1、钢结构自考题-5 及答案解析(总分:100.00,做题时间:90 分钟)一、单项选择题(总题数:20,分数:40.00)1.钢结构的承载能力极限状态是指( )A结构发生剧烈振动 B结构的变形已不能满足使用要求C结构达到最大承载力产生破坏 D使用已达五十年(分数:2.00)A.B.C.D.2.在构件发生断裂破坏前,下面哪一种破坏有明显先兆( )A脆性破坏 B塑性破坏C强度破坏 D失稳破坏(分数:2.00)A.B.C.D.3.在 Q345 钢原有成分的基础上,加入钒可( )A提高钢材的可焊性 B降低钢材的强度C降低钢材的冲击韧性值 D降低钢材的延伸率(分数:2.00)A.B.C.D.4.为了减少连
2、接中偏心弯矩的影响,用正面角焊缝的搭接连接时,其搭接长度不得小于较薄焊件厚度的( )A5 倍 B10 倍C15 倍 D20 倍(分数:2.00)A.B.C.D.5.图示的角焊缝在 P 的作用下,最危险点是( )(分数:2.00)A.B.C.D.6.抗剪螺栓连接在外力作用下,五种可能破坏形式是:螺栓剪断;孔壁承压破坏;板件端部剪坏;板件拉断;螺栓弯曲变形。其中通过计算来防止的是( )A B C D (分数:2.00)A.B.C.D.7.如图所示粗制螺栓连接,螺栓和钢板均为 Q235 钢,该连接中螺栓的受剪面个数为( )(分数:2.00)A.B.C.D.8.在如图所示的普通螺栓连接中,受力最小的螺
3、栓所在的位置为( )(分数:2.00)A.B.C.D.9.已知某一结构在 =3 时,失效概率为 Pf=0.001,若 改变,以下结论准确的是( )A=2.5,P f0.001,结构可靠性降低B=2.5,P f0.001,结构可靠性降低C=3.5,P f0.001,结构可靠性提高D=3.5,P f0.001,结构可靠性降低(分数:2.00)A.B.C.D.10.在三向应力状态下,钢材转入塑性状态的综合强度指标称为( )A设计应力 B计算应力C容许应力 D折算应力(分数:2.00)A.B.C.D.11.应力集中越严重,钢材也就变得越脆,这是因为( )A应力集中降低了材料的屈服点B应力集中产生同号应
4、力场,使塑性变形受到限制C应力集中处的应力比平均应力高D应力集中降低了钢材的抗拉强度(分数:2.00)A.B.C.D.12.斜角焊缝主要用于( )A钢板梁 B角钢桁架C钢管结构 D薄壁型钢结构(分数:2.00)A.B.C.D.13.在减少焊接变形和焊接应力的方法中,下列选项错误的是( )A采取合理的施焊次序B施焊前给构件有一个和焊接变形相反的预变形C保证从一侧向另一侧连续施焊D对小尺寸构件在焊接前预热或焊后回火(分数:2.00)A.B.C.D.14.采用抗剪螺栓连接时,若构件发生冲剪破坏,是因为( )A栓杆较细 B钢板较薄C截面削弱过多 D边距或栓间距太小(分数:2.00)A.B.C.D.15
5、.高强度承压型螺栓可用于( )A直接承受动力荷载B承受反复荷载作用的结构的连接C冷弯薄壁型钢结构的连接D承受静力荷载或间接承受动力荷载结构的连接(分数:2.00)A.B.C.D.16.结构的可靠性不包括( )A安全性 B适用性C稳定性 D耐久性(分数:2.00)A.B.C.D.17.应力集中愈严重,钢材也就变得愈脆,这是因为( )A应力集中降低了材料的屈服点B应力集中产生同号应力场,使塑性变形受到约束C应力集中处的应力比平均应力高D应力集中降低了钢材的抗拉强度(分数:2.00)A.B.C.D.18.结构钢的强度设计值( )A随厚度增大而降低,并且与质量等级(A、B、C、D)无关B随厚度增大而降
6、低,并且随质量等级从 A 到 D(或 E)逐级提高C随厚度增大而降低并且随质量等级从 A 到 D(或 E)逐级降低D随厚度增大而提高,并且随质量等级从 A 到 D 逐级提高(分数:2.00)A.B.C.D.19.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( )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(分数:2.00)A.B.C.D.20.在钢梁底面设有吊杆,其拉力设计值为 650kN,吊杆通过节点板将荷载传给钢梁,节点板采用双面角焊缝于梁下翼缘,h f=10mm, (分数:2.00)A.B.C.D.二、填空题(总题数:10,
