 将使钢材在高温工作时变脆3、角焊缝的最小焊脚尺寸（ B ）。A 较薄板厚度 B较厚板厚度 C任意板厚4、下面的（ B ）情况应将其设计强度进行折减。A动力荷载作用的构件 B单角钢单面按轴压计算稳定的构件 C有应力集中影响的构件 D残余应力较大的构件5、验算工字形组合截面轴心受压构件翼缘和腹板的局部稳定时，计算公式中的长细比为（ C ）。A绕强轴的长细比 B绕弱轴的长细比 C两方向长细比的较大值 D两方向长细比的较小值6、格构柱设置横隔的目的是( D )。A保证柱截面几何形状不变 B 提高柱抗扭刚度 C传递必要的剪力 D 上述三种都是7、7、计算长度一定的轴心压杆回转半径增大，其稳定承载力（ A ）。 A提高 B降低 C不变 D不能确定8、支承加劲肋进行稳定计算时，计算面积应包括加劲肋两端一定范围内的腹板面积，该范围是（ A ）。A 15 B 13 C 13 D 159、计算梁的抗弯强度,与此相应的翼缘外伸肢宽厚比不应超过( B )。10、钢结构压弯构件的设计一般应进行哪几项内容的计算? ( D )。A强度、弯矩作用平面内的整体稳定性、局部稳定、变形B弯矩作用平面内的整体稳定性、局部稳定、变形、长细比C强度、弯矩作用平面内及平面外的整体稳定性、局部稳定、变形D强度、弯矩作用平面内及平面外的整体稳定性、局部稳定、长细比 三、简答题（25分）1、简述普通受剪螺栓连接的破坏形式有哪些种类？如何避免？（6分）（1）螺栓杆被剪断；（2）挤压破坏；（3）板件被拉断；（4）板件端部剪切破坏；（5）栓杆受弯破坏（1）通过计算保证螺栓抗剪（2）通过计算保证螺栓抗挤压（3）通过计算保证板件有足够的拉压强度（属于构件的强度计算）（4）螺栓端距 避免钢板被拉豁2、螺栓在构件上的排列有几种形式？应满足什么要求？最小的栓距和端距分别是多少？（6分）螺栓在构件上的排列有两种形式：并列和错列。应满足三方面要求：受力要求施工要求构造要求最小的栓距为，最小的端距为3、为保证梁腹板的局部稳定，应按哪些规定配置加劲肋？（6分）当时，应按构造配置横向加劲肋；当时，应按计算配置横向加劲肋；，应配置横向加劲肋和纵向加劲肋；梁的支座处和上翼缘受有较大固定集中荷载处设支承加劲肋4、图示实腹式轴压柱截面，柱长细比,钢材Q345，试判断该柱腹板的局部稳定有无保证？如无保证应采取何种措施（至少回答出二种方法）？（7分） 腹板高厚比为：该柱腹板的局部稳定无保证。采取的措施：可加大腹板厚度； 可设置纵向加劲肋。四、计算题（共55分）1、验算图示承受静力荷载的连接中脚焊缝的强度。，其他条件如图所示。无引弧板。（12分）解： （2分）（6分）（4分）2、验算图示采用10.9级 M20摩擦型高强度螺栓连接的承载力。已知，构件接触面喷砂处理，钢材Q235-BF，构件接触面抗滑移系数0.45，一个螺栓的预拉力设计值P155 kN。（13分）解： V=100 KN，（1分） T=1000.25=25KNm（1分）（2分）（2分）（2分）（2分）（3分）该螺栓连接的强度满足。3、已知某轴心受压实腹柱AB， AB长L=5m，中点L/2处有侧向支撑。采用三块钢板焊成的工字型柱截面，翼缘尺寸为300mm12mm，腹板尺寸为200mm6mm。钢材为235 ，。求最大承载力 局稳是否合格？（15分）Q235钢b类截面轴心受压构件稳定系数 30 35 40 45 50 55 60 0.9360.9180.8990.8780.8560.8330.807 解：截面积： （1分）惯性距： （1分） （1分）回转半径： （1分） （1分）长细比： （1分），（1分）