钢结构考试题及答案16721.docx
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钢结构考试题及答案16721
、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Q235－BF,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
h0t170f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）。
其受压件翼缘
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
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）。
8、下列因素中，（A）与钢构件发生脆性破坏无直接关系
10、摩擦型高强度螺栓抗剪能力是依靠（C）
11、下列梁不必验算整体稳定的是（d）
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、δ
称热脆，
150Mpa，
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，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
问计算疲劳强度时，该点的应力幅为多大？
解：
△σ=σmax-σmin=150-（-150）=300Mpa
该点的应力幅为300Mpa
4、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=φ.f.Aφ→abcd
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
一、填空题：
（每空1分，共22分）
1、《建筑钢结构焊接技术规程》（JGJ－2002）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Q235A级钢，因含碳量不作交货条件，无法保证含
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?
（GB50017－2003）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ψ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Ｅ50××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h0／tw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φb大于0.6时，需用φ'b代替φb，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。
（√）２、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。
（三）、简答题：
1、简述钢结构的特点及其应用范围。
（钢结构的8大特点和8个方面的合理应用范围参见教材P2—5）
2、角焊缝构造中对最大焊脚尺寸和最小焊脚尺寸有哪些限制？
（详见教材P45--46）
3、简述焊接残余应力和残余变形产生的原因。
（产生纵向焊接残余应力和变形的三个原因详见教材P54。
产生横向残余应力的主要原因见教材P55）
4、高强螺栓连接有哪两种类型？
各自传力的机理有何不同？
（详见教材P32）
5、钢结构制造有哪些工序？
（钢结构制造的各工序参见教材P259--263）
6、简述冷弯薄壁型钢结构的特点。
（详见教材P264--265）
（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）ffw＝160N/mm2hf＝8mm,k1＝0.7,k2＝0.3
节点板厚12mm
解〗1、肢背与肢尖焊缝所受内力：
N1=k1N=0.7×600=420（kN）
N2=k2N=0.3×600=180（kN）
2、所需有效焊缝长度：
lw1=N1/（2heffw）=420000/（2×0.7×8×160）=234（mm）
lw2=N2/（2heffw）=180000/（2×0.7×8×160）=100（mm）
3、角焊缝实际长度应为：
l1≥lw1+10=234+10=244mm取l1=250mm；
l2≥lw2+10=100+10=110mm取l2=110mm；
2、试验算下图所示搭接接头的连接强度。
连接钢板为－250×12，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，μ=0.45）
解〗：
查表3—3，可知：
P=110KN
l1=4×80=320mm<15do=330mm
β=1钢板表面为喷砂后生赤锈，μ=0.45
Nvb=0.9×1×0.45×110KN=44.55KN
b
N=500KN钢板净截面承载力验算：
σ=N'/An=[N（1－0.5n1/n）]/An
=500×103（1－0.5·3/15）/[（250－3×22）×12]=203.8N/mm23、某钢屋架中一轴心受压杆，Ｎ＝1200KN，l0x=1500mm，l0y=4500mm，采用两根Ｌ160×100×14角钢，短边相连，组成Ｔ形截面，节点板厚12mm，钢材为Ｑ235，（f=215N/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）
2L100x12〖解〗1、构件截面几何性质：
查教材附表3—3，可得
惯性半径：
iy=4.63cmix=3.03cm
截面面积：
A=22.8×2=45.6cm2
2、刚度验算：
已知：
l0x=1500mm=150cm;l0y=4500mm=450cm
λx=lox/ix=150/3.03=49.5<[λ]=150满足刚度要求。
λy=loy/iy=450/4.63=97.2<[λ]=150满足刚度要求。
3、稳定性验算：
本构件属于b类，按λy=97.2查表得φy=0.477
N/φyA=1200000/（0.477×45.6×102）=551.7N/mm2>f不满足稳定性要求。
4、强度验算：
N/A=1200000/45.61×02=263N/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Ｑ235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、ｆ＝215N/mm2
2、I22a普通热轧工字钢的有关参数：
Wx=309.6cm3;Ix=3406cm4;
每米自重：
0.33KN/m
3、γx＝1.05
〖解〗1、荷载计算
q=1.2（2×2.5+0.33）+1.4×4.5×2.5=22.146KN/m
2、内力计算
22
Mx=ql2/8=22.146×42/8=44.292kN·M
3、强度计算
查教材附表2—5得φ'b=0.742
