钢结构设计原理测试题.docx

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钢结构设计原理测试题

第一阶段测试卷

考试科目:

《钢结构设计原理》第一章至第三章第5节（总分100分）

时间：

90分钟

学习中心（教学点）批次：

层次：

专业：

学号：

身份证号：

姓名：

得分：

一、单项选择题（本题共10小题，每小题2分，共20分）

1、在钢材所含化学元素中，均为有害杂质的一组是（ ）

A、碳磷硅   B、硫磷锰   C、硫氧氮   D、碳锰矾

2、钢材的性能因温度而变化，在负温范围内钢材的塑性和韧性（ ）

A、不变    B、降低    C、升高     D、稍有提高，但变化不大

3、在钢结构设计中，认为钢材屈服点是构件可以达到的（  ）。

A、最大应力      B、设计应力      C、疲劳应力       D、稳定临界应力

4、钢结构具有良好的抗震性能是因为（  ）。

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

5、在低温工作的钢结构选择钢材除强度、塑性、冷弯性能指标外，还需（  ）指标。

A、低温屈服强度B、低温抗拉强度C、低温冲击韧性D、疲劳强度

6、进行疲劳验算时，计算部分的设计应力幅应按（  ）

A、标准荷载计算         B、设计荷载计算

C、考虑动力系数的标准荷载计算  D、考虑动力系数的设计荷载计算

7、焊接残余应力不影响构件的（）

A、整体稳定       B、静力强度      C、刚度     D、局部稳定

8、在进行正常使用极限状态计算时，计算用的荷载（  ）。

A、需要将永久荷载的标准值乘以永久荷载分项系数

B、需要将可变荷载的标准值乘以可变荷载分项系数

C、永久荷载和可变荷载都要乘以各自的荷载分项系数

D、永久荷载和可变荷载都用标准值，不必乘荷载分项系数

9、为提高对接焊缝的容许应力幅应采取下列哪项措施（  ）

A、对焊缝进行加工，磨平处理     B、提高钢材强度

C、提高焊条抗拉强度         D、改变作用的应力幅

10、钢材的冷弯试验是判别钢材（）的指标。

A、强度B、塑性C、塑性及冶金质量D、韧性及可焊性

二、判断题（本题共10小题，每小题2分，共20分。

你认为对的打“√”，错的“×”，不需要改错。

）

1、按脱氧方法，钢分为沸腾钢、半镇静钢、镇静钢和特殊镇静钢，其中沸腾钢脱氧最充分。

（）

2、承载能力极限状态包括构件和连接的强度破坏、疲劳破坏、失稳破坏和因过度变形而不适于继续承载的状态。

（）

3、槽钢分为普通钢和轻型钢，其编号的依据是其截面宽度。

（）

4、侧面角焊缝主要承受剪力，塑性较差，但弹性模量较高，强度也高。

（）

5、钢结构的连接就是把板材或型钢组合成构件，再将构件组合成结构，以保证结构的共同受力。

（）

6、构件上存在焊接残余应力会增大结构的刚度。

（）

7、高温时，硫使钢变脆，称之热脆；低温时，磷使钢变脆，称之冷脆。

（）

8、加引弧板施焊的情况下，受压、受剪的对接焊缝，以及受拉的一级和二级焊缝，均与母材等强，不需计算；只有受拉的三级焊缝才需要计算。

（）

9、钢材的冲击韧性值越大,表示钢材抵抗脆性断裂的能力越大。

（）

10、采用手工电弧焊焊接Q345钢材时应采用E50焊条。

（）

三、填空题（本题共5小题，每空2分，共20分）

1、钢材加工性能包括、、。

2、影响焊接结构钢材疲劳性能的主要因素有、、。

3、时效硬化会改变钢材的性能，将使钢材的提高，降低。

4、承受静力荷载的侧面角焊缝的最大计算长度是。

5、某型钢符号为L110×10，其表示的含义为。

四、简答题（本题共3小题，每小题5分，共15分）

1、列出5种焊缝可能存在的缺陷形式？

2、建筑钢材有哪些主要机械性能指标？

分别由什么试验确定？

3、某建筑钢结构，承受最大应力-190MPa，最小应力-24MPa（以拉为正，以压为负），问如何进行疲劳计算？

五、计算题（本题共2小题，共25分。

）

1、图示焊接工形截面梁，在腹板上设置一条工厂对接焊缝，梁拼接处承受内力为M=2500kN·m，V=500kN，钢材为Q235钢，焊条为E43型，手工焊，二级质量标准。

