钢结构简答题和名词解释

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简答题：

1、简述梁腹板设置加劲肋的原则。(不考虑梁的屈曲后强度)

答：不考虑屈曲厚强度的组合梁的横向加劲肋最小间距为0h ，最大间距20h ，对无局部压应力的梁，当y w 0235/f 100t /h 时可采用0h 。短向加劲肋的最小间距为1h ，1h 为纵向加劲肋至腹板计算高度上边缘的距离。（课本） 1) 当时，腹板局部稳定能够保证，不必配置加劲肋；对吊车梁及类似构件（），应按构造配置横向加劲肋。

2) 当时，应配置横向加劲肋。

3)当（受压翼缘扭转受到约束，如连有刚性铺板或焊有铁轨时）或（受压翼缘扭转未受到约束时），或按计算需要时，除配置横向加劲肋外，还在弯矩较大的受压区配置纵向加劲肋。局部压应力很大的梁，必要时尚应在受压区配置短加劲肋。

4)梁的支座处和上翼缘受有较大固定集中荷载处，宜设置支承加劲肋。

2、双轴对称工字形实腹式单向压弯构件有哪几种失稳形式并简要说明它们是如何产生的。 答：单向压弯构件的整体失稳分为：弯矩作用平面内和弯矩作用平面外两种情况。

弯矩作用平面内失稳为弯曲屈曲，当实腹式单向压弯构件有足够的约束防止弯矩作用平面外的侧移和变形时，随着压力的增大，构件中点挠度非线性增长，当轴力增大到一定程度时，截面边缘屈服，最终失去弯矩作用平面内稳定，发生平面内的弯曲屈曲破坏。

弯矩作用平面外失稳为弯扭屈曲，由于弯矩作用平面外的抗弯刚度通常较小，所以当实腹式单向压弯构件在侧向没有足够的支承时，构件可能发生侧扭屈曲而破坏。

3、简述以屈服强度f y 作弹性设计强度指标的依据

答：1） 以 fy 作弹性、塑性工作的分界点，屈服后，ε ＝（2～3）％，易察觉；若ε 过大，产生的变形过大，不允 许； 2）从 fy ～ fu ,塑性工作区很大，有足够的变形保证截面上的应力不超过fu ， fy ～ fu 作为强度储备。

4、试说明如图所示格构式偏心受压缀条柱中缀条的设计内力如何选取

答：水平剪力取实际剪力和/235f 85Af y 的大值，此剪力与斜缀条的水平分力平衡，得到斜缀条所受的

力，斜缀条近似按轴心受压构件计算。

5、梯形钢屋架腹杆（采用双角钢）的截面形式如何，是如何确定的

答：端竖杆采用不等边角钢长边相连或十字形截面；

端斜杆采用不等边角钢长边相连；

跨中竖杆采用十字形截面；

其它腹杆采用等边角钢相连；

是根据等稳定原则λx=λy ，即iy/ix=loy/lox 确定的。

6、焊接残余应力产生的原因和对结构工作性能的影响

答：由于不均匀的加热，在焊接区局部产生了热塑性压缩变形，当冷却时焊接区要在纵向和横向收缩，势必导致构件产生局部鼓曲、弯曲、歪曲和扭转等。对结构静力强度的影响、对结构刚度的影响、对低温冷脆的影响、对疲劳强度的影响。（课本）

1）焊缝出现不均匀温度场：焊缝附近温度最高，可高达1600 度以上，在焊缝区以外，温度则急剧下降； 2）焊缝区受热而纵向膨胀，但这种膨胀因变形的平截面规律(变形前的平截面，变形后仍保持平面)而受到 其相邻较低温度区的约束，使焊缝区产生纵向压应力。热应力互相阻碍； 3）由于钢材在600℃以上时呈塑性状态(热塑性状态)，因而高温区的这种压应力使焊缝区的钢材产生塑性压 缩变形，塑性变形当温度下降、压应力消失时不能恢复；应力当焊件完全冷却后仍残留在焊缝区钢材内，故名 焊接残余应力。

