二级注册结构工程师钢结构二.docx
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二级注册结构工程师钢结构二
二级注册结构工程师-钢结构
（二）
（总分：
100.00，做题时间：
90分钟）
一、{{B}}单项选择题{{/B}}（总题数：
3，分数：
100.00）
根据甲方要求，为了扩大职工就餐面积，需要在现有的一个不需要抗震设防的单层单跨的职工食堂内，增建一底层层高为3.5m的全钢结构夹层；夹层四周与原结构脱开。
设该夹层的楼板基层采用花纹钢铺板，其上再做50mm厚的底面层；钢铺板下吊顶。
楼面恒荷载与楼而活荷载标准值分别取2.0kN/m2和2.5kN/m2（其中恒荷载包括钢梁自重在内）。
结构钢材为Q235，焊接使用E43型电焊条。
其结构平面布置如图所示。
（分数：
30.00）
（1）.楼板采用有肋钢铺板（肋，其作用相当于垂直次梁L1的小次梁），肋间距a=600mm，假定钢铺板的弯矩按M=0.1qa2计算（其中，q近似取包括钢梁自重在内的楼面荷载设计值）。
截面塑性发展系数γx=1.0。
当仅考虑满足强度要求时，试问，其板厚t（mm）应和下列何项数值最为接近?
∙A.2.5
∙B.3.0
∙C.4.0
∙D.5.0
（分数：
2.50）
A. √
B.
C.
D.
解析：
[解析]取单位板宽计算。
其上的楼面荷载（线荷载）设计值为
q=1.2×2.0+1.4×2.5=5.9kN/m
于是
M=0.1qa2=0.1×5.9×0.62=0.2124kN·m
由[*]可得
[*]
故选择A。
（2）.钢铺板的肋间距同上题。
假定钢铺板的竖向位移按计算（其中，qk近似取包括钢梁自重在内的楼面荷载标准值），为满足的挠度要求，试问，其板厚t（mm）应和下列何项数值最为接近?
∙A.4.0
∙B.4.5
∙C.5.0
∙D.6.0
（分数：
2.50）
A.
B. √
C.
D.
解析：
[解析]计算挠度应取荷载标准组合进行计算。
取单位板宽（1mm）计算，其上的楼面荷载标准值（线荷载）为：
q=2.0+2.5=4.5N/m由[*]可知[*]故选择B。
（3）.加劲肋与钢铺板的连接，通常采用断续角焊缝，假定加劲肋与钢铺板的厚度均为5mm，角焊缝的焊脚尺寸为4mm，试问，焊缝的最小长度（mm）和焊缝之间的最大净距（mm），应取下列何组数值?
∙A.35，90
∙B.40，85
∙C.45，80
∙D.50，75
（分数：
2.50）
A.
B.
C.
D. √
解析：
[解析]依据《钢结构设计规范》GB50017—2003的8.2.7条第4款，侧面角焊缝或正面角焊缝的计算长度不得小于8hf和40mm，今hf=4mm，故最小计算长度为40mm。
考虑两端缺陷，实际长度最小为40+2×4=48mm。
依据8.2.9条，断续角焊缝的净距不应大于15t（对受压构件）或30t（对受拉构件），t为较薄焊件的厚度。
这里，t=5mm，故断续角焊缝的净距不应大于15×5=75mm。
故选择D。
（4）.假定次梁L1的截面选用H350×175×4.5×6的焊接H型钢，其截面惯性矩Ix=7661×104mm4，截面抵抗矩Wx=437.8×103mm3，梁的自重已包括在楼面恒荷载内。
试问，其弯曲应力σ（N/mm2），应和下列何项数值最为接近?
∙A.184
∙B.194
∙C.204
∙D.214
（分数：
2.50）
A.
B.
C. √
D.
解析：
[解析]次梁L1承受的线荷载设计值
q=（1.2×2.0+1.4×2.5）×（3.4+3.3）×0.5=19.765kN/m
次梁L1跨中弯矩为
[*]
梁截面受压翼缘自由外伸宽度与厚度之比为[*]，故取γx=1.0。
[*]
故选择C。
（5）.条件同上题，试问，该次梁的最大挠度与其跨度之比，应和下列何项数值最为接近?
