2015版第1次作业分析

第1次作业 《钢结构的材料》

一、选择题

1、焊接承重结构的钢材应具有下列哪些力学性能的保证？（ ）

A 、屈服强度、伸长率

B 、抗拉强度、屈服强度、伸长率

C 、抗拉强度、屈服强度、伸长率、冲击韧性

D 、抗拉强度、屈服强度、伸长率、冷弯试验

2、《钢结构设计规范》GB50017-2003推荐采用的钢材是（ ）

A 、3号钢、16Mn 、15MnVN

B 、HPB235、HRB335、HRB400、RRB400

C 、Q235、Q345、Q390、Q420

D 、Q235、Q345、Q390

3、对于同一种钢材，5δ与10δ的关系是（ ）

A 、总有105δδ>

B 、总有105δδ<

C 、通常105δδ=

D 、无法确定

4、对于Q235系列钢材，下列钢号中不能用于焊接承重结构的是（ ）

A 、Q235A

B 、Q235B

C 、Q235C

D 、Q235D

5、钢材经冷作硬化后，屈服点（ ），塑性、韧性降低。

A 、降低

B 、不变

C 、提高

D 、视情况而定

6、依据国家标准《碳素结构钢》GB/T700-2006，碳素结构钢分为A 、B 、C 、D 四个质量等级，其中质量要求最为严格的是（ ）

A 、A 级

B 、B 级

C 、C 级

D 、D 级

7、下列说法，正确的是（ ）

A 、同一个钢材牌号，厚度越小，其强度设计值越高

B 、钢材的化学成分中，碳含量越高，可焊性越好

C 、钢材的化学成分中，糖含量越高，塑性越好

D 、应力集中对构件受力产生有利影响

8、钢材的伸长率是用来反映材料的（ ）

A 、承载能力

B 、弹性变形能力

C 、塑性变形能力

D 、抗冲击荷载能力

9、钢材的抗剪强度设计值v f 与f 有关，=v f （ ）

A 、3f

B 、f 3

C 、3/f

D 、f 3

10、某构件发生了脆性破坏，经检查发现在破坏时构件内存在以下问题，但可以肯定的是（ ）对该破坏无直接影响。

A 、钢材的屈服点过低

B 、构件的荷载增加速度过快

C 、存在冷加工硬化

D 、构件由构造原因引起的应力集中

11、应力集中越严重，钢材就变得越脆，原因是（ ）

A 、应力集中降低了钢材的屈服点

B 、应力集中产生同号应力场，使塑性变形受到限制

C 、应力集中处的应力比平均应力高

D 、应力集中降低了钢材的抗拉强度

12、当温度从常温下降为低温时，钢材的塑性和冲击韧性（ ）

A 、升高

B 、下降

C 、不变

D 、随钢号不同，可能升高，也可能下降

13、在钢结构的构件设计中，认为钢材屈服点是构件可以达到的（ ）

A 、最大应力

B 、设计应力

C 、疲劳应力

D 、稳定承载应力

14、当钢材内的主拉应力y f >1σ，但折算应力y red f <σ时，说明( )

A、可能发生屈服

B、可能发生脆性破坏

C、不会发生破坏

D、可能发生破坏，但破坏形式难以确定

15、钢筋的含碳量越高，则（）

A、强度越高，延性越好

B、强度越低，延性越好

C、强度越高，延性越低

D、强度越低，延性越好

16、Q235钢材的质量等级分为A、B、C、D四级，其划分依据是（）

A、冲击韧性

B、冷弯试验

C、含碳量

D、伸长率

17、以下元素，含量过高会引起“热脆”的是（）

A、硅

B、锰

C、磷

D、硫

18、以下应力状态，最容易发生脆性破坏的是（）

A、单向拉应力

B、双向应力，一向为拉，一向为压，且数值相等

C、三向等值切应力

D、三向拉应力且相等

19、复杂应力状态下，钢材由弹性状态转入塑性状态的综合强度指标称作（）

A、屈服应力

B、折算应力

C、设计应力

D、计算应力

20、今设计某地区的钢结构建筑，其冬季计算温度为-28度，焊接承重结构，宜采用的钢号是（）

A、Q235A

B、Q235B

C、Q235C

D、Q235D

21、在结构设计理论中，荷载分项系数和抗力分项系数一般都取（），前者通常以（）形式出现在设计表达式中，后者通常以（）出现在设计表达式中。

A、<1.0，乘积因子，乘积因子

B、>1，倒数乘积因子，乘积因子

C、≤1.0，乘积因子，倒数乘积因子

D、＞1.0，乘积因子，倒数乘积因子

22、决定结构或构件的目标可靠指标既要考虑（）又应考虑（）

A、材料性能，施工质量的离散性

B、安全等级，破坏后果的严重性

C、作用类别，抗力特性的离散性

D、力学模型，几何尺寸的离散性

23、钢材的质量等级与（）有关

A、抗拉强度

B、屈服点

C、脱氧要求

D、伸长率

24、含碳量影响钢材的（）

A、强度和韧性

B、抗锈蚀能力

C、可焊性和冷弯性能

D、轧制生产工艺

25、下列有关钢材的知识，说法正确的是（）

A、钢与生铁的区别是在于钢中碳的质量分数应小于2.0%

B、钢材的耐火性好

C、低碳钢为含碳小于0.60%的碳素钢

D、沸腾钢的冲击韧性和焊接性较镇静钢好

26、下列关于钢材性质的叙述，说法不正确的是（）

A、使钢材产生热脆性的有害元素是硫；使钢材产生冷脆性的有害元素是磷

B、钢结构设计时，碳素结构钢以屈服强度作为设计计算的依据、

C、碳素结构钢分为五个牌号：Q195、Q215、Q235、Q255、Q275，牌号越大，碳含量越大，钢的强度与硬度越高，但塑性和韧性越低

D、检测碳素结构钢时，必须做拉伸、冲击、冷弯及硬度试验

27、下列关于冷加工与热处理的叙述，错误的是（）

A、钢材经冷拉、冷扭、冷轧等冷加工后，屈服强度提高、塑性增大，钢材变硬、变脆

B、钢筋经冷拉后，再放置一段时间后（“自然时效”处理），钢筋的屈服点明显提高，抗拉强度也有提高，塑性和韧性降低较大，弹性模量基本不变

C、在正火、淬火、回火、退火四种热处理方法中，淬火可使钢材表面硬度大大提高

D、冷拔低碳钢丝是用碳素结构钢热轧盘条经冷拉工艺拔制成的，强度较高，可自行加

工成材，成本较低，适宜用于中小型预应力构件

28、有关低合金结构钢及合金元素的内容，下述说法错误的是（）

A、锰是我国低合金结构钢的主加合金元素，可提高钢的强度并消除脆性

B、低合金高强度结构钢中加入的合金元素总量小于15%（以质量计）

C、低合金高强度结构钢具有较高的强度，较好的塑性、韧性和焊接性，在大跨度、承受动荷载和冲击荷载的结构中更为适用。

D、硅是我国钢筋钢的主加合金元素

29、要提高建筑钢材的强度并消除脆性，改善其性能，一般应适量加入的化学元素是（）

A、碳

B、钠

C、锰

D、钾

30、建筑钢材是在严格的技术控制下生产的材料，下列不属于其优点的是（）

A、品质均匀，强度高

B、防火性能好

C、有一定的塑性和韧性，具有承受冲击和振动荷载的能力

D、可以焊接或铆接，便于装配

31、我国碳素结构钢与低合金钢产品牌号的命名，采用（）方法表示

A、采用汉语拼音字母

B、采用化学元素符号

C、采用阿拉伯数字、罗马数字

D、采用汉语拼音字母和阿拉伯数字相结合

32、某碳素钢的化验结果有下列元素：○1S；○2Mn；○3C；○4P；○5O；○6N；○7Si；○8Fe，下列（）全是有害元素。

A、○1○2○3○4

B、○3○4○5○6

C、○1○4○5○6

D、○1○4○5○7

33、关于钢材的强度设计值，下列说法正确的是（）

A、等于钢材的极限强度

B、为钢材的强度标准值除以抗力分项系数

C、等于强度的强度标准值

D、等于钢材屈服点的上限值

34、钢是碳的质量分数小于2%的铁碳合金，其中碳元素对钢的性能起主要作用，提高钢的碳含量会对下列（）有提高。

A、屈服强度

B、冲击韧度

C、耐腐蚀性

D、焊接性

35、在建筑工程中，钢材的力学性能主要取决于（）含量多少

A、锰

B、磷

C、硫

D、碳

36、钢铁表面造成锈蚀的下列诸多成因中，（）是主要的

A、杂质存在

B、电化学作用

C、外部介质作用

D、经冷加工存在内应力

37、对于直接承受动力荷载的结构，下列说法中（）是不正确的

A、计算强度时，动力荷载设计值应承动力系数

B、计算稳定性时，动力荷载设计值应乘动力系数

C、计算疲劳时，动力荷载标准值应乘动力系数

D、计算疲劳时，动力荷载标准值不应乘动力系数

38、下列钢结构采用的牌号中，不属于低合金高强度结构钢的是（）

A、Q235

B、Q345钢

