钢结构简答题

简答题1. 简述钢结构有哪些主要特点。

（8分）答：（1）材料的强度高，塑性和韧性好；（2）材质均匀，和力学计算的假定比较符合；（3）制作简便，施工周期短；（4）质量轻；（5）钢材耐腐蚀性差；（6）钢材耐热，但不耐火；2. 碳素结构钢按质量分为几级？并是怎样划分的？Q235B·b代表的意义是什么？（10分）答：碳素结构钢按质量分为A、B、C、D四级。

其中A级钢材不作冲击韧性要求，冷弯性能在需方有要求时才进行；B、C、D各级钢材均要求冲击韧性值A kv≥27J，且冷弯试验均要求合格，所不同的是三者的试验温度有所不同，B级要求常温（20±5℃）冲击值，C和D级则分别要求0℃和-20℃冲击值。

Q235B·b代表屈服强度为235N/mm2，B级，半镇静钢。

3. 钢结构中，选用钢材时要考虑哪些主要因素？（8分）答：结构或构件的重要性；荷载的性质(静载或动载)；连接方法（焊接、铆接或螺栓连接）；工作条件（温度及腐蚀介质）。

4. 轴心受力构件的截面形式有哪几种？并且对轴心受力构件截面形式的共同要求是什么？答：轴心受力构件的截面形式有热轧型钢、冷弯薄壁型钢、实腹式组合截面以及格构式组合截面。

对轴心受力构件截面形式的共同要求是：（1）能提供强度所需要的截面积；（2）制作比较简便；（3）便于和相邻的构件连接；（4）截面开展而壁厚较薄，以满足刚度要求。

5. 计算压弯（拉弯）构件的强度时，根据不同情况，采用几种强度计算准则？并简述各准则的内容。

我国钢结构规范对于一般构件采用哪一准则作为强度极限？（10分）答：计算压弯（拉弯）构件的强度时，根据不同情况，采用三种强度计算准则。

其中（1）截面边缘纤维屈服准则：当构件受力最大截面边缘处的最大应力达到屈服时，即认为构件达到了强度极限。

（2）全截面屈服准则：这一准则以构件最大受力截面形成塑性铰为强度极限。

（3）部分发展塑性准则：这一准则以构件最大受力截面的部分受压区和受拉区进入塑性为强度极限。

我国钢结构规范对于一般构件采用部分发展塑性准则作为强度极限。

6. 简述梁的整体失稳现象，影响梁临界弯距的主要因素有哪些。

（8分）答：梁的截面一般窄而高，弯矩作用在其最大刚度平面内，当荷载较小时，梁的弯曲平衡状态是稳定的。

当荷载增大到某一数值后，梁在弯矩作用平面内弯曲的同时，将突然发生侧向的弯曲和扭转变形，并丧失继续承载的能力，这种现象称为梁的整体失稳现象。

梁的临界弯矩M cr主要和梁的侧向抗弯刚度、抗扭刚度、翘曲刚度、梁的截面形状、荷载类型、荷载作用位置以及梁的跨度等有关。

7. 钢结构框架钢柱的计算长度系数与哪些因素有关。

（6分）答：钢结构框架钢柱的计算长度系数与框架类型、相交于柱上端节点的横梁线刚度之和与柱线刚度之和的比值K1、相交于柱下端节点的横梁线刚度之和与柱线刚度之和的比值K2、柱与基础的连接方式、横梁远端连接方式、横梁轴力大小以及柱的形式等因素有关。

8. 简述焊接残余应力对结构性能的影响。

（8分）答：（1）对结构静力强度的影响：不影响结构的静力强度；（2）对结构刚度的影响：残余应力使构件的变形增大，刚度降低；（3）对压杆稳定的影响：焊接残余应力使压杆的挠曲刚度减小，从而必定降低其稳定承载能力；（4）对低温冷脆的影响：在低温下使裂纹容易发生和发展，加速构件的脆性破坏；（5）对疲劳强度的影响：焊接残余应力对疲劳强度有不利的影响，原因就在于焊缝及其近旁的高额残余拉应力。