∙A.1/282
∙B.1/370
∙C.1/412
∙D.1/460
（分数：
2.50）
A.
B. √
C.
D.
解析：
[解析]依据结构力学知识可知，简支梁受均布荷载作用的最大挠度公式为
[*]
今qk=（2.0+2.5）×（3.4+3.3）×0.5=15.075kN/m，于是
[*]
ω/l=16.1/6000=1/373，选择B。
（6）.设次梁L1与主梁ZL1的连接如图所示，采用10.9级M16高强度螺栓摩擦型连接，连接处钢材表面为喷砂后涂无机富锌漆。
梁端剪力设计值V=65kN，考虑到连接偏心的不利影响，通常将剪力乘以1.2～1.3倍，本题取1.3倍。
试问，其螺栓数（个）应和下列何项数值最为接近?
∙A.2
∙B.3
∙C.4
∙D.5
（分数：
2.50）
A.
B. √
C.
D.
解析：
[解析]一个螺栓的抗剪承载力设计值为[*]所需要的螺栓数[*]，取为3个，选择B。
（7）.条件同上题，但采用高强度螺栓承压型连接，且剪切面在螺纹处，试问，应采用的其螺栓个数与下列何项数值最为接近?
提示：
次梁L1（焊接H型钢）腹板厚4.5mm。
∙A.2
∙B.3
∙C.4
∙D.5
（分数：
2.50）
A.
B. √
C.
D.
解析：
[解析]一个螺栓的抗剪承载力设计值为[*]所需要的螺栓数[*]，取为3个，选择B。
（8）.设计条件同上，但将10.9级M16的高强度螺栓改为M16的C级普通螺栓，且剪切面在螺纹处，试问，其螺栓数（个）应和下列何项数值最为接近?
提示：
次梁L1（焊接H型钢）腹板厚4.5mm。
∙A.2
∙B.3
∙C.4
∙D.5
（分数：
2.50）
A.
B.
C. √
D.
解析：
[解析]一个螺栓的抗剪承载力设计值为[*]所需要的螺栓数[*]，取为4个，选择C。
（9）.如图所示，支承板厚6mm，需用双面角焊缝将其焊接在主梁上。
主梁ZL1的截面为H450×250×8×12，经计算该焊缝为构造控制，试问，当采用手工焊时，在腹板上的焊脚尺寸hf（mm）采用下列何项数值最为合适?
∙A.3
∙B.4
∙C.5
∙D.6
（分数：
2.50）
A.
B.
C. √
D.
解析：
[解析]依据《钢结构设计规范》GB50017—2003的8.2.7条，角焊缝的最大焊脚尺寸为1.2×6=7.2mm，最小焊脚尺寸为[*]。
故选择C。
（10）.主梁ZL1的截面惯性矩Ix=33940×104mm4，截面抵抗矩Wx=1510×103mm3，截面面积矩Sx=838×103mm3。
设作用在主梁上的集中恒荷载设计值G1=27.4kN，G2=51.1kN，集中活荷载设计值P1=35.7kN，P2=70.4kN。
为简化计算，梁的自重略去不计。
其计算简图如图所示。
试问，其跨中最大弯曲应力（N/mm2）应和下列何项数值最为接近?
∙A.184
∙B.194
∙C.204
∙D.214
（分数：
2.50）
A.
B.
C.
D. √
解析：
[解析]做出该梁跨中弯矩的影响线，如图所示。
[*]
由于G1、P1对跨中弯矩有利，故取分项系数分别为1.0和0。
注意到题目中给出的是设计值，于是，跨中弯矩为
M=2×[（G2+P2）×1.65-G1/1.4×1.7]
=3.3G2+3.3P2-2.43G1
=3.3×51.1+3.3×70.4-2.43×27.4
=334.4kN·m
主梁ZL1受压翼缘的自由外伸宽度与厚度之比小于[*]，故取γx=1.05。
[*]
故选择D。
若未注意到1.0和1.4的差别，其他步骤不变，则会得到跨中弯矩为307.79kN·m。
[*]，错选B。
（11）.设计条件同上题，已经求得梁的最大剪力设计值为133.6kN。
试问，梁的最大剪应力（N/mm2）应和下列何项数值最为接近?
