自考02461水工钢结构考试大纲（2025年版）

湖南省高等教育自学考试课 程考 试大 纲水工钢结构 （课程代码：02461）

湖南省教育考试院组编 2025 年 6 月02461 水工钢结构考试大纲第 1 页（共 9 页） 高等教育自学考试课程考试大纲课程名称：水工钢结构课程代码：02461

第一部分课程性质与目标

一、课程性质与特点

水工钢结构是高等教育自学考试水利水电工程专业的必考课程。本课程是在建筑材料、材料力学、结构力学及工程实践知识的基础上，按照工程结构使用的目的，研究与计算在预计各种荷载的作用下，在预定的使用期间内，使结构不致失效的一门学科，并为将来学习和掌握水工钢结构构件设计计算的基本理论、构造知识和计算方法创造条件， 在水利水电工程中有着广泛的应用，在学生的知识、能力和素质培养体系中，占有十分重要的地位。

二、课程目标与基本

要求水工钢结构课程主要讲授内容有：钢结构的连接、受弯构件设计、受压构件设计、 平面钢闸门设计，目的是让学生在掌握已学相关知识的基础上，初步掌握这方面的一般原理与具体计算方法。为水利水电工程建设提供可行合理的解决方案。具体来说，通过学习，自学者应掌握如下理论知识和基本技能：

（1）具有一定的钢结构基本理论如识，包括，钢材的材料性能，钢结构的连接、受弯构件设计、受压构件设计，获得解决问题的多种方法。

（2）学生在掌握已学相关知识的基础上，具备钢结构构件设计的能力，包括:方案、截面型式及材料的选择等；初步掌握这方面的一般原理与具体计算方法，为水利水电工程建设提供可行合理的解决方案。

三、与本专业其他课程的关系

本课程的先修课程为结构力学（本），该课程中关于结构静力平衡条件、弯曲理论、 压杆稳定、超静定结构解法等知识为本课程基本知识概念的理解打下基础。

第二部分考核内容与考核目标

第一章 绪论

通过本章的学习，了解钢结构的历史、发展与现状以及国内外钢结构发展概况，明确钢结构的性质，认识钢结构在水利工程中的作用、地位和未来发展前景，熟练掌握钢结构的特点及应用。

（一）钢结构的特点（重点）识记：钢结构的特点02461 水工钢结构考试大纲第 2 页（共 9 页）

（二）钢结构的分类和应用（次重点）识记：钢结构的性质理解：钢结构的分类及应用（三）钢结构的发展历史与现状（一般）识记：钢结构的发展史

第二章 钢结构的材料及设计方法

通过本章学习，了解钢材的破坏形式，了解影响钢材力学性能的主要因素，掌握钢材的主要力学性能，理解钢结构的设计方法。本章的难点内容为《钢结构设计规范》 （GB50017-2017）的计算方法及应用，要求考生具备扎实的概率论、数理统计和随机过程的知识基础，能够正确区分承载能力极限状态和正常使用极限状态两类极限状态，深刻理解以概率理论为基础的极限状态设计方法，根据不同的极限状态采取不同的分项系数设计表达式进行设计计算。

