钢结构原理复习思考题

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1、钢结构设计原理复习思考题 2016.5.27修改第1章 绪论1. 钢结构与其它材料的结构相比，具有哪些特点？1) 钢材强度高，结构重量轻2）材质均匀，且塑性韧性好3) 良好的加工性能和焊接性能4）密封性好5）钢材的可重复使用性6）钢材耐热但不耐火7）耐腐蚀性差8）钢结构的低温冷脆倾向 2. 根据钢结构特点，钢结构有哪些合适的应用范围？1）大跨结构2）工业厂房3）受动力荷载影响的结构4）多层和高层建筑5）高耸结构6）可拆卸的结构7）容器和其他构筑物8）轻型钢结构9）钢和混凝土的组合结构 （要和上面的钢结构特点联系起来）3. 我国钢结构设计规范规定钢结构采用什么设计方法？具体的准则是什么？设计方法

2、主要以概率极限状态设计法为主，对于钢结构的疲劳验算，以及储液罐和压力容器等结构，则依然沿用以经验为主的容许应力设计法 具体的准则:结构在规定的设计使用年限内应满足的功能： 在正常施工和正常使用时，能承受可能出现的各种作用； 在正常使用时具有良好的工作性能； 在正常维护下具有良好的耐久性； 在设计规定的偶然事件发生时（后），仍能保持整体稳定性。可靠性：结构在规定的时间（设计基准期，一般为50年）内，在规定的条件（正常设计、正常施工、正常使用和正常维护）下，完成预定功能的能力。可靠度：结构在规定的时间内，在规定的条件下，完成预定功能的的概率。是度量结构可靠性的指标。可靠度指标: 可以作为衡量结构可

3、靠度的一个数量指标，只要求出就可获得对应的失效概率。 两种极限状态指的是什么？其内容有哪些？指的是承载能力极限状态和正常使用极限状态，其中承载能力极限状态包括构件和连接的强度破坏、疲劳破坏和因过度变形而不适于继续承载、结构和构件丧失稳定、结构转变为机动体系和结构倾覆，正常使用极限状态包括影响结构、构件和非结构构件正常使用或外观的变形、影响正常使用的振动、影响正常使用或耐久性能的局部破坏（包括组合结构中混凝土裂缝）4. 分项系数设计准则的公式中，各符号的意义是什么？两种极限状态设计时对各物理量的代表值有什么要求？o 结构重要性系数，不应小于：1.1（安全等级一级或使用年限100年）,1.0（50

4、年）, 0.9（5年）， 0.95（25年）G 永久荷载分项系数 当其效应对结构不利时 -对可变荷载效应控制的组合，应取1.2; -对永久荷载效应控制的组合，应取1.35; 当其效应对结构有利时 -一般情况下应取1.0； -对结构的倾覆、滑移或漂浮验算，应取0.9。 Q 可变荷载的分项系数 -一般情况下应取1.4； -楼面活荷载标准值大于4kN/m2时应取1.3； -对构件承载力有利时，取为0。第2章 钢结构的材料1. 钢材的生产和加工工艺有哪些？对钢材质量和组织结构各有什么影响？钢材的浇铸和脱氧 沸腾钢用锰作脱氧剂，成本低，但质量较差，不适合连铸工艺； 镇静钢用锰加硅作脱氧剂，成本高，质量好

5、，适合连铸； 特殊镇静钢用铝补充脱氧。热加工使金属晶粒变细，压合缺陷，性能得到改善。轧制压缩比大的钢材强度较高。 （故钢材的强度按板厚分组 ）冷加工 产生冷作硬化，强度提高但塑性、韧性减少。应尽量避免局部冷加工硬化。 热处理 退火:将钢材加热至850-900，保温一段时间，随炉温下降至500以下，再放至空气中冷却；正火:将钢材加热至850-900，保温后从炉中取出在空气中冷却；淬火:将钢材加热至900以上，保温后快速在水中或油中冷却；回火:将淬火后的钢材加热到某一温度进行保温，而后在空气中冷却；调质处理=淬火高温回火2. 钢结构的破坏形式有哪两种？其特点如何？它们的区别在哪里？塑性破坏的特点是

