山东省（春季高考）建筑类 《土木工程力学基础》项目三任务三 45分钟专题训练卷

山东省（春季高考）建筑类《土木工程力学基础》45分钟专题训练卷专辑，共172份试卷。试卷命题与高考紧密相关，精选具有代表性和典型性的高考常考题。旨在帮助学生系统地复习和巩固建筑类理论知识，熟悉高考题型和命题规律，提高解题能力和应试技巧，为高考取得优异成绩打下坚实的基础，本训练卷适用于即将参加建筑类高考的学生。 与本专辑配套的还有山东省春季高考考试《建筑识图与构造》《建筑材料》《建筑施工组织与管理》《建筑施工技术与机械》《建筑结构》45分钟专题训练卷专辑，欢迎同学和老师们下载使用。 山东省（春季高考）建筑类 《土木工程力学基础》 项目三：轴向拉伸和压缩 任务三：轴向拉压杆 时间：45分钟 总分：100分 班级＿＿＿＿　姓名＿＿＿＿　学号＿＿＿＿　成绩＿＿＿＿ 一、单项选择题（本大题共20小题，每题2分，共40分） 1. 在设计轴向受拉构件时，通常不需要特别考虑的因素是（ ） A. 材料的屈服极限 B. 材料的抗拉强度 C. 构件的几何尺寸 D. 构件的工作环境温度 2. 在工程实践中，对于直杆轴向拉、压的设计需要考虑哪些因素（ ） A. 颜色和形状 B. 力的大小和方向 C. 声音和光线 D. 重量和密度 3. 如下图中杆①、②选用合理材料的是（ ） A. 杆①用铸铁，杆②用低碳钢 B. 杆①用低碳钢，杆②用铸铁 C. 杆①、②全用铸铁 D. 杆①、②全用低碳钢 4. 直杆在压力作用下，若实际压应力小于材料的屈服极限，材料将表现为（ ） A. 塑性变形 B. 弹性变形 C. 断裂 D. 焦化 5. 在直杆受拉时，如果拉力超过材料的屈服强度，会导致什么现象发生（ ） A. 材料塑性变形 B. 材料断裂 C. 材料烧蚀 D. 材料疲劳 6. 衡量材料塑性的参数不包括（ ） A. 屈服极限 B. 延伸率 C. 截面收缩率 D. 均匀延伸率 7. 如图所示，杆1为变截面圆杆，杆2为等截面圆杆。两杆材料，受力情况相同，下列结论中正确的是（ ） A. 杆1的伸长长度小于杆2的伸长长度 B. 杆1的伸长长度等于杆2的伸长长度 C. 杆1的伸长长度为杆2的伸长长度的2.5倍 D. 杆1的伸长长度为杆2的伸长长度的2倍 8. 在低碳钢拉伸试验中，有滑移线的是（ ） A. 弹性阶段 B. 屈服阶段 C. 强化阶段 D. 颈缩阶段 9. 拉压杆强度条件公式为（ ） A. σA B. σ C. σ≤[σ] D. σA≤[σ] 10. 如图所示两杆，其中杆1为变截面圆杆，杆2为等截面圆杆。两杆材料，受力情况相同。则下列结论中正确的是（ ） A. 杆1的伸长小于杆2的伸长 B. 杆1的伸长等于杆2的伸长 C. 杆1的伸长为杆2的伸长的2.5倍 D. 杆1的伸长为杆2的伸长的2倍 11. 选择适合的材料时，应首先考虑哪些因素（ ） A. 外观 B. 价格 C. 制造难度 D. 承载能力、工作环境 12. 在设计时，为什么实际工程中很少使用材料的抗拉强度作为设计依据（ ） A. 因为抗拉强度太高难以达到 B. 因为抗拉强度不是固定值 C. 因为材料的屈服点更易测定 D. 因为抗拉强度不是最保守的设计值 13. 反映材料强度性能的参数有屈服极限和（ ） A. 延伸率 B. 截面收缩率 C. 泊松比 D. 强度极限 14. 如下图所示，直杆AB的B端受轴向拉力作用，若将力P移至截面C，则没有变化的是（ ） A. 