影响：焊接应力不影响结构的强度；焊接应力降低结构的刚度；残余应力影响压杆稳定性，有效面积、有效惯 性；焊接残余应力对低温冷脆影响经常是决定性的。

7、简述影响梁整体稳定的因素

答：侧向支撑点间距、钢梁截面类型与截面面积、荷载类型与作用位置、支座约束、残余应力、钢材强度等因素（课本）

1）梁的侧向抗弯刚度EIy 、抗扭刚度GIt ，和抗翘曲刚度EIw 愈大，则临界弯矩愈大；

2）梁的跨度 l 愈小，其临界弯矩愈大；

3） 当梁受纯弯曲时，弯矩图为矩形,梁中所有截面的弯矩都相等，此时β 1=1．其他荷载作用下β 1 均大于；

4）荷载作用位置对临界弯矩有影响。荷载作用于上翼缘时α负值，易失稳；荷载作用下翼缘时，α为正值， 不易失稳；

5）梁端约束程度愈大，则临界弯矩愈大。

8、为什么在截面为单轴对称的实腹式轴心受压构件，绕对称轴的稳定计算采用换算长细比

答：对于单轴对称截面，构件除绕非对称轴发生弯曲屈曲外，还可能发生绕对称轴弯扭屈曲，轴力由于截面的转动产生作用于形心处非对称轴方向的剪力，剪力不通过剪心，产生扭矩，弯扭屈曲比绕对称轴的弯曲屈曲的临界应力要低，因此绕对称轴的稳定应采用考虑扭转效应的换算长细比计算。

9、普通螺栓受剪连接的主要破坏形式包括哪几种，并说明防止该种破坏的相应计算方法或构造措施。

答：破坏形式有：

①栓杆直径较小，板件较厚时，栓杆被剪断；螺栓杆抗剪强度验算：。

②当栓杆直径较大，板件较薄时，板件可能先被挤坏，栓杆和板件挤压是相对的，叫做螺栓承压破坏；孔壁承压 强度验算： 。

③端距太小，端距范围内的板件有可能被栓杆冲剪破坏；螺栓孔端距满足01d 2l ≥，以免板端被剪坏。 ④板件可能因螺栓孔削弱太多而被拉断。验算构件的净截面强度。

10、单个螺栓连接达到极限承载力时，可能的破坏形式有哪些

答：螺栓杆剪断；板件被挤坏；端距太小，端距范围内的板件被栓杆冲剪破坏；板件因螺栓孔削弱太多而被拉断；螺栓杆发生弯曲破坏。（课本）

受剪：螺栓所受的实际剪力超过其抗剪的承载力Nv ≤ Nvbmin 时，发生螺栓受剪破坏或者孔壁承压破坏。

受拉：螺栓所受的实际拉力超过其抗拉的承载力Nt ≤ Ntbmin 时，发生螺栓受拉破坏。

受剪力和拉力的联合作用：

1）螺栓杆受剪受拉破坏：最大受力螺栓同时承受剪力 Nv 和拉力Nt 时满足强度要求。

2）孔壁承压破坏 ：Nv 引起螺栓杆受剪和螺栓杆与构件孔壁间承压，可能引起孔壁承压破坏。

11、格构式绕虚轴（x 轴）单向压弯构件弯矩作用平面内整体稳定验算公式：

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mx x x x x Ex M N f A W N N β??+≤-中x x 1x mx N M W ?β、、、、分别在式中代表的含义是什么 答：N —轴力 x ?—轴心压杆的整体稳定性系数，由对虚轴（x 轴）的换算长细比确定； x M 为构件截面上由横向力或端弯矩引起的一阶弯矩；

01/W y I x x =，x I 为对x 轴的毛截面惯性矩， 0y 为由x 轴到压力较大分肢轴线的距离和压力较大分肢腹板边缘距离的较大值； —在弯矩作用平面内对较大受压纤维的毛截面模量。

m x β—等效弯矩系数 。

12、减小焊缝应力和变形，进行合理焊缝设计的措施有哪些

答：1）合理的选择焊缝的尺寸和形式；2）尽可能减少不必要的焊缝；3）合理地安排焊缝的位置；4）尽量避免焊缝的过分集中和交叉；5）尽量避免在母材厚度方向的收缩应力；

