钢结构基本原理思考题简答题答案

钢结构基本原理简答题思考题答案

2、钢结构的特点是什么？

①强度高、重量轻；②材质均匀、可靠性高；③塑性、韧性好；④工业化程度高；⑤安装方便、

施工期短；⑥密闭性好、耐火性差；⑦耐腐蚀性差。

第二章钢结构的材料

6、什么是钢材的主要力学性能（机械性能）？

钢材的主要力学性能（机械性能）通常是指钢厂生产供应的钢材在标准条件（205℃）下均匀拉伸、冷弯和冲击等单独作用下显示的各种机械性能（静力、动力强度和塑性、韧性等）。

7、为什么钢材的单向均匀拉伸试验是钢材机械性能的常用试验方法？

钢材的单向均匀拉伸比压缩、剪切等试验简单易行，试件受力明确，对钢材缺陷的反应比较敏感，试验所得各项机械性能指标对于其它受力状态的性能也具有代表性。因此，它是钢材机械性能的常用试验方法。

8、净力拉伸试验的条件有哪些？

①规定形状和尺寸的标准试件；②常温（205℃）；③加载速度缓慢（以规定的应力或应变速

度逐渐施加荷载）。

9、在钢材静力拉伸试验测定其机械性能时，常用应力-应变曲线来表示。其中纵坐标为名义应力，试解

释何谓名义应力？

所谓名义应力即为试件横截面上的名义应力=F/A0（F、A0为试件的受拉荷载和原横截面面积）。

10、钢材的弹性？

对钢材进行拉伸试验，当应力不超过某一定值时，试件应力的增或减相应引起应变的增或减；

卸除荷载后（=0）试件变形也完全恢复（ε=0），没有残余变形。钢材的这种性质叫弹性。

11、解释名词：比例极限。

比例极限：它是对钢材静力拉伸试验时，应力-应变曲线中直线段的最大值，当应力不超过比例极限时，应力应变成正比关系。

12、解释名词：屈服点

屈服点：当钢材的应力不增加而应变继续发展时所对应的应力值为钢材的屈服点。

13、解释名词：弹性变形

弹性变形：卸除荷载后，可以完全恢复的变形为弹性变形。

14、解释名词：塑性变形

塑性变形：卸除荷载后，不能恢复的变形。

15、解释名词：抗拉强度

抗拉强度：钢构件受拉断裂时所对应的强度值。

16、解释名词：伸长率

伸长率是钢结构试件断裂时相对原试件标定长度的伸长量与原试件标定长度的比值，用δ5；或δ10表示。δ5 表示试件标距l0与横截面直径d0之比为5；δ10表示试件标距l0与横截面直径d0之比

为10。对于板状试件取等效直径d0=2π0A A0为板件的横截面面积。

17、钢材承载力极限状态的标志是什么、并做必要的解释。

钢材在弹性阶段工作即σ﹤f y时，应力与应变间大体呈线性正比关系，其应变或变形值很小，钢材具有持续承受荷载的能力；但当在非弹性阶段工作即σ﹥f y时，钢材屈服并暂时失去了继续承受荷载的能力，伴随产生很大的不适于继续受力或使用的变形。因此钢结构设计中常把屈服强度f y定为构件应力可以达到的限值，亦即把钢材应力达到屈服强度f y作为强度承载力极限状态的标志。

18、解释屈强比的概念及意义。

钢材屈服强度与抗拉强度之比称为屈强比。屈强比表明设计强度的一种储备，屈强比愈大，强度储备愈小，不够安全；屈强比愈小，强度储备愈大，结构愈安全，但当钢材屈强比过小时，其强

度利用率低，、不经济。

19、什么是钢材的冷弯性能？

钢材的冷弯性能是衡量钢材在常温下弯曲加工产生塑性变形时对产生裂纹的抵抗能力的一项指标。

20、钢材的冷弯性能和哪些因素有关？

钢材的冷弯性能取决于钢材的质量，并与试验所取弯心直径d对钢材厚度a的比值有关。

21、能否用钢材的冷弯性能考察钢材在复杂应力状态下发展塑性变形能力，为什么？

钢材的冷弯性能不但是检验钢材适应冷加工能力和显示钢材内部缺陷（如分层、离析、非金属夹杂、气泡等）状况的一项指标；而且由于冷加工时试件中部受弯部位受到冲头挤压以及弯曲和剪切的复杂作用，因此也是考察钢材在复杂应力状态下发展塑性变形能力的一项标志。