支反力 B. 内力 C. 应力 D. 变形 15. 杆件安全工作时允许的最大应力是（ ） A. 极限应力 B. 工作应力 C. 剪应力 D. 许用应力 16. 在设计安全关键部件时，工程师通常会考虑使用材料的（ ） A. 抗拉强度 B. 屈服强度 C. 疲劳强度 D. 冲击强度 17. 如图所示，AC杆的抗拉（压）刚度为EA，则AC杆的变形量为（ ） A. B. C. D. 18. 塑性材料在强化阶段发生（ ） A. 弹性变形 B. 塑性变形 C. 线弹性形变 D. 弹塑性形变 19. 设杆件原长为l，变形后长度为，则纵向变形为（ ） A. Δl=l B. Δl=l- C. Δl=l D. Δl=l / 20. 轴向压力作用下，构件发生的变形类型包括哪些（ ） A. 只有弹性变形 B. 只有塑性变形 C. 弹性变形和塑性变形 D. 热变形和化学变形 二、简答题（本大题共4小题，每题5分，共20分） 21. 举例说明在实际工程中如何提高轴向拉压杆的强度。 22. 直杆的轴向拉伸或压缩强度计算中，材料的屈服强度和极限强度有何作用？ 23. 如何判断杆件是否发生塑性变形？ 24. 直杆在轴向拉伸或压缩时，弹性变形与塑性变形的主要区别是什么？ 三、计算题（本大题共2小题，每题5分，共10分） 25. 圆形截面钢杆如图，A端受轴向拉力P=80KN作用，材料弹性模量，试求杆的最大正应力及杆的总伸长值。 26. 某钢结构雨棚采用一根圆钢拉杆承受轴向拉力，拉杆长度为 ，直径为 ，轴向拉力为 。钢材的弹性模量为 ，比例极限为 ，许用应力为 。忽略拉杆自重及连接处变形。（1）计算拉杆横截面上的正应力，并判断拉杆处于弹性变形阶段还是塑性变形阶段。（2）计算拉杆在该荷载作用下的伸长量。（3）按强度条件校核该拉杆是否安全；若不安全，计算拉杆直径至少应取多少毫米。 四、综合应用题（本大题共4小题，共30分） 27.（5分）某钢结构屋盖安装时，采用一根圆钢拉杆临时稳定桁架。拉杆长度为 ，直径为 ，承受轴向拉力 。钢材的弹性模量为 ，许用应力为 ，屈服强度为 。（1）计算拉杆的横截面面积、工作应力及轴向伸长量。（2）判断该拉杆是否满足强度条件，工作时是否处于弹性变形阶段。（3）若拆除临时荷载后发现拉杆仍有明显残余伸长，说明其变形性质，并提出处理措施。 28.（10分）某钢索起吊构件时正处于静力平衡状态，如图a所示。已知构件重W=10kN，钢索的许用应力[σ]=160MPa，钢索的横截面都是圆形，其中AC、BC的直径为10mm，DA、EB的直径为6mm。试校核各钢索是否满足强度条件，若不能满足，试说明原因并提出解决办法。 29.（5分）某建筑工程在安装钢结构构件时，采用一根圆钢拉杆作为临时拉结杆。已知拉杆长度为 ，直径为 ，承受轴向拉力 。钢材的弹性模量为 ，许用应力为 ，屈服强度为 。施工中偶发荷载可能使拉力增至 。（1）计算拉杆在正常施工荷载下的横截面面积、正应力和轴向伸长量。（2）根据强度条件，判断该拉杆在正常施工荷载下是否满足强度要求，并说明此时拉杆处于弹性变形还是塑性变形阶段。（3）当拉力增至 时，分析拉杆可能出现的变形情况，并提出一项改进措施。 30.（10分）某建筑幕墙施工中，需设置一根水平拉结杆抵抗风荷载，设计轴向拉力为 。已知钢材许用应力为 ，拉结杆有效长度为 ，弹性模量为 。现场可选用直径为 、、 的圆钢拉杆。（1）按强度条件计算拉结杆所需的最小直径。