钢结构考试知识点知识讲解

钢结构上

1.钢结构的极限状态分为承载能力极限状态和正常使用极限状态。

2.钢材的三个重要力学性能指标为屈服点，抗拉强度，伸长率。

3.钢材的可焊性受碳含量和合金元素含量的影响。

4.钢结构是用钢板，热轧型钢或冷加工成型的薄壁型钢制造而成的。

建筑常用的热轧型钢包括角钢，槽钢，工字钢，H型钢和部分T型钢

钢结构特点：材料的强度高，塑性韧性好；材质均匀，和力学计算的假定比较符合；

制造简便，施工周期短；质量轻；钢材耐腐蚀性差；钢材耐热但不耐火。设计钢结构需处理两方面因素：结构和构件抗力；荷载施加于结构的效应

5. 结构用钢为何要选用塑性、韧性好的钢材？

塑性好则结构破坏前变形比较明显从而可减少脆性破坏的危险性，并且塑性变形还能调整局部高峰应力，使之趋于平缓。韧性好表示在动荷载作用下破坏时要吸收较多的能量，同样也降低脆性破坏的危险程度

6. 用于钢结构的钢材必须具有哪些性能？

（1）较高的强度。即抗拉和屈服强度比较高（2）足够的变形能力，即塑性韧性好。

（3）良好的加工性能。

普通碳素结构钢Q235钢和低合金高强度钢Q345，Q390，Q420

7.钢材的主要强度指标和变形性能都是依据标准试件一次拉伸试验确定的。

弹性阶段，弹塑性阶段，塑性阶段，应变硬化阶段

材料的比例极限与焊接构件整体试验所得的比例极限有差别：残余应力的影响

屈服点意义：作为结构计算中材料强度标准或材料抗力标准；形成理想弹塑性体的模型，为发展钢结构计算理论提供基础

低碳钢和低合金钢有明显的屈服点和屈服平台，而热处理钢材没有，规定永久变形0.2%时的应力作为屈服点

伸长率代表材料断裂前具有的塑性变形的能力

8.冷弯性能：按规定弯心直径将试样弯曲180°,其表面及侧面无裂纹或分层则为冷弯试

验合冷弯性能是判断钢材塑性变形能力及冶金质量的综合指标。

冲击韧性：韧性是钢材断裂时吸收机械能能力的量度

9.钢是含碳量小于2%的铁碳合金，碳大于2%则为铸铁

碳素结构钢由纯铁，碳及杂质元素组成，纯铁约占99%，碳及杂质元素1%

碳含量提高，钢材强度提高，塑性，韧性，冷弯性能，可焊性及抗锈蚀能力下降

硫，氧元素使钢材发生热脆，而磷，氮元素使钢材发生冷脆

10.冷加工硬化：在常温下加工叫冷加工。冷拉，冷弯，冲孔，机械剪切等加工使钢材

产生很大塑性变形，塑性变形后的钢材在重新加荷时将提高屈服点，同时降低塑性和韧性

时效硬化：钢材紧随时间的增长而转脆；应变时效指应变硬化又加时效硬化。

钢材对温度相当敏感，相比之下，低温性能更重要。随温度升高，普通钢强度下降较快温度达600℃，其屈服强度仅为室温时的1/3左右，此时已不能承担荷载。弹性模量在500℃急剧下降，600℃为40%，250℃附近有兰脆现象

11.疲劳破坏属于脆性破坏；疲劳断裂三阶段：裂纹的形成，裂纹缓慢发展，最后迅速断裂

12.选择钢材时应考虑哪些因素？

结构或构件的重要性；荷载性质（静载动载）；连接方法（焊接铆接螺栓连接）；

工作条件（温度及腐蚀）。对于重要结构、直接承受动载的结构、处于低温条件下的结构及焊接结构，应选用质量较高的钢材。 结构安全可靠，用材经济合理

13.规范对轴心受力构件的强度计算，规定净截面的平均应力不应超过钢材的强度设计值。

14.钢结构承载能力三个层次：截面承载能力（强度问题：材料强度，应力性质及其在

截面分布），构件承载能力（整体刚度），结构承载能力（局部失稳）。

15.轴心受力构件截面形式：热轧型钢截面，冷弯薄壁型钢截面，型钢和钢板连接成的

组合截面

对截面形式要求：能提供承载力所需的截面积，制作简便，便于和相邻构件连接，

截面开展而壁厚较薄

16.焊接梁截面延长度的改变方式：变化梁的高度；变化翼缘板面积来改变梁的截面（对

于承受均部荷载或多个集中荷载的简支梁，约在距两端支座L/6处改变截面经济

17．按强度条件选择梁截面：初选截面，满足抗弯条件选出经济合理的，梁跨度不大时

是否有轧制型钢，截面较大时，选用由两块翼缘板和一腹板组成的焊接截面（容许最大最小梁高度，经济梁高）。梁截面验算，包括弯曲正应力、剪应力、局部压应力和折算应力。设计梁截面时还需刚度验算，组合梁需板件局部稳定或屈曲后强度验算，整体失稳。