22、什么是钢材的冲击韧性？

钢材的冲击韧性是指钢材在冲击荷载作用下断裂时吸收机械能的一种能力，是衡量钢材抵抗可能因低温、应力集中、冲击荷载作用等而导致脆性断裂能力的一项机械性能。

23、测定钢材冲击韧性时，常用标准试件的型式有哪几种？

测定钢材冲击韧性时，常用标准试件的型式有梅氏（Mesnager）U型缺口试件和夏比（Charp）V 型缺口试件两种。

24、如何测定钢材的冲击韧性？

钢材的冲击韧性通常采用有特定缺口的标准试件，在材料试验机上进行冲击荷载试验，使试件断裂来测定。

25、何谓钢材的弹性极限？

对钢材进行拉伸试验，当应力不超过某一定值时，试件应力的增或减相应引起应变的增或减；

卸除荷载后（=0）试件变形也完全恢复（ε=0），没有残余变形。钢材的这种性质叫弹性。在应力-应变曲线上，弹性阶段所对应的最高应力点f e称为弹性极限。

26、试解释钢材U型缺口试件的冲击韧性指标αk的含义。

钢材U型缺口试件的冲击韧性指标一般用冲击值αk表示，即用冲击荷载使试件断裂时试件所吸收（消耗）的功A k除以缺口处横截面面积所得的值，其单位为J/mm2（即Nmm/mm2）或Nmm/mm2。27、试解释钢材V型缺口试件的冲击韧性指标A kv的含义。

钢材V型缺口试件的冲击韧性指标一般用冲击功A kv来表示。

29、钢材的冲击韧性和哪些因素有关？

钢材的冲击韧性与①钢材质量、②试件缺口状况、③加载速度、④温度、⑤钢材厚度有关。其中温度越低、钢材厚度越大，其冲击韧性越差。

30、决定钢材机械和加工工艺性能的主要因素是什么？什么因素与钢材的机械性能有密切关系？什么因

素对钢材的机械性能有重要影响？

决定钢材机械和加工工艺性能的主要因素是①钢材的化学成分及其②微观组织结构；

钢材的①冶炼、②浇注、③轧制等生产工艺与钢材的机械性能有密切关系；

钢结构的①加工、②构造、③尺寸、④受力状态、及其所处的⑤环境温度等对钢材的机械性能有重要影响？

31、钢的主要化学成分是什么？钢材中的微量元素包括什么？

钢材主要化学成分是铁，在普通的碳素钢中约占99%；

钢材中的微量元素有①碳（C）；②有利元素锰（Mn）、硅（Si）；③有害杂质元素硫（S）、磷（P）、氧（O）、氮（N）、氢（H）；④在合金钢中还有特意添加以改善钢材性能的某些合金元素，如锰（Mn）、钒（V）等。

32、碳元素对钢材的性能有哪些影响？

碳含量对钢的强度、塑性、韧性和焊接性有决定性的影响。（其中焊接性是指钢材对焊接的适应

性，主要指在一定的焊接工艺条件下获得优质焊接接头的难易程度。）随着碳含量的增加，钢材的抗拉强度和屈服强度提高；但其塑性、冷弯性能和冲击韧性、特别是低温冲击韧性降低，焊接性也变坏。结构钢材的碳含量不能过高，通常不超过0.22%。

36、硫元素对钢材的性能有哪些影响？

硫是钢中十分有害的元素。①硫的化合物使钢的焊接性变坏；②硫降低钢材的塑性和冲击韧性。

37、磷元素对钢材的性能有哪些影响？

磷是钢中十分有害的元素。磷的有害作用主要是①使钢在低温时韧性降低并容易产生脆性破坏；

在高温时，②磷会降低钢的塑性。

38、何为“热脆”？

硫与铁的化合物硫化铁（FeS），散布在钢材纯铁体的间层中，当温度在800～1200℃时熔化而使钢材出现裂纹，这种现象称为“热脆”。“热脆”会使钢的焊接性变坏。

39、何为“冷脆”？

钢材中由于某些有害元素的存在（如磷元素），使钢材在低温时韧性降低并容易产生脆性破坏，这种现象称为“冷脆”。

42、钢冶炼后因浇注方法（脱氧程度或方法）不同可以分为几种？

钢冶炼后因浇注方法不同可以分为四种，分别是：①沸腾钢、②半镇静钢、③镇静钢、和④特殊镇静钢。

43、什么是沸腾钢？

沸腾钢是在炉中和盛钢桶中的熔炼钢液中仅用弱脱氧剂锰铁进行脱氧，当钢液注锭时，钢液中仍保留有相当多的氧化铁，与其中的碳等化合生成一氧化碳（CO）等气体大量逸出，致使钢液剧烈“沸腾”，所以称其为沸腾钢。

44、沸腾钢具有什么特点？

沸腾钢的缺点是：①沸腾钢注锭后，冷却速度快，溶于钢液中的气体不能全部逸出，而且容易形成气泡包在钢锭中；②“沸腾”使硫、磷杂质分布不均匀，出现其局部富集的“偏析”现象；③钢的“偏析”及分布不均匀的气泡，不但使钢材的质量不均匀，而且常常使轧制钢材产生分层，降低钢材、特别是厚钢板的抗层状撕裂（即钢板在厚度方向上受拉而分层破坏）的能力。