（2）选用满足要求的最小规格拉杆，计算其工作应力和轴向伸长量。（3）施工人员在卸载后测得该拉杆仍有 的残余伸长，分析可能原因，并说明是否应继续使用。 原创精品资源学科网独家享有版权，侵权必究！ 学科网（北京）股份有限公司 $ 山东省（春季高考）建筑类《土木工程力学基础》45分钟专题训练卷专辑，共172份试卷。试卷命题与高考紧密相关，精选具有代表性和典型性的高考常考题。旨在帮助学生系统地复习和巩固建筑类理论知识，熟悉高考题型和命题规律，提高解题能力和应试技巧，为高考取得优异成绩打下坚实的基础，本训练卷适用于即将参加建筑类高考的学生。 与本专辑配套的还有山东省春季高考考试《建筑识图与构造》《建筑材料》《建筑施工组织与管理》《建筑施工技术与机械》《建筑结构》45分钟专题训练卷专辑，欢迎同学和老师们下载使用。 山东省（春季高考）建筑类 《土木工程力学基础》 项目三：轴向拉伸和压缩 任务三：轴向拉压杆 时间：45分钟 总分：100分 班级＿＿＿＿　姓名＿＿＿＿　学号＿＿＿＿　成绩＿＿＿＿ 一、单项选择题（本大题共20小题，每题2分，共40分） 1. 在设计轴向受拉构件时，通常不需要特别考虑的因素是（ ） A. 材料的屈服极限 B. 材料的抗拉强度 C. 构件的几何尺寸 D. 构件的工作环境温度 【答案】D 【解析】尽管工作环境温度对材料的性能有影响，但在基本的轴向拉压强度计算中通常不直接考虑此因素，而是通过选择合适的材料和安全系数来间接考虑。 2. 在工程实践中，对于直杆轴向拉、压的设计需要考虑哪些因素（ ） A. 颜色和形状 B. 力的大小和方向 C. 声音和光线 D. 重量和密度 【答案】B 【解析】设计时需要考虑轴向拉、压的力的大小、方向、作用位置等因素。 3. 如下图中杆①、②选用合理材料的是（ ） A. 杆①用铸铁，杆②用低碳钢 B. 杆①用低碳钢，杆②用铸铁 C. 杆①、②全用铸铁 D. 杆①、②全用低碳钢 【答案】A 4. 直杆在压力作用下，若实际压应力小于材料的屈服极限，材料将表现为（ ） A. 塑性变形 B. 弹性变形 C. 断裂 D. 焦化 【答案】B 【解析】材料在实际压应力未达到屈服极限时，变形处于弹性阶段；卸载后能够恢复原状。因此，材料表现为弹性变形，选B。 5. 在直杆受拉时，如果拉力超过材料的屈服强度，会导致什么现象发生（ ） A. 材料塑性变形 B. 材料断裂 C. 材料烧蚀 D. 材料疲劳 【答案】A 【解析】屈服强度是材料由弹性变形转入明显塑性变形的应力界限。当拉力超过屈服强度时，材料会产生不可恢复的塑性变形；继续增大拉力并达到强度极限后，才可能发生断裂。因此选A。 6. 衡量材料塑性的参数不包括（ ） A. 屈服极限 B. 延伸率 C. 截面收缩率 D. 均匀延伸率 【答案】A 【解析】材料塑性通常用延伸率、截面收缩率等指标衡量；均匀延伸率反映试样在出现颈缩前的均匀塑性变形能力，也属于塑性参数。屈服极限反映材料开始屈服时的强度，属于强度参数，不属于塑性参数。因此选A。 7. 如图所示，杆1为变截面圆杆，杆2为等截面圆杆。两杆材料，受力情况相同，下列结论中正确的是（ ） A. 杆1的伸长长度小于杆2的伸长长度 B. 杆1的伸长长度等于杆2的伸长长度 C. 杆1的伸长长度为杆2的伸长长度的2.5倍 D. 杆1的伸长长度为杆2的伸长长度的2倍 【答案】C 【解析】考查的核心知识点是轴向拉压杆的变形计算。 8. 在低碳钢拉伸试验中，有滑移线的是（ ） A. 