9. 简述螺栓连接的五种破坏形式。

（6分）答：螺栓连接的五种破坏形式为：（1）螺栓杆剪断；（2）孔壁挤压；（3）钢板被拉断；（4）钢板剪断；（5）螺栓杆弯曲。

三、简答题（每小题10分）1、何谓应力集中？应力集中对钢材的机械性能有何影响？2、通过哪些设计措施可以减小焊接残余应力和焊接残余变形？3、焊接残余应力对结构性能有哪些影响？4、抗剪的普通螺栓连接有哪几种破坏形式？用什么方法可以防止？5、可以采用钢材的极限强度作为设计强度标准值吗?如果不可以，采用什么作为设计强度标准值?为什么?无明显屈服点的钢材，其设计强度值如何确定?6、焊脚尺寸是越大越好还是越小越好?为什么?答案：1、答：实际上钢结构构件中存在着孔洞、槽口、凹角、截面突然改变以及钢材内部缺陷，此时构件中的应力分布将不再保持均匀，而是在某些区域产生局部高峰应力，在另外一些区域则应力降低，形成所谓的应力集中。

2、答：1、焊接位置的合理安排；2、焊缝尺寸要适当；3、焊缝数量宜少；4、应尽量避免两条或三条焊缝垂直交叉；5、尽量避免在母材厚度方向的收缩应力3、答：1、降低结构刚度；2、降低或消除焊缝中的残余应力是改善结构低温冷脆性能的重要措施；3、对构件的疲劳强度有明显不利的影响。

4、答：1、当栓杆直径较小，板件较厚时，栓杆可能先被剪断；2、当栓杆直径较大，板件较薄时，板件可能先被挤坏，由于栓杆和板件的挤压是相对的，故也可把这种破坏较作螺栓的承压破坏；3、板件可能因螺栓孔削弱太多而被拉断；4、端距太小，端距范围内的板件有可能被栓杆冲剪破坏。

第1、2种破坏形式可进行抗剪螺栓连接的计算，第3种破坏形式要进行构件的强度计算；第4种破坏形式有螺栓端距≥2d0来保证。

5、答：不可以。

屈服强度作为设计强度标准值。

因为钢材过了屈服强度后，会有一定的延伸率，这段时期钢材的强度会低的。

对无明显屈服点的钢材，其设计强度应以极限强度的75%来定。

6、答：除钢管结构外，焊脚尺寸不宜大于较薄焊件厚度的1.2倍，是为了避免焊缝区的基本金属过烧，减小焊件的焊接残余应力和残余变形。

焊脚尺寸也不能过小，否则焊缝因输入能量过小，而焊件厚度较大，以致施焊时冷却速度过快，产生淬硬组织，导致母材开裂，规范规定焊脚尺寸不得小于1.5 ，t为较厚焊件的厚度。

螺栓在钢板上的排列有两种形式：并列和错列。

并列布置紧凑，整齐简单，所用连接板尺寸小，但螺栓对构件截面削弱较大；错列布置松散，连接板尺寸较大，但可减少螺栓孔对截面的削弱。

螺栓在钢板上的排列应满足三方面要求：①受力要求②施工要求③构造要求，并且应满足规范规定的最大最小容许距离：最小的栓距为03d ，最小的端距为02d、轴心受压构件的稳定承载力与哪些因素有关?（4分）构件的几何形状与尺寸；杆端约束程度；钢材的强度；焊接残余应力；初弯曲；初偏心2、格构式和实腹式轴心受压构件临界力的确定有什么不同？双肢缀条式和双肢缀板式柱的换算长细比的计算公式是什么？为什么对虚轴用换算长细比？（4分）格构式轴心受压构件临界力的确定依据边缘屈服准则，并考虑剪切变形的影响；实腹式轴心受压构件临界力的确定依据最大强度准则，不考虑剪切变形的影响。

双肢缀条式柱的换算长细比的计算公式：12027A Ax x +=λλ 双肢缀板式柱的换算长细比的计算公式：2120λλλ+=x x格构式轴心受压柱当绕虚轴失稳时，柱的剪切变形较大，剪力造成的附加挠曲影响不能忽略，故对虚轴的失稳计算，常以加大长细比的办法来考虑剪切变形的影响，加大后的长细比称为换算长细比。