沸腾钢的优点是：①沸腾钢生产工艺简单；②价格便宜；③质量能满足一般承重钢结构的要求，因此其应用范围比较广泛。

45、什么是镇静钢？

镇静钢是在熔炼钢液中加入适量的强脱氧剂硅（或铝）和锰等，进行彻底脱氧，因而钢液注锭时不发生沸腾现象，钢液在钢锭模中平静地逐渐冷却，所以称其为镇静钢。

46、镇静钢具有什么特点？

镇静钢的优点是：由于钢液不沸腾、冷却速度比较慢，钢液中的残余气体比较容易逸出，因而

①钢材的质量优良、质地均匀、组织致密、杂质少、偏析小。与沸腾钢相比，②其冲击韧性和焊接

性比较好；③冷脆和时效敏感性比较小；④强度和塑性也略高。

镇静钢的缺点是：①镇静钢需要一定量的强脱氧剂；②铸锭时需要适当保温；③工艺过程复杂；

④冷却后钢锭头部因缩凹而需要切除的部分（约为20%）比较多；⑤价格相应也较高。

47、什么是半镇静钢？

半镇静钢是在熔炼钢液中加入少量的强脱氧剂氧化硅（或铝），其脱氧程度、质量、价格介于沸腾钢和镇静钢之间，因而称其为半镇静钢。

48、什么是特殊镇静钢？

特殊镇静钢的脱氧程度比镇静钢更高，一般应含有足够的形成细晶粒结构的元素，如铝等，通常是用硅脱氧后再用铝补充脱氧。我国碳元素结构钢中的Q235-D钢，以及桥梁用钢如16Mnq等属特殊镇静钢。

50、热处理的作用是什么？

普通钢材轧制后是自然堆放而不做热处理。如经过适当的热处理，则可以显著提高其强度并保

持其良好的塑性和韧性。我国一般钢结构中目前尚不采用热处理钢材，而高强度螺栓则是用一些强度较高的优质碳素结构钢（45、35号钢）或低合金结构钢（20MnTiB、40B、35VB钢等），制成螺栓后进行热处理调质（淬火后高温回火），以进一步提高其强度和质量性能。

51、钢材中的残余应力是如何产生的？

热轧型钢中的热轧残余应力是因其热轧后不均匀冷却而产生的。其发生机理是：

①在型钢热轧终结时，其截面各处的温度大体相同，但其边缘、尖角及薄细部位因与空气接触

表面多而冷却凝固较快，其余部分冷却凝固较迟缓。先冷却部位常形成强劲的约束，阻止后冷却部位金属的自由收缩，从而常使随后冷却的部位受拉，在型钢中产生复杂的残余应力分布。

②钢材在以后的调直和加工（剪切、气割、焊接等）还将改变“①”中的残余应力分布。

钢材或构件经过退火或其它方法处理后，其残余应力可部分乃至全部消除。

52、残余应力对钢材的受力性能有何影响？

①钢构件承受荷载时，荷载引起的应力将与截面残余应力叠加，使构件某些部位提前达到屈服

强度并发展塑性变形。如继续增加荷载，只有截面弹性区承受荷载的增加值，而塑性区的应力不再增加。所以，构件达到强度极限状态时的截面应力状态与没有残余应力时完全相同，即残余应力不影响构件强度。

②由于构件截面塑性区退出受力和发展塑性变形，残余应力将降低构件的刚度和稳定性。

③残余应力特别是焊接残余应力与荷载应力叠加后，常使钢材处于二维或三维的复杂应力状态

下受力，将降低其抗冲击断裂和抗疲劳破坏的能力。

53、温度对钢材的机械性能有何影响？

钢材的机械性能随温度的不同而有变化，①当温度由常温升高时，钢材的屈服强度f y、抗拉强度f u和弹性模量E的总趋势是降低的，但在150℃以下时变化不大；②钢材的温度由常温下降至负温度范围内时，钢材的强度（f y、f u）等虽有提高，但塑性和韧性降低、脆性增加。

54、何为“蓝脆”？

当温度在250℃左右时，钢材的抗拉强度f u反而有比较大的提高，但此时相应的伸长率δ比较低、冲击韧性变差，钢材在此温度范围内破坏时常呈脆性破坏特征，称其为“蓝脆”。

55、什么是钢材的冷加工硬化（冷作硬化、应变硬化）？

σ

如图所示：由钢材重复加载的σ-ε曲线显示，当第一次加载（由O点开始）至已经发展塑性变形的J点后完全卸载至O/点；当再次加载时σ-ε曲线大致将按卸载时的原有直线O/J回升，荷载更大时再沿原来的钢材一次加载情况的σ-ε曲线的JGH段变化，表现为钢材的屈服强度提高，弹性范围增加，塑性和伸长率降低。钢材的这种性质称为钢材的冷加工硬化（冷作硬化、应变硬化）。

56、钢材的冷加工硬化对钢材的性能有何影响？

钢材在冷拉、冷拔、冷弯、冲切、剪切等冷加工时都会产生很大的塑性变形，由此产生冷作硬化。①冷作硬化可提高钢材的屈服强度，②但同时降低塑性和增加脆性，③对钢结构特别是承受动力荷载的钢结构是不利的。