弹性阶段 B. 屈服阶段 C. 强化阶段 D. 颈缩阶段 【答案】B 【解析】低碳钢进入屈服阶段后，试样表面会出现与轴线约方向的滑移线，这是材料发生明显塑性变形的表现。 9. 拉压杆强度条件公式为（ ） A. σA B. σ C. σ≤[σ] D. σA≤[σ] 【答案】D 【解析】拉压杆强度条件是最大工作应力不超过许用应力，σσ] ，F是轴力，A是横截面面积。 10. 如图所示两杆，其中杆1为变截面圆杆，杆2为等截面圆杆。两杆材料，受力情况相同。则下列结论中正确的是（ ） A. 杆1的伸长小于杆2的伸长 B. 杆1的伸长等于杆2的伸长 C. 杆1的伸长为杆2的伸长的2.5倍 D. 杆1的伸长为杆2的伸长的2倍 【答案】C 11. 选择适合的材料时，应首先考虑哪些因素（ ） A. 外观 B. 价格 C. 制造难度 D. 承载能力、工作环境 【答案】D 【解析】选择材料应根据直杆的承载能力和工作环境，确保其适用性。 12. 在设计时，为什么实际工程中很少使用材料的抗拉强度作为设计依据（ ） A. 因为抗拉强度太高难以达到 B. 因为抗拉强度不是固定值 C. 因为材料的屈服点更易测定 D. 因为抗拉强度不是最保守的设计值 【答案】D 【解析】工程设计通常要求构件在正常使用条件下不发生屈服和明显塑性变形。对于延性材料，材料达到抗拉强度前通常已经超过屈服极限并产生较大塑性变形；抗拉强度数值较高，作为设计依据不如以屈服极限确定的许用应力保守。因此选D。 13. 反映材料强度性能的参数有屈服极限和（ ） A. 延伸率 B. 截面收缩率 C. 泊松比 D. 强度极限 【答案】D 【解析】屈服极限和强度极限是反映材料强度性能的参数。 14. 如下图所示，直杆AB的B端受轴向拉力作用，若将力P移至截面C，则没有变化的是（ ） A. 支反力 B. 内力 C. 应力 D. 变形 【答案】A 15. 杆件安全工作时允许的最大应力是（ ） A. 极限应力 B. 工作应力 C. 剪应力 D. 许用应力 【答案】D 【解析】许用应力是保证杆件安全工作时允许承受的最大应力。 16. 在设计安全关键部件时，工程师通常会考虑使用材料的（ ） A. 抗拉强度 B. 屈服强度 C. 疲劳强度 D. 冲击强度 【答案】B 【解析】屈服强度是设计安全关键部件的重要参数，以确保部件在最不利载荷下也不发生塑性变形。 17. 如图所示，AC杆的抗拉（压）刚度为EA，则AC杆的变形量为（ ） A. B. C. D. 【答案】C 18. 塑性材料在强化阶段发生（ ） A. 弹性变形 B. 塑性变形 C. 线弹性形变 D. 弹塑性形变 【答案】D 【解析】塑性材料在强化阶段继续受拉时，既会产生弹性变形，也会产生塑性变形，因此属于弹塑性形变。 19. 设杆件原长为l，变形后长度为，则纵向变形为（ ） A. Δl=l B. Δl=l- C. Δl=l D. Δl=l / 【答案】A 【解析】纵向变形为变形之后的值减去变形之前的值。 20. 轴向压力作用下，构件发生的变形类型包括哪些（ ） A. 只有弹性变形 B. 只有塑性变形 C. 弹性变形和塑性变形 D. 热变形和化学变形 【答案】C 【解析】轴向压力作用下，构件可能发生弹性变形和塑性变形，具体取决于加载超过弹性限度后的行为。 二、简答题（本大题共4小题，每题5分，共20分） 21. 举例说明在实际工程中如何提高轴向拉压杆的强度。 【答案】增加杆件截面积，选用高强度材料，减小应力集中。 