7、分数:10.00)21.对结构或构件进行 1 极限状态验算时,应采用永久荷载和可变荷载的标准值。(分数:1.00)填空项 1:_22.在钢结构中,用 1 作为钢材静力强度承载力的极限。(分数:1.00)填空项 1:_23.普通工字钢的号码用 1 的厘米数来表示。(分数:1.00)填空项 1:_24.建筑结构的安全性、适用性、耐久性统称为结构的 1。(分数:1.00)填空项 1:_25.疲劳破坏的性质属于 1。(分数:1.00)填空项 1:_26.随着时间的增长,钢材强度提高,塑性和韧性下降的现象称为 1。(分数:1.00)填空项 1:_27.当两种不同强度的钢材采用焊接连接时,宜采用与强度 1
8、 的钢材相适应的焊条。(分数:1.00)填空项 1:_28.角焊缝按照它与力作用方向的关系分为三种,其中焊缝轴线垂直于力作用方向的焊缝称为 1。(分数:1.00)填空项 1:_29.钢结构设计规范采用了以 1 为基础的极限状态设计法,是一种较为先进的设计方法。(分数:1.00)填空项 1:_30.当采用对接焊缝连接不同宽度或不同厚度的钢板时,应从板的一侧或两侧做 1,使构件传力比较均匀。(分数:1.00)填空项 1:_三、计算题(总题数:5,分数:30.00)31.如下图所示焊接连接采用三面围焊,焊脚尺寸 hf=6mm,钢材为 Q235A, ,试计算此连接所能承受的最大静拉力 N。(分数:6.
9、00)_32.试验算如图所示柱与牛腿的对接焊缝连接。已知钢材为 Q390,焊条为 E55 型,手工焊,三级。质量,无引弧板。焊缝强度 。(分数:6.00)_33.如图所示牛腿与柱采用 10.9 级高强度承压型螺栓连接,螺栓直径 M20,预拉力 P=155kN,构件接触面用喷砂处理,=0.5,结构钢材为 Q345 钢,支托起安装作用,不考虑受力。已知 。试验算此连接的强度。(分数:6.00)_34.如图所示,某钢板厚 14mm,采用角焊缝焊于工字钢翼缘板上,翼缘板厚 20mm,钢板承受外力F=585kN,材质 Q235,手工焊,焊条 E43 型,焊缝强度 。试验算焊脚尺寸取 hf=9mm 时连接
10、是否合理有效。(分数:6.00)_35.试设计如下图所示双角钢和节点板间的角焊缝连接。钢材 Q235B,焊条 E43 型,手工焊,轴心拉力设计值 N=500kN(静力荷载)。(1)采用侧焊缝;(2)采用三面围焊。(分数:6.00)_四、分析题(总题数:1,分数:8.00)36.如图所示,一厚度为 10mm 的悬伸支托板与柱的连接。柱的翼缘板厚 14mm,腹板厚 8mm,构件所用钢材为 Q345 钢,焊条为 E50 型,采用角焊缝手工焊接,h f=8mm,试验算角焊缝的强度。已知焊缝形心 O 位置距离最左侧焊缝边缘 74.5mm,角焊缝有效截面的极惯性矩 IWP=1.67108mm4。(分数:8
11、.00)_五、综合题(总题数:1,分数:12.00)37.图示为高强度摩擦型螺栓的对接接头,钢板材料为 Q235B,用 8.8 级高强螺栓 M20,孔径为 21.5mm,预拉力 P=110kN,接触面喷砂处理 =0.45。(1)该连接可能会发生哪些破坏?(2)试求接头所能承受的最大拉力 N?(分数:12.00)_钢结构自考题-5 答案解析(总分:100.00,做题时间:90 分钟)一、单项选择题(总题数:20,分数:40.00)1.钢结构的承载能力极限状态是指( )A结构发生剧烈振动 B结构的变形已不能满足使用要求C结构达到最大承载力产生破坏 D使用已达五十年(分数:2.00)A.B.C. D
12、.解析:2.在构件发生断裂破坏前,下面哪一种破坏有明显先兆( )A脆性破坏 B塑性破坏C强度破坏 D失稳破坏(分数:2.00)A.B. C.D.解析:3.在 Q345 钢原有成分的基础上,加入钒可( )A提高钢材的可焊性 B降低钢材的强度C降低钢材的冲击韧性值 D降低钢材的延伸率(分数:2.00)A. B.C.D.解析:解析 本题主要考查的知识点为钢材的化学成分钒的影响。要点透析 在 Q345 钢的基础上,加入一些钒,可提高强度,改善可焊性。4.为了减少连接中偏心弯矩的影响,用正面角焊缝的搭接连接时,其搭接长度不得小于较薄焊件厚度的( )A5 倍 B10 倍C15 倍 D20 倍(分数:2.0