57、何为钢材的实效硬化？

钢材随时间进展将使屈服强度和抗拉强度提高、伸长率和冲击韧性降低，称为钢材的实效硬化。

58、试解释钢材发生实效硬化的机理？

钢材发生实效硬化是由于高温时溶于钢材纯铁体中极少量的氮等，随着时间的延长从纯铁中析

出，并形成自由氮化物而存在于纯铁晶粒间的滑动面上，阻止了纯铁体晶粒间的滑移，因而约束了塑性发展。

60、何为钢材的应力集中？

钢材的标准拉伸试验是采用经过机械加工的光滑圆形或板状试件，在轴心拉力作用下试件截面应力分布均匀。而实际钢结构的构件中常有孔洞、缺口等，致使构件截面突然改变。在荷载作用下，这些截面突变处的某些部位（孔洞边缘或缺口尖端等处）将产生局部高峰应力，其余部位应力比较低而且分布极不均匀，这种现象称为钢材的应力集中。

61、何为应力集中系数？并叙述其作用。

通常把钢材截面的高峰应力与平均应力（当构件截面受轴心力作用时）的比值称为应力集中系数。用希腊字母η表示。

应力集中系数可表明应力集中程度的高低，其值取决于构件截面突然改变的急剧程度。

62、试叙述应力集中对钢材性能的影响。

①在应力集中的高峰应力区内，通常存在着同号的平面应力状态或立体（三维）应力状态，这

种应力状态使钢材的变形发展困难而导致脆性状态破坏。钢材构件截面缺口改变愈急剧、即应力集中愈高的试件，其抗拉强度愈高，但塑性愈差、发生脆性破坏的可能性也愈大。

②应力集中引起孔槽边缘处局部的应力高峰；当结构所受净力荷载不断增加时，高峰应力及其

邻近处局部钢材将首先达到屈服强度。此后继续增加荷载将使该处发展塑性变形而应力保持不变，所增加的荷载由邻近应力较低处即尚未达到屈服强度部分的钢材承受。然后塑性区逐步扩展，直到构件全截面都达到屈服强度时即为强度的极限状态。因此，因此应力集中一般不影响截面的静力极限承载力，具体进行钢结构设计时可不考虑应力集中的影响。

③比较严重的应力集中、特别是在动力荷载作用下，加上残余应力和钢材加工的冷作硬化等不

利因素的影响，常是结构、尤其在低温环境下工作的钢结构发生脆性破坏的重要原因。

所以进行钢结构设计时，应尽量减免构件截面的急剧改变，以减少应力集中，从构造上防止构件的脆性破坏。

63、什么是钢材的疲劳或疲劳破坏？

钢材在循环应力多次反复作用下裂纹生成、裂纹扩展、以至钢材断裂破坏的现象称为钢材的疲劳和疲劳破坏。

64、钢材的疲劳破坏有何特征？

钢材发生疲劳破坏时，①破坏面上的应力低于钢材的抗拉强度，甚至低于其屈服强度；②破坏断口比较整齐，其表面有比较清楚的疲劳纹理，该纹理显示以某点为中心向外呈半椭圆状放射型的海滨沙滩痕迹般的现象；③通常构件没有明显的变形，呈现出突然的脆性破坏特征。

65、钢材的疲劳破坏与什么因素有关？

钢材的疲劳破坏与①钢材的质量、②构件的几何尺寸、③钢材的缺陷、④循环荷载在钢材内部引起的反复循环应力的特征⑤及循环次数有关。

66、钢材的疲劳破坏应力幅或疲劳容许应力幅主要取决于哪些因素？哪些因素影响不显著？

因为钢构件或连接的疲劳破坏是在循环应力反复作用下，产生疲劳裂纹并发生扩展，最终导致钢构件或连接断裂。所以，疲劳破坏应力幅或疲劳容许应力幅主要取决于①应力循环次数n、②构件或连接的具体构造细节和③应力集中程度。

钢材强度等级对疲劳破坏应力幅或疲劳寿命的影响并不显著。

67、钢材疲劳破坏时循环应力特征用什么来描述？

钢材疲劳破坏时的循环应力特征可用应力随时间变化的曲线即应力谱描述。疲劳破坏试验通常采用正弦波应力谱，标志应力谱特征①可用应力比ρ=σmin/σmax和②σmax（σmax和σmin分别为绝对值最大和最小应力，并常以σmax的应力为正）来表示；③也可以用应力幅△σ=σmax-σmin和④σmax表示。

68、何为钢材的疲劳强度极限？或何为钢材的耐久疲劳强度？

根据钢材的疲劳试验结果，当钢材、试件、试验环境条件相同、并且应力比ρ=σmin/σmax为定值时，最大应力σmax随疲劳破坏时应力循环次数n的增加而降低，而且σ-n曲线具有平行于n轴的渐

进线。当n趋于很大时，σmax趋于σe f。σe f表示应力循环无穷多次时试件不致发生疲劳破坏的循环应力σmax的极限值，称为钢材的疲劳强度极限或称为钢材的耐久疲劳强度。

69、何为钢材的条件疲劳强度？

由于钢材的应力循环次数n≥5×106时的疲劳强度变化已经趋于很小，实际应用上常取相应于n=5×106次的疲劳强度作为钢材的耐久疲劳强度，而相应于其它循环次数的疲劳强度σmax称为钢材的条件疲劳强度。

