钢结构设计原理(专升本)综合测试1.doc

钢结构设计原理(专升本)综合测试1

单选题
说明:
1. 对于直接承受动力荷载的结构，宜采用_____ 。(2分)
(A)焊接连接
(B)普通螺栓连接
(C)摩擦型高强度螺栓连接
(D)承压型高强度螺栓连
参考答案：C
2. 为防止钢构件中的板件失稳采取加劲措施，这一做法是为了_____ 。(2分)
(A)改变板件的宽厚比
(B)增大截面面积
(C)改变截面上的应力分布状
(D)增加截面的惯性矩
参考答案：C
3. 梁的最小高度是由_____控制的。(2分)
(A)强度
(B)建筑要求
(C)刚度
(D)整体稳定
参考答案：C
4. 承压型高强度螺栓连接比摩擦型高强度螺栓连接_____ 。(2分)
(A)承载力低，变形大
(B)承载力高，变形大
(C)承载力低，变形小
(D)承载力高，变形小
参考答案：B
5. 在低温工作(一20℃)的钢结构选择钢材除强度、塑性、冷弯性能指标外，还需_____指标。(2分)
(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
参考答案：C
6. 钢材的设计强度是根据_____确定的。(2分)
(A)比例极限
(B)弹性极限
(C)屈服强度
(D)极限强度
参考答案：C
7. 一般情况下，施焊对接焊缝时打坡口是为了_____。(2分)
(A)便于施焊
(B)致于焊透
(C)焊透
参考答案：C
8. 焊接组合工字形轴心受压柱的翼缘与腹板的焊缝承受_____ 。(2分)
(A)压力
(B)压杆屈曲时的剪力
(C)同时承受压力与压杆屈曲时的剪力
(D)不受力
参考答案：B
9. 轴心受拉构件按强度极限状态是_____ 。(2分)
(A)净截面的平均应力达到钢材的抗拉强度
(B)毛截面的平均应力达到钢材的抗拉强度
(C)净截面的平均应力达到钢材的屈服强度
(D)毛截面的平均应力达到钢材的屈服强度
参考答案：D
10. 同类钢种的钢板，厚度越大， _____ 。(2分)
(A)强度越低
(B)塑性越好
(C)韧性越好
(D)内部构造缺陷越少
参考答案：A
填空题
说明:
11. 屋架上弦杆为压杆，其承载能力由 ______ 控制；下弦杆为拉杆，其截面尺寸由 ______ 确定。(6分)
(1).
参考答案:
稳定
(2).
参考答案:
强度
12. 控制焊接连接或焊接构件疲劳性能的主要应力变量是 ______ ；而在非焊接结构中控制疲劳性能的主要应力变量是 ______ 。(6分)
(1).
参考答案:
应力幅
(2).
参考答案:
计算应力幅
13. 结构的可靠度是指结构在 ______ ，在 ______ 下，完成 ______ 的概率。(6分)
(1).
参考答案:
规定的时间
(2).
参考答案:
规定的条件
(3).
参考答案:
预定功能
14. 应力集中将会导致构件发生 ______ 破坏。(2分)
(1).
参考答案:
脆性
问答题
说明:
15. 什么叫轴心受压构件的等稳定设计？(5分)
参考答案：影响轴心受压构件承载能力的不是强度，往往是稳定问题。等稳设计就是尽可能使截面在两个方向的稳定系数相同，如果两个方向的支承情况和截面分类相同，则等稳设计就是保证两个方向的长细比相等。
解题思路：
16. 梁的工地拼接和工厂拼接各有什么要求？(5分)
参考答案：工地拼接：拼接焊缝在同一截面或尽量接近，错开不宜过大，方便运输；上下翼缘板切成向上的V形坡口，方便俯焊；翼缘板预留500mm长在工厂不焊，减少焊缝的收缩应力。
工厂拼接：拼接焊缝最好错开；按一定的顺序品节，减少焊接应力；拼接焊缝采用对接焊缝且有引弧板。
解题思路：
17. 一工字形截面梁绕强轴受力，截面尺寸如图，当梁某一截面所受弯矩M=400kN·m、剪力V=580kN时，试验算梁在该截面处的强度是否满足要求。已知钢材为Q235B，f=205N/mm2,fv=125N/mm2。
(15分)
参考答案：几何参数：

