高等钢结构复习整理题答案

《高等钢结构》复习题（1） 按承载力极限状态和正常极限状态设计钢结构时，应考虑荷载效应的哪种组合？承载力极限状态：基本组合；正常使用状态：标准组合。

（2）钢材的设计强度是根据钢材的什么确定的？钢材的屈服强度y f 除以抗力分项系数R r 。

钢结构的塑性好、韧性好指的是什么？各用什么指标表示？塑性好，结构在静载和动载作用下具有足够的应变能力，可减轻结构脆性破坏的倾向，同时可通过较大的塑性变形调整局部压力。

韧性好，结构具有较好的抵抗重复荷载作用的能力。

塑性：伸长率。

韧性：材料断裂时所吸收的总能量（包括弹性和非弹性）来度量。

钢结构的两种主要破坏形式是什么？各有什么特点？塑性破坏：破坏前构件产生较大的塑性变形，断裂后的端口呈纤维状，色泽发暗。

脆性破坏：破坏前没有任何预兆，破坏是突然发生的，端口平直并呈有光泽的晶粒状。

（1） 钢材牌号是根据材料的什么命名的？同一牌号钢材为什么设计强度不同？钢的牌号由代表屈服点的的字母Q 、屈服点数值、质量等级符号（A 、B 、C 、D ）、脱氧方法符号四部分按顺序组成。

钢的牌号仍有质量等级符号，分为A 、B 、C 、D 、E 五个等级。

E 级主要是要求-40 C 的冲击韧性。

（2） 沸腾钢与镇静钢冶炼浇注方法的主要不同之处是什么？镇静钢脱氧充分，沸腾钢脱氧较差。

（3） Q235钢材A 、B 、C 、D 四个等级主要什么指标不同？A 级钢只保证抗拉强度、屈服点和伸长率，B 、C 、D 级钢均保证抗拉强度、屈服点、伸长率、抗弯性和冲击韧性。

（4） 工字钢的翼缘和腹板性能是否相同？（9）如果钢材具有 较好的塑性和韧性 性能，那么钢结构在一般情况下就不会因偶然或局部超载而发生突然断裂。

（10）对于焊接结构，除应限制钢材中的硫、磷的极限含量外，还应限制碳 的含量不超过规定值。

（11）钢材的硬化，提高了钢材的 屈服点 ，降低了钢材的 塑性和韧性 。

（12）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 时效硬化，俗称老化 。

（13）应力集中易导致钢材脆性破坏的原因在于应力集中处 截面横向变形（塑性变形） 受到约束。

（14）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_静力强度____并无明显关系。

（1） 焊缝的主要形式？主要区别是什么？强度如何？焊缝主要包括角焊缝、对接焊缝两种形式。

采用角焊缝连接的板件不必坡口，焊缝金属直接填充在由被连接板件形成的直角或斜角区域内。

对接焊缝的焊件边缘常需要加工坡口，故又称为坡口焊缝。

（2） 斜角焊缝主要用于哪种状况？斜角角焊缝常用于钢漏斗和钢管结构中，对于夹角大于135 ︒或小于60 ︒的斜角角焊缝，不宜用作受力焊缝（钢管结构除外）。

（3） 部分焊透的对接焊缝强度应按哪种形式焊缝计算？（P79）部分焊透的对接焊缝实际上可视为在坡口内焊接的角焊缝，故其强度计算方法与直角角焊缝相同，在垂直于焊缝长度方向的压力作用下，取f β=1.22，其他受力情况取f β=1.0.（4） 对接焊缝强度与母材设计强度的关系？（P60）一级、二级检验的焊缝的抗拉强度可认为与母材强度相等。

三级检验的焊缝允许存在的缺陷较多，故取其抗拉强度为母材强度的85%。

（5） 什么方向的焊接残余应力对构件承载力影响较大？焊接残余应力的影响如何？（P80-83）对结构静力强度无影响；降低结构的刚度；降低受压构件稳定承载力；增加了钢材在低温下的脆断倾向；降低结构的疲劳强度。

（6） 一个承受剪力的普通螺栓的破坏形式？ (P87)当栓杆直径较小而板件较厚时，栓杆可能被剪断；当栓杆直径较大、板件较薄时，板件可能被挤坏；板件截面可能因螺栓孔削弱太多而被拉断；端距太小，端距范围内的板件可能被栓杆冲剪破坏。