∙A.37.6
∙B.41.23
∙C.33.3
∙D.31.3
（分数：
2.50）
A.
B. √
C.
D.
解析：
[解析]依据《钢结构设计规范》GB50017—2003的4.1.2条计算。
[*]故选择B。
（12）.设柱的轴心力设计值为320kN，截面为194×5的无缝钢管，其截面积A=29.69×102mm2，回转半径i=66.8mm，柱底标高为-0.150m，与基础顶面刚接。
柱顶标高为3.000，柱顶与主梁为铰接。
试问，按实腹式轴心受压构件的稳定计算时，其压应力（N/mm2）应和下列何项数值最为接近?
∙A.108
∙B.182
∙C.158
∙D.175
（分数：
2.50）
A. √
B.
C.
D.
解析：
[解析]柱一端刚接一端铰接，其计算长度系数为0.7。
长细比[*]依据《钢结构设计规范》GB50017—2003的表5.1.2-1，属于a类截面。
查表，φ=0.957。
[*]故选择A。
在某一建筑的裙房中，需将一长36m的多功能厅的屋盖设计成钢结构，其屋架跨度18m，现浇钢筋混凝土板，系保温、上人平屋面。
其结构平面布置如图（a）所示。
屋架节点荷载如图（b）所示，P=150kN（设计值，包括屋架自重以及屋架下弦节点上的吊顶荷载）。
作用在屋面上的均布恒荷载标准值（包括檩条自重在内）为6.5kN/m2，活荷载标准值为2.0kN/m2，雪荷载标准值为0.5kN/m2。
结构钢材全部采用Q345B，焊条为E50型。
{{B}}（a）屋架WJ檩条及上弦安装支撑布置图；（b）节点荷载示意图{{/B}}
（分数：
30.00）
（1）.当计算简支檩条的挠度时，试问，作用在檩条上的线荷载标准值qk（kN/m），应与下列何项数值最为接近?
∙A.14.6
∙B.15.8
∙C.19.1
∙D.20.3
（分数：
2.50）
A.
B.
C.
D. √
解析：
[解析]作用在屋面上的荷载标准值为6.5+2.0+0.5=9kN/m2，檩条间距为18/8=2.25m，于是，线荷载标准值qk=9×2.25=20.25kN/m，选择D。
（2）.当计算简支檩条的抗弯强度时，试问，作用在檩条上的线荷载设计值q（kN/m），应与下列何项数值最为接近?
∙A.23.9
∙B.24.2
∙C.25.1
∙D.25.4
（分数：
2.50）
A.
B.
C. √
D.
解析：
[解析]依据《建筑结构荷载规范》GB50009—2012的7.1.5条，雪荷载的组合系数为0.7。
1.2×6.5+1.4×2.0+0.7×1.4×0.5=11.09kN/m2
檩条间距为18/8=2.25m，于是，线荷载为11.09×2.25=24.95kN/m，选择C。
若未考虑雪荷载的组合系数，则会得到25.4kN/m，错选D。
（3）.假定屋面作法有变动，作用在檩条上的线荷载标准值为qk=17.5kN/m（已经包括檩条自重在内），檩条截面为H300×150×4.5×8，其截面惯性矩Ix=5976cm4，截面模量Wx=398cm4，试问，檩条的挠度与跨度之比vT/l，与下列何项数值最为接近?
∙A.1/280
∙B.1/270
∙C.1/260
∙D.1/250
（分数：
2.50）
A.
B.
C.