C、Q390钢

D、Q420钢

39、下列钢号相同厚度不同的钢板，（）钢板的的强度最大。

A、12mm

B、18mm

C、20mm

D、25mm

40、焊接承重结构不应采用（）钢材。

A、Q420

B、Q390

C、Q345

D、Q235沸腾钢

41、下列关于钢材的力学性能与轧制过程的关系，不正确的是（）

A、沿轧制方向性能最好

B、垂直于轧制方向的性能稍差、

C、性能与轧制方向无关

D、沿厚度方向性能最差

42、当温度从常温降到负温，钢材的塑性和冲击韧度会（）

A 、不变

B 、降低

C 、升高

D 、升高不多

43、符号—12×450×1200表示的钢构件是（ ）

A 、角钢

B 、槽钢

C 、钢管

D 、钢板

44、在反复的动力荷载作用下，当应力比0=ρ时，被称为（ ）

A 、完全对称循环

B 、不完全对称循环

C 、脉冲循环

D 、不对称循环

45、已知某一结构在0.3=β时，失效概率为001.0=f P ，若β改变，下列结论正确的是（ ）

A 、5.2=β，失效概率为001.0

B 、5.3=β，失效概率为001.0>f P ，结构可靠性提高

C 、5.3=β，失效概率为001.0

D 、5.2=β，失效概率为001.0>f P ，结构可靠性降低

46、在对结构或构件进行正常使用极限状态设计计算时，永久荷载和可变荷载应采用（ ）

A 、设计值

B 、永久荷载为设计值，可变荷载为标准值

C 、永久荷载为标准值，可变荷载为设计值

D 、标准值

47、在进行结构或构件的变形验算时，应使用（ ）

A 、荷载的最小值

B 、荷载的最大值

C 、荷载的设计值

D 、荷载的标准值

48、下列属于正常使用极限状态的验算指标是（ ）

A 、强度

B 、稳定

C 、疲劳

D 、变形

49、钢结构正常使用极限状态是指（ ）

A 、已达到50年的使用年限

B 、结构达到最大承载力产生破坏

C 、结构和构件产生疲劳裂纹

D 、结构变形已不能满足使用要求

50、在结构设计中，失效概率f P 与可靠指标β的关系是（ ）

A 、f P 越大，β越大，结构可靠性越低

B 、f P 越大，β越小，结构可靠性越差

C 、f P 越大，β越小，结构越可靠

D 、f P 越大，β越大，结构越可靠

51、下列钢结构计算所取荷载设计值和标准值，正确的一组是（ ）

a 、计算结构或构件的强度、稳定性以及连接的强度时，应采用荷载设计值

b 、计算结构或构件的强度、稳定性以及连接的强度时，应采用荷载标准值

c 、计算疲劳和正常使用极限状态的变形时，应采用荷载设计值

d 、计算疲劳和正常使用极限状态的变形时，应采用荷载标准值

A 、a ，c

B 、b ，c

C 、b ，d

D 、a ，d

52、验算组合梁刚度时，荷载通常取（ ）

A 、最大值

B 、设计值

C 、组合值

D 、标准值

53、假定钢材为理想的弹塑性体，是指屈服点以前材料为（ ）

A 、非弹性的

B 、塑性的

C 、弹塑性的

D 、完全弹性的

54、普通碳素钢强化阶段的变形是（ ）

A 、完全弹性变形

B 、完全塑性变形

C 、弹性成分为主的弹塑性变形

D 、塑形成分为主的弹塑性变形

55、当温度从常温开始升高时，钢的（ ）

A 、强度随着降低，但弹性模量和塑性却提高

B 、强度、弹性模量和塑性均随着降低

C 、强度、弹性模量和塑性均随着提高

D 、弹性模量和强度随着降低，而塑性提高

56、建筑用压型钢板中经常需要预先镀锌，是为了增加压型钢板的（ ）

A 、抗拉强度

B 、防火性能

C 、冲击韧度

D 、耐腐蚀性能

57、钢材的弹性模量可以通过下列（ ）来获得。

A 、疲劳试验

B 、冷弯180度试验

C 、冲击韧度试验

D 、单项一次拉伸试验

58、钢材的切变模量数值（ ）钢材的弹性模量数值

A 、高于

B 、相等于

C 、近似于

D 、低于

59、钢材的塑性性能受很多因素的影响，下列结论正确的是（ ）

A 、温度降低对钢材塑性性能影响不大

B 、二向、三向拉应力导致钢材塑性增加

C 、应力集中对钢材的塑性性能无显著影响

D 、加荷速度越快，钢材塑性越差

60、钢材经历了应变硬化（应变强化）之后（ ）

A 、可焊性提高

B 、塑性提高

C 、冷弯性能提高

D 、强度提高

61、在三向应力状态下，钢材转入塑性状态的综合强度指标称为（ ）

A 、设计应力

B 、计算应力

C 、允许应力

D 、折算应力

62、在三向正应力状态下，当出现下列何种情况时，钢材易发生脆性破坏（ ）

A 、异号应力，且应力差较小

B 、异号应力，且应力差较大

C 、同号拉应力，且应力差较大

D 、同号拉应力，且应力差较小

63、结构钢材最易发生脆性破坏的应力状态是（ ）

A 、单向拉应力作用

B 、两向异号等值正应力作用

C 、三向等值切应力作用

D 、三向同号等值拉应力作用

64、关于钢材在多轴应力状态下的性能，下列叙述正确的是（ ）

A 、当钢材在同号应力场时，钢材易发生塑性破坏；而当处于异号应力场时，钢材易发生脆性破坏

B 、无论是同号应力场，还是异号应力场，钢材都易于发生脆性破坏

C 、无论是同号应力场，还是异号应力场，钢材都易于发生塑性破坏

D 、当钢材处于同号应力场时，钢材易发生脆性破坏；而当处于异号应力场时，钢材易于发生塑性破坏

65、常幅疲劳允许应力幅βσ1

][??

