钢结构设计原理考试简答题大全

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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） 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
9.什么叫抗剪薄膜作用？答：当采用压型钢板和压型铝合金板做墙板时，压型板与周边构件进行可靠连接后， 面内刚度很好，能传递纵横方向的面内剪力，这种作用称为抗剪薄膜作用（应力蒙皮效应）。
10.两铰拱、三铰拱和无铰拱各有什么优缺点？答：（1）两铰拱是最常用的体系，这种拱的优点除经济外， 安装和制造也较简单，因为铰可自由转动的特性，使得两铰拱易于适应变形，在温度作用或产生支座沉降情 况下应力不会显著地增加；（2）三铰拱与两铰拱相比无突出的优点，在拱结构有足够的变形适应性情况下， 其静定性没有实质性意义，拱钥铰还使拱本身结构及屋面设置复杂化；（3）无铰拱对于弯矩沿跨度的分配最 为有利，因而也最轻，但它不得不设置更强大的基础，而且要计算温度的作用。
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。 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 Akv ≥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。
11.交叉桁架体系和四角锥体系中各种网架的构成特点？答：（1）交叉桁架体系：①两向正交正放网架的构 成特点是：两个方向的竖向平面桁架垂直交叉，且分别于边界方向平行；②两向正交斜放网架的构成特点是： 两个方向的竖向平面桁架垂直交叉，且与边界成 45°夹角。（2）四角锥体系;①正放四角锥网架的构成特点 是：以倒四角锥体为组成单元，锥底的四边为网架的上弦杆，锥棱为腹杆，各锥顶相连即为下弦杆，他的上、 下弦杆均与相应边界平行；②正放抽空四角锥网架的构成特点是：在正放四角锥网架的基础上，除周边网格 不动外，适当抽掉一些四角锥单元中的腹杆和下弦杆，使下弦网格尺寸比上弦网格尺寸大一倍；③斜放四角 锥网架的构成特点是：以倒四角锥体为组成单元，由锥底构成的上弦杆与边界成 45°夹角，而连接各锥顶的 下弦杆则与相应边界平行。
12.空间桁架位移法的概念？答：空间桁架位移法又称为矩阵位移法。它取网架结构的各杆件作为基本单元， 以节点三个线位移作为基本未知量，先对杆件单元进行分析，根据胡克定律建立单元杆件内力与位移之间的 关系，形成单元刚度矩阵；然后进行结构整体分析，根据各节点的变形协调条件和静力平衡条件建立结构上 节点荷载与节点位移之间的关系，形成结构总刚度矩阵和结构总刚度方程。
6.荷载组合效应包括哪几方面的内容？（1）屋面均布活荷载不与雪荷载同时考虑，应取两者中的较大值；（2） 积灰荷载应与雪荷载或屋面均布或荷载中的较大值同时考虑；（3）施工或检修集中荷载不与屋面材料或檩条 自重以外的其他荷载同时考虑；（4）多台吊车的组合应符合《建筑结构荷载规定》的规定；（5）当需要考虑 地震作用时，风荷载不与地震作用同时考虑。
3d 2d 距为
0 ，最小的端距为
0
1.柱间支撑的作用？答：（1）组成坚强的纵向构架，保证厂房的纵向刚度；（2）承受厂房端部山墙的风荷载、 吊车纵向水平荷载及温度应力等，在地震区尚应承受厂房纵向的地震力，并传至基础；（3）可作为框架住在 框架平面外的支点，减少柱在框架平面外的计算长度。 2.为什么下层支撑应该设在温度区段中部?答：将下层支撑布置在温度区段的端部，在温度变化的影响方面将 是很不利的，因此，为了使纵向构件在温度变化发生时能较自由地伸缩，下层支撑应该设在温度区段中部。
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双肢缀板式柱的换算长细比的计算公式： 0 x
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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）
7.控制截面的内力组合主要有哪几种？答：（1）最大轴压力 Nmax 和同时出现的 M 及 V 的较大值。（2）最大 弯矩 Mmax 和同时出现的 V 及 N 的较大值。（3）最小轴压力 Nmin 和相应的 M 及 V，出现在永久荷载共同 作用下，当柱脚铰接时 M=0。 8.吊车梁截面强度验算包括哪些内容？答：（1）上、下翼缘的正应力验算；（2）剪应力验算；（3）腹板上边 缘局部承压强度验算。
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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?
3.什么叫应力蒙皮效应？答：当压型钢板和压型铝板与檩条进行可靠连接后，形成一深梁，能有效地传递屋 面纵横方向的水平力（包括风荷载及吊车制动力等），能提高屋面的整体刚度。这一现象称为应力蒙皮效应。
4.屋架内力分析的基本假定有哪些？答：（1）通常将荷载集中到节点上（屋架作用有节间荷载时，可将其分 配到相邻的两个节点上），（2）假定节点处的所有杆件轴线在同一平面内相交于一点（节点中心）；（3）假定 各节点均为理想铰接。 5.为什么钢结构规范中对拉杆和压杆都规定了容许长细比？答：桁架杆件的长细比的大小，对杆件的工作有 一定的影响，若长细比太大，将使杆件在自重作用下产生过大挠度，在运输和安装过程中因刚度不足而产生 弯曲，在动力作用下还会引起较大的振动。故在钢结构规范中对拉杆和压杆规定了容许长细比。
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 Mcr 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。 二、简答题（5×4=20 分） 1、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：
得分
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）
h ①当 0 tw 80
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时，应按构造配置横向加劲肋；
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②当 80
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170
235
时，应按计算配置横向加劲肋；
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h 170 235 ③ 0 t f w
，应配置横向加劲肋和纵向加劲肋；