71、对何种钢结构及对钢结构的何部位在何种条件下应进行疲劳计算？

钢结构设计规范规定：对承受动力荷载重复作用的钢构件（如吊车梁、吊车桁架等），当应力变化的循环次数n≥105次时，应对应力循环中出现拉应力的部位进行疲劳计算。而对于上述条件下，出现压应力的部位则不进行疲劳计算，这是因为，对于钢构件或其连接中的微裂纹在压应力的作用下，裂纹不会扩展，而且有逐渐闭合的趋势。

72、对钢结构进行疲劳计算时应选用荷载的什么值？如何考虑动力系数对荷载的影响？

计算疲劳破坏时，作用于钢结构的荷载取标准值，不乘荷载分项系数，也不乘动力系数，并按弹性方法计算其应力。这是因为引起疲劳破坏的荷载是经常重复作用的正常使用荷载，即不乘分项系数的荷载标准值。

动力系数的影响在以试验为基础确定的疲劳计算公式和参数中已经加以考虑。

73、对钢结构进行疲劳计算时，如何考虑应力集中与缺陷对疲劳的影响？

在对钢结构进行疲劳计算时，不另外考虑应力集中与缺陷（如气孔、非金属夹杂、偏析、咬边、未焊透、未熔透等）的影响，其不利影响已在各部位按具体构造进行疲劳计算分类时加以考虑。但在设计时应该注意从构造上避免过大的应力集中，特殊不利情况时另作考虑。

74、什么叫做钢材或钢结构的脆性断裂？

钢材或钢结构的脆性断裂是指低于名义应力（钢材做拉伸试验时的抗拉强度或屈服强度）情况下发生突然断裂的破坏。其断裂面通常是纹理方向单一和比较平的劈裂表面，很少或没有剪切唇边。

75、钢结构发生脆性断裂破坏的影响因素有哪些？

钢结构发生脆性断裂破坏往往是多种不利因素综合影响的结果，综合起来有以下几方面：

①钢材的质量差：钢材的碳、硫、磷、氧、氮等元素含量过高，晶粒较粗，夹杂物等冶金缺陷

严重，韧性差等。

②结构构件构造不当：孔洞、缺口或截面改变急剧或布置不当等使应力集中严重。

③制造安装质量差：焊接、安装工艺不合理，焊缝交错，焊接缺陷大，残余应力严重。

④结构承受较大动力荷载，或在较低环境温度下工作等：该项对较厚钢材影响更为严重。

76、如何防止钢结构的脆性断裂？

为防止钢结构的脆性断裂，除了必要时需按断裂力学原理作断裂分析外，一般应注意以下几个方面：

①合理设计和选用钢材：具体设计时应注意选择合适的结构方案和杆件截面、连接及构造型式，

避免截面的急剧改变，减小构造应力集中。应根据结构的荷载情况（包括静力或动力性质）、所处环境温度和所用钢材厚度，选用合适的钢种并提出需要的技术要求（包括必要的冲击韧性要求）等。

②合理制造和安装：钢材的冷加工易使钢材发生硬化和变脆，应采取措施尽量减少其不利影响。

焊接尤其是手工焊接容易产生裂纹或类似裂纹式缺陷，应选择合适的焊接工艺和参数，力求减少焊接缺陷，如对厚钢板采用焊前预热、焊后保温或热处理等措施、使用合格焊工、必要的质量检验等。

对结构和构件的拼装应采用合理的工艺顺序，提高精度，减小焊接和装配残余应力。

③建立必要的使用维修规定和措施：应保证结构按设计规定的用途、荷载和环境条件使用不得

超规范使用。建立必要的维修措施，经常监视结构尤其是承受动力荷载结构发生裂纹或类裂纹等缺陷或损坏的情况。

78、钢材按化学成分可以分为哪几种？

钢材按化学成分可以分为①碳素钢和②合金钢。

79、解释下列名词的含义，16MnVq

16MnVq的含义：桥梁用合金钢含碳量0.16%,Mn.V含量低于1.5%。

80、解释下列名词的含义，Q235---A.F;

Q235---A.F的含义：碳素结构钢屈服强度为235N/mm2，A级沸腾钢。

81、钢材选择的原则是什么？钢材的选用应考虑哪些主要因素？

钢材选择的原则是：即使结构安全可靠地满足要求，又要尽最大可能节约钢材，降低造价。

钢材选用时应考虑的主要因素为：结构的类型和重要性；荷载的性质；连接的方法；工作条件。

85、如何区别应用沸腾钢和镇静钢或半镇静钢？

①一般结构采用Q235钢时可用沸腾钢，此时能满足通常受力要求。

②当有较大动力荷载或处于较低环境温度时的结构不宜用沸腾钢，可选用镇静钢或特殊镇静钢，

有时可用半镇静钢。如：焊接结构的重级工作制吊车梁、吊车桁架或类似结构；地区冬季计算温度（采暖房内结构可按此提高10℃）小于等于零下20℃的轻、中级工作制吊车梁、吊车桁架或类似结构；地区冬季计算温度小于等于零下30℃的其它承重结构。非焊接结构当地区冬季计算温度小于等于零下20℃的重级工作制吊车梁、吊车桁架或类似结构。