? ??=?n c ，与系数c 与β有关的是（ ） A 、钢材种类 B 、构件中的应力分布 C 、循环次数 D 、构件和连接构造类别

66、钢管结构构件作热浸锌防腐处理时，（ ）

A 、应两端作气密封性封闭

B 、应一端封闭，一端开放

C 、应两端开敞

D 、任意形状均可

67、加荷速度对钢材产生一定的影响，加荷速度快，钢材（ ）

A 、屈服点提高，塑性变形能力降低

B 、屈服点提高，脆性转变温度提高

C 、屈服点降低，塑性变形能力提高

D 、屈服点降低，脆性转变温度降低

68、吊车梁的受拉下翼缘在下列不同板边的加工情况下，疲劳强度最高的是（ ）

A 、两侧边为轧制边

B 、两侧边为火焰切割边

C 、一侧边轧制边，另一侧边为火焰切割边

D 、一侧边为刨边，另一侧边为火焰切割边

69、钢材在双向拉力作用下，屈服强度和抗拉强度（ ），伸长率（ ）；而在异号双向应力作用下正好相反。

A 、提高，降低

B 、降低，提高

C 、提高，提高

D 、降低，降低

70、Q235钢按照质量等级分为A 、B 、C 、D 四级，由A 到D 表示质量由低到高，其分类依据是（ ）

A 、冲击韧度

B 、冷弯实验

C 、化学成分

D 、伸长率

71、建筑钢材单向受拉的屈服点y f 与单向受压的屈服点'y f 之间满足（ ）

A 、'y y f f >

B 、'y y f f <

C 、'y y f f =

D 、'58.0y y f f =

72、加荷速度会对钢材产生一定的影响，加荷速度快，钢材（ ）

A 、屈服点提高，塑性变形能力降低

B 、屈服点提高，脆性转变温度提高

C 、屈服点降低，塑性变形能力提高

D 、屈服点降低，脆性转变温度降低

73、钢结构涂层法施工的适宜环境是（ ）

A 、温度低于5℃，湿度低于85%

B 、温度高于5℃，湿度低于85%

C 、温度高于38℃，湿度低于85%

D 、温度高于38℃，湿度高于85%

74、（ ）元素含量的提高会增加钢材的强度和抗锈蚀能力，但却会严重降低钢材的塑性、韧性和焊接性，特别是在温度较低时会促使钢材发生冷脆现象。

A 、硫

B 、锰

C 、硅

D 、磷

75、进行疲劳设计时我国钢结构设计规范采用的是（ ）

A 、近似概率极限状态设计法

B 、屈服应力设计方法

C 、全概率极限状态设计法

D 、允许应力设计方法

76、影响钢材疲劳强度的主要因素不包括（ ）

A 、构造状况

B 、应力幅

C 、循环荷载重复次数

D 、钢材静力强度

77、应进行疲劳强度验算的应力变化循环次数为（ ）

A 、5106?≥n

B 、5105?≥n

C 、6105?≥n

D 、4105?≥n

78、普通碳素钢强化阶段的变形是（ ）

A 、完全弹性变形

B 、完全塑性变形

C 、弹性成分为主的弹塑性变形

D 、塑形成分为主的弹塑性变形

79、正常设计的钢结构，不会因偶然超载或局部超载而突然断裂破坏，主要是由于（ ）

A 、良好的塑性

B 、良好的韧性和均匀的内部组织

C 、均匀的内部组织，非常接近于匀质和各向同性体

D 、良好的韧性

80、当温度从常温开始升高时，钢的（ ）

A 、强度随着降低，但弹性模量和塑性却提高

B 、强度、弹性模量和塑性均随着降低

C 、强度、弹性模量和塑性均随着提高

D 、强度和弹性模量随着降低，而塑性提高

二、填空题

1、钢结构除 外，采用的是概率理论为基础的极限状态设计方法。

2、条件屈服强度是以卸载后残余应变为 所对应的应力。

3、计算结构或构件的强度时，应采用荷载设计值，而计算疲劳时，应采用荷载 。

4、 是用来衡量钢材的安全储备。

5、钢材硬化，提高了钢材的 ，降低了钢材 。随着时间的增长，钢材强度提高，塑性和韧性下降的现象称为 。