（7） 普通螺栓连接的应用范围？(P56)（8） 一个普通螺栓的抗剪、抗拉和承压设计强度是如何确定的?（P88,91） 受剪承载力设计值：24b b v v v d N n f π=；承压承载力设计值：b bc c Nd tf =∑；一个螺栓抗剪的承载力设计值取b v N 和b c N 的较小值min b N 抗拉：24bb e t t d N f π=（9） 高强度螺栓摩擦型连接和承压型连接在传力(P95)、使用范围（P57）的主要区别？高强度螺栓摩擦型连接只依靠被连接板件间的摩擦力传递剪力，以剪力等于摩擦力作为承载能力的极限状态。

高强度螺栓承压型连接的传力特征是剪力超过摩擦力时，板件间发生相互滑移，螺栓杆身与孔壁接触，开始受剪并孔壁承压。

另外，摩擦力随外力继续增大而逐渐减弱，连接接近破坏时，剪力全由杆身承担。

高强度螺栓承压型连接以螺栓或钢板破坏作为承载能力的极限状态，可能的破坏形式和普通螺栓相同。

摩擦型连接的剪切变形小，弹性性能好，特别适用于承受动荷载的结构；承压型连接的承载力高于摩擦型，连接紧凑，但剪切变形大，不得用于承受动荷载的结构中。

（10）螺栓连接中，为何规定螺栓最小容许距离和最大容许距离？(P86)最小容许距离：保证施工要求,要保证有一定空间，便于打铆和采用扳手拧紧螺帽。

最大容许距离：保证受力要求和构造要求。

（11）普通螺栓群和高强度螺栓群承受弯矩作用时，中和轴在何处？为什么？(P92,101)普通螺栓群：实际计算时可近似地取中和轴位于最下排螺栓处。

因为：受拉螺栓截面只是孤立的几个螺栓点，而端板受压区则是宽度较大的实体矩形单元。

当以其形心位置作为中和轴时，所求得的端板受压区高度总是很小，中和轴通常在弯矩指向一侧最外排螺栓附近的某个位置。

高强度螺栓群：中和轴在螺栓群的形心轴上。

因为：高强度螺栓的外拉力总是小于预拉力P ，在连接受弯矩作用而使螺栓沿栓杆方向受力时，被连接构件的接触面一直保持紧密结合，因此可认为中和轴在螺栓群的形心上。

（1） 实腹式轴心受拉构件的设计计算内容包括哪几项？需分别进行强度和刚度的计算。

（2） 实腹式轴心受压构件的设计计算内容包括哪几项？需分别进行强度、整体稳定、局部稳定和刚度的计算。

（3） 为什么要限制轴心受力构件的长细比？轴心受力构件的刚度是以限制其长细比来保证的。

为满足结构的正常使用要求，轴心受力构件应具有一定的刚度，以保证构件不会在运输和安装过程中产生弯曲或过大的变形，不会在使用期间因自重产生明显下挠，也不会再动力荷载作用下发生较大的振动。

对于轴心受压构件，刚度过小还会显著降低其极限承载力。

（4）轴心受压构件的整体失稳形式？我国《钢结构设计规范》整体稳定系数ϕ如何确定？不同失稳形式的整体稳定系数ϕ如何确定？三种屈曲形式：弯曲屈曲、扭转屈曲、弯扭屈曲。

整体稳定系数ϕ值应根据截面分类和构件的长细比，查表得出。

在轴心受压构件扭转屈曲的计算中，可采用扭转屈曲临界力与欧拉临界力相等得到换算长细比，由换算长细比可按弯曲失稳的柱子曲线获得稳定系数ϕ值。

《钢结构设计规范》将完全弹性的弯扭屈曲临界力与欧拉临界力相比较，得到换算长细比，再以此长细比由弯曲失稳的柱子曲线获得稳定系数ϕ值。

（5）我国《钢结构设计规范》在制定轴心受压构件整体稳定系数ϕ时，主要考虑了哪几种降低其整体稳定承载能力的因素？初弯曲、荷载初偏心和残余应力等初始缺陷。

ϕ值最高？ d类截面的轴心压杆稳定系数ϕ值最低？（6）为什么a类截面的轴心压杆稳定系数因为a类截面失稳时其残余应力影响较小。

因为d类截面失稳时其残余应力不但沿板件宽度方向变化，在厚度方向的变化也比较显著，另外厚板质量较差也会对稳定带来不利影响。

（7）为什么无对称轴的截面不宜用作轴心受压构件？因为无对称轴的截面失稳时，在弯曲的同时总伴随着扭转，即形成弯扭屈曲，在相同的情况下，弯扭失稳比弯曲失稳的临界应力要低。