13、0)A. B.C.D.解析:5.图示的角焊缝在 P 的作用下,最危险点是( )(分数:2.00)A.B. C.D.解析:解析 本题主要考查的知识点为角焊缝在扭矩和剪力作用下的计算。要点透析 角焊缝在扭矩和剪力共同作用下,被连接件绕形心 O 旋转,角焊缝任一点应力的大小与和 O点连线长度成正比。因此,线段 Ob、Od 在所有线段中最长,应力也就最大,故选 B。6.抗剪螺栓连接在外力作用下,五种可能破坏形式是:螺栓剪断;孔壁承压破坏;板件端部剪坏;板件拉断;螺栓弯曲变形。其中通过计算来防止的是( )A B C D (分数:2.00)A.B. C.D.解析:解析 本题主要考查的知识点为防止螺栓受剪破
14、坏的方法。要点透析 、是通过采取构造措施来防止,而其他三种则是通过计算来防止的,故选 B。7.如图所示粗制螺栓连接,螺栓和钢板均为 Q235 钢,该连接中螺栓的受剪面个数为( )(分数:2.00)A.B.C. D.解析:8.在如图所示的普通螺栓连接中,受力最小的螺栓所在的位置为( )(分数:2.00)A.B.C.D. 解析:9.已知某一结构在 =3 时,失效概率为 Pf=0.001,若 改变,以下结论准确的是( )A=2.5,P f0.001,结构可靠性降低B=2.5,P f0.001,结构可靠性降低C=3.5,P f0.001,结构可靠性提高D=3.5,P f0.001,结构可靠性降低(分数
15、:2.00)A.B. C.D.解析:解析 本题主要考查的知识点为可靠指标与失效概率的关系。要点透析 P f是失效概率,它越大,结构可靠性就越差; 与 Pf成反比,P f越大, 越小;故选 B。10.在三向应力状态下,钢材转入塑性状态的综合强度指标称为( )A设计应力 B计算应力C容许应力 D折算应力(分数:2.00)A.B.C.D. 解析:11.应力集中越严重,钢材也就变得越脆,这是因为( )A应力集中降低了材料的屈服点B应力集中产生同号应力场,使塑性变形受到限制C应力集中处的应力比平均应力高D应力集中降低了钢材的抗拉强度(分数:2.00)A.B. C.D.解析:解析 本题主要考查的知识点为应
16、力集中对钢材性能的影响。要点透析 钢材在同号应力场的作用下,塑性降低,将发生脆性破坏。12.斜角焊缝主要用于( )A钢板梁 B角钢桁架C钢管结构 D薄壁型钢结构(分数:2.00)A.B.C. D.解析:13.在减少焊接变形和焊接应力的方法中,下列选项错误的是( )A采取合理的施焊次序B施焊前给构件有一个和焊接变形相反的预变形C保证从一侧向另一侧连续施焊D对小尺寸构件在焊接前预热或焊后回火(分数:2.00)A.B.C. D.解析:解析 本题主要考查的知识点为减少焊接应力和变形的措施。要点透析 较长焊缝连续施焊易造成较大的焊接变形与焊接应力,宜分段分层焊接。故选 C。14.采用抗剪螺栓连接时,若构
17、件发生冲剪破坏,是因为( )A栓杆较细 B钢板较薄C截面削弱过多 D边距或栓间距太小(分数:2.00)A.B.C.D. 解析:15.高强度承压型螺栓可用于( )A直接承受动力荷载B承受反复荷载作用的结构的连接C冷弯薄壁型钢结构的连接D承受静力荷载或间接承受动力荷载结构的连接(分数:2.00)A.B.C.D. 解析:解析 本题主要考查的知识点为高强承压型螺栓的适用范围。要点透析 高强度螺栓承压型连接虽然承载力比摩擦型连接高得多,但其变形较大,故不适用于直接承受动力荷载的结构的连接。故选 D。16.结构的可靠性不包括( )A安全性 B适用性C稳定性 D耐久性(分数:2.00)A.B.C. D.解析