6）肋板不宜带锐角；焊缝不宜过分集中；避免仰焊。

13、在计算梁整体稳定系数b ?时，当求得的b ?大于时，应折减换算成'b ?，其原因是什么

答：上述整体稳定系数b ?是按弹性稳定理论求得的，如果考虑残余应力的影响，当b ?大于 时梁已进

入弹塑性阶段。进行修正，用'b ?代替b ?，考虑钢材弹塑性对整体稳定的影响。

14、屋盖支撑作用

答：①保证屋盖结构的整体稳定；②增强屋盖的刚度；③增强屋架的侧向稳定；④承担并传递屋盖的水平荷载；⑤便于屋盖的安装与施工。

名词解释：

时效硬化：在高温时溶于铁中的少量氮和碳，随着时间的增长逐渐由固溶体中析出，生成氮化物和碳化物，散存在铁素体晶粒的滑动界面上，对晶粒的塑性滑移起到遏制作用，从而使钢材的强度提高，塑性和韧性下降。这种现象称为时效硬化。

f α：（e f σασ

?=?）、欠载效应的等效系数：常幅应力幅与满负荷工作的常幅设计应力幅的比值。 热处理：将钢在固态范围内，施以不同的加热，保温和冷却措施，通过改变内部组织构造，达到改善刚材性能的一种加工工艺。

冷加工：在常温下或低于再结晶温度下，通过机械的力量，使钢材产生所需要的永久塑性变形，获得需要的薄板或型钢的工艺。

等稳定性：使构件两个主轴方向的稳定承载力相同y x ??=，以达到经济的效果，长细比应尽量接近，y x λλ=(等稳定性原则)。

宽肢薄壁：截面分布尽量开展，截面面积分布，以增加截面的惯性矩和回转半径，提高构件的稳定性和刚度。

极值点失稳：结构丧失稳定时弯曲平衡形式不发生改变，只是由于结构原来的弯曲变形增大将不能正常

工作。没有平衡位形分岔，临界状态表现为结构不能再承受荷载增量，由建筑钢材做成的偏心受压构件， 在经历足够的塑性发展过程后常呈极值点失稳。

塑性发展系数γ：为了使梁截面有一定的安全储备，设计时采用部分边缘纤维屈服准则，考虑构件截面再受力时截面有一定的塑性发展,有一定塑性发展的截面弯矩与截面边缘刚达到屈服应力时的截面弯矩的比值定义为截面塑性发展系数。

45 号钢：表示平均含碳量为％的优质碳素钢。

退火：将钢材加热至850～900 度，保温一段时间后，若随炉温冷却至500 度以下，再放至空气中冷却的工艺称完全退火。将钢材随炉温缓慢加热至500~600 度，经一段时间后，随炉温缓慢冷却至300~200 度以下出炉称低温退火，也叫去应力退火。

正火：将钢材加热至850~900 度，保温一段时间后从炉中取出在空气中冷却的工艺称为正火。 淬火：将钢件加热到900 度以上，保温后快速在水中或油中冷却的工艺。

回火：将淬火后的钢材加热至500~650 度，保温后在空气中冷却，称为高温回火。

伸长率δ：衡量钢材断裂前所具有的塑性变形能力的指标，以计划体制破坏后在标定长度内的残余应变表示。%100l l l 0

01s ?+=δ 断面收缩率?：试样拉断后，颈缩处横断面积的最大缩减量与原始横断面积的百分比。%100A A A 0

10?-=ψ 包辛格效应：当钢材承受拉力至产生塑性变形，卸载后，再使其受拉，其受拉的屈服强度将提高至卸载点（冷作硬化现象）；而当卸载后使其受压，其受压的屈服强度将低于一次受压时所获得的值。这种经预拉后抗拉强度提高，抗压强度降低的现象称为包辛格效应。

蓝脆现象：钢材在250 度左右，抗拉强度有局部性提高，伸长率和断面收缩率均降至最低，钢材表面氧化膜呈蓝色， 因此称为蓝脆现象。

残余变形：焊接后残余在结构的变形叫做焊接残余变形。

屈曲后强度：当腹板屈曲后发生出板面的侧向位移时，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，这种腹板屈曲后的强度叫屈曲后强度。

：等效弯矩系数，为了将横向力或端弯矩引起的非均匀分布弯矩当量化为均匀分布弯矩。