笔试-钢结构简答题

《钢结构》复习提纲第一章1、钢结构的特点？1)钢材强度高，结构重量轻2)材质均匀，且塑性韧性好3)良好的加工性能和焊接性能4)密封性好5)刚才的可重复使用性6)刚才耐热不耐火7）耐腐蚀性差8）钢结构的低温冷脆倾向2、钢结构的应用？答：大跨结构、工业厂房、受动力荷载影响的结构、多层和高层建筑、高耸结构、可拆卸结构、容器和其他建筑物、轻型钢结构、刚和混凝土组合结构。3、了解结构的两类极限状态的概念或两类极限状态所包含的内容。答：我国《规范》规定，承重结构应按下列两类极限状态进行设计：一、承载能力极限状态。包括：构件和连接的强度破坏、疲劳破坏和因过度变形而不适于继续承载，结构和构件丧失稳定，结构转变为机动体系和结构倾覆。二、正常使用极限状态。包括：影响结构、构件和非结构构件正常使用或耐久性能的局部损坏（包括组合结构中混凝土裂缝）。承载能力极限状态与正常使用极限状态相比较，前者可能导致人身伤亡和大量财产损失，故其出现的概率应当很低，而后者对生命的危害较小，故允许出现的概率可高些，但仍应给予足够的重视。4、了解钢结构内力的分析方法（P12）答、一阶弹性分析：分析时力的平衡条件按变形前的结构杆件轴线建立，即不考虑结构变形对内力的影响。因此，可以利用叠加原理，先分别按各种荷载单独计算结构内力，然后进行内力组合得到结构各部位的最不利内力设计值。二阶弹性分析与一阶弹性分析的不同之处在于，力的平衡条件是按发生变形后的杆件轴线建立的。比较两种分析方法，可见二阶弹性分析的结果更接近于实际，而且自动考虑了杆件的弹性稳定问题，但计算工作量却大大增加，计算结果中还包含超越函数，解算难度较大。《规范》还规定，当采用此近似二阶弹性分析时，还要考虑结构和构件的各种缺陷对内力的影响，其影响可通过在框架每层柱顶施加假想水平力（概念荷载）Hni来综合体现，为了得到柱子各个截面上的最不利内力设计值，必须先进行荷载组合。在各种荷载组合下进行二阶弹性分析，然后相互比较求得最不利的内力设计值。第二章1、钢结构对材料性能的基本要求是什么？答，为了确保质量和安全，这些钢材应具有较高的强度、塑性和韧性，以及良好的加工性能。2、GB50017—2003推荐承重结构宜采用哪四种钢材？答、Q235、345、390、4203、建筑钢材可能的两种典型破坏形式是什么？各自的破坏特征如何？答、钢材有两种完全不同的破坏形式：塑性破坏和脆性破坏。塑性破坏的主要特征是，破坏前具有较大的塑性变形，常在钢材表面出现明显的相互垂直交错的锈迹剥落线。只有当构件中的应力达到抗拉强度后才会发生破坏，破坏后的断口呈纤维状，色泽发暗。脆性破坏的主要特征是，破坏前塑性变形很小，或根本没有塑性变形，而突然迅速断裂。破坏后的断口平直，呈有光泽的晶粒状或有人字纹。（原因：因此当单晶铁素体承受拉力作用时，总是首先沿最大剪应力方向产生塑性滑移变形，显然当内外因素使钢材中铁素体的塑性变形无法发生时，钢材将出现脆性破坏。）3、简述钢材的主要机械性能（物理力学性能）指标。答、屈服点抗拉强度伸长率弹性模量冷弯性能：（在试验机上把试件弯曲180°以试件表面和侧面不出现裂纹和分层为合格。冷弯试验不仅能检验材料承受规定的弯曲变形能力的大小，还能显示其内部的冶金缺陷，因此是判断钢材塑性变形能力和冶金质量的综合指标。）冲击韧性4、影响钢材力学性能的主要因素有哪些？答、化学成分，组织构造和缺陷，温度、应力集中、钢材的硬化（时效硬化，冷作硬化，应变时效硬化）荷载类型等5、什么是应力集中？构件中产生应力集中现象的主要原因有哪些？应力集中将会造成什么后果？（P30）答、原因一：实际结构中不可避免的存在孔洞、槽口、截面突然改变以及钢材内部缺陷等，此时截面中的应力分布不再保持均匀，由于主应力线在绕过孔口等缺陷时发生弯转，不仅在孔口边缘处会产生沿力作用方向的应力高峰。原因二：应力集中现象还可能由内应力产生。其在浇注、轧制和焊接加工过程中，因不同部位钢材的冷却速度不同，或因不均匀加热和冷却而产生。结果：当外力引起的应力与内应力处于不利组合时，会引发脆性破坏。注意事项;因此，在进行钢结构设计时，应尽量使构件和连接节点的形状和构造合理，防止截面的突然改变。在进行钢结构的焊接构造设计和施工时，应尽量减少焊接残余应力。7、疲劳破坏特点是什么？（P36）答、疲劳破坏具有突然性，破坏前没有明显的宏观塑性变形，属于脆性断裂。