18、:解析 本题主要考查的知识点为结构的可靠性。要点透析 结构在规定的时间内、规定条件下完成预定功能的能力称为结构的可靠性,是结构的安全性、适用性和耐久性的概称。17.应力集中愈严重,钢材也就变得愈脆,这是因为( )A应力集中降低了材料的屈服点B应力集中产生同号应力场,使塑性变形受到约束C应力集中处的应力比平均应力高D应力集中降低了钢材的抗拉强度(分数:2.00)A.B. C.D.解析:解析 本题主要考查的知识点为应力集中。要点透析 钢材在多轴应力状态下,当处于同号应力场时,铜材易产生脆性破坏;而当处于异号应力场时,钢材将发生塑性破坏,故选 B。18.结构钢的强度设计值( )A随厚度增大而降低,并
19、且与质量等级(A、B、C、D)无关B随厚度增大而降低,并且随质量等级从 A 到 D(或 E)逐级提高C随厚度增大而降低并且随质量等级从 A 到 D(或 E)逐级降低D随厚度增大而提高,并且随质量等级从 A 到 D 逐级提高(分数:2.00)A. B.C.D.解析:解析 本题主要考查的知识点为结构钢的强度设计值。要点透析 结构钢的强度设计值随厚度增大而降低,并且与质量等级(A、B、C、D)无关,故选 A。19.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( )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(分数:2.00)A.B. C
20、.D.解析:解析 本题主要考查的知识点为焊接残余应力。要点透析 当结构承受静力荷载、无严重应力集中现象且钢材一定的塑性时,焊接应力不会影响结构的强度承载力。但对于无屈服点的高强度钢材,由于不能产生塑性变形并使内力重分布,因而焊接应力将有可能使钢材产生脆性破坏。焊接应力对其余几个因素的影响为:使构件刚度、构件稳定性、疲劳强度都降低,而且焊接应力导致焊接结构产生低温冷脆现象,故选 B。20.在钢梁底面设有吊杆,其拉力设计值为 650kN,吊杆通过节点板将荷载传给钢梁,节点板采用双面角焊缝于梁下翼缘,h f=10mm, (分数:2.00)A.B.C. D.解析:解析 本题主要考查的知识点为角焊缝长度
21、的计算。要点透析 在铜梁底面设有吊杆,其拉力设计值为 650KN,吊杆通过节点板将荷载传给钢梁,节点板采用双面角焊缝于梁下翼缘,则每面焊缝的长度为二、填空题(总题数:10,分数:10.00)21.对结构或构件进行 1 极限状态验算时,应采用永久荷载和可变荷载的标准值。(分数:1.00)填空项 1:_ (正确答案:正常使用)解析:22.在钢结构中,用 1 作为钢材静力强度承载力的极限。(分数:1.00)填空项 1:_ (正确答案:屈服点)解析:23.普通工字钢的号码用 1 的厘米数来表示。(分数:1.00)填空项 1:_ (正确答案:截面高度)解析:24.建筑结构的安全性、适用性、耐久性统称为结
22、构的 1。(分数:1.00)填空项 1:_ (正确答案:可靠性)解析:25.疲劳破坏的性质属于 1。(分数:1.00)填空项 1:_ (正确答案:脆性断裂)解析:26.随着时间的增长,钢材强度提高,塑性和韧性下降的现象称为 1。(分数:1.00)填空项 1:_ (正确答案:时效硬化)解析:27.当两种不同强度的钢材采用焊接连接时,宜采用与强度 1 的钢材相适应的焊条。(分数:1.00)填空项 1:_ (正确答案:低)解析:28.角焊缝按照它与力作用方向的关系分为三种,其中焊缝轴线垂直于力作用方向的焊缝称为 1。(分数:1.00)填空项 1:_ (正确答案:正面角焊缝)解析:29.钢结构设计规范
23、采用了以 1 为基础的极限状态设计法,是一种较为先进的设计方法。(分数:1.00)填空项 1:_ (正确答案:概率理论)解析:30.当采用对接焊缝连接不同宽度或不同厚度的钢板时,应从板的一侧或两侧做 1,使构件传力比较均匀。(分数:1.00)填空项 1:_ (正确答案:坡度不大于 1:2.5 的斜坡)解析:三、计算题(总题数:5,分数:30.00)31.如下图所示焊接连接采用三面围焊,焊脚尺寸 hf=6mm,钢材为 Q235A, ,试计算此连接所能承受的最大静拉力 N。(分数:6.00)_正确答案:(1)计算正面角焊缝承担的最大静拉力 N1(2)计算侧面角焊缝承担的最大静拉力 N2)解析:32