D. √
解析：
[解析]檩条为承受均布荷载的简支梁，跨中挠度为：
[*]于是，挠跨比为24.0/6000=1/250，选择D。
（4）.假定作用在檩条上的线荷载设计值为q=22.0kN/m，其余条件同上题，试问，该檩条的最大弯曲应力（N/mm2），与下列何项数值最为接近?
∙A.237
∙B.249
∙C.262
∙D.277
（分数：
2.50）
A. √
B.
C.
D.
解析：
[解析]檩条承受的最大弯矩设计值为：
[*]
H形截面翼缘自由外伸宽度与厚度之比为
[*]
因此可以考虑塑性发展系数γx=1.05。
檩条的最大弯曲应力依据《钢结构设计规范》GB50017—2003的4.1.1条计算：
[*]，选择A。
（5）.若屋架下弦杆的截面为2100×10，截面积A=3852mm。
（无栓孔削弱）。
试问，下弦杆的最大拉应力（N/mm2），与下列何项数值最为接近?
∙A.282
∙B.292
∙C.302
∙D.312
（分数：
2.50）
A.
B. √
C.
D.
解析：
[解析]根据竖向力的平衡及结构的对称性，可知支座反力R=4P=600kN。
将桁架自跨中左边的区间截断，取左半边为隔离体，则对右上节点取矩，得到平衡式：
2250N=600×2250×3-（0.5×150×2250×3+150×2250×2+150×2250）解出N=1125kN。
下弦杆的最大拉应力为：
[*]，选择B。
（6）.若屋架斜腹杆2-8的截面为275×6，截面积A=1759mm2（无栓孔削弱）。
试问，该斜腹杆的最大拉应力（N/mm2），与下列何项数值最为接近?
∙A.282
∙B.292
∙C.302
∙D.312
（分数：
2.50）
A.
B.
C. √
D.
解析：
[解析]沿竖向将左边的2-8杆截断，取左半边为隔离体。
根据竖向力的平衡，得到：
[*]斜腹杆2-8的最大拉应力为：
[*]，选择C。
（7）.假设竖腹杆2-7的最大轴压力设计值为525kN，截面为290×7，绕非对称轴的回转半径ix=27.8mm，绕对称轴的回转半径iy=41.4mm。
试问，在进行稳定性验算时，该腹杆绕对称轴的换算长细比λyz，与下列何项数值最为接近?
∙A.81.0
∙B.64.7
∙C.61.2
∙D.54.3
（分数：
2.50）
A. √
B.
C.
D.
解析：
[解析]依据《钢结构设计规范》GB50017—2003的表5.3.1，桁架平面外的计算长度l0y=2250×1.414=3181.5mm。
由于
b/t=90/7=12.857＜0.58l0y/b=0.58×3181.5/90=20.5
故依据规范公式（5.1.2-6a），有
[*]，选择A。
（8）.假定竖腹杆3-8的最大轴心压力设计值为375kN，截面为280×7组成的T形截面，截面积为A=2172mm2，绕非对称轴的回转半径ix=24.6mm，绕对称轴的换算长细比为λyz=64.7mm。
试问，按照实腹式轴心受压构件进行稳定性计算时，其压应力（N/mm2），与下列何项数值最为接近?
∙A.262
∙B.274
∙C.286
∙D.298
（分数：
2.50）
A.
B. √
C.
D.
解析：
[解析]依据《钢结构设计规范》GB50017—2003的表5.3.1，桁架平面内的计算长度l0x=0.8×2250=1800mm，据此得到长细比为
λx=l0x/ix=1800/24.6=73.17
依据规范表5.1.2-1，得到截面绕x轴、y轴均属于b类，故取长细比较大者73.17查表。
[*]，近似取为89，查表得到φ=0.628，于是
[*]，故选择B。
若直接用题目中给出的换算长细比查表，[*]，近似取为78，查表得到φ=0.701，于是
[*]，错选A。
（9）.若斜腹杆3-9的截面为250×6，节点板厚度为12mm，角钢肢背与节点板间角焊缝的焊脚尺寸为6mm（无端焊缝）。
如根据该斜杆的内力确定角钢肢背与节点板的实际焊缝长度（mm），试问，该数值与下列何项数值最为接近?