试验算拼接焊缝强度。

提示：

，

，

，剪力V可假定全部由腹板承担，弯矩按刚度比分配，即

。

（10分）

2、图示一柱间支撑与柱的连接节点，支撑杆承受轴心拉力设计值N=300kN，用2L80×6角钢做成，钢材均为Q235钢，焊条为E43型，手工焊。

已知

=160N/mm2。

（15分）

①支撑与节点板采用两侧角焊缝相连（绕角焊），焊脚尺寸见图，试确定焊缝长度。

②节点板与端板用两条角焊缝相连，试验算该连接焊缝强度。

附：

参考答案：

一、单项选择题（本题共10小题，每小题2分，共20分）

1、C2、B3、A4、C5、C6、A7、B8、D9、A10、C

二、判断题（本题共10小题，每小题2分，共20分。

）

1、×2、√3、×4、×5、√6、×7、√8、√9、√10、√

三、填空题（本题共5小题，每空2分，共20分）

1、冷加工性能、热加工、热处理

2、构造与连接方式、应力幅、应力循环次数

3、强度、塑性和韧性

4、60hf

5、肢宽为110mm，肢厚为10mm的等边角钢

四、简答题（本题共3小题，每小题5分，共15分）

1、答：

焊缝可能存在的缺陷有焊缝尺寸偏差、裂纹、气孔、夹碴、烧穿、咬边、未焊透、弧坑和焊瘤等（选列5种即可）。

2、答：

建筑钢材的主要机械性能指标有：

①屈服点fy，通过一次静力单向拉伸试验确定；②抗拉强度fu，通过一次静力单向拉伸试验确定；③伸长率δ，通过一次静力单向拉伸试验确定；④180°冷弯性能，通过冷弯试验确定；⑤冲击韧性，通过冲击试验确定。

3、答：

此结构始终处在压应力状态下，不会有裂纹开展，不会发生疲劳破坏，不需进行疲劳计算。

五、计算题（本题共2小题，共25分。

）

1（10分）、解：

计算焊缝截面特征值：

验算正应力

，满足要求

验算剪应力：

，满足要求

验算折算应力；

，满足要求。

2（15分）、解：

（1）采用两边绕角焊，肢背、肢尖的受力为

焊脚高度为：

计算肢背、肢尖所需焊缝长度为

构件端部按要求做成2

绕角焊，故肢背侧取焊缝长度为lw1+hf1，为130mm；肢尖侧焊缝取故肢背侧取焊缝长度为lw2+hf2，为80mm。

（2）N分解为水平拉力

，竖向剪力

；

节点板与立柱计算焊缝长度lw=500-2hf=484mm，

计算焊缝强度：

，

验算复合应力：

，焊缝强度满足要求。

第二阶段测试卷

考试科目:

《钢结构设计原理》第三章第6、7节与第四章（总分100分）

时间：

90分钟

学习中心（教学点）批次：

层次：

专业：

学号：

身份证号：

姓名：

得分：

一、单项选择题（本题共10小题，每小题2分，共20分）

1、格构式轴心受压构件的整体稳定计算时，由于（），因此以换算长细比代替。

A、格构式柱可能发生较大的剪切变形

B、要求实现等稳定设计

C、格构式柱可能单肢失稳

D、格构式柱承载能力提高

2、摩擦型高强度螺栓抗拉连接，其承载力（ ）。

A、比承压型高强螺栓连接小     B、比承压型高强螺栓连接大 

C、与承压型高强螺栓连接相同   D、比普通螺栓连接小

3、轴心受压箱形截面柱，其翼缘的支承条件是（   ）

A、两边支承，两边自由B、三边支承，一边自由C、四边支承D、悬臂板

4、对于高强度螺栓摩擦型连接，由于栓杆中有较大的预应力，所以高强度螺栓摩擦型连接（ ）

A、不能再承担外应力，以免栓杆被拉断

B、不能再承担外拉力，以免降低连接的抗剪承载力

C、可以承载外应力，因为栓杆中的拉力增加很少

D、可以承担外应力，但需限制栓杆拉力的增加值

5、缀条式轴压格构构件，其缀条按（）受力情况设计。

A、受弯构件

B、压弯构件

C、轴心受拉

D、轴心受压

6、普通螺栓抗剪工作时，要求被连接构件的总厚度小于螺栓直径的5倍，是防止（）

A、螺栓杆剪切破坏

B、钢板被切坏

C、栓杆弯曲破坏

D、板件挤压破坏

7、轴压柱在两个主轴方向等稳定的条件是（ ）。

A、杆长相等   B、计算长度相等    C、长细比相等   D、截面几何尺寸相等

8、摩擦型高强度螺栓抗剪能力是依靠（）

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、栓杆与被连接板件间的挤压力

9、轴心压杆构件采用冷弯薄壁型钢或普通型钢，其稳定性计算（）。

A、完全相同      B、仅面积取值不同     C、仅稳定系数取值不同   D、完全不同

10、格构式柱中缀材的主要作用是（）

A、保证单肢的稳定       B、承担杆件虚轴弯曲时产生的剪力

C、连接肢件             D、保证构件虚轴方向的稳定

二、判断题（本题共10小题，每小题2分，共20分。

你认为对的打“√”，错的“×”，不需要改错。

）

1、组成轴心受压构件的板件过薄，在压力作用下容易发生局部失稳。

（）

2、承压型高强度螺栓连接比摩擦型高强度螺栓连接承载力低，变形大。

（）

3、实腹式轴心受压构件局部稳定以限制其组成板件的宽厚比来保证的。

（）

4、摩擦型高强度螺栓连接以螺栓被剪坏或承压破坏作为连接承载能力的极限状态。

（）

5、格构式轴压构件绕虚轴的稳定计算采用了换算长细比是考虑剪切变形的影响。

（）

6、螺栓错列排列比较简单整齐，布置紧凑，连接板尺寸小，但对构件截面的削弱较大。

（）

7、轴心受压柱的柱头构造应使柱身的内力可靠地传给基础，并和基础牢固地连接。

（）

8、高强度螺栓连接时的摩擦力随外力增大而增大，接近破坏时，与杆身共同承担剪力。

（）

9、轴心受力构件的柱子曲线是指轴心受压杆失稳时的相对临界应力σcr/fy与压杆长细比之间的关系曲线。

（）

10、缀板式轴心受压格构柱，其分肢属于压弯构件。

（）

三、填空题（本题共6小题，每空2分，共20分）

6、在受拉的螺栓连接中，普通螺栓所受拉力的大小不仅与外力有关，还与被连接板件的

有关。

7、单轴对称截面的轴心受压构件，当构件绕对称轴失稳时发生屈曲，而双轴对称工字形截面失稳时一般发生屈曲。

8、高强度螺栓预拉力设计值与和有关。

9、提高轴心受压构件临界应力的措施有、、。

5、工字形轴压构件翼缘局部稳定保证条件是根据导出的。

6、单个普通螺栓承压承载力设计值

，式中

表示。

四、简答题（本题共3小题，每小题5分，共15分）

1、轴心受压构件的整体失稳承载力和哪些因素有关？