正应力：满足
剪应力：

折算应力：

代入公式

满足要求。
解题思路：
18. 问下图：（1）此压杆是否满足要求？ （2）此压杆设计是否合理？为什么？ （3）当不改变截面及两端支承条件时，欲提高此杆承载力，比较合理的措施是什么？
(15分)
参考答案：如图l0x=l0y=2600mm，N=300kN ， 截面无削弱，其承载力取决于整体稳定。
（1）

对y轴为b类截面，查表得：

整体稳定不符合要求。
（2）此压杆设计不合理，对x、y轴长细比相差太大，致使对y轴极易失稳，而对x轴承载力有富余，不经济。
（3） 提高对y轴的稳定承载力，设侧向支承，使 l0y= l/2=1300mm 则 查表得：

对于x轴 ，且对x轴为a类截面了，因而对x轴也不会失稳。设置合理的侧向支承，有效地提高了此压杆的承载能力。
解题思路：
19. 钢结构有哪些优缺点？(5分)
参考答案：优点：（1）钢材强度高，韧性、塑性好（2）质量轻，强重比大，可降低基础造价，方便施工吊装，对抗震有利（3）材质均匀，符合力学假定，计算结果比较可靠，安全可靠度高（4）制造简单，工厂化生产，工业化程度高，施工速度快，施工周期短（5）钢结构密闭性好（6）钢材为可持续发展的材料。
缺点有：（1）钢材耐热但不耐火（2）钢材易锈蚀，耐腐蚀性能差，维护费用高度；（3）钢结构在低温和其他条件下，可能发生脆性断裂。
（4）钢材价格相对较贵
解题思路：
20. 计算图示轴心拉杆的双盖板连接能安全承受的最大轴心拉力的设计值。拉杆钢材Q235钢(f=215N/mm2)，采用高强度螺栓摩擦型连接，高强度螺栓为8.8级M20（孔径d0=21.5mm），连接处接触面采用喷砂处理，μ=0.45，P=125kN。