∙A.95
∙B.120
∙C.145
∙D.170
（分数：
2.50）
A.
B.
C. √
D.
解析：
[解析]沿竖向将左边的斜腹杆3-9截断，其左边部分为隔离体，则根据竖向力的平衡，得到斜腹杆3-9承受的力为：
N=（600-75-150-150）×1.414=318.15kN肢背焊缝的实际长度[*]，选择C。
（10）.竖腹杆5-10的截面为250×6，已知50×6的回转半径：
ix=15.1mm，iu=19.1mm，iv=9.8mm。
该腹杆在屋架上下节点板之间的净距为1950mm。
试问，其间所设置的填板数n应取下列何项数值，才可将其作为组合T形截面进行计算?
∙A.1
∙B.2
∙C.3
∙D.4
（分数：
2.50）
A.
B.
C.
D. √
解析：
[解析]竖腹杆5-10为压杆，依据《钢结构设计规范》GB50017—2003的5.1.5条，填板间的距离不应超过40i，即40×9.8=392mm。
1950/392=5.0，故至少4块填板，选择D。
（11）.焊接承重结构采用的钢材，其主要力学性能和化学成分，应具有下列何项要求的合格保证方为正确?
∙A.应具有抗拉强度、屈服强度、伸长率和含碳量的合格保证
∙B.应具有抗拉强度、屈服强度、伸长率和碳、磷、硫含量的合格保证
∙C.应具有抗拉强度、屈服强度、伸长率和碳、磷、硫含量的合格保证，必要时还应具有冷弯试验的合格保证
∙D.应具有抗拉强度、屈服强度、伸长率、冷弯和碳、磷、硫含量的合格保证
（分数：
2.50）
A.
B.
C.
D. √
解析：
[解析]依据《钢结构设计规范》GB50017—2003的3.3.3条，焊接承重结构应具有冷弯性能的合格保证，故选择D。
（12）.试问，当采用手工焊接时，下列何项提法是不妥的?
∙A.当焊接结构钢材采用Q235B时，应采用E43型焊条焊接
∙B.当焊接结构钢材采用Q345B时，应采用E50型焊条焊接
∙C.在焊接结构中，当将钢材Q235B与Q345B焊接时，可采用E43型焊条
∙D.在焊接结构中，当将钢材Q235B与Q345B焊接时，可采用E50型焊条
（分数：
2.50）
A.
B.
C.
D. √
解析：
[解析]在焊接结构中，当焊件的强度等级不同时，应按照等级较小者选用焊条，故选择D。
某多层商业建筑为钢筋混凝土框剪结构。
现按业主要求进行改造，增建钢结构入口大堂，其房屋梁系的布置，如图（a）所示。
钢结构依附于主体建筑；不考虑柱的侧移及地震作用。
次梁与主梁间为等高铰接连接，梁顶现浇钢筋混凝土屋面板（计算时不考虑梁板间的共同作用）；屋面设屋顶花园，其永久及可变荷载的标准值分别为10kN/m2及3.0kN/m2（永久荷载中已包含各种构造做法及钢梁自重在内）。
主梁ZL-1钢材采用Q345B，次梁L-1、钢柱GZ-1钢材采用Q235B。
钢柱GZ-1承担屋面荷载及墙面风荷载，采用热轧H型钢H446×199×8×12制作，高15m，上、下端均为铰接。
为保证钢柱在弯矩作用平面外的稳定，沿柱高每隔5m设置有一道系杆，彼此连接，并与主体结构相连。
H型钢H446×199×8×12的截面特性参数：
A=8495mm2，Ix=29000×104mm4，Iy=1580×104mm4，ix=185mm，iy=43.1mm，Wx=1300×103mm3。
[*]
{{B}}（a）屋面结构布置图；（b）次梁L-1计算简图；（c）主梁ZL-1计算简图；（d）A-A剖面图{{/B}}
（分数：
40.00）
（1）.次梁L-1的计算简图如图（b）所示。
采用热轧H型钢H350×175×7×11，Ix=13700×104mm4，Wx=782×103mm3。
试问，在屋面均布荷载作用下，次梁L-1用于强度计算的弯曲应力值（N/mm2），应与以下何项数值最为接近?