86、钢材最少应具有哪些保证项目？

钢材最少应具有①三项机械性能（屈服强度、抗拉强度、伸长率）和②两项化学成分（硫、磷含量）的合格保证项目。

91、常用钢材的规格有哪些？

常用钢材的规格有：①热轧钢板、型钢②冷弯薄壁型钢、③压型钢板。

92、解释下列符号含义：∟125×80×8；QⅠ50；HK。

∟125×80×8为不等边角钢，长肢宽125mm、短肢宽80mm、厚度8mm；

QⅠ50为轻型工字钢截面高度50cm；

HK为宽翼缘H型钢。

第四章钢结构的连接

116、钢结构连接设计应符合的原则是什么？

钢结构的连接设计应符合安全可靠、节省钢材、构造简单、制造安装方便等原则。

117、钢结构的连接方法分哪几种？

钢结构的连接方法可分为焊缝连接、螺栓连接和铆钉连接等。

118、焊缝连接的优点是什么？

焊接连接的优点是对钢材从任何方位、角度和形状相交都能方便采用焊接连接，一般情况下不需要附加连接板、连接角钢等零件，也不需要在钢材上开孔，不削弱构件截面；构造简单，节省钢材，制造方便，易于采用自动化操作，生产效率高。此外，焊缝连接的刚度较大，密封性较好。119、焊缝连接的缺点是什么？

焊缝连接的缺点是焊缝附近钢材因焊接的高温作用而形成热影响区，其金相组织和机械性能发生变化，某些部位材质变脆；焊接过程中钢材受到不均匀的高温和冷却，使结构产生焊接残余应力和残余变形，影响结构的承载力、刚度和使用性能；焊缝的局部裂纹一经发生便容易扩展到整体。

与高强度螺栓和铆钉连接相比，焊缝连接的塑性和韧性较差，脆性较大，疲劳强度较低。另外，焊缝可能出现气孔、夹渣等缺陷，使焊缝连接质量不利。现场焊接的拼装定位和操作较麻烦，因而构件间的安装连接尽量采用高强度螺栓连接、或设安装螺栓定位后再焊接。

120、螺栓连接可分为几类？

螺栓连接可分为普通螺栓连接和高强度螺栓连接。

121、螺栓连接的优点是什么？

螺栓连接的优点是安装方便，特别适用于工地安装连接；也便于拆卸，适用于需要装拆结构的连接和临时性连接。

122、螺栓连接的缺点是什么？

螺栓连接的缺点是需要在板件上开孔和拼装时对孔，增加制造工作量；螺栓孔还使构件截面削落，而且，被连接的板件需要互相搭接或另加角钢或拼接板等连接件，因而多费钢材。

123、螺栓连接方式可分为几类？

螺栓连接可分为普通螺栓连接和高强度螺栓连接。

124、C级螺栓连接的优缺点各是什么？

C级螺栓连接又称粗制螺栓连接。其优点是结构的装配和螺栓装拆方便，操作不需要复杂的设备，比较适用于承受拉力；而其受剪性能则较差，承受剪力时常需另加承托。

粗制螺栓常用于承受拉力的安装螺栓连接、次要结构和可拆卸结构的受剪连接、以及安装时的临时连接。

125、为什么C级螺栓连接的受剪性能较差？

C级螺栓连接的受剪性能较差是因为连接的孔径大于杆径较多，当连接所受剪力超过被连接板件间的摩擦力时，板件间的将发生较大的相对滑移变形，直至螺栓杆与板件孔壁一侧接触；又由于螺栓孔中距不准，致使个别螺栓先与孔壁接触；再加上接触面质量较差；使各个螺栓受力不均匀。

126、A、B级普通螺栓连接有何优缺点？一般用于何种受力连接？

A、B级螺栓连接由于加工精度高、尺寸准确和杆壁接触紧密，可用于承受较大的剪力、拉力

的安装连接，受力和抗疲劳性能较好，连接变形较小；

其缺点是制造和安装都较费工，价格昂贵，在钢结构中较少采用。

A、B级螺栓主要用于直接承受较大动力荷载的重要结构的受剪安装。目前，实际工程中A、B

级普通螺栓连接通常被摩擦型高强度螺栓连接取代。

127、高强度螺栓分为几类？各有什么优缺点？

当高强度螺栓承受剪力时，按照设计和受力要求的不同，可分为摩擦型高强度螺栓与承压型高强度螺栓两种。

摩擦型高强度螺栓连接由于始终保持板件接触面间摩擦力不被克服和不发生相对滑移，因而其整体性和刚度好，变形小，受力可靠，耐疲劳。主要用于直接承受动力荷载结构的安装连接、以及构件现场拼接和高空安装连接的一些部位。

承压型高强度螺栓连接在承受剪力时，利用了摩擦力克服后继续增长的连接承载力，所以其设计承载力高于摩擦型螺栓，因而螺栓的总用量也可以节省；但摩擦型高强度螺栓连接相比，其整体性和刚度差，变形大，动力性能差，实际强度储备小；只用于承受静力或间接动力荷载结构中允许发生一定滑移变形的连接。