19.几何缺陷（初始弯曲，初始偏心，板件的初始不平衡）；力学缺陷（初始应力和力学

参数的不均匀性）。残余应力是影响最大的力学缺陷，并不影响强度承载能力。几何缺陷实质上是以附加应力的形式促使刚度提前消失而降低稳定承载能力。

稳定问题具有多样性，整体性，相关性

影响轴心受压构件的整体稳定性主要因素：截面的纵向残余应力，构件初弯曲，荷

载作用点的初偏心，构件的端部约束条件。

焊接残余应力对结构的静力强度无影响，会降低结构的刚度。

20.当缀条采用单角钢时，按轴心压杆验算其承载能力，但必须将设计强度按《钢结构

规范》规定乘以折减系数，原因是偏心受压构件。

截面无对称轴构件总是弯扭屈曲，不宜用作轴心压杆。

21.格构式：由型钢、钢管或组合截面杆件连接而成的杆系结构，多作成桁架和格

构柱。

22.在弹性阶段，侧面角焊缝应力沿长度方向的分布为两头大中间小

23.当实腹梁腹板高厚比满足y

w y f t h f 235170235800≤<时，为保证腹板的局部稳定应设置横向加劲肋和纵向加劲肋，必要时配置短加劲肋。对于y w f t h /23580/0>的梁，一般应配置横向加劲肋并计算局部稳定。在梁的支座处和上翼缘有较大固定荷载设置支承加劲肋。y w f t h /23580/0<时，无局部压应力不设加劲肋，有局部压应力按构造在腹板上配横向加劲肋。 腹板加劲肋构造要求：在腹板两侧成对配置对仅受静荷载或较小动载可单侧配置。

