钢结构思考题

《钢结构》思考题
Ch1概论
1、钢结构的合理应用范围是什么？各发挥了钢结构的哪些特点？
大跨度结构：强度高、自重轻
高层建筑：强度高、自重轻、抗震性能好
工业结构：施工周期短、制造简便
轻型结构：强度高、自重轻
高耸结构：强度高、自重轻、塑性韧性好
2、钢结构的功能要求是什么？有哪两种极限状态？其内容有哪些？
功能要求：安全性、适用性、耐久性
极限状态：（1）承载能力极限状态，对应于结构或结构构件达到最大承载能力或不适于继续承载的变形。

（2）正常使用极限状态，对应于结构或结构构件达到正常使用或耐久性能的某项规定限值。

3、《钢结构设计规范》（GB50017—2003）采用什么设计方法？
对于疲劳，采用容许应力幅法，其他则使用概率极限状态设计法
4、什么是结构的可靠性？什么是结构的可靠度？
可靠性：结构在规定的设计使用年限内，在规定的条件下完成预定功能的能力。

可靠度：结构在规定的设计使用年限内，在规定的条件下完成预定功能的概率。

Ch2钢结构的材料
1、钢材的破坏形式有哪两种？其特点如何？
塑性破坏：破坏前具有较大的塑性变形，并且有较长的变形持续时间，易及时发现和补救。

脆性破坏：破坏时断口平齐，呈有光泽的晶粒状，破坏前变形小且突然发生，危险性很大。

2、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？
强度指标：抗拉强度、屈服强度、描述钢材抵抗破坏的能力；
塑性指标：伸长率，描述钢材产生残余变形而不立即断裂的性能；
韧性指标：冲击功，描述钢材在塑性变形和断裂的过程中吸收能量的能力；
冷弯性能：由冷弯性能实验确定是判断钢材塑性变形能力与冶金质量的综合指标。

3、影响钢材机械性能的主要因素有哪些？各因素大致有哪些影响？
（1）化学成分的影响：碳含量提高，则钢材强度提高，但同时塑性、韧性、冷弯性能、可焊性及抗腐蚀能力下降；
适量的锰、硅可以提高钢材的强度；硫、磷和氧、氮会降低钢材的塑性、韧性、可焊性和疲劳性能，
硫和磷可以在高温和低温时使钢材变脆，分别称为热脆和冷脆。

（2）钢材生产过程的影响：钢的浇铸方法，按脱氧程度或方法不同分为沸腾钢、半镇静钢、镇静钢和特殊镇静钢；
钢材的轧制：轧钢机的压力作用可使钢锭中的小气泡和裂纹弥合并使组织密实；
热处理：轧制后的钢材经过热处理可得到调质钢。

（3）温度的影响：正温度范围内在100度内无影响，100度以上温度升高，钢的强度弹性模量降低、塑性增大，250度左右抗拉强度略有提高、塑性降低、脆性增加，260-320度，产生徐变，600度左右弹性模量趋于零，承载能力几乎消失；负温度范围内，随着温度的降低，强度提高、塑性韧性降低、脆性提高。

（4）冷加工硬化和时效硬化：冷加工使钢材变脆、强度提高，但塑性韧性下降，时效提高钢材强度，塑性韧性降低。

（5）复杂应力状态影响：钢材在多向同号应力场作用下，一向的变形受到另一项的限制使钢材强度增加，塑性韧性下降，异号应力场则相反。

4、什么是钢材的疲劳？影响疲劳强度的主要因素是哪些？疲劳计算采用什么方法？
钢材在连续循环荷载作用下，当循环次数达到某一定值时钢材突然断裂，发生钢材疲劳，属于脆性破坏
影响因素：应力幅、应力循环次数、材料内部缺陷、构造缺陷、残余应力
计算方法：容许应力幅法
5、应力幅Δσ=？应力循环特征ρ=？
6、钢结构采用的钢材主要有哪几类？牌号如何表示？
碳素结构钢和合金钢：对于碳素钢，钢号由代表屈服点的字母Q，屈服强度值、质量等级符号、脱氧方法符号组成；
对于合金钢，钢号同碳素钢，但质量等级分别为ABCDE五级
7、钢材有哪些规格？各应如何表示？
钢板、槽钢、钢管、H型钢、角钢、工字型钢
Ch3钢结构的连接
1、钢结构常用的连接方法有哪几种？
焊缝连接、铆钉连接、螺栓连接
2、手工焊条型号应根据什么选择？焊接Q235、Q345、Q390、Q420钢时须分别采用哪种焊条系列？
焊条选用应和焊件钢材的强度和性能相适应；Q235选用E43型焊条，Q345选用E50型，Q390和Q420选用E55；当不同强度的钢材连接时可采用与低强度钢材相适应的焊接材料。

3、焊缝按构造分为哪些类型？按焊缝位置分为哪些类型？
按构造分为对接焊和角焊；按焊缝位置分为横焊、平焊、立焊和仰焊
4、焊缝有哪些缺陷？焊缝质量检验级别分几级？
缺陷：裂纹、气孔、母材被焊穿、非金属夹杂、弧坑、咬边、未熔合、未焊透
质量检验分为三级
5、对接焊缝剖口形式有哪些？
工形缝、单边V形剖口、V形剖口、K形剖口、X形剖口、U形剖口
6、对接焊缝采用和不采用引弧板时对接焊缝的计算长度分别如何取值？
未采用引弧板时，每条焊缝取实际长度减去2t；采用引弧板时为焊缝实际长度。