【解析】轴向拉压杆的正应力为 。增大杆件截面积 可在相同轴力 下减小工作应力；选用屈服强度或极限强度更高的材料，可提高材料的许用应力；在孔、槽、截面突变等部位采用圆角过渡、合理构造等措施，可减小应力集中，避免局部应力过大。此外，还可通过合理布置受力构件、减小轴向荷载来提高承载安全性。 22. 直杆的轴向拉伸或压缩强度计算中，材料的屈服强度和极限强度有何作用？ 【答案】屈服强度是塑性材料进行轴向拉伸或压缩强度计算的重要依据，用于限制杆件发生明显塑性变形；极限强度反映材料发生断裂或破坏时的强度，通常作为脆性材料强度计算的重要依据。设计时应根据材料性质和失效形式，按屈服强度或极限强度除以安全系数确定许用应力，并满足工作应力不超过许用应力。 【解析】轴向拉压杆的工作应力为 ，强度条件为 。对于钢等塑性材料，为防止出现不可恢复的塑性变形，通常以屈服强度 为依据确定许用应力；对于铸铁等脆性材料，通常以极限强度 为依据确定许用应力。许用应力一般由相应强度指标除以安全系数得到，因此屈服强度和极限强度是确定许用应力及校核杆件强度的重要材料参数。 23. 如何判断杆件是否发生塑性变形？ 【答案】当杆件在外力作用下产生变形，撤去外力后，若杆件不能恢复到原来的尺寸和形状，就说明杆件发生了塑性变形。 【解析】判断杆件是否发生塑性变形可采用卸载观察法。杆件受力时的总变形包括弹性变形和塑性变形；撤去外力后，弹性变形能够恢复，塑性变形不能恢复。若卸载后杆件仍存在残余伸长、残余缩短或残余弯曲等永久变形，则说明杆件已经发生塑性变形。 24. 直杆在轴向拉伸或压缩时，弹性变形与塑性变形的主要区别是什么？ 【答案】弹性变形是可逆的，当外力移除后，材料可以恢复到原始形状；而塑性变形是不可逆的，即使外力移除，材料也无法恢复到原始形状。 【解析】直杆在轴向拉伸或压缩时，弹性变形发生在材料弹性范围内，卸载后变形可以恢复，杆件不留下永久变形；塑性变形通常在应力超过屈服强度后产生，卸载后只能恢复其中的弹性部分，仍保留残余变形。二者的根本区别在于卸载后能否完全恢复原状。 三、计算题（本大题共2小题，每题5分，共10分） 25. 圆形截面钢杆如图，A端受轴向拉力P=80KN作用，材料弹性模量，试求杆的最大正应力及杆的总伸长值。 【答案】因变截面杆件，轴力相等，所以最大正应力为截面积最小的截面。 26. 某钢结构雨棚采用一根圆钢拉杆承受轴向拉力，拉杆长度为 ，直径为 ，轴向拉力为 。钢材的弹性模量为 ，比例极限为 ，许用应力为 。忽略拉杆自重及连接处变形。（1）计算拉杆横截面上的正应力，并判断拉杆处于弹性变形阶段还是塑性变形阶段。（2）计算拉杆在该荷载作用下的伸长量。（3）按强度条件校核该拉杆是否安全；若不安全，计算拉杆直径至少应取多少毫米。 【答案】（1）拉杆横截面积为 。正应力为 。因为 ，拉杆处于弹性变形阶段。（2）拉杆伸长量为 。（3）因为 ，拉杆强度不满足要求。所需最小截面积为 。最小直径为 ，实际应选用直径不小于 的拉杆。 【解析】（1）先由圆截面面积求正应力，正应力小于比例极限，满足胡克定律的适用条件。（2）按 计算弹性伸长量。（3）强度校核应满足 ，原拉杆不满足要求，按许用应力反算截面积和直径。 四、综合应用题（本大题共4小题，共30分） 27.（5分）某钢结构屋盖安装时，采用一根圆钢拉杆临时稳定桁架。拉杆长度为 ，直径为 ，承受轴向拉力 。钢材的弹性模量为 ，许用应力为 ，屈服强度为 。