6、当钢材厚度较大时或承受沿板厚方向的拉力作用时，应附加要求板厚方向的 满足一定要求。

7、钢中含硫量太多会引起钢材的 ；含磷量太多会引起钢材的 。

8、在平面或立体应力作用下，钢材是否进入塑性状态，应按 理论，用 应力和单向拉伸时的屈服点相比较来判定。

三、分析计算题

1、如图2-1所示钢材在单向拉伸状态下的应力-应变曲线，请写出弹性阶段和非弹性阶段的σε-关系式。

f

σ

σf =E

'=E'

(a)理想弹性-塑性(a)理想弹性强化

图2-1 钢材的σε-图

解：（a ）理想弹塑性体：

弹性阶段： E σε=

非弹性阶段： y f σ=

（b ）理想弹性强化体：

弹性阶段： E σε=

非弹性阶段： ''

1y E E f E σε??=+- ??? 2、如图2-2所示的钢材在单向拉伸状态下的σε-曲线，试验时分别在A 、B 、C 卸载至零，则在三种情况下，卸载前应变ε、卸载后残余应变c ε及可恢复的弹性应变y ε各为多少？

2235/y f N mm =，2270/c N mm σ=，0.025F ε=，522.0610/E N mm =?，

'21000/E N mm =。

σ

f y F σc

图2-2 钢材理想化的σε-图 解：（a ）A 点卸载： y 0.011y

f E εε===

0c ε=

（b ） B 点卸载：

0.025F εε==

0.0239c y εεε=-=

0.0011y ε=

（c ） C 点卸载：

'350.0250.061000c y

F f E σεε-=+=+

= 5

2700.00132.0610c y E σε=

==? 残余应变： 52700.060.05872.0610c y εεε=-=-

=?

3、一两跨连续梁，在外荷载作用下，截面上A 点正应力为21120/N mm σ=，2280/N mm σ=-，B 点的正应力2120/N mm σ=-，22120/N mm σ=-，求该梁A 点与B 点的应力比和应力幅是多少？

解：（a ）A 点：

应力比：min max 800.667120σρσ-=

==-

应力幅：2max min 120(80)200/N mm σσσ?=-=--=

（a ）A 点：

应力比：

min max 200.167120

σρσ-===- 应力幅：无应力幅。

4、某承受轴心拉力的钢板，截面为400mm ×20mm ，Q345钢，因长度不够而用横向对接焊缝接长如图所示，焊缝质量一级，但表面未进行磨平加工，钢板承受重复荷载，预期循环次数610=n 次，荷载标准值0min =N ，kN 1350max =N ，荷载设计值N=1800kN 。试进行疲劳验算。

解：由附表的项次2，横向对接焊缝附近的主体金属当焊缝表面未经加工但质量等级为一级时，计算疲劳时属于第3类。

查得3,1026.312=?=βC

当610=n 次时的容许应力幅为23/1612/1/3.148101026.3][m m N n C =???? ???=??? ??=?βσ

令223min max /3.148][/8.16820

40010)01350(mm N mm N =?>=??-=-=?σσσσ，不满足要求，属于不安全。

若对焊缝表面进行加工磨平，则计算疲劳时由附表项次2，为第2类。

此时4,1086112=?=βC ，因而24/1612/1/3.1711010861][m m N n C =???? ???=??? ??=?βσ

符合][σσ?≤?的要求。

验算荷载设计值下的强度：

223

/295/22520

400101800mm N f mm N A N n =<=??==σ，可以。 说明：本例题中的钢板拼接截面是由疲劳所控制，且焊缝表面必须进行加工磨平。