疲劳破坏的断口与一般脆性断口不同，可分为三个区域：裂纹源、裂纹扩展区和断裂区。疲劳对缺陷（包括缺口、裂纹及组织缺陷等）十分敏感。8、防止脆性断裂方法？答、一、合理设计：正确选用钢材，尽量使用较薄的型钢和板材。构造应力求合理，避免构件截面的突然改变，使之能均匀、连续地传递应力，减少构件和节点的应力集中。二、正确制造，应严格按照设计要求进行制作，例如不得随意进行钢材代换，不得随意将螺栓连接改为焊接连接，不得随意加大焊缝厚度等等三、合理使用。不得随意改变结构使用用途或任意超负荷使用结构；原设计在室温工作的结构，在冬季停产检修时要注意保暖；不在主要结构上任意焊接附加零件悬挂重物。8、对于设计要求的疲劳寿命n，各种构件或连接破坏的应力幅值的大小，主要取决于构造细部。如果由构造细部引起的应力集中大，则破坏时的应力幅就小，其疲劳性能就不好。9、我国常用建筑钢材的钢种、钢号是什么？钢号表示法？答、我国的建筑用钢主要为碳素结构钢和低合金高强度结构钢和建筑结构用钢板。碳素结构钢有Q195，215，235，275。低合金高强度结构钢有Q345，390，420，460，550，620，690。建筑结构用钢板有Q235、345、390、420、460GJ五种牌号。10、为什么薄钢板或小直径钢材比厚板或大直径钢材的强度高，即为什么GB50017—2003要对钢材以板厚分组区别其强度？答、辊轧次数较多，轧制的压缩比大，钢材的性能改善明显，其强度、塑性、韧性和焊接性能均优于厚板，综合性能更优越。11、用塑性良好的Q235钢材制成的材料一定发生塑性破坏吗，why？答、不一定，低温、应力集中、冲击荷载等因素能使塑性良好的钢材发生脆性破坏。第三章1、目前我国常用的连接方法有哪些？答、钢结构的连接方法可分为焊接连接、铆钉连接、螺栓连接和轻型钢结构用的紧固件连接等2、手工电弧焊焊条与焊件金属品种相适应。答、Q235号钢焊件用E43系列型焊条、Q345钢焊件用E50系列型焊条，Q390和Q420钢焊件用E55系列型焊条。3、焊缝质量检验标准？答、焊缝质量检验一般可用外观检查及内部无损检验，前者检查外观缺陷和几何尺寸，后者检查内部缺陷。内部无损检验目前广泛采用超声波检验。《钢结构工程施工质量验收规范》规定焊缝按其检验方法和质量要求分为一级、二级和三级。三级焊缝只要求对全部焊缝作外观检查且符合三级质量标准；设计要求全焊透的一级、二级焊缝则除外观检查外，还要求用超声波探伤进行内部缺陷的检验，超声波探伤不能对缺陷作出判断时，应采用射线探伤检验，并应符合国家相应质量标准的要求。对设计要求全焊透的一级焊缝应百分之一百的超身波探伤检验，二级进行抽检，比例不少于百分之20。4、什么情况下需验算对接焊缝强度？答、当缺陷面积与焊件截面积之比超过百分之5时，对接焊缝的抗拉强度将明显下降。由于三级检验的焊缝允许存在的缺陷较多，故其抗拉强度为母材强度的百分之85，，在一般加引弧板施焊的情况下，，只有受拉的三级焊缝才需要进行计算。5、何为正面角焊缝、侧面角焊缝？答、焊缝长度方向与作用力垂直的正面角焊缝；焊缝长度方向与作用力平行的侧面角焊缝。承受静力载荷或间接动载时，正面角焊缝的承载能力为侧焊缝的1.22倍6、简述焊接残余应力的影响和变形的成因及变形的影响。答、对结构静力强度、结构刚度、低温冷脆、疲劳强度的影响。变形的成因：在焊接过程中，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弯曲，扭转等。焊接变形不但影响结构的尺寸和外形美观，而且有可能降低结构的承载能力，引起事故。9、螺栓排列时应考虑哪些要求？答、螺栓在构件上的排列应满足受力、构造和施工要求：（!）受力要求：在受力方向螺栓的端距过小时，钢材有剪断或撕裂的可能。各排螺栓距和线距太小时，构件有沿折线或直线破坏的可能。对受压构件，当沿作用方向螺栓距过大时，被连板间易发生鼓曲和张口现象。（2）构造要求：螺栓的中矩及边距不宜过大，否则钢板间不能紧密贴合，潮气侵入缝隙使钢材锈蚀。（3）施工要求：要保证一定的空间，便于转动螺栓板手拧紧螺帽。10、绘图说明抗剪螺栓连接的三各工作阶段，并说明普通螺栓连接、高强度螺栓承压型连接、高强度螺栓摩擦型连接的承载能力极限状态（设计准则）。承压型高强螺栓连接的正常使用极限状态。（P92）普通螺栓连接、承压型高强螺栓连接的极限状态相似，均以螺栓或