24、.试验算如图所示柱与牛腿的对接焊缝连接。已知钢材为 Q390,焊条为 E55 型,手工焊,三级。质量,无引弧板。焊缝强度 。(分数:6.00)_正确答案:(1)焊缝计算截面的面积和惯性矩AW=(20-1.0)1=19.0cm2(2)焊缝强度验算a、b 点的正应力和腹板的剪应力b 点的折算应力)解析:33.如图所示牛腿与柱采用 10.9 级高强度承压型螺栓连接,螺栓直径 M20,预拉力 P=155kN,构件接触面用喷砂处理,=0.5,结构钢材为 Q345 钢,支托起安装作用,不考虑受力。已知 。试验算此连接的强度。(分数:6.00)_正确答案:(1)连接中受力最大螺栓承受的拉力及剪力中和轴位置在
25、最下边一排螺栓轴线上。(2)单个承压型高强度螺栓受剪、受拉承载力设计值(3)拉剪共同作用下,受力最大螺栓的承载力验算)解析:34.如图所示,某钢板厚 14mm,采用角焊缝焊于工字钢翼缘板上,翼缘板厚 20mm,钢板承受外力F=585kN,材质 Q235,手工焊,焊条 E43 型,焊缝强度 。试验算焊脚尺寸取 hf=9mm 时连接是否合理有效。(分数:6.00)_正确答案:(1)验算焊脚尺寸 hf计算长度 lW是否符合构造要求hf=9mmh fmax=1.2tmin=1.214mm=16.8mmhf=9mmh fmin故焊脚尺寸 hf符合构造要求。计算长度lW=300-29=282mm8h f=
26、72mmlW60h f=540mm所以计算长度符合构造要求。(2)分解力 F水平分力 Fx=4F/5=0.8585=468kN竖向分力 Fy=3F/5=0.6585=351kN(3)焊缝强度计算)解析:35.试设计如下图所示双角钢和节点板间的角焊缝连接。钢材 Q235B,焊条 E43 型,手工焊,轴心拉力设计值 N=500kN(静力荷载)。(1)采用侧焊缝;(2)采用三面围焊。(分数:6.00)_正确答案:(3 得:(1)采用两边侧焊缝因采用等肢角钢,则肢背和肢尖所分担的内力分别为:N1=0.7N=0.7500=350kNN2=0.3N=0.3500=150kN肢背焊缝厚度取 hf1=8mm,
27、需要:考虑焊口影响采用 lw1=21cm肢尖焊缝厚度取 hf2=6mm,需要:考虑焊口影响采用 lw2=13mm。(2)采用三面围焊缝假设焊缝厚度一律取 lw2=6mm肢背: 276kN肢尖: 76kN每面肢背焊缝长度:=20.54cm 取 25cm;每面肢尖焊缝长度)解析:四、分析题(总题数:1,分数:8.00)36.如图所示,一厚度为 10mm 的悬伸支托板与柱的连接。柱的翼缘板厚 14mm,腹板厚 8mm,构件所用钢材为 Q345 钢,焊条为 E50 型,采用角焊缝手工焊接,h f=8mm,试验算角焊缝的强度。已知焊缝形心 O 位置距离最左侧焊缝边缘 74.5mm,角焊缝有效截面的极惯性
28、矩 IWP=1.67108mm4。(分数:8.00)_正确答案:(1)按构造要求检验角焊缝的焊脚尺寸 hf取 hf=8mmt-(12)mm=10-(12)mm=(89)mmhfh fmax=1.210=12mm所以焊脚符合构造要求。(2)角焊缝有效截面所受荷载设计值将作用力 F 移至角焊缝有效截面形心 O 处。竖向剪力 V=F=250kN扭矩(3)焊缝强度验算在弯矩和剪力共同作用下,角焊缝有效截面上右上角受力最大,其应力为:)解析:五、综合题(总题数:1,分数:12.00)37.图示为高强度摩擦型螺栓的对接接头,钢板材料为 Q235B,用 8.8 级高强螺栓 M20,孔径为 21.5mm,预拉
29、力 P=110kN,接触面喷砂处理 =0.45。(1)该连接可能会发生哪些破坏?(2)试求接头所能承受的最大拉力 N?(分数:12.00)_正确答案:(1)螺栓群抗剪连接可能发生的破坏形态有:螺栓杆被剪坏;孔壁被挤压破坏;构件本身由于截面开孔削弱过多被拉断;板件端部螺栓孔端距太小而被剪坏;连接板叠太厚,螺栓杆太长,杆身可能发生过大的弯曲而破坏。(2)求此连接最大承载力 N由螺栓的抗剪承载力控制的 N由钢板毛截面强度控制的 NA=(260+380)10=3600mm2NAf=3600215=774000N=774kN由钢板净截面强度控制的 NAn=(260+380-421.5)10=2740mm2作用于净截面处的内力)解析: