广东开放大学钢结构（本）期末考试试卷与参考答案

广东开放大学钢结构（本）期末考试复习笔记

——基于课程重点与历年考题的总结与解析

一、课程核心知识点梳理

1. 钢结构材料特性

- 重点内容：

- 钢材的力学性能（强度、塑性、韧性、冷弯性能、疲劳性能）。

- 钢材的牌号与选用（如Q235、Q345等）。

- 钢材的连接方式（焊接、螺栓连接、铆接）及其优缺点。

- 难点解析：

- 钢材的疲劳性能与应力集中关系：疲劳破坏多发生在应力集中区域，需结合规范GB 50017-2017中疲劳计算相关内容。

- 钢材的屈服强度与极限强度区别：屈服强度是材料开始塑性变形的临界应力，而极限强度是材料断裂前的最大承载力。

2. 钢结构设计原理

- 重点内容：

- 钢结构设计方法（极限状态设计法、概率极限状态设计法）。

- 钢结构的荷载分类（永久荷载、可变荷载、偶然荷载）。

- 钢结构的极限状态（承载能力极限状态、正常使用极限状态）。

- 难点解析：

- 概率极限状态设计法中的可靠度概念：需理解分项系数、荷载组合系数及抗力设计值的计算逻辑。

- 钢结构疲劳设计中的应力范围计算：需掌握循环次数与疲劳强度的关系，以及疲劳验算步骤。

3. 钢结构连接设计

- 重点内容：

- 焊接连接的构造要求（焊缝类型、坡口形式、焊缝长度与间距）。

- 高强度螺栓连接的预拉力、摩擦面处理及抗剪计算。

- 普通螺栓连接的抗剪与承压计算。

- 难点解析：

- 高强度螺栓摩擦型连接与承压型连接的区别：摩擦型连接以摩擦力传递荷载，而承压型连接允许滑移后以螺栓抗剪和承压能力传递荷载。

- 焊缝强度计算中的角焊缝有效截面：需注意焊缝长度、厚度与应力分布的关系。

4. 钢结构构件设计

- 重点内容：

- 轴心受力构件（轴心受拉、轴心受压）的设计步骤与稳定性计算。

- 受弯构件（梁、柱）的截面选择、强度验算及整体稳定性。

- 拉弯、压弯构件的截面设计与弯矩作用平面外稳定性。

- 难点解析：

- 轴心受压构件的稳定系数（φ系数）：需熟悉不同截面类型的长细比与φ系数的对应关系（参考《钢结构设计标准》附录）。

- 梁的整体稳定性计算：理解梁受压翼缘侧向支撑点间距对临界弯矩的影响。

5. 钢结构体系与抗震设计

- 重点内容：

- 钢框架结构的节点设计与构造要求。

- 钢结构的抗震性能（延性、耗能机制）。

- 钢结构的防火与防腐措施。

- 难点解析：

- 钢框架节点的强弱设计：节点承载力应不小于梁柱承载力，需结合规范中的节点域计算方法。

- 钢结构防火涂料的选择与厚度计算：需掌握不同耐火等级对应的涂层厚度标准。

二、期末考试高频题型与解题技巧

1. 选择题

- 考点示例：

- 题目：普通螺栓连接的抗剪承载力设计时，以下哪种破坏模式应优先考虑？

A. 螺栓杆剪切破坏

B. 孔壁承压破坏

C. 板件端部冲剪破坏

D. 螺栓杆弯曲破坏

- 答案：C

- 解析：普通螺栓连接需按抗剪和承压的组合进行验算，但板件端部冲剪破坏通常为控制因素。

2. 简答题

- 考点示例：

- 题目：简述钢结构轴心受压构件的整体稳定性和局部稳定性验算内容。

- 参考答案：

- 整体稳定性：通过计算长细比并查表确定稳定系数φ，结合欧拉公式验算构件承载力。

- 局部稳定性：通过控制板件宽厚比（如翼缘、腹板的高厚比、宽厚比）来防止局部屈曲。

3. 计算题

- 考点示例：

- 题目：已知某轴心受压柱截面为H型钢H200×200×8×12，材料为Q235B钢，两端铰接，长度L=6m，承受轴心压力设计值N=800kN。试进行整体稳定性验算。

- 解题步骤：

1. 确定材料强度：Q235B的强度设计值f=215N/mm²。

2. 计算截面特性：

- 查表得H200×200×8×12的截面积A=62.0cm²，回转半径ix=100mm，iy=60mm。

3. 计算长细比：

- λx = L/(2ix) = 6000/(2×100)=30；λy = L/(2iy)=6000/(2×60)=50。

4. 查稳定系数φ：

- 根据长细比λy=50，查GB 50017-2017附录表，φ=0.85。

5. 验算承载力：

- N ≤ φ·A·f → 800×10³ ≤ 0.85×6200×215 → 左边800,000N，右边约1,150,000N，满足要求。

4. 案例分析题

- 考点示例：

- 题目：某单层钢结构厂房采用钢柱与钢梁组成的框架结构，设计时需考虑哪些关键因素？

- 参考答案：

- 材料选择：根据荷载等级和环境条件选用钢材牌号（如Q345B）。

- 连接设计：钢柱与钢梁的刚性连接需保证节点域强度，避免过早破坏。

- 整体稳定性：框架结构需验算侧向刚度及整体抗侧力能力，满足抗震要求。

- 构造措施：设置支撑系统（如柱间支撑、屋盖支撑）以增强结构稳定性。

- 经济性：优化截面形式（如H型钢或箱型截面）以降低用钢量。

三、复习建议与注意事项

1. 规范与标准：

- 熟悉《钢结构设计标准》（GB 50017-2017）、《建筑结构荷载规范》（GB 50009-2012）中的核心条款，尤其是稳定系数、荷载组合系数等。

2. 计算题重点：

- 优先掌握轴心受压、受弯构件的稳定性计算，螺栓与焊缝连接的强度验算，以及节点域的抗剪设计。

3. 设计原理理解：

- 强调“强柱弱梁”“强节点弱构件”等设计原则，理解其背后的力学逻辑与工程意义。

4. 历年真题分析：

- 多练习钢结构框架节点设计、梁柱截面选择及疲劳验算题目，此类题目常出现在综合题中。

5. 考试技巧：

- 答题时注意单位换算（如kN与N的转换），避免计算错误。

- 简答题需分点作答，清晰表述关键公式与结论。

四、模拟试题与参考答案

试题1（选择题）

题目：钢结构设计中，以下哪项不属于正常使用极限状态验算内容？

A.