2、普通螺栓连接和摩擦型高强度螺栓连接，在抗剪连接中，它们的传力方式和破坏形式有何不同？

3、在计算格构式轴心受压构件的整体稳定时，对虚轴为什么要采用换算长细比？

五、计算题（本题共2小题，共25分。

）

1、如图所示的牛腿用螺栓连接于钢柱上。

钢材为Q235，承受静力荷载设计值F=280KN。

采用M20普通螺栓连接，ftb=170MPa，并且在牛腿下设支托板，试验算该连接的承载力。

（10分）

2、如图所示为一支架，其支柱的压力设计值

，柱两端铰接，钢材为Q235，容许长细比

。

截面无孔眼削弱。

支柱选用I56a（

），

。

（1）验算此支柱的承载力；

（2）说明如果支柱失稳会发生什么样的失稳形式。

（15分）

0

1

2

3

4

5

6

7

8

9

20

0.970

0.967

0.963

0.960

0.957

0.953

0.950

0.946

0.943

0.939

90

0.621

0.614

0.608

0.601

0.594

0.588

0.581

0.575

0.568

0.561

附：

参考答案：

一、单项选择题（本题共10小题，每小题2分，共20分）

1、A2、A3、C4、C5、D6、C7、C8、C9、B10、B

二、判断题（本题共10小题，每小题2分，共20分。

你认为对的打“√”，错的“×”，不需要改错。

）

1、√2、×3、√4、×5、√6、×7、×8、×9、√10、√

三、填空题（本题共6小题，每空2分，共20分）

1、刚度

2、弯扭，弯曲

3、性能等级，螺栓直径

4、加强约束，减小构件自由长度（增加支撑），提高构件抗弯刚度

5、板件局部屈曲应力不小于构件整体稳定应力

6、同一受力方向板厚和的较小值

四、简答题（本题共3小题，每小题5分，共15分）

1、答：

构件不同方向的长细比λ、截面的形状和尺寸、材料的力学性能（屈服点和塑性性能）、残余应力的分布和大小、构件的初弯曲和初扭曲、荷载作用点的初偏心、构件的端部约束条件、构件失稳的方向等等。

2、答：

普通螺栓连接中的抗剪螺栓连接是依靠螺栓抗剪和孔壁承压来传递外力。

当受剪螺栓连接在达到极限承载力时，可能出现五种破坏形式，即螺栓被剪断、孔壁被挤压坏、构件被拉断、构件端部被剪坏和螺栓弯曲破坏。

高强螺栓摩擦型连接中的抗剪螺栓连接时，通过拧紧螺帽使螺杆产生预拉力，同时也使被连接件接触面相互压紧而产生相应的摩擦力，依靠摩擦力来传递外力。

它是以摩擦力刚被克服，构件开始产生滑移作为承载能力的极限状态。

3、答：

格构式轴心受压构件一旦绕虚轴失稳，截面上的横向剪力必须通过缀材来传递。

但因缀材本身比较柔细，传递剪力时所产生的变形较大，从而使构件产生较大的附加变形，并降低稳定临界力。

所以在计算整体稳定时，对虚轴要采用换算长细比（通过加大长细比的方法来考虑缀材变形对降低稳定临界力的影响）。

五、计算题（本题共2小题，共25分。

）

1、解：

连接剪力V=F=280KN，由端板刨平顶紧于承托传递；

弯矩M=F·e=280·0.21=58.8KN·m，由螺栓传递连，使螺栓受拉，最大受力螺栓的拉力为：

[2×（

]=39.2KN

单个螺栓的抗拉承载力设计值为：

＞

因此螺栓的承载力满足要求。

2、解：

（一）柱在两个方向的计算长度为：

=600cm

=300cm

截面验算：

①因截面无孔洞削弱，可不必验算强度。

②因轧制工字钢的翼缘和腹板均较厚，可不验算局部稳定。

③进行整体稳定验算和刚度验算：

，刚度满足要求，

远大于

，故由

查附表得

=0.591

200.5

＜f=205

即该柱的整体稳定性和刚度均满足条件。

（二）如果失稳则会绕弱轴失稳，即绕y轴。

因为绕y轴的回转半径较x轴小很多，尽管其计算长度仅为强轴的一半，但是长细比仍明显小于绕x轴的，故若失稳，还是会绕y轴失稳。

第三阶段测试卷

考试科目:

《钢结构设计原理》第五、六、七章（总分100分）

时间：

90分钟

学习中心（教学点）批次：

层次：

专业：

学号：

身份证号：

姓名：

得分：

一、单项选择题（本题共10小题，每小题2分，共20分）

10、偏心压杆在弯矩作用平面内的整体稳定计算公式

中，W1x代表（）。

A、受压较大纤维的净截面抵抗矩B、受压较小纤维的净截面抵抗矩

C、受压较大纤维的毛截面抵抗矩D、受压较小纤维的毛截面抵抗矩

2、两端铰接、单轴对称的T形截面压弯构件，弯矩作用在截面对称轴平面并使翼缘受压。

可用（）进行整体稳定计算。

Ⅰ.

≤

Ⅱ.

Ⅲ.

≤

Ⅳ.

≤

A、Ⅰ，Ⅲ，ⅡB、Ⅱ，Ⅲ，ⅣC、Ⅰ，Ⅱ，ⅣD、Ⅰ，Ⅲ，Ⅳ

3、梁的受压翼缘侧向支撑点的间距和截面尺寸都不改变，且跨内的最大弯矩相等，则临界弯矩最大的是（）。

A、受多个集中荷载的梁B、受均布荷载的梁

C、受跨中一个集中荷载的梁D、受纯弯矩的梁

4、受弯构件的刚度要求是w ≤[w]，计算挠度 时，则应（  ）。

A、用荷载的计算值   B、用荷载的标准值

C、对可变荷载用计算值   D、对永久荷载用计算值

5、焊接工字型截面梁腹板设置加劲肋的目的（）。

A、提高梁的抗弯强度   B、提高梁的抗剪强度

C、提高梁的整体稳定性   D、提高梁的局部稳定性

6、海洋平台的支架立柱，宜选用（）截面。

A、工字形截面B、箱形截面C、槽形截面D、圆管截面

7、某焊接工字形截面梁，腹板高厚比h0/tw=120，下列哪种横向加劲肋布置间距是合适的（）。

A、a=0.3h0B、a=3.0h0C、a=1.5h0D、a=4.0h0

8、下列梁不必验算整体稳定的是（）

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

9、对于组合梁的腹板，若h0/tw=100，按要求应（）。

A、无需配置加劲肋B、配置横向加劲肋

C、配置纵向、横向加劲肋D、配置纵向、横向和短加劲肋

10、梁整体失稳的方式是（）。

A、弯曲失稳B、扭转失稳C、剪切失稳D、弯扭失稳

二、判断题（本题共10小题，每小题2分，共20分。

你认为对的打“√”，错的“×”，不需要改错。

）

1、同样条件的简支梁，纯弯作用比跨中集中荷载作用下稳定性差。

（）

2、轴心受压铰接柱脚，其底板厚度是由底板各区格最大弯矩决定的。

（）

3、梁的抗剪强度不满足设计要求时，最有效的办法是设置腹板加劲肋。

（）

4、梁的抗弯强度不满足设计要求时，最有效的办法是增大腹板的厚度。

（）

5、梁上作用荷载的临界值仅与它自身大小有关，而与沿梁高的作用位置无关。

（）

6、实践证明，吊车梁的应用频次越低，越容易发生疲劳破坏。

（）

7、在主平面内受弯的实腹构件，其抗弯强度计算是以截面弹性核心几乎完全消失，出现塑性铰时来建立的计算公式（）。

8、具有较大侧向无支承长度的钢结构组合梁，截面选用是由抗弯强度控制设计，而不可能由整体稳定控制设计（）。

9、有初始弯曲的轴心受压构件，其受力情况实际为压弯构件。

（）

10、采用加大梁的截面尺寸来提高梁的整体稳定性，但增大受压翼缘的宽度是无效的。

（）

三、填空题（本题共5小题，每空2分，共20分）

1、梁的整体稳定系数大于0.6时，表明此时梁已经进入阶段。

2、焊接工字形截面梁，受跨中较大集中力作用，可配置、、三种形式加劲肋提高其腹板局部稳定性。

3、判断梁是否需要进行整体稳定计算的判别式l1/b1中，l1是，b1是。

4、双轴对称实腹式压弯构件，弯矩作用在主平面内，在弯矩平面内屈曲形式为，平面外屈曲形式为。

5、格构式压弯构件绕虚轴弯曲时，除了计算平面内整体稳定外，还要对缀条式压弯构件的单肢按计算稳定性，对缀板式压弯构件的单肢按计算稳定性。

四、简答题（本题共3小题，共15分）

1、压弯构件的局部稳定计算与轴心受压构件有何不同？

（5分）

2、为保证梁腹板的局部稳定，应按哪些规定配置加劲肋？

（5分）

3、支承加劲肋应验算哪些内容？

（5分）

五、计算题（本题共2小题，共25分。

）

1、某工字形等截面简支梁（如图），材料为Q235-BF钢，跨度l=15m，在跨长三分点处布置次梁作为该梁的侧向支承点，次梁传来的集中力设计值F=200kN，（包括梁自重），主梁截面如下图，试验算该梁的整体稳定性。

（13分）

注：

2、如图所示，偏心压杆由2L180

110

10组成，弯矩使翼缘受压，单肢截面积A=28.4

。

试验算柱强度是否能满足要求。

已知：

，

，

，Ix=1940cm4，

。

（12分）

附：

参考答案：

一、单项选择题（本题共10小题，每小题2分，共20分）

1、C2、A3、C4、B5、D6、D7、C8、D9、B10、D

二、判断题（本题共10小题，每小题2分，共20分。

你认为对的打“√”，错的“×”，不需要改错。

）

1-5√√×××6-10×××√×

三、填空题（本题共5小题，每空2分，共20分）

1、弹塑性

2、横向加劲肋、纵向加劲肋、短加劲肋

3、梁受压翼缘的自由长度（侧向支撑点间距）、受压翼缘的宽度

4、弯曲失稳、弯扭失稳

5、轴心受压构件，压弯构件

四、简答题（本题共3小题，共15分）

1、答：

局部稳定性属于平板稳定问题，应使用薄板稳定理论，通过限制翼缘和腹板的宽厚比来保证的。

轴心受压构件确定限值的原则：

组成构件的板件的局部失稳应不先于构件的整体稳定失稳，或者两者等稳。

压弯构件确定限值的原则：

组成构件的板件的局部失稳临界应力达到钢材屈服点。

轴心受压构件中，板件处于均匀受压状态，宽厚比限值与长细比和钢材强度相关。

压弯构件中，板件处于多种应力状态下，其影响因素有板件的形状和尺寸、支承情况和应力状况（弯曲正应力、剪应力、局部压应力等的单独作用和各种应力的联合作用），弹性或弹塑性性能，同时还有在腹板屈曲后强度的利用问题。

2、答：

①当

时，若无局部压应力作用，可不配置横向加劲肋，若有局部压应力作用，应按构造配置横向加劲肋；

②当

时，应按计算配置横向加劲肋；

③

，应配置横向加劲肋和纵向加劲肋，计算需要时可配置短加劲肋。

3、答：

支承加劲肋应验算其在腹板平面外的轴压稳定性、承压强度、与腹板的连接焊缝计算等内容。

五、计算题（本题共2小题，共25分。

）

1、解：

梁侧向支撑点间距l1=5000mm，M=Fl1=1000kNm，根据公式计算得b=1.863，b'=0.919

185.9N/mm2

2、解：

所以此柱的强度能够满足要求。