（1）计算拉杆的横截面面积、工作应力及轴向伸长量。（2）判断该拉杆是否满足强度条件，工作时是否处于弹性变形阶段。（3）若拆除临时荷载后发现拉杆仍有明显残余伸长，说明其变形性质，并提出处理措施。 【答案】（1）。。 。（2），满足强度条件；，拉杆处于弹性变形阶段。（3）残余伸长属于塑性变形。应立即停止使用并更换拉杆，同时检查是否存在超载、材料缺陷或安装偏心等问题。 【解析】采用N、mm、MPa单位制。，，。应力小于许用应力和屈服强度，满足强度且为弹性变形；残余伸长表明已塑性变形，应更换并查明超载等原因。 28.（10分）某钢索起吊构件时正处于静力平衡状态，如图a所示。已知构件重W=10kN，钢索的许用应力[σ]=160MPa，钢索的横截面都是圆形，其中AC、BC的直径为10mm，DA、EB的直径为6mm。试校核各钢索是否满足强度条件，若不能满足，试说明原因并提出解决办法。 【答案】（1）校核钢索AC、BC的强度。取节点C为研究对象，钢索AC、BC的轴力分别用FNAC、FNBC表示，受力图如b所示。由静力平衡条件得 ，， 钢索AC、BC强度足够。 （2）校核钢索DA、EB的强度。取构件为研究对象，钢索DA、EB的轴力分别用FNDA、FNEB表示，受力图如c所示。由静力平衡条件得 经校核钢索DA、EB不能满足强度条件。虽然钢索AC、BC杆强度足够，但对整个起吊系统而言仍是强度不足。补救方法是加大钢索DA、EB的截面尺寸。 29.（5分）某建筑工程在安装钢结构构件时，采用一根圆钢拉杆作为临时拉结杆。已知拉杆长度为 ，直径为 ，承受轴向拉力 。钢材的弹性模量为 ，许用应力为 ，屈服强度为 。施工中偶发荷载可能使拉力增至 。（1）计算拉杆在正常施工荷载下的横截面面积、正应力和轴向伸长量。（2）根据强度条件，判断该拉杆在正常施工荷载下是否满足强度要求，并说明此时拉杆处于弹性变形还是塑性变形阶段。（3）当拉力增至 时，分析拉杆可能出现的变形情况，并提出一项改进措施。 【答案】（1）拉杆横截面面积为 。正常施工荷载下的正应力为 。轴向伸长量为 。（2） 小于许用应力 ，拉杆满足强度要求。正应力小于屈服强度 ，拉杆处于弹性变形阶段。（3）偶发荷载下的正应力为 ，大于屈服强度，拉杆会产生塑性变形，卸载后可能留有残余伸长。可增大拉杆直径，或选用屈服强度更高的钢材。 【解析】，正常荷载下，。该应力小于许用应力及屈服强度，满足强度并处于弹性阶段。荷载增至320kN时应力为254.65MPa，超过屈服强度，可能产生残余伸长；可增大直径或采用高强钢材。 30.（10分）某建筑幕墙施工中，需设置一根水平拉结杆抵抗风荷载，设计轴向拉力为 。已知钢材许用应力为 ，拉结杆有效长度为 ，弹性模量为 。现场可选用直径为 、、 的圆钢拉杆。（1）按强度条件计算拉结杆所需的最小直径。（2）选用满足要求的最小规格拉杆，计算其工作应力和轴向伸长量。（3）施工人员在卸载后测得该拉杆仍有 的残余伸长，分析可能原因，并说明是否应继续使用。 【答案】（1）。 。（2）应选用直径为 的拉杆。。。。（3）残余伸长可能由曾经超载、材料屈服或反复加载造成。拉杆已出现塑性变形，不应继续使用，应更换并复核荷载条件。 【解析】按，得，故选32mm拉杆。其，，。卸载后仍有残余伸长，说明可能超载、屈服或反复加载导致塑性变形，应更换并复核荷载条件。 原创精品资源学科网独家享有版权，侵权必究！ 学科网（北京）股份有限公司 $