（ 单位：mm）(15分)
参考答案：螺栓能承担的剪力：

外面第一排螺栓处板件能承担的拉力：
构件的毛截面能承担的拉力：

故接头能承受的最大拉力为911.25kN。
解题思路：
钢结构设计原理(专升本)综合测试2

单选题
说明:
1. 为了提高梁的整体稳定性，_____是最经济有效的办法。(2分)
(A)增大截面
(B)增加侧向支撑点，减少
(C)设置横向加劲肋
(D)改变荷载作用的位置
参考答案：B
2. 钢号Q345A中的345表示钢材的_____ 。(2分)
(A)fp值
(B)fu值
(C)fy值
(D)fvy值
参考答案：C
3. 当沿受力方向的连接长度过长时，螺栓的抗剪和承压设计承载力均应降低，以防止_____ 。(2分)
(A)中部螺栓提前破坏
(B)端部螺栓提前破坏
(C)螺栓受弯破坏
(D)螺栓连接的变形过大。
参考答案：B
4. 钢材的抗拉强度fu与屈服点fy之比fu/fy反映的是钢材的_____ 。(2分)
(A)强度储备
(B)弹塑性阶段的承载能力
(C)塑性变形能力
(D)强化阶段的承载能力
参考答案：A
5. 已知某一结构在β=3时，失效概率为Pf =0.001，若β改变，准确的结论_____ 。(2分)
(A)β=2.5,Pf <0.001，结构可靠性降低
(B)β=2.5,Pf >0.001，结构可靠性降低
(C)β=3.5,Pf >0.001，结构可靠性提高
(D)β=3.5,Pf <0.001，结构可靠性降低
参考答案：B
6. 钢材所含化学成分中，需严格控制含量的有害元素为_____ 。(2分)
(A)碳、锰
(B)钒、锰
(C)硫、氮、氧
(D)铁、硅
参考答案：C
7. 实腹式轴压杆绕x,y轴的长细比分别为λx、λy ，对应的稳定的系数分别为fx、fy ，若λx=λy ，则_____。 (2分)
(A)fx>fy
(B)fx=fy
(C)fxy
(D)需要根据稳定性分类判别
参考答案：D
8. 目前，除疲劳计算外，建筑钢结构均采用_____设计方法，用分项系数设计表达式进行计算。(2分)
(A)非概率
(B)容许应力
(C)最大荷载
(D)以概率理论为基础的极限状态
参考答案：D
9. 轴心受力构件的正常使用极限状态是_____ 。(2分)
(A)构件的变形规定
(B)构件的容许长细比
(C)构件的刚度规定
(D)构件的挠度值
参考答案：B
10. 关于钢结构的特点叙述错误的是_______。(2分)
(A)建筑钢材的塑性和韧性好
(B)钢材的耐腐蚀性很差
(C)钢材具有良好的耐热性和防火性
(D)钢结构更适合于建造高层和大跨结构
参考答案：C
填空题
说明:
11. 在轴心压力一定的前提下,轴压柱脚底板的面积是由 ______ 决定的。(3分)
(1).
参考答案:
混凝土强度等级
12. 建筑钢材中严格控制硫的含量，在Q235钢中不得超过0.05%，在Q345钢中不得超过0.045%，这是因为含硫量过大，在焊接时会引起钢材的 ______ 。(2分)
(1).
参考答案:
热脆
13. 受静力荷载作用的受弯杆件强度计算中采用了截面塑性发展系数，目的是考虑 ______ 。(3分)
(1).
参考答案:
部分截面塑性
14. 荷载作用在上翼缘的梁较荷载作用在下翼缘的梁整体稳定承载力 ______ 。(2分)
(1).
参考答案:
小
15. 缀条式格构柱的缀条设计时按 ______ 构件计算。(2分)
(1).
参考答案:
轴压
16. 组合梁的局稳公式是按 ______ 原则确定。(2分)
(1).
参考答案:
局部失稳发生在翼板最大应力达屈服之前
17. 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、立焊、横焊和仰焊四种方位，其中 ______ 施焊的质量最易保证。(2分)
(1).
参考答案:
平焊
18. 轴心受压构件应进行强度、刚度、 ______ 和局部稳定四方面的验算。(2分)
(1).
参考答案:
整体稳定
19. 当温度t<0℃时，随着温度下降，钢材的冲击韧性值也 ______ 。(2分)
(1).
参考答案:
随之下降
问答题
说明:
20. 一轴心受压柱，有两种可能的荷载作用方式1）重力集中荷载P作用在柱顶；2）一重力集中荷载0.7P作用在柱顶，另一重力集中荷载0.3P作用在柱高的中点。 问哪一种稳定承载力较高，为什么？(15分)
参考答案：后一种稳定承载力较高。从能量法角度分析，前者全部荷载作用在顶部引起的变形较大，所以其临界应力较小，稳定承载力较低。
解题思路：
21. 某车间工作平台次梁为简支梁，跨长5米，在梁的上翼缘承受均布荷载作用，恒荷载标准值为3.75kN/m(不含梁自重)，活荷载标准值为22.5kN/m，梁的整体稳定可以保证，采用Q235钢，梁的允许绕度为[υT]=1/250，[υQ]=1/300，试选择最经济HN型钢截面并验算。
HN型钢梁几何特性表
型号 A(cm2) g0(Kg/m) Wx(cm3) Ix(cm4) 298×149×5.5×8 300×150×6.5×9 346×174×6×9 350×175×7×11 41.55 47.53 53019 63.66 32.6 37.3 41.8 50.0 433 490 649 782 6460 7350 11200 13700
Q235钢：f=215N/mm2,fv=125N/mm2,fy=235N/mm2,E=2.06X105N/mm2(5分)
参考答案：假设梁自重为0.5kN/m，梁受到的荷载标准值为：qk=3.75+0.5+22.5=26.75kN/m’
梁受到的荷载设计值为：q=1.2×（3.75+0.5）+1.4×22.5=36.6kN/m
最大弯矩设计值：Mx=36.6×5×5/8=114.375kNm
根据抗弯强度选择截面，需要的截面模量为：

选用HN346X174X6X9，Ix=11200cm4,g0=41.8kg/m，不需重新计算。
其Wnx=649000mm3>506645 mm3，跨中无孔眼，梁的抗弯强度足够。
由于型钢的腹板较厚，一般不必验算抗剪强度;
挠度验算：
在全部荷载标准值作用下：