3、影响钢材性能的主要因素有哪些？（4分）化学成分；冶金缺陷；钢材硬化；温度影响；应力集中；反复荷载作用。

4、如何保证梁腹板的局部稳定？（4分） ①当y w f t h 235800≤时，应按构造配置横向加劲肋； ②当yw y f t h f 235170235800≤<时，应按计算配置横向加劲肋； ③y wf t h 2351700>，应配置横向加劲肋和纵向加劲肋； ④梁的支座处和上翼缘受有较大固定集中荷载处设支承加劲肋。

5、螺栓在钢板上应怎样排列合理？（4分）1.对于理想的轴心受压构件，提高钢材的牌号（即钢材强度），对构件的稳定承载能力有何影响？为什么？2.剪力作用下的普通螺栓连接节点可能发生哪些破坏形式？3.两板件通过抗剪螺栓群承担剪力时，就板件的净截面强度来说，摩擦型高强螺栓连接与普通螺栓连接有何区别？采用何种连接方式更合理？4.某煤气柜结构，据统计在预期的20年使用寿命内，煤气气压循环1.5万次，问：可否按现行《钢结构设计规范》中有关钢结构疲劳验算的规定对该煤气柜结构及其节点进行疲劳验算？为什么？5.同一种类的钢材，当其厚度或直径发生变化时，钢材的机械性能（强度和塑性）有何变化？为什么？6.某钢结构高强度连接梁柱节点，设计按摩擦型高强螺栓（接触面喷砂后生赤锈）计算摩擦面的抗滑移系数。

施工单位为防止构件锈蚀对构件的损伤，对接触面（梁端板与柱翼缘板）间进行了喷漆处理。

问这种处理方式是否合理？为什么？1.无影响。

因为理想轴心受压构件的稳定承载力为，与钢号无关。

2.栓杆被剪断、栓杆（孔壁承压）破坏、板件拉断、栓杆受弯破坏、板端冲剪破坏3.摩擦型高强螺栓连接板件计算截面承力需考虑孔前传力，其所受荷载小于普通螺栓连接。

从板件的受力来说，采用摩擦型高强螺栓连接更合理。

4.不能按现行《钢结构设计规范》对该煤气柜结构及其节点进行疲劳验算，因为《钢结构设计规范》中有关钢结构疲劳验算是基于循环次数≥105。

5.同一种类的钢材，当其厚度或直径发生减小时，钢材的强度和塑性会提高。

因为随着钢材厚度或直径的减小，钢材（型钢）的轧制力和轧制次数增加，钢材的致密性好，存在大缺陷的几率减少，故强度和塑性会提高。

6.这种处理方式不合理。

因为喷砂后生赤锈板件间的抗滑移系数大于板件喷漆处理，板件接触面喷漆后摩擦型高强螺栓的抗剪承载力将下降。

1.建筑钢材的伸长率是通过什么实验确定的？实验时如何取值？伸长率反映了钢材的什么性质？2.请评价钢材经过常温时的加工（冷作硬化）后，其强度、塑性性能的变化。

3.在角焊缝设计中，对焊脚尺寸和计算长度有哪些构造要求？为什么？4.承压型高强螺栓和摩擦型高强螺栓承受剪力作用时在传力和螺栓的验算上有什么区别？5.钢材在复杂应力作用下，应力场不同，钢材的强度、塑性等力学性能有何变化？6.请说明缀条式格构柱和缀板式格构柱的单肢的受力情况，大型柱从受力更合理的角度出发应尽可能选用何种形式的格构柱？1. 建筑钢材的伸长率是通过单向拉伸实验确定的。

取试件拉断后的伸长量与原标距的比值的百分率，即，伸长率反映了钢材的塑性变形能力。

2. 钢材经过冷作硬化后，其强度提高，塑性变形能力下降。

3. 最大焊脚尺寸：，防止焊缝过烧焊件；最小焊脚尺寸：，防止焊缝冷裂；最大计算长度：，防止应力沿焊缝长度不均匀分布；最小计算长度：，防止焊缝沿长度缺陷几率增加。

4. 承压型高强螺栓承受剪力作用时螺栓直接承受剪力，需验算螺栓的受剪和承压承载能力。

摩擦型高强螺栓承受剪力作用时螺栓不直接承受剪力，需验算螺栓的受剪承载能力。

5. 同号应力场时钢材的强度提高而塑性变形能力降低，异号应力场时钢材的强度降低而塑性变形能力提高。