∙A.90
∙B.178
∙C.180
∙D.210
（分数：
2.50）
A.
B.
C. √
D.
解析：
[解析]均布荷载设计值为：
可变荷载控制的组合：
q=（1.2×10+1.4×3）×2=32.4kN/m
永久荷载控制的组合：
q=（1.35×10+0.7×1.4×3）×2=32.88kN/m
取以上二者较大者，为q=32.88kN/m。
跨中最大弯矩为
Mx=32.88×62/8=147.96kN·m
H形截面翼缘自由外伸宽度与厚度之比为
[*]
因此可以考虑塑性发展系数γx=1.05。
依据《钢结构设计规范》GB50017—2003的4.1.1条，可得
[*]，选择C。
若未按永久荷载控制的组合进行计算，则会取q=32.4kN/m，从而计算出Mx=145.8kN·m，然后得到最后的结果为177.6N/mm2，错选B。
（2）.设计条件同上题。
试问，次梁L-1的跨中最大挠度与跨度的比值，应与以下何项数值最为接近?
∙A.1/305
∙B.1/310
∙C.1/352
∙D.1/386
（分数：
2.50）
A.
B.
C.
D. √
解析：
[解析]采用荷载的标准组合：
qk=（10+3）×2=26kN/m
依据结构力学知识可知，跨中最大挠度为
[*]
于是，挠跨比15.5/6000=1/387，选择D。
（3）.主梁ZL-1的计算简图及截面特征参数如图（c）、（d）所示。
梁上集中荷载设计值P1=128.33kN，P2=141.38kN，P3=149.60kN，P4=157.82kN（已经包含钢梁自重）。
已经求得支座反力N=656kN。
试问，在梁上集中荷载作用下，主梁ZL-1用于强度计算的弯曲应力值（N/mm2），应与以下何项数值最为接近?
∙A.270
∙B.257
∙C.235
∙D.202
（分数：
2.50）
A. √
B.
C.
D.
解析：
[解析]ZL-1的承受的弯矩最大值为：
Mx=656×8.6-（128.33×8+141.38×6+149.60×4+157.82×2）=2852.64kN·m
ZL-1截面翼缘自由外伸宽度与厚度之比为
[*]
因此，塑性发展系数γx=1.0。
依据《钢结构设计规范》GB50017—2003的4.1.1条，可得
[*]，选择A。
（4）.根据施工条件，需要在主梁ZL-1跨内的A-A截面设置栓焊连接的工地拼接接头，即梁翼缘板采用等强对焊，腹板采用高强螺栓摩擦型连接。
A-A截面位置见图（c）。
已知梁在拼接板范围内截面的弯矩及剪力设计值为M=2458.4kN·m，V=236.7kN。
试问，腹板拼接接头所承担的弯矩值（kN·m），应与以下何项数值最为接近?
∙A.591
∙B.611
∙C.650
∙D.509
（分数：
2.50）
A.
B.
C.
D. √
解析：
[解析]腹板承受的弯矩按照惯性矩分配。
腹板绕x轴的惯性矩为[*]腹板拼接接头承担的弯矩为[*]，选择D。
（5）.根据业主建议，主梁ZL-1的翼缘板工地拼接亦改用高强度螺栓摩擦型连接（如图所示）。
采用M20（孔径21.5mm），螺栓性能等级为10.9级，摩擦面抗滑移系数μ=0.45；主梁受拉（或受压）一侧翼缘板净截面面积Anf=5652mm2，钢材抗拉强度设计值f=295N/mm2。
在要求高强度螺栓连接的承载力与翼缘板等强度条件下，试问，在翼缘板一侧的螺栓数目应采用下列何项数值?
∙A.8
∙B.12
∙C.16
∙D.20
（分数：
2.50）
A.
B.
C. √
D.
解析：
[解
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