（8）轴心受压构件翼缘和腹板的局部稳定如何保证？轴心受压构件的局部稳定是以限制其组成板件的宽厚比来保证的。

（9）轴心受压构件腹板的高厚比不满足局部稳定限值要求，又不能增加腹板厚度时应如何处理？可在腹板中部设置纵向加劲肋。

（10）为什么确定轴心受压实腹式柱的截面形式时，应使两个主轴方向的长细比尽可能接近？为使两个主轴方向尽量等稳定，以达到经济的效果。

（1）梁的设计计算内容包括哪几项？梁的设计必须同时满足承载力极限状态和正常使用极限状态。

钢梁的承载力极限状态包括强度、整体稳定和局部稳定三个方面。

设计时要求在荷载设计值作用下，梁的抗弯强度、抗剪强度、局部承压强度和局部稳定三个方面。

设计时要求在荷载设计值作用下，梁的抗弯强度、抗剪强度、局部承压强度和折算应力均不超过相应的强度设计值；保证梁不会发生整体失稳；同时组成梁的板件不出现局部失稳。

正常使用极限状态主要指梁的刚度，设计时要求梁具有足够的抗弯刚度，即在荷载设计值作用下，梁的最大挠度不大于《钢结构设计规范》规定的容许挠度。

（2）承受静力荷载的梁，在抗弯强度计算中为什么考虑截面塑性发展系数？因为在静力荷载作用下，梁不需要计算疲劳，可以按塑性方法进行设计。

（3）梁的强度计算包括哪几项？验算何处的应力？若不满足采取什么办法最有效？梁的强度包括抗弯强度、抗剪强度、局部承压强度和折算应力。

抗弯强度：验算边缘纤维处应力。

增大梁的高度最有效。

抗剪强度：验算腹板中和轴处的应力。

最有效的办法是增大腹板的面积，但腹板高度一般由梁的刚度条件和构造要求确定，故设计时常采用加大腹板厚度的办法来增大梁的抗剪强度。

局部承压强度：验算腹板最薄处。

在固定集中荷载处（包括支座处）应设置支承加劲肋予以加强，并对支承加劲肋进行计算；对移动集中荷载，则应加大腹板厚度。

折算应力：在组合梁的腹板计算高度边缘处。

（4）单向受弯梁整体失稳的形式？弯扭屈曲。

（5）梁的整体稳定都和哪些因素有关？荷载作用位置，梁的截面尺寸、梁的支承条件，梁的侧向抗弯刚度、抗扭刚度、翘曲刚度以及梁的跨度。

（6）梁的受压翼缘和腹板的局部稳定如何保证？受压翼缘：限制宽厚比。

局部稳定：增加腹板的厚度，也可设置腹板加劲肋，后者比较经济。

对于可能因剪应力或局部压应力引起屈曲的腹板，应隔一定距离设置横向加劲肋；对于可能因弯曲压应力引起屈曲的腹板，宜在受压区距受压翼缘0/5h至0/4h处设置纵向加劲肋。

（7）梁的支承加劲肋和横向加劲肋的区别？支承加劲肋是指承受固定集中荷载或者支座反力的横向加劲肋。

此种加劲肋应在腹板两侧成对设置，并应进行整体稳定和端面承压计算，其截面通常比中间横向加劲肋大。

（8） 什么是梁腹板的屈曲后强度？为什么要考虑梁腹板的屈曲后强度？梁腹板的屈曲后强度：梁的腹板可视为支承在上、下翼缘板和两横向加劲肋的四边支承板，如果支承较强，则当腹板屈曲后发生侧向位移时，腹板中面内将产生薄膜拉应力形成薄膜张力场，薄膜张力场可阻止侧向位移的加大，使梁能继续承受更大的荷载，直至腹板屈服或板的四边支承破坏，也就是说腹板屈曲后还有较大的继续承载能力。