（一）钢材的破坏形式（一般）识记：1. 塑性破坏

2. 脆性破坏

（二）钢材的主要力学性能（重点）识记：1. 钢材的冲击韧性

2. 钢材的冷弯韧性

3. 钢材的焊接性能

4. 钢材的耐久性能理解：1. 钢材的强度

2. 钢材的塑性

（三）影响钢材力学性能的主要因素（次重点）

理解：1. 化学成分对钢材性能的影响

2. 温度对钢材性能的影响

3. 生产过程对钢材性能的影响

4. 钢材缺陷对钢材性能的影响

5. 应力集中对钢材性能的影响（四）复杂应力下钢材的工作性能（一般）

理解：多轴应力状态下钢材的屈服条件（五）钢材的疲劳（一般）识记：疲劳破坏的定义及性质理解：1. 影响疲劳强度的主要因素

2. 疲劳曲线

02461 水工钢结构考试大纲第 3 页（共 9 页）

3. 常幅疲劳验算和变幅疲劳验算（六）钢材的类别及选用（重点）识记：1. 钢材的类别

2. 钢材的规格

理解：钢材的选用原则（七）钢结构的设计计算（重点）识记：钢结构的设计要求理解：1. 结构的极限状态

2. 近似概率极限状态设计法应用：1. 《钢结构设计规范》（GB 50017-2017）的计算方法及应用

2. 《水利水电钢闸门设计规范》（SL 74-2013）采用的容许应力法

第三章 钢结构的连接

通过本章学习，了解钢结构连接形式、连接方法，初步掌握焊接连接、螺栓连接、 铆钉连接的方法和设计步骤，掌握焊接连接（角焊缝）、螺栓连接（普通螺栓）的设计方法、步骤。本章的难点内容为各种受力状态下直角角焊缝连接的设计计算，该难点需处理多向应力的叠加，计算步骤繁琐，考生应通过理解直角角焊缝连接的破坏机理、厘清应力分量定义、严格遵循规范步骤，反复练习，逐步攻克这一难点。

（一）钢结构的连接方法（重点）识记：钢结构的连接方法理解：不同钢结构连接方式的特点（二）焊接方法和焊缝连接形式（重点）识记：1. 电弧焊

2. 焊缝连接形式

3. 焊缝形式

4. 焊缝缺陷及焊缝质量检验（三）对接焊缝的构造与计算（重点）

理解：1. 对接焊缝的构造

2. 对接焊缝的计算（四）角焊缝的构造与计算（重点）识记：角焊缝的形式与强度理解：1. 角焊缝的构造要求

2. 直角角焊缝强度计算的基本公式应用：1. 轴向力作用下直角角焊缝连接的设计

2. 轴向力、剪力、弯矩共同作用下直角角焊缝连接的设计02461 水工钢结构考试大纲第 4 页（共 9 页）

3. 轴向力、剪力、扭矩共同作用下直角角焊缝连接的设计（五）焊接应力和焊接变形（次重点）识记：焊接应力产生的原因理解：1. 焊接应力对结构构件的危害

2. 减小或消除焊接残余应力的措施

3. 减小或消除焊变形的措施（六）螺栓连接（次重点）识记：1. 螺栓连接的排列

2. 螺栓连接的构造要求（七）普通螺栓连接的工作性能和计算（次重点）

理解：1. 普通螺栓连接的抗剪连接

2. 普通螺栓连接的抗拉连接（八）高强度螺栓连接的工作性能和计算（一般）

理解：高强度螺栓连接的工作性能应用：1. 高强度螺栓群抗剪计算

2. 高强度螺栓群抗拉计算

第四章 钢柱及钢压杆

通过本章的学习，了解轴心受压构件的应用及截面形式的选择，了解格构式轴心受压构件的组成形式、整体稳定、分肢的稳定性和强度，了解格构式轴心受压构件的缀件 （缀条、缀板）设计；掌握轴心受压构件的强度、刚度、局部稳定及整体稳定的要求；

熟练掌握实腹式轴心受压构件的截面设计步骤及应用。本章的难点内容为实腹式轴心受压构件的截面设计，轴心压杆的承载力主要受整体稳定和局部稳定控制，二者相互影响且需同时满足，截面设计需反复试算调整，形成闭环，考生应深入理解失稳机理、掌握规范公式的底层逻辑，并结合典型截面（工字形、圆形、箱形）的反复试算练习，可逐步攻克这一难点。