7、角焊缝根据其长度方向和力作用方向分为几种？
正面角焊缝、侧面角焊缝、斜向角焊缝、以及几个方向混合使用的围焊缝
8、 侧面角焊缝和正面角焊缝的受力特点有何不同？
侧面角焊缝主要受剪应力，在弹性阶段应力沿焊缝长度方向分布不均，两端大中间小，两端出现塑性变形后应力分布趋于均匀，强度低，塑性稍好；正面角焊缝应力状态复杂，既受正应力又受剪应力，根部应力集中严重，强度高、塑性差。

9、 角焊缝的尺寸有哪些要求？
最小焊脚尺寸：fmax h ≥
最大焊脚尺寸：min 1.2t fmax h ≤，当焊缝在构件边缘时，t (t 6t-(1~2) (t 6))fmax fmax h h ≤≤≤f 时，时；
不等焊脚尺寸与较厚焊件接触的焊脚符合 f min h ≥，与较薄的则符合min 1.2t fmax h ≤；
最小焊缝计算长度w f l 840mm h ≥≥且；侧焊缝最大计算长度w f f l 60h h ≤，动荷载，（静力荷载为40）； 当板件端部仅有两条侧面角焊缝时，w l b b 16t t mm mm t mm ≥≤f p ，（12）或200（12）；
仅用正面焊接，搭接长度不得小于较小厚度的5倍及25mm 。

10、焊接残余应力和焊接残余变形产生的原因是什么？
残余应力：由焊缝冷却收缩受阻引起；残余变形:由焊缝及周围不均匀热胀冷缩引起
11、焊接残余应力的种类？
纵向焊接残余应力，横向焊接残余应力，厚度方向残余应力
12、残余应力对结构的影响？
对强度无影响；降低构件的刚度；降低构件的稳定承载能力；降低构件的疲劳强度；加剧低温冷脆
13、焊接残余应变对结构的影响/
构件不平整，安装困难，且产生附加应力；变轴心受压构件为偏心受压构件
14、如何减小残余应力和应变？
采用合理的焊缝设计和适当的焊接工艺措施；尽可能采用对称焊缝；施焊前使结构有一个和焊接变形相反的预变形；对构件焊前预热，焊后回水，然后慢慢冷却。

15、普通螺栓和高强度螺栓的级别如何表示？
普通螺栓用字母M 与公称直径表示，材料强度等级有两部分数字组成，分别为抗拉强度、屈服强度与抗拉强度的比值，其中8.8级以上；螺栓材质为低碳合金钢或中碳钢并经过热处理，统称为高强度螺栓。

16、螺栓的排列方式和要求有哪些？
形式：并列式，错列式；要求：受力要求、构造要求、施工要求
17、受剪螺栓有哪些可能的破坏形式？分别如何防止？
螺栓杆的剪断：通过螺栓受剪承载力计算防止
钢板孔壁挤压破坏;以孔壁承压承载力计算防止 钢板由于螺孔削弱而净截面拉断：以钢板净截面受拉承载力计算防止
钢板因螺孔端距或螺孔中距太小而破坏，以最小端距2d 0来防止 螺栓杆因太长或螺孔大于螺杆直径而产生弯剪破坏以栓杆长度小于5d 防止
18、为什么普通螺栓的抗拉强度低于相应的钢材抗拉强度？
由于被连接件的刚度不够，在螺栓中产生附加应力，降低了螺栓的抗拉强度
19、普通螺栓与 高强螺栓在受力特性方面有何不同/
普通螺栓连接靠栓杆抗剪和孔壁承压来传递剪力，拧紧螺帽时产生预拉力很小，其影响可忽略；高强度螺栓施加强大的预拉力，靠摩擦力传递外力。

20、高强度螺栓连接类型？有何区别？
承压型和摩擦型高强度螺栓连接；
摩擦型连接在承受剪切时，以外剪力达到板件间可能发生的最大摩擦阻力为极限状态；当超过时板件间发生相对滑移，即认为连接已失效破坏。

承压型连接在受剪时，则允许摩擦力被克服并发生板件相对滑移，然后外力可以继续增加，并以此后发生的螺杆剪切或孔壁承压的最终破坏为极限状态。

Ch4轴心受力构件
1、 轴心受力构件有哪些种类和截面形式？
种类：轴心受拉和轴心受压构件；截面形式：热轧型，冷弯薄壁型，实腹式组合，格构式组合
2、 轴心受力构件各需验算哪几个方面的内容？
轴心拉杆应满足强度、刚度；轴心受压应满足强度、刚度、稳定性
3、 轴心受压构件整体失稳时有哪几种屈曲形式?双轴对称截面的屈曲形式是怎样的?
屈曲形式：弯曲屈曲、扭转屈曲、弯扭屈曲；
双轴对称截面的屈曲形式一般为弯曲屈曲，当截面的扭转刚度较小时有可能发生扭转屈曲
4、 轴心受压构件翼缘和腹板局部稳定的计算公式中，λ应如何取植?
x y λλλ取、中的最大值，当30λ≤取30，大于100取100
5、 型钢制成的轴心受压构件是否要进行局部稳定验算?
除H 型钢外其他都不需要
6、 实腹式轴心受压构件需做哪几方面验算?计算公式是怎样的? 整体稳定性验算：N f A
ϕ≤
局部稳定性验算：翼缘：
1b +t λ≤（100.1
0w h +t λ≤（250.5 强度和刚度验算 7、轴心受压构件的整体稳定性不满足要求时,若不增大截面面积,是否还可采取其他措施提高其稳定承载力?
增大构件的轮廓尺寸、提高钢材的钢号、加强构件的两端约束、增加侧向支撑8、轴心受压构件局部稳定验算采用什么计算准则?。