在可变荷载标准值作用下：
满足要求。
解题思路：
22. 轴心受压构件在何种情况下采用高强度钢比较有利？说明理由。(5分)
参考答案：轴压构件一般由稳定控制。轴心压杆在 较小时的失稳为弹塑性失稳，此时临界应力与材料强度有关，所以短粗构件采用高强度的钢材比较有利，能提高杆件承载力。
解题思路：
23. 一块－400×20的钢板用两块拼接板－400×12进行拼接。螺栓孔径22mm，排列 如图。钢板轴心受拉，N＝1350KN（设计值）。钢材为Q235钢， f =215N/mm2请问：
(1) 钢板1－1截面的强度够否？ (2) 是否还需要验算2－2截面的强度？假定N力在13个螺栓中平均分配，2－2截面应如何验算？
(3) 拼接板的强度是否需要验算？
(15分)
参考答案： (1) 1－1截面钢板的

所以1－1截面钢板强度足够。
(2) 需要验算2－2截面强度，因为2－2的An小于1－1。
假定N在13个螺栓中平均分配，则2－2截面传递的拉力N’为：

2－2截面的
，足够。
(3) 两块拼接板厚度之和大于原钢板厚，所以钢板抗拉强度足够，拼接板就无需验算。
解题思路：
24. 一工字形截面轴心受压柱如图所示，l0x=l = 9m，l0y=3m , 在跨中截面每个翼缘和腹板上各有两个对称布置的 d = 24mm 的孔，钢材用Q235AF， f =215N/mm2 ，翼缘为焰切边。试求其最大承载能力N。局部稳定已保证，不必验算。
(15分)
参考答案：截面几何特性：

按强度条件确定的承载力：

按稳定条件确定的承载力：

因x轴为弱轴，且 ，因而对y轴的稳定承载力小于对x轴的稳定承载力，由 查表得 所以

所以 此柱的最大承载力为2160kN。
解题思路：
25. 试述纵向焊接应力分布形式及原因。(5分)
参考答案：施焊时，焊缝附近温度最高。在焊缝区以外，温度则急剧下降。焊缝区受热而纵向膨胀，但这种膨胀因变形的平截面规律而受到其相邻较低温度区的约束，使焊缝区产生纵向压应力。由于钢材在600ºC以上时呈塑性状态，因而高温区的这种压应力使焊缝区的钢材产生塑性压缩变形，这种塑性变形当温度下降、压应力消失时不能恢复的。在焊后的冷却过程中，如假设焊缝区金属能自由变形，冷却后钢材因已有塑性变形而不能恢复其原来的长度。事实上由于焊缝区与其邻近的钢材是连续的，焊缝区因冷却而产生的收缩变形又因平截面变形的平截面规律受到附近低温区钢材的约束，使焊缝区产生拉应力，为残余焊接应力。因残余应力是构件未受荷载作用而早已残留在构件截面内的应力，因而截面上的残余应力必需自相平衡，所以焊缝截面两边区域为压应力。
解题思路：