高强度螺栓连接的缺点是在材料、扳手、制造和安装等方面有一些特殊技术要求，价格也较贵。

128、铆钉连接的优缺点是什么？

铆钉杆烧红铆合时在压力下膨胀，紧紧填满全孔；冷却时杆身缩短，使两端铆钉头压紧被连接钢板，铆钉杆受一定的初拉力。所以铆钉连接的塑性、韧性和整体性好，连接变形小，传力可靠，承受动力荷载时的疲劳性能好，质量也便于检查，特别使用于重型和直接承受动力荷载的结构。

铆钉连接构造复杂，用钢量大，施工麻烦，大铆时噪音大，劳动条件差。目前几乎已不在工程中应用。

什么情况下不需要计算工字钢简支梁的整体稳定？

（1）有铺板（各种钢筋混凝土板和钢板）密铺在梁的受压翼缘上并与其牢固相连接，能阻止梁受压翼缘的侧向位移时

（2）H型钢或工字型截面简支梁受压翼缘的自由长度L1与其宽度b1之比不超过规定数值时。

影响高强度螺栓连接承载力的因素有哪些？

（1）栓杆预应力

（2）连接表面的抗滑移系数

（3）钢材种类

（4）螺栓的排列

什么是疲劳断裂？它的特点如何？简述其破坏过程？

概念:疲劳断裂是微观裂缝在连续重复荷载作用下不断扩展直至断裂的脆性破坏

特点：出现疲劳断裂时，截面上的应力低于材料的抗拉强度，甚至低于屈服强度。同时，疲劳破坏属于脆性破坏，塑形变形很小，是一种无明显变形的突然破坏，危险性较大

过程：分为三个阶段裂纹的形成裂纹缓慢扩展最后迅速断裂

疲劳破坏的构件断口上面一部分呈现半椭圆形光滑区，其余部分则为粗糙区，微观裂纹随着应力的连续重复作用而扩展，裂纹两边的材料时而相互挤压时而分离，形成光滑区；裂纹的扩展使截面愈益被削弱，至截面残余部分不足以抵抗破坏时，构件突然断裂，因有撕裂作用而形成粗糙区

为何要规定螺栓排列的最大和最小间距要求？

（1）受力要求为避免钢板端部被剪断，螺栓的端距不应小于2d0 d0为螺栓孔径。对于受拉构件，各排螺栓的栓距和线距不应过小，否则螺栓周围应力集中相互影响较大，且对钢板截面削弱过多，从而降低其承载能力。对于受压构件，沿作用力方向的栓距不宜过大，否则在被连接的板件间容易发生凸曲现象。

（2）构造要求：若栓距及线距过大，则构件接触面不够紧密，潮气易于侵入缝隙而发生锈蚀

（3）施工要求：要保证有一定的空间，便于转动螺栓扳手。

2.9什么情况下会产生应力集中，应力集中对材料有何影响？当截面完整性遭到破坏，如有裂纹空洞刻槽，凹角时以及截面的厚度或宽度突然改变时，构件中的应力分布将变得很不均匀，在缺陷或洁面变化处附近，会出现应力线曲折密集，出现高峰应力的现象即应力集中

影响：在应力高峰出会产生双向或三向的应力，此应力状态会使材料沿力作用方向塑性变形的发展受到很大的约束，材料容易脆性变形

2.13什么是冷工硬化（应变硬化）时效硬化？冷工硬化：经冷拉冷弯冲孔机械剪切等冷加工使钢材产生很大塑性变形，产生塑性变形后的钢材再重新加荷时会提高屈服强度，同时降低塑性和韧性时效硬化：指钢材仅随时间的增长而变脆

3.3什么是梁的内力重分布？如何进行塑性设计？超静定梁的截面出现塑性铰后，仍能继续承载，随着荷载的增大，塑性铰发生塑形转动，结构内力重新分布，是其他截面相继出现塑性铰，直至形成机构，这一过程成为梁的内力重分布塑形设计只用于不直接承受动力荷载的固端梁和连续梁，是利用内力塑性重分布，充分发挥材料的潜力，塑性铰弯矩按材料理想弹塑性确定，忽略刚才应变硬化的影响，且需满足（1）梁的弯曲强度M x 《W肉nxf (2)售完构件的剪切强度V《h w t w f w