（一）轴心受力构件的应用和截面形式（一般）识记：1. 轴心受拉构件的概念

2. 轴心受压构件的概念理解：轴心受力构件的截面形式（二）轴心受力构件的强度和刚度（次重点）

理解：1. 轴心受压构件的强度计算

2. 轴心受压构件的刚度计算（三）轴心受力构件的整体稳定（重点）

理解：1. 轴心受压构件的弯曲屈曲

2. 实际轴心受压构件整体稳定的计算02461 水工钢结构考试大纲第 5 页（共 9 页）

（四）轴心受压构件的局部稳定（次重点）

理解：1. 翼缘自由外伸宽厚比的限值

2. 腹板高厚比的限值

3. 圆管径厚比的限值

4. 加强局部稳定的措施（五）实腹式轴心受压构件的截面设计（重点）

理解：1. 截面设计原则

2. 截面选择和验算

3. 构造要求

应用：1. 实腹式轴心受压构件型钢截面的设计及应用；

2. 实腹式轴心受压构件组合式截面（工字形）的设计及应用。

（六）格构式轴心受压构件（一般）识记：格构式轴心受压构件的组成形式理解：1. 格构式轴心受压构件的整体稳定

2. 分肢的稳定性和强度计算应用：格构式轴心受压构件的缀件（缀条、缀板）设计

第五章 钢梁

通过本章的学习，了解受弯构件钢梁的应用及截面形式的选择，了解梁翼缘的局部稳定性，了解梁腹板的局部稳定性及加劲肋设置；掌握受弯构件钢梁的强度、刚度、局部稳定及整体稳定的要求；熟练掌握轧成梁和焊接组合式（工字形）梁的截面设计步骤及应用。本章的难点内容为焊接组合梁的截面设计，焊接组合梁的截面设计内容包括初选截面和抗弯强度、抗剪强度、集中荷载下局部承压强度、整体稳定、局部稳定、刚度 （变形）等多种失效模式的验算，各种验算之间相互关联，综合性强，计算繁琐，要求考生在掌握钢梁的抗弯强度计算、抗剪强度计算、刚度计算、整体稳定性计算、局部稳定性计算等的基础上，学会多方面知识的综合运用。

（一）钢梁的强度和刚度计算（重点）

理解：1. 纯弯时梁的工作阶段

2. 截面形状系数和塑性发展系数

3. 钢梁的抗弯强度计算

4. 钢梁的抗剪强度计算

5. 钢梁的刚度计算（二）钢梁的整体稳定性（重点）识记：1. 临界荷载的概念

2. 梁整体稳定性的保证理解：梁整体稳定性的计算02461 水工钢结构考试大纲第 6 页（共 9 页）

（三）钢梁的局部稳定性（次重点）识记：局部稳定性概念理解：1. 梁翼缘局部稳定性计算

2. 梁腹板局部稳定性计算（四）轧成梁的设计（重点）识记：轧成梁的概念应用：轧成梁的设计及应用（五）焊接组合梁的截面设计（重点）识记：焊接组合梁的截面设计内容应用：焊接组合梁（工字形）的设计及应用

第六章 平面钢闸门

通过本章的学习，理解水工钢闸门的基本概念和分类，掌握平面钢闸门的组成和结构布置，了解平面钢闸门的设计原则和计算方法，熟悉平面钢闸门的安装、调试和维护。

本章的难点内容为面板和次梁的设计，面板和次梁的受力状态较为复合，边界条件具有模糊性，克服该难点的关键在于正确理解闸门结构的荷载传递路径、面板厚度与次梁间距的相互制约关系以及有效宽度的概念，考生应深入理解面板与梁格之间的连接形式、 竖直次梁与水平次梁之间的连接形式、次梁与主梁之间的连接形式，熟练掌握闸门结构的传力路径以及面板和次梁的荷载分布和计算图式。

（一）水工闸门的分类（一般）识记：1. 按闸门功用分类

2. 按闸门结构形式分类理解：闸门结构特点（二）平面钢闸门的组成和结构布置（重点）识记：1. 平面钢闸门的组成

2. 平面闸门的结构布置理解：主梁位置的计算（三）面板和次梁的设计（重点）

应用：1. 面板的设计

2. 次梁的设计

（四）主梁的设计（重点）识记：主梁的形式理解：1. 主梁的荷载

2. 主梁设计特点

（五）横向连接系和纵向连接系（重点）识记：1. 横向连接系02461 水工钢结构考试大纲第 7 页（共 9 页）

2. 纵向连接系

（六）边梁设计（次重点）识记：边梁设计内容（七）行走支承（一般）识记：1. 胶木滑道的构造

2. 滚轮支承的形式

3. 侧轮和反轮的作用（八）轨道（一般）识记：1. 轨道的计算内容

2. 止水座的构造

（九）止水、启闭力（一般）识记：1.止水的材料

2.止水的布置

理解：启闭力的计算方法

第三部分有关说明与实施要求

一、考核的能力层次表述

本大纲在考核目标中，按照“识记”、“理解”、“应用”三个能力层次规定其应达到的能力层次要求。各能力层次为递进等级关系，后者必须建立在前者的基础上，其含义是：识记：能知道有关的名词、概念、知识的含义，并能正确认识和表述，是低层次的要求。

理解：在识记的基础上，能全面把握基本概念、基本原理、基本方法，能掌握有关概念、原理、方法的区别与联系，是较高层次的要求。

应用：在理解的基础上，能运用基本概念、基本原理、基本方法联系学过的多个知识点分析和解决有关的理论问题和实际问题，是最高层次的要求。

二、教材

1．指定教材

《水工钢结构》，刘丽霞，姚占全，中国水利水电出版社，2020 年版。

2．参考教材

《水工钢结构》，赵占彪，中国水利水电出版社，2010 年版

三、

自学方法指导

1．在开始阅读指定教材某一章之前，先翻阅大纲中有关这一章的考核知识点及对知识点的能力层次要求和考核目标，以便在阅读教材时做到心中有数，有的放矢。

2．阅读教材时，要逐段细读，逐句推敲，集中精力，吃透每一个知识点，对基本概02461 水工钢结构考试大纲第 8 页（共 9 页） 念必须深刻理解，对基本理论必须彻底弄清，对基本方法必须牢固掌握。