钢结构设计原理(专升本)综合测试3
单选题
说明:
1. 钢材所含化学成分中，需严格控制含量的有害元素为_____。(2分)
(A)碳、锰
(B)钒、锰
(C)硫、氮、氧
(D)铁、硅
参考答案：C
2. 工字型截面受压构件的腹板高度与厚度之比不能满足按全腹板进行计算的要求时， _____ 。(2分)
(A)可在计算时仅考虑腹板两边缘各 的部分截面参加承受荷载
(B)必须加厚腹板
(C)必须设置纵向加劲肋
(D)必须设置横向加劲肋
参考答案：A
3. 在下列因素中，_____对压杆的弹性屈曲承载力影响不大。(2分)
(A)压杆的残余应力分布
(B)构件的初始几何形状偏差
(C)材料的屈服点变化
(D)荷载的偏心大小
参考答案：C
4. 钢结构的主要缺点之一是_____。(2分)
(A)容易变脆
(B)施工复杂
(C)不耐火
参考答案：C
5. 计算工字形梁的抗弯强度，用公式，取，梁的翼缘外伸肢宽厚比不大于_____ 。(2分)
(A)(B)(C)(D)
参考答案：B
6. 实腹式轴心受拉构件计算的内容有_____ 。(2分)
(A)强度
(B)强度和整体稳定性
(C)强度、局部稳定和整体稳定
(D)强度、刚度（长细比）
参考答案：D
7. 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，则临界弯矩最低的是_____ 。(2分)
(A)受多个集中荷载的梁
(B)受均布荷载的梁
(C)受纯弯矩的梁
(D)受跨中一个集中荷载的梁
参考答案：C
8. 确定梁的经济高度的原则是_____ 。(2分)
(A)制造时间性最短
(B)用钢量最省
(C)最便于施工
(D)免于变截面的麻烦
参考答案：B
9. 对于常温下承受静力荷载、无严重应力集中的碳素结构钢构件，焊接残余应力对下列没有明显影响的是_____ 。(2分)
(A)构件的刚度
(B)构件的极限强度
(C)构件的稳定性
(D)构件的疲劳强度
参考答案：B
10. 高强螺栓的主要特点是 _______ 。(2分)
(A)预拉力大
(B)加了摩擦
(C)能抗剪
参考答案：A
填空题
说明:
11. 钢材的冷作硬化，使强度 ______ 、塑性和韧性 ______ 。(6分)
(1).
参考答案:
提高
(2).
参考答案:
下降
12. 梁的翼缘、腹板分别采用 ______ 及 ______ 的办法防止其丧失局部稳定。(4分)
(1).
参考答案:
控制翼缘宽厚比
(2).
参考答案:
设置加劲肋
13. 单个螺栓承受剪力时，螺栓承载力应取 ______ 中的较小值。(2分)
(1).
参考答案:
抗剪承载力和承压承载力
14. 屋架设计中，积灰荷载应与 ______ 同时考虑。(2分)
(1).
参考答案:
屋面活荷载和雪荷载两者中的较大值
15. 高强度螺栓中，8.8级的含义是 ______ ，E50型焊条的含义是 ______ 。(6分)
(1).
参考答案:
前一个8表示螺栓的最低抗拉强度为800Mpa，后一个8表示屈强比为0.8
(2).
参考答案:
焊条熔敷金属的最小抗拉强度为50kgf/mm2的焊条
问答题
说明:
16. 钢结构轴心受压构件整体稳定承载力时按什么原理确定的？(5分)
参考答案：考虑杆长千分之一的初始挠度，忽略初始偏心，计入焊接残余应力的影响，根据压溃理论用有限元方法确定构件的临界应力。
解题思路：
17. 拉杆为何要控制刚度？如何验算？拉杆允许长细比与什么有关？(5分)
参考答案：拉杆要控制刚度是为了保证构件在使用过程中不产生过大的横向振动而使杆件连接受到损害及改变杆件轴心受拉的性质。
验算：构件长细比小于或等于容许长细比，即： 。
拉杆允许长细比 与拉杆所受荷载的性质有关。
解题思路：
18. 如图所示钢板与工字形柱采用双面角焊缝T形连接，hf＝10mm；钢板长400mm，钢材Q235B，焊条为E43系列，；钢板承受一个竖向集中荷载F的作用（静力荷载），荷载作用点至工字形柱翼缘外表面的距离为150mm。试确定该T形连接所能承担的最大竖向荷载F。
(15分)
参考答案：V=F ,M=150F ,Lw=400-2hf=380mm

解题思路：
19. 钢结构设计时选择钢材要考虑哪些因素？(5分)
参考答案：选择钢材时要考虑的因素有：
结构的重要性、荷载情况、连接方法、结构所处的温度和环境、钢材厚度。（展开分析）
解题思路：
20. 验算由2L75×5（面积为7.41×2cm2）组成的水平放置的轴心拉杆。轴心拉力的设计值为270KN，只承受静力作用，计算长度为3m。杆端有一排直径为20mm的螺栓孔，图示。钢材为Q235钢。计算时忽略连接偏心和杆件自重的影响。[λ]＝250。
ix＝2.32cm，iy＝3.29cm，单肢最小回转半径i1＝1.50cm
(15分)
参考答案：Q235钢，f =215N/mm2
(1) 净截面强度计算：

(2)
据上述计算该拉杆强度、刚度均满足要求。
解题思路：
21. 验算柱与牛腿间高强螺栓摩擦型连接是否安全，已知：荷载设计值N＝300kN，螺栓M20，孔径21.5mm，10.9级，摩擦面的抗滑移系数μ=0.5，高强螺栓的设计预拉力P=155kN。不考虑螺栓群长度对螺栓强度设计值的影响。
(15分)
参考答案：螺栓群形心O处的内力有：
轴心拉力；
剪力；
弯矩
在N、M作用下，最上排螺栓受力为最不利，一个螺栓所受的拉力为：

一个螺栓所受到的剪力为：
一个高强螺栓受拉承载力设计值：
一个高强螺栓受剪承载力设计值：
所以高强螺栓同时承受拉剪时： 此连接安全。
解题思路：

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