四川省本科自考钢结构试卷答案(第四计算题答案修正)

西南交通大学自学考试省考课程命题要求

余志祥老师：

经商定，请您编制钢结构（课程编码：02442）省考考试课程试卷（含标准答案） 1 套。请您根据以下要求编制：

1．根据考试大纲和指定教材来编制试题，正确掌握命题范围、题型，难易适度，不出偏题、怪题；

2．每套试题满分为100分，考试时间2小时，命题时请注意题量适中；

3．命多套试题时，试题重复率不超过15%；

4．命题教师可根据该课程的实际情况选择考试形式为开卷或闭卷，并在试卷上注明；试卷上交自考办后教师不得随意更改考试形式。

5．每套试题都须包括试题、参考答案和评分标准（评分点要求精确）。

6．命题教师必须做好试题保密工作。

7. 命题格式请参照省上标准格式，必须是A4的格式。（见附件1）。

请您在 5月30日前将所命试题及答案电子稿上传邮箱（Email: zkbyn8@https://www.docsj.com/doc/3514208248.html, ）,答案如果为手写稿，请交校自学考试办公室（远程与继续教育学院5408室）。上报时请留下您的联系方式及工资号，校外老师还要留下身份证号，有问题请联系王老师：189********。

西南交通大学自学考试办公室

二0一四年五月四日

西南交通大学2014年6月

高等教育自学考试省考课程考试

钢结构课程 试卷（闭卷） (课程代码：02442 )

本试卷共X 页，满分100分；考试时间120分钟。 一、单项选择题（本大题共20小题，每小题1分，共20分。在每小题的四个备选答案中，选出一个正确的答案，并将其号码填在题干的括号内。）

1.2008年奥运会主场馆鸟巢最大跨度约340米，主要利用了钢材的特点（ C ）

A.可焊性好

B.工业化程度高

C.轻质高强

D.塑性和韧性好 2.下列钢结构部件可靠性要求最高的是（ D ） A.钢梁 B.钢柱 C.支撑 D.节点 3.钢结构厂房中，为了避免轴心受力的柱间支撑正常使用时出现过大弯曲和颤动，需要保证（ A ）满足要求 A.长细比 B.长度 C.截面面积 D.强度 4.当钢板厚度较大时，为防止钢材在焊接或在厚度方向承受拉力而发生分层撕裂，钢材应满足的性能指标是（ A ） A.Z 向收缩率 B.冷弯性能 C.冲击韧性 D.伸长率 5.冷作硬化对钢材力学性能的影响为（ A ） A.强度提高、塑性降低 B.强度、塑性都提高 C.强度、塑性都降低 D.强度降低、塑性提高

试卷第1页（共12页）

考试承诺：

本人所提 供的个人考试 信息真实准确 ；

在考试中自愿 遵守《考生守 则》和考场纪 律；如有违规 行为，将自愿 接受自学考试 违规处理规定 的相关条款的 处理。

承诺人签字:

考场号

附件1

6.焊条代号E5048中的50表示（B）

A.熔敷金属屈服强度为50kgf/mm2

B.熔敷金属抗拉强度为50kgf/mm2

C.熔敷金属抗剪强度为50kgf/mm2

D.熔敷金属屈服强度为50N/mm2

7.在角焊逢连接中有两种形式的焊缝，即正面角焊缝与侧面角焊缝，下列哪一项的描述是正确的（B）。

A.两种焊缝内应力状态相同

B.正面角焊缝强度大于侧面角焊缝，但侧面角焊缝的塑性能力较好

C.正面角焊缝应力状态复杂，故强度小于侧面角焊缝

D.正面角焊缝强度小于侧面角焊缝，但正面角焊缝的塑性能力较好

8.摩擦型高强度螺栓承受剪力的设计准则是指（C）

A.栓杆不被剪断

B.板件不发生承压破坏

C.外部剪力不超过摩擦力

D.栓杆不发生受弯破坏

9.某Q235钢构件和Q345钢构件焊接时采用手工电弧焊，（A）采用E43焊条

A.宜

B.必须

C.不宜

D.不得

10.某单跨厂房设置两台吊车，吊车梁疲劳强度计算时，吊车荷载取值应（A ）

A.只考虑一台不计入动力系数

B.宜考虑两台并计入动力系数

C.宜考虑一台计入动力系数

D.只考虑两台不计入动力系数

11.构造上对螺栓连接端距限制是为了避免普通受剪螺栓发生（ C ）

A.螺栓杆被剪断

B.板件被挤压破坏

C.构件被冲剪破坏

D.栓杆受弯破坏

12.以下措施不能

．．够减少焊接应力和焊接变形的是（B）

A.焊缝布置对称

B.采用较大的焊脚尺寸

D.焊前预热

E.焊后回火

13. 10.9级的M27高强度螺栓，用于吊车梁与牛腿的连接，其设计预拉力为290kN ，则该高强度螺栓的抗拉承载力为（C）。

A.290kN

B.232 kN

C.174 kN

D.261 kN

14.缀板柱中，缀板与柱肢的连接焊缝应按下列内力计算（A）

A.剪力和弯矩

B.剪力、弯矩和轴力

C.剪力和轴力

D.弯矩和轴力

试卷第2页（共12页）

15.某轴心受压格构式缀条柱，其水平缀条和斜缀条采用相同的截面规格，设计时，对水平缀条的强度和稳定性（A）

A.无需验算

B.需验算强度，且要考虑偏心影响

C.需验算稳定性

D.同时验算强度和稳定性，且需要考虑偏心

16.两根实腹式轴心受压杆，分别采用Q235和Q345钢材，截面及长细比均相同，当出现弹性屈曲时，前者的临界力（C ）后者的临界力

A.大于

B.小于

C.等于或接近

D.不确定

17.两根简支钢梁，跨度12米，分别采用Q345钢材和Q235钢材，比较两者的最小允许截面高度h min为（A）

A. Q345钢材大于Q235钢材

B. Q345钢材小于Q235钢材

C. Q345钢材等于Q235钢材

D.不确定

18.钢梁抗剪强度设计时，其截面模量应采用（B ）

A净截面模量 B.毛截面模量

C.净截面或毛截面都可以

D.视截面是否削弱而定

19.为了保证压弯构件的正常使用极限状态，需验算其（B）

A.挠度

B.长细比

C.侧移

D.稳定性

20.某H型钢截面压弯构件，当弯矩作用在强轴平面内，其失稳形式为（C）

A.弯扭失稳

B.扭转失稳

C.弯曲失稳

D.需计算确定

二、多项选择题（本大题共5小题，每小题2分，共10分。在每小题的五个备选答案中，选出二至五个正确的答案，并将其号码分别填在题干的括号内。多选、少选、错选均无分。）

1.影响焊接结构钢材疲劳强度的主要因素有（ACD）

A.构造状况

B.最大主应力值

C.作用的应力幅

D.循环次数

E.材料的静力强度

2.受剪普通螺栓连接在以下的破坏形态中，必须经过计算来防止的有（ABC）

A.螺栓杆被剪断

B.板件被挤压破坏

C.构件被拉断破坏

D.构件被冲剪破坏

E.栓杆受弯破坏

3.关于焊接残余应力对结构性能的影响，以下说法正确的是（ABDE）

A.对在常温下工作并具有一定塑性的钢村，对结构静力承载力无影响

B.降低结构的刚度

试卷第3页（共12页）

C.对结构的疲劳强度无明显的不利影响

D.增加了厚钢板在低温下的脆断倾向

E.降低受压构件的稳定承载力

4.以下关于实腹式轴心受压柱铰接柱脚的说法中，正确的有（BCD）

A.底板的尺寸与柱脚底板钢材的抗压强度有关

B.底板的尺寸与基础混凝土的抗压强度有关

C.底板的厚度由其抗弯强度决定

D.设置靴梁的目的是为了加强底板的刚度，保证基础反力均匀作用于底板

E.设置锚栓是为了抵抗弯矩和剪力

5.提高钢梁整体稳定的有效措施有（ABC）

A.加大梁的侧向抗弯刚度和抗扭刚度

B.加强受压翼缘截面

C.增加受压翼缘的侧向支承点

D.把荷载作用位置从下翼缘改到上翼缘

E.增大梁受压翼缘的侧向自由长度l1

三、判断题（本大题共5小题，每小题2分，共10分。正确的划“√”，错误的划“×”，并改正错误。判断正确得1分，修改正确得1分。修改错误不得分）1.我国现行钢结构设计规范进行疲劳强度设计时采用的是荷载的标准值。（√）

2.处于复合应力状态下的钢材，异号应力场会降低钢材的塑性，从而导致脆性破坏。（×）

更正：同号应力场会降低钢材的塑性，从而导致脆性破坏

3.规范中对柱子截面分a、b、c、d四类主要是依据截面形式不同。（×）

更正：依据截面形式、尺寸、加工条件和残余应力

4.对格构式轴心受压构件，验算绕虚轴整体稳定时采用换算长细比的目的是为了考虑弯曲变形的不利影响。（×）

更正：考虑剪切变形不利影响

5.钢结构设计规范对单向压弯构件弯矩作用平面内的稳定计算采用全截面屈服准则。（×）

更正：采用边缘屈服准则

试卷第4页（共12页）

四、简答题（本大题共4小题，每小题5分，共20分。）

1.简述压弯构件整体失稳的主要形式。

① 压弯构件整体失稳的形式与构件的抗扭刚度和侧向支撑的布置等情况有关；（1分）

② 弯矩作用在弱轴平面内使构件截面绕强轴受弯时，构件可能在弯矩作用平面内弯曲屈

曲（1分），也可能在弯曲作用平面外弯扭屈曲（1分）；

③ 弯矩作用在强轴平面内时，构件不可能产生弯矩作用平面外的弯扭屈曲（1分），只

需验算弯矩作用平面内的整体稳定性（1分）；

2.普通螺栓群连接时，为什么要考虑单个螺栓承载力折减？

① 螺栓群受力时，沿着受力长度方向，每个螺栓受力大小不等，一般呈现两头大，中间

小的分布规律（1分）；

② 当螺栓连接长度不是很大时，螺杆进入塑性阶段，各个螺杆受力逐渐接近，可以近似

假设各螺杆受力相等（1分）；

③ 当连接长度达到一定长度时，可能端部螺栓首先达到极限承载力破坏（1分），使得中

部螺栓内力增加，导致螺栓由外向内依次破坏（1分），因而其承载力较单个螺栓承载力之和低，计算时应该予以折减考虑（1分）。

3.与理想轴心受压构件相比，实际轴心受压构件会受到哪些缺陷的不利影响？现行钢结构设计规范对轴心受压构件的临界力的计算是如何考虑的？

① 影响实际轴心受压构件的稳定承载力的不利因素有：截面残余应力（1分）构件初弯

曲（1分）构件的初偏心（1分）。

② 现行钢结构设计规范对轴心受压构件临界力的计算，考虑了杆长千分之一的初挠度并

计入残余应力的影响（1分），根据最大强度理论用数值方法计算构件的稳定承载力（临界力）（1分）。

试卷第5页（共12页）

4.简述钢梁满足哪些条件时可以不计算其整体稳定性。

① 有铺板密铺在钢梁的受压翼缘并与其牢固连接（1分），能组织受压翼缘侧移（1分）；

② H 型钢或者等截面工字钢简支梁受压翼缘的自由长度l 与宽度b 之比满足规范规定数

据时（1分）；

③ 箱型截面简支梁，其高宽比满足h/b 0≤6（1分），自由长度l 与截面宽度b 之比＜95

（235/fy ）时（1分）

五、计算题（本大题共4小题，共40分。）

1.如图所示，节点板与柱通过摩擦型高强螺栓连接，已知：F=200kN ，摩擦型高强螺栓采用M20，10.9级，预拉力P=155kN ，滑移系数μ=0.4。验算该连接是否满足要求。（该题8分）

1.将外力向螺栓群形心处简化（合计1分） 螺栓群受剪力V=F=200kN （0.5分）；

螺栓群受弯矩M=Fe=200×0.25=50kN.m （0.5分） 2.1号螺栓受力最不利，计算其内力（合计2分） N v =200/8=25 kN （1分）

()

31222.50101507522502150t i M y N m y ??===??+?∑ kN （1分）

试卷第6页（共12页）

3.计算单个螺栓的受拉和受剪承载力（合计2分）

0.80.8155124b t N P ==?= （1分）

0.90.910.415555.8b v f N n P μ==???= （1分）

4.验算该连接（合计3分）

7525

1.05 1.012455.8

t v b b

t v N N N N +=+=< （2分） 或

25kN 0.9( 1.25)0.910.4(155 1.2575)22.05kN b

v v f t N N n P N μ=>=-=???-?=

故该连接不满足要求（1分）。

2.有一实腹式双轴对称焊接工字形截面轴心受压柱，采用Q345钢材，翼缘为焰切边，对x 、y 轴均属于b 类截面。截面尺寸为：翼缘板宽b =250mm ，厚度为t =12mm ，腹板高度为h 0=350mm ，厚度为t w =10mm ，计算长度为l ox =12m ，l oy =4m ，截面无削弱，试验算该柱的刚度、局部稳定及轴心受压承载力的大小(不考虑柱身及构造自重)。（ [λ]=150，f =310N/mm2）（该题10分） （宽厚比限值：翼缘