3．在自学过程中，既要思考问题，也要做好阅读笔记，把教材中的基本概念、原理、方法等加以整理，这可从中加深对问题的认知、理解和记忆，以利于突出重点，并涵盖整个内容，可以不断提高自学能力。

4．完成书后作业和适当的辅导练习是理解、消化和巩固所学知识，培养分析问题、解决问题及提高能力的重要环节，在做练习之前，应认真阅读教材，按考核目标所要求的不同层次，掌握教材内容，在练习过程中对所学知识进行合理的回顾与发挥，注重理论联系实际和具体问题具体分析，解题时应注意培养逻辑性，针对问题围绕相关知识点进行层次（步骤）分明的论述或推导，明确各层次（步骤）间的逻辑关系。

四、对社会助学的要求

1．应熟知考试大纲对课程提出的总要求和各章的知识点。

2．应掌握各知识点要求达到的能力层次，并深刻理解对各知识点的考核目标。

3．辅导时，应以考试大纲为依据，指定的教材为基础，不要随意增删内容，以免与大纲脱节。

4．辅导时，应对学习方法进行指导，宜提倡“认真阅读教材，刻苦钻研教材，主动争取帮助，依靠自己学通”的方法。

5．辅导时，要注意突出重点，对考生提出的问题，不要有问即答，要积极启发引导。

6．注意对考生能力的培养，特别是自学能力的培养，要引导考生逐步学会独立学习，在自学过程中善于提出问题，分析问题，做出判断，解决问题。

7．要使考生了解试题的难易与能力层次高低两者不完全是一回事，在各个能力层次中会存在着不同难度的试题。

8．助学学时：本课程共 4 学分，建议总课时 72 学时，其中助学课时分配如下：

章次章节名称学时

第一章

绪论

第二章

钢结构的材料及设计方法

第三章

钢结构的连接

第四章

钢柱及钢压杆

第五章

钢梁

第六章

平面钢闸门合计

五、关于命题考试的若干规定

1．本大纲各章所提到的内容和考核目标都是考试内容。试题覆盖到章，适当突出重点。

2．试卷中对不同能力层次的试题比例大致是：“识记”为 30%、“理解”为 40%、“应用”为 30%。

3．试题难易程度应合理：容易、中等、难比例为 3：4：3。

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4．每份试卷中，各类考核点所占比例约为：重点占 60%，次重点占 30%，一般占10%。

5．试题类型一般分为：单项选择题、多项选择题、名词解释题、简答题、综合应用题。

6．考试采用闭卷笔试，考试时间 150 分钟，采用百分制评分，60 分合格。

六、题型示例（样题）

一、单项选择题

（本大题共 20 小题，每小题 1 分，共 20 分）在每小题列出的四个备选项中只有一个是符合题目要求的，请将其选出并将“答题卡”上的相应字母涂黑。错涂、多涂或未涂均无分。

1．关于钢结构的特点叙述错误的是A．建筑钢材的塑性和韧性好 B．钢材的耐热性和防火性好 C．钢材的耐腐蚀性很差 D．钢结构更适合于建造高层和大跨结构

二、多项选择题

（本大题共 5 小题，每小题 2 分，共 10 分）在每小题列出的五个备选项中至少有两个是符合题目要求的，请将其选出并将“答题卡”上的相应字母涂黑。错涂、多涂、少涂或未涂均无分。

21．钢结构的连接方法有A．焊接连接 B． 螺栓连接 C． 铆钉连接 D． 胶接 E． 绑扎连接

三、名词解释题

（本大题共 6 小题，每小题 3 分，共 18 分）

26．轴心受压构件

四、简答题

（本大题共 5 小题，每小题 6 分，共 30 分）

32．简述钢结构的优缺点。

五、综合

应用题（本大题共 2 小题，每小题 11 分，共 22 分）

37．试设计一双盖板的角焊缝对接接头，已知钢板截面为 300mm×14mm，承受轴心力设计值（静力荷载），钢材 Q345-B，手工焊，焊条 E43， w ff  N/mm2。