梁受固定集中荷载作用，当局部压应力不能满足要求时，采用在集中荷载作用处设加劲肋是较合理的措施。

24.承受静力荷载或间接承受动力荷载的工字形截面压弯构件的强度计算公式中，截面

塑性发展系数γ

x = 1.05、γ

y

=1.2。箱形截面γ

x

=γ

y

=1.05。需计算疲劳的梁γ

x

=γ

y

=1。

25.一宽度为b、厚度为t的钢板上有一直径为d

的孔，则钢板的净截面面积为bt—dt

26.国家标准规定Q235钢的屈服点不低于235N/mm 。

27.普通螺栓连接抗剪时是依靠孔壁承压和栓杆抗剪来传力。

28.有侧移的单层钢框架，采用等截面柱，柱与基础固接，与横梁铰接，框架平面内柱

的计算长度系数μ是2。

摇摆柱的计算长度取几何长度即μ是1。

轴心受压柱两端固定0.5；一端固定一端铰支0.7；两端铰支1；一端固定一端无转动自由侧移1；一端固定一端自由2；一端铰支一端无转动侧移2

29.除了钢材的性能和各种力学指标，在钢结构的制造和使用中，还可能受到的影响的

因素有：冷加工硬化，温度影响，应力集中。

30.试验证明，钢材的疲劳强度主要与构造状况、应力幅和循环荷载重复次数有关，而

与

钢材的强度并无明显关系。

31.钢结构是由钢板，型钢通过必要的连接组成构件，各构件再通过一定的安装连接而

形成整体结构。连接部位具足够的强度，刚度，延性。

32.钢结构连接方法：焊接，铆接，普通螺栓连接，高强度螺栓连接。

高强度螺栓抗剪连接分为摩擦型连接和承压型连接

33.焊接优缺点：既省工又不减损钢材截面，构造简单，焊缝连接密封性好结构刚度大，

残余应力残余变形矫正费工，局部裂缝一经发生易扩展到整体，冷脆问题突出

焊缝缺陷：裂纹，气孔，烧穿，未焊透

34.施焊条件差的高空安装焊缝，强度设计值应乘以折减系数0.9。

35.焊缝连接形式按被连接构件间的相对位置分为平接，撘接，T形连接，角接。

焊缝形式：对接焊缝（对接正焊缝，对接斜焊缝）和角焊缝（正面角焊缝，侧面角焊缝）

焊缝按施焊位置：俯焊，立焊，横焊，仰焊

断续焊缝间断距离L在受压构件不大于15t，受拉30t，t为较薄的。

36.焊缝符号由指引线和表示焊缝截面形状的基本符号组成。

37.撘接连接不能只用一条正面角焊缝传力，并且搭接长度不得小于焊件较小厚度的5

倍，同时不得小于25mm

38.螺栓连接的破坏情况：螺栓杆剪断，孔壁挤压，钢板被拉断，钢板剪断，螺栓弯曲。

39.焊缝群在扭矩作用下抗剪计算基本假定：被连接构件在扭矩作用下绕焊缝有效截面

形心旋转，焊缝有效截面任一点的应力方向垂直于该点与形心的连线，其受力大小与其至焊缝群形心的距离成正比，力的方向与其和焊缝群形心的连线相垂直。

40. 什么是结构的一阶分析和二阶分析？

结构在荷载作用下必然有变形。当变形和构件的几何尺寸相比微不足道时，内力分析按结构的原始位形进行，即忽略变形的影响。称为一阶分析；当结构的变形影响不再能够被忽略，考虑变形影响的内力分析称为二阶分析，属于几何非线性分析。

41.延性破坏和脆性破坏的含义？

超过屈服点即有明显塑性变形产生的构件，当达到抗拉强度时将在很大变形的情况断裂，称为延性破坏。由于破坏前有很明显的变形，并有较长的变形持续时间，便于发现和补救。与此相反，当没有塑性变形或只有很小塑性变形时即发生的破坏，是材料的脆性破坏。

42.等稳定的原则是什么？

含义一：构件绕两个主轴的稳定性力求一致，没有强轴和弱轴之分；含义二：构件的整体屈曲应力与组成板件的局部屈曲应力力求一致，即局部和整体的稳定性一致。

43.实际工程中，梁满足哪些要求可以不必计算梁的整体稳定性。

（1）有铺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 型钢或工字形截面简支梁受压翼缘的自由长度与其宽度之比不超过规范规定限值时。（3）箱形截面简支梁，其截面尺寸满足特定要求时。

44.格构式压弯构件为何不计算平面外的稳定性？

分格构式压弯构件平面外的稳定性在分肢验算时已得到保证。

45.交叉腹杆平面外的计算长度的确定与哪些因素有关？

与杆件内力性质（受拉、受压），大小及杆件断开情况有关。

46.减少焊接残余应力和焊接残余变形的方法？

（1）采用合理的施焊次序；（2）施焊前给构件以一个和焊接变形相反的预变形，使构件在焊接后产生的焊接变形与之正好抵消；（3）对于小尺寸焊件，在施焊前预热，或施焊后回火，可消除焊接残余应力。

47.应力集中:在缺陷或截面变化处附近，应力线曲折、密集、出现高峰应力的现象

48.梁丧失整体稳定性？

在梁的两端作用有弯矩M x ，M x 为绕梁惯性矩较大主轴即x 轴的弯矩。当M x 较小时，梁仅在弯矩作用平面内弯曲，但当M x 逐渐增加，达到某一数值时，梁将突然发生侧向弯曲和扭转，并丧失继续承载的能力。这种现象称为梁丧失整体稳定。

49.螺栓群在扭矩作用下抗剪计算时的假定？

被连接构件是刚性的，而螺栓则是弹性的；各螺栓绕螺栓群形心旋转，其受力大小

与其 至螺栓群形心的距离成正比，力的方向与其和螺栓群形心的连线相垂直。

50.回答梁截面的强度和整体稳定验算，写出计算公式。

1.弯曲正压力nx x x W M γσ=≤f ;

2.剪应力w It VS =τ≤v f

3.局部压应力z

w c l t F ψσ=≤f 4.折算应力223τσ+≤1.1f 2223τσσσσ+?-+c c ≤β1f ;5整体稳定性x

b x W M ?σ=≤f 51.简述支承加劲肋的稳定性计算？

. 支承加劲肋按承受固定集中荷载或梁支座反力的轴心受压构件,计算其在腹板平面外的稳定性。此受压构件的截面面积A 包括加劲肋和加劲肋每侧15t w 范围内的腹板面积,计算长度近似地取为h 0。

52.回答实腹式轴心压杆的计算步骤。

1.先假定杆的长细比，查出相应的稳定系数，并算出对应于假定长细比的回转半径λ/0l i =。

2.按照整体稳定的要求算出所需要的截面面积f N A ?/=，确定截面的高度h 和宽度b 。

3.先算出截面特性，按式f N ?/≤f 验算杆的整体稳定。

4.当截面有较大削弱时，还应验算净截面强度，应使n A N /≤f 。