y f t b 235)1.010(1λ+≤：腹板y

w f t h 235

)5.025(0λ+≤）

试卷第7页（共12页）

解：由题意知l 0x =12m ，l 0y =4m ，f =310N/mm 2 1．计算截面几何特征（合计2分） A=2×250×12+350×10=9500mm 2

482310322951667.218112250212

35010mm I x

?=???+?=

473

10125.312

250122mm I y ?=??=

mm A I i x

x 37.156950010322951667.28

=?==（1分）

mm A

I i y

y 35.579500

10125.37

=?==

（1分）

2．刚度验算（合计2分）

150][74.7637.15612000

=<===λλx x x i l （1分） 150][75.6935

.574000

=<===

λλy y y i l （1分） 故构件的刚度满足要求。 3．局部稳定验算（合计2分） 翼缘宽厚比：

58.14345235

)74.761.010(101251251=?+<=-=t b （1分） 腹板高厚比：

30.52345

235)74.765.025(35103500=?+<==w t h （1分） 故构件的局部稳定满足要求。 4．承载力计算（合计4分）

因截面无削弱，故承载力不由强度控制而是由整体稳定控制：（1分） 截面对x 轴和y 轴均为b 类，

98.92235

345

74.76235

=?

=y

f λ

（1分）

试卷第8页（共12页）

?（1分）

查表得601

=

.

x

N945

Af

N

kN

=

0=

?

?

=?

.

=

1769

601

1769945

.

9500

310

（1分）μ

该柱能够承受的轴心压力设计值为1769.945kN。

3.一焊接工字形截面简支梁，计算跨度为6m，在跨中位置作用一静力集中荷载F，荷载作用处未设置加劲肋，但设有一块垫板，该垫板在沿梁跨度方向支承长度为160mm。采用Q235B钢材，强度设计值f=215N/mm2，f v=125N/mm2，γx=1.05，ψ=1.0。在梁跨中截面处上、下翼缘各开有2个直径为20mm的孔。毛截面惯性矩I x=211026cm4，截面对中和轴的最大面积矩S=2918cm3，上翼缘对中和轴的面积矩S1=1958cm3。求简支梁由截面强度控制所能承受的最大集中荷载F。（该题12分）

解：

1.求净截面模量（合计1分）

2.求抗剪强度、局部承压强度和正截面抗弯强度（合计6分）

（2分）

（2分）

试卷第9页（共12页）

（2分）

3.求折算应力强度（合计5分）

（1分）

（1分）

（1分）

（1分）

（1分）

试卷第10页（共12页）

4.验算图示端弯矩设计值作用下压弯构件的承载力是否满足要求。构件为普通热轧工字钢I16，Q235B ，假定构件平面外有足够的支撑，使得其不发生弯扭屈曲。工字型截面的特性A=26.1cm 2, W x =141cm 3,i x =6.57cm,截面塑性发展系数γx =1.05，γy =1.2。（该题10分）

2=12kN.m

解：

热轧工字钢截面对强轴属于a 类截面 （1分） 强轴平面内的长细比20 4.810/6.5773.0x

x x

l i λ=

=?= （1分） 查表，得0.824x ?= ， 1.05x γ=（1分）

试卷第11页（共12页）

等效弯矩系数计算

120.650.350.8620mx β??

=+?=

??? （1分）

kN EA N x

Ex 3.905731.1101.261006.21.12

2

5222=?????=='πλπ （1分） 平面内稳定计算（3分）：

2

236

2

31/215/6.1273.905208.011014105.1102086.0101.26824.010208.01m m N f m m N N N W M A

N Ex x x x

mx x =<=??? ???-????+???=???? ?

?'-+γβ?截面强度计算（2分）：

f W M A N x

x x

≤+γ 2236

23/215/75.14210

14105.11020101.261020mm N f mm N W M A N x x x =<=???+??=+γ 因为平面外稳定通过侧向支撑得到保证，所以承载力验算结果可确定强度和平面内稳定均满足要求。（1分）

试卷第12页（共12页）