6、当应力超过屈服强度后材料有明显塑性变形，当应力继续增大，断面出现颈缩，有持续的变形时间。可以采取补救措施。脆性破坏的特点是破坏前无征兆（变形很小），断口平直，破坏突然发生。往往瞬间发生破坏，无法察觉和补救，后果严重！3、钢材有哪几项主要机械性能指标？各项指标可用来衡量钢材哪些方面的性能？ 各指标如何测定？钢材的单调拉伸应力应变曲线提供了三个重要的力学性能指标：（1）屈服点fy钢结构设计中应力允许达到的最大限值。 （2）抗拉强度fu钢材受拉时能承受的极限应力（3）伸长率5 ，伸长率是衡量钢材塑性应变能力的重要指标。(4）冷弯性能：衡量钢材塑性变形能力和冶金质量的综合指标，可通过冷弯试验确定。(5

7、) 冲击韧性：衡量带有缺口的钢材在冲击荷载作用下抵抗脆性破坏能力的指标，可通过由冲击试验确定。 4、复杂应力状态下钢材的工作性能和单向应力状态下有什么不同？（1）当1、 2、3为同号应力且数值接近时，虽应力很大但zs很难达到fy ，很难进入塑性状态，变现表现为脆性破坏；（2）有异号应力时，则zs容易达到fy ，会较早进入塑性状态。 5、影响钢材机械性能的主要因素有哪些？各因素的影响规律有哪些？因素：1）化学成分的影响1. 碳（C）：钢材强度的主要来源。（纯铁软） 含碳量 ，强度 ，塑性韧性 ，焊接性能 ，抗腐蚀性 2.硫（S）：有害元素，使钢材“热脆”。 3.磷（P）：有害元素，使钢材“冷脆”

8、 。 4.锰（Mn）：有益元素。弱脱氧剂。提高钢材强度，同时不显著降低塑性和韧性。 5.硅（Si）：有益元素。强脱氧剂。提高钢材强度，同时不显著降低塑性和韧性。 6.钒（V）：有益元素。细化晶粒，既提高强度又可保持塑性。 7.氧（O）：有害元素，使钢材“热脆”。 8.氮（N）：有害元素，使钢材“冷脆” 。 9.铜（Cu）：提高钢材抗锈蚀性，用于耐候钢。 10.氢（H) ：有害元素，使钢材“氢脆”2）钢材的焊接性能含碳量0.12%0.20%最好，焊接结构宜用Q235B、C、D的碳素钢，及碳当量不超过0.38的低合金钢。3）钢材的硬化 见下题4）应力集中的影响出现同号应力场，阻碍了塑性变形 钢材变

9、脆。截面改变的尖锐程度越大，应力集中越严重，钢材越脆。5）荷载类型的影响 速度，屈服点，脆性。 常温（200C）时影响不大；低温时应考虑加荷速率的影响。6）温度的影响200以内对钢材性能无大影响，该范围内随温度升高总的趋势是强度、弹性模量降低，塑性增大。250左右抗拉强度略有提高，塑性降低，脆性增加兰脆现象，该温度区段称为“兰脆区”。 260320产生徐变现象。 600左右弹性模量趋于零。6、什么是钢材的硬化，硬化有哪些类型？其定义是什么？时效硬化随时间的增长，碳和氮的化合物从晶体中析出，使使钢材的强度提高，塑性和韧性下降。冷作硬化当荷载超过材料比例极限卸载后，再次加载则钢材的屈服点提高，塑性

10、和韧性降低。应变时效钢材产生塑性变形时，碳、氮化合物更易析出。即冷作硬化的同时可以加速时效硬化，也称“人工时效”。7、什么是蓝脆现象？250左右抗拉强度略有提高，塑性降低，脆性增加兰脆现象，该温度区段称为“兰脆区”。8、什么是钢材的疲劳？影响疲劳强度的主要因素是哪些？钢结构疲劳承载力的设计方法是什么？钢材在连续交变荷载作用下，会逐渐累积损伤、产生裂纹及裂纹逐渐扩展，直到最后破坏，此现象称为疲劳。因素：应力幅、应力循环次数、缺陷设计方法：1）疲劳计算仍然采用容许应力设计法； 2）计算时用荷载的标准值； 3）由于来源于试验，已考虑动力效应，计算 时不再考虑动力系数。9、钢结构采用的钢材主要有哪几类

11、？牌号如何表示？1） 碳素结构钢 Q235-A F 代表屈服点为235N/mm2的A级沸腾碳素结构钢钢号表示方法：代表屈服点的字母Q、屈服点数值（N/mm2）、质量等级符号（A/B/C/D）、脱氧方法符号（F/b/Z/TZ）四个部分组成。 “F”代表沸腾钢，“b”代表半镇静钢，“Z”代表镇静钢,“TZ”代表特种镇静钢。标注时Z和TZ可省略。2）低合金高强度结构钢 低合金高强度结构钢的牌号命名与碳素结构钢相似，只是质量等级分为A、B、C、D、E五等，低合金高强度结构钢采用的脱氧方法均为镇静钢或特殊镇静钢，故可不加脱氧方法的符号。 3）优质碳素结构钢 钢号：用平均含碳量的万分数表示，按锰含量分两类

12、。35Mn含碳量为0.35%的较高锰含量的优质碳素结构钢合金结构钢 35Mn2含碳量为0.35%，含锰量为1.5%2.49%的合金结构钢10、热轧型钢的规格如何表示？1）H型钢，“HW高度宽度腹板厚度翼缘厚度”如 “HW3003001119” “HN2001005.68.5” 2）工字钢，I+截面高度的厘米数+腹板厚度类别 如 “I20a”3）槽钢 ，与工字钢相似 如“ 20b”4）角钢 等肢角钢，边长厚度 如 “L635” 不等肢角钢，长边宽短边宽厚度 如 “L125808”11、承重结构的钢材应具有哪些机械性能及化学成分的合格保证？(1)一般的承重结构，要求钢材应具有抗拉强度、伸长率、屈服

13、强度和硫、磷含量的合格保证；对焊接结构尚应具有含碳量的合格保证；(2)焊接承重结构以及重要的非焊接承重结构采用的钢材，还应具有冷弯试验的合格保证；(3)对需要疲劳验算的钢结构，规范建议：根据结构工作温度直接查表2.6.4。第3章 连接1. 钢结构有哪几种连接方法？它们各在哪些范围应用较合适？连接方法：焊接连接、铆钉连接、螺栓连接、紧固件连接焊缝连接：优点构造简单、用料经济、制造加工方便、密闭性好、结构刚度大；缺点：热影响区变脆、有残余应力及残余变形、裂纹易扩展、易低温冷脆。铆钉连接：优点塑性和韧性较好，传力可靠，质量易于检查。缺点：劳动强度大，施工条件差，施工速度慢。费钢费工，现已很少采用。

14、普通螺栓连接C级螺栓（粗制螺栓）：用类孔，孔径比杆径大1.53mm。用于安装连接及次要连接。高强度螺栓摩擦型连接：优点与铆钉类似，施工方便。2. 焊接方法、焊缝型式有哪些？焊条的级别及选用原则是什么？焊接方法：手工电弧焊、自动或半自动埋弧焊、气体保护焊、电渣焊、电阻焊、螺柱焊焊缝形式：1）对接焊缝（正对接焊缝和斜对接焊缝、T型对接焊缝）2）角焊缝（正面角焊缝、侧面角焊缝和斜焊缝）3. 焊缝质量级别如何划分和应用？ 焊缝按其检验方法和质量要求分为一级、二级和三级。三级焊缝只要求对全部焊缝作外观检查且符合三级质量标准；一、二级焊缝除对全部焊缝作外观检查并符合相应级别的质量标准外，尚要求一定数量的超声波探伤，必要时采用射线探伤检验。4. 普通螺栓和高强度螺栓的级别如何表示？普通螺栓材料性能等级为4.6级或4.8级。（小数点前数字表示最小抗拉强度fu400N/mm2 ，小数点后数字表示屈强比 fy/fu=0.6或0.8 ） 高强度螺栓材料性能等级为8.8级或10.9级。5. 常用焊缝附号表示的意义分别是什么？ 焊缝代号由引出线（横线和带箭头的斜线）、图形符号（单边角焊缝、双边角焊缝、V型坡口焊缝、塞焊缝、围焊缝等）和辅助符号（如现场安装焊缝）组成。箭头所指一侧焊缝的