632
Mx/φ'bWx=44.292×106/（0.742×309.6×103）=192.8N/mm2
<ｆ＝215N/mm2
满足整体稳定性条件。
5、刚度验算
654
v/l=Mxk·l/10EIx=33.16×106×4000/（10×2.06×105×3406×104）
=1/529<[v]/l=1/250
满足刚度条件。
解〗
截面惯性矩：
截面抗弯系数：
W1x=Ix/264=1133248000/264=4292606mm3
4、强度计算：
N/A+Mx/γxW1x=30001×03/24000+45010×6/（1.05×4292606）=125+99.8=224.8N/mm2≈f=215N/mm2满足强度条件。
5、整体稳定计算；平面内整体稳定：
公式：
N/（φxA）+βmxMx/[γxW1x（1－0.8N/NEX）]≤f
式中：
βmx=0.65
222323NEX=π2EA/λx2=3.142×206×103×24000/27.62=640561×03N
N/（φxA）+βmxMx/[γxW1x（1－0.8N/NEX）]
3000000
0.65×450000000
+—————————————————=199.8N/mm
0.944×24000
2
1.05×4292606×（1－3000000×0.8/64056000）
满足平面内稳定条件。
平面外整体稳定：
公式：
N/（φyA）+βtxMx/φbW1x≤f
式中：
βtx=0.65φb=1.0（箱形截面）
N/（φyA）+βtxMx/φbW1x
30000000.65×45000000022
=—————+———————=204.2N/mm2满足平面外稳定条件。
6、局部稳定计算：
W1=Ix/（ho/2）=1133248000/250=4532992
max=N/A+Mx/W1
=3000000/24000+450000000/4532992=224N/mm
x
σmin=N/A－Mx/W1
=3000000/24000
450000000/4532992=26N/mm
αo=（σmax－σmin）/σmax=（224－26）/224=0.88<1.6腹板高厚比：
ho/tw=500/10=50<0.8（160.88+0.×53×0+25）=54
翼缘板：
bo/t=400/14=29<40
b1/t=50/14=3.6<15局部稳定皆能保证。
一、填空题（每空1分，共20分）
1．钢材五项机械性能指标是抗拉强度、屈服点、伸长率、180度冷弯、冲击韧性。
2．冷弯性能是判别钢材塑性变形能力和钢材质量的综合指标。
3．薄板的强度比厚板略高。
4．承受静力荷载的侧面角焊缝的最大计算长度是60hf，最小计算长度
是8hf且≥40mm。
5．在螺栓连接中，最小端距是2d0、最小栓距是3d0。
6．轴心受压构件的缺陷有残余应力、初弯曲、初偏心。
7．钢材在250oC度附近有强度提高塑性和韧性降低现象，称之为蓝脆现象。
8．格构式轴心受压构件的等稳条件是λox=λy。
9．实腹式压弯构件在弯矩平面内屈曲形式为弯曲屈曲，在弯矩平面外
屈曲形式为弯扭屈曲。
二、单项选择题（每小题1分，共5分）1．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
2.抗拉强度与屈服点之比是表示钢材的c。
a.塑性变形能力b.极限承载力c.强度储备
3.采用手工电弧焊焊接Q235钢材时应采用a焊条。
a.E43型b.E50型c.E55型d.无正确答案
4.实腹式轴心受拉构件计算的内容有d。
d.强度和刚度
5.焊缝质量检查标准分为三级，其中a级质量最好
a.一级b.二级c.三级
三、简答题（每小题3分，共15分）
1．简述影响钢材性能的主要因素有哪些？
1）化学成分；
（2）冶金缺陷；（3）钢材硬化；（4）温度影响
5）应力集中；（6）反复荷载作用。
2．简述普通受剪螺栓连接的破坏形式有哪些种类？
（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。
3．梁腹板加劲肋的配置规定是什么？
（1）当h0≤80235时，按构造配置加劲肋。
twfy
（2）当h0>80235时，按计算配置加劲肋。
twfy
（3）当h0>170235时，应配置纵横向加劲肋。
twfy
（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）Q345—BF
2）L100×80×8
L代表角钢
100代表长边宽
80代表短边宽
8代表厚度
Q代表屈服点的字母
235代表屈服点
B代表质量等级
F代表沸腾钢
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
w2
ffw=160N/mm2
F=100kN（静力荷载），手工焊，E43
型焊条，没有采用引弧板，
，hf=10mm
10分）。
V=100KN
M=100×103×200=20×106Nmm
100103
20.7hflw20.710（25020）31.06N/mm
6M
620106
2
22162.03N/mm2
20.7hflw220.710（25020）2
f22
（ff）2f2
（162.03）231.062136.4N/mm2ffw160N/mm
1.22f
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=200KN，T=200×250×103=50×106Nmm
Nvb0.9nfp0.910.4515562.78KN
Ty1
50106200
N1Txxi21yi210602410024200242.37KN
N1Ty
Tx1
5010660
N1F
22
xi2yi2
236000
12.71KN
V20020KNn10
N1（N1TX）2（N1TyN1F）242.372（12.7120）253.53KN
NVb62.78KN
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）
2
A=22×1×2+20×0.6=5600mm2
根据整稳：
NAf0.7975600215960KN
局稳验算：
bt（2220106）10.7（100.1）2f3y516.2
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
Ace181.628.8cm
Nql1.5F12581.5200800KN
22
（2）腹板平面外稳定验算：
2
A181.6151.043.8cm2
查表：
0.937
3
195N/mm2f215N/mm2
800103
0.93743.8102
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，
232
f=205N/mm2，E=206×103N/mm2，mx1.0，tx1.0，x1.05，
2f
b1.07yy≤1.0，跨中有一侧向支撑，
b44000235
截面几何特性：
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