3.6截面塑性发展系数的意义是什么？试举例说明其应用条件

意义：用来表证截面索允许的塑性发展程度

应用条件：（1）需计算疲劳的梁取1.0 (2)承受动力作用时取 1.0 (3)压弯构件受压翼缘的自由外伸宽度与其厚度之比

4.1影响轴心受压杆件的稳定系数ψ的因素

长细比、截面形式、加工条件、初弯曲、残余应力

4.3影响梁整体稳定性的因素有哪些？提高梁稳定性措施有哪些？

梁的侧向弯曲刚度、扭转刚度、翘曲刚度、梁的跨长

措施：1。放宽梁的受压上翼缘

2、加强梁的受压翼缘

3、增加侧向支撑点，减少L

4.6 等效弯矩系数βmax的意义，将非均匀分布的弯矩量化为均匀分布的弯矩

7.2 受剪普通螺栓可能的破坏形式？如何防止？

（1）螺栓杆被剪断

（2）孔壁挤压

（3）钢板被拉断

（4）钢板被剪断

（5）螺栓杆弯曲

防止：前3种需进行计算

后两种构造：（4）限制端矩≥2d o (5)限制板叠厚度不超过5d

7.3简述普通螺栓连接与高强度螺栓摩擦型连接在弯矩作用下计算时的异同点？

相同点：最大内力的计算公式相同N

不同点：（1）普通螺栓假定中和轴在最下一排螺栓轴线上：高螺认为中和轴在螺栓群形心的轴线上(2)一个抗拉螺栓的承载力不同:普螺

高螺

摩擦型承压型

第五章钢结构构件计算

1、什么是钢材的力学性能？

2、什么是钢材的冷弯性能？

3、根据钢材在注锭过程中的脱氧程度不同，钢材可以分为哪几类？

4、简述温度变化对钢材力学性能的影响。

5、解释下列名词的含义：Q235---A.F, 16MnVq；

6、钢材具有哪些规格？

7、钢结构常用的焊接方法分为哪几种？

8、焊缝根据本身截面特点分为哪几种型式？

9、根据施焊时焊工所持焊条与焊件之间的相对位置的不同，焊缝施焊位置可分为哪几种方位？

10、试叙述采用对接焊缝时，引弧板的作用。

11、通常焊缝存在哪几种缺陷？

12、何为端焊缝；侧面角焊缝；斜焊缝？

13、焊接残余应力和残余变形产生的充分必要条件是什么？

14、简述焊接残余应力对结构刚度的影响。

15、简述焊接残余变形对结构工作的影响。

16、试画出高强螺栓；安装螺栓的标注方法。

17、普通螺栓和承压型高强螺栓的抗剪连接，当达到承载力极限时，有哪几种破坏形式？

18、高强度螺栓的主要技术要求是什么？

19、轴心受力构件根据轴心力性质的不同可分为哪几种构件？分别叙述各自的破坏形式。

20、何谓理想的轴心受压构件？其在受压失稳时有哪几种屈曲形式？各种屈曲形式分别对应的构件

截面形式是什么？

21、何为钢结构格构式轴心受压构件的实轴与虚轴？

22、什么是钢梁的侧向弯扭屈曲（梁的整体失稳）？

23、影响钢梁侧向弯扭屈曲临界弯矩的主要因素有哪些？分别加以描述。

24、什么是钢结构实腹构件的局部失稳？

25、解释名词：比例极限；屈服点；弹性变形；塑性变形；抗拉强度；伸长率。

26、什么是钢材的韧性？

27、钢材的硬化分为哪几类？分别作以简要叙述。

28、钢材的残余应力是如何形成的？它将影响钢材的哪些性能？

29、钢材选择的原则是什么？钢材的选用应考虑哪些主要因素？

30、钢结构的连接方法有哪几种？

31、螺栓连接分为哪几类？分别加以叙述。

32、根据被连接板件相对位置的不同，焊缝连接的接头型式分为哪几种？

33、试画出T型连接双面角焊缝连接型式，并加以标注。

34、在焊缝检验中，如何区分一、二、三级焊缝？

35、根据直角焊缝的截面形式，其可以分为哪几类焊缝？

36、画图示意角焊缝的焊角尺寸。

37、简述焊接残余应力对结构强度承载力的影响。

38、简述焊接残余应力对疲劳强度的影响。

39、简述减少焊接残余应力和残余变形的方法。

40、根据螺栓的传力方式不同，可把螺栓分为哪几种连接方式？

41、高强度螺栓连接按设计和受力要求不同可分为哪几种形式？

42、高强度螺栓的预拉力如何实现？通过什么方法控制预拉力？

43、在进行轴心受力构件计算时，什么情况下采用荷载和材料强度的设计值？什么情况下采用荷载

和材料强度的标准值？

44、何为临界力Ncr？

45、什么是钢梁的临界弯矩？

46、为什么要验算钢梁弯矩作用平面外的稳定性？

47、在工业与民用建筑方面，钢结构的应用范围如何？

48、钢结构使用的钢材应该具有什么力学性能和加工性能？

49、钢材在单向均匀剪切时的应力值A与其在单向均匀拉伸时的应力值B相比较，则A〉B；A〈B；

A=B。

50、钢材的疲劳断裂应力〉，〈，=，材料的抗拉强度？

51、简述焊接残余变形对结构工作的影响。

52、何为钢结构格构式轴心受压构件的实轴与虚轴？

53、什么是钢结构实腹构件的局部失稳？

54、钢材在单向均匀压缩时的应力值A与其在单向均匀拉伸时的应力值B相比较，则A〉B；A〈B；

A=B。

55、钢材的冷弯性能一方面是检验（）的一项指标；另一方面

（），因而也是考察钢材（）的一项指标。

56、在品种繁多的钢材中，钢结构常用的钢材主要有（）和（）两种。

57、根据直角焊缝的截面形式，其可以分为哪几类焊缝？

58、简述焊接残余应力对疲劳强度的影响。

59、何为临界力Ncr？

60、设计钢梁时是否即考虑满足第一极限状态的强度、整体稳定和局部稳定等方面的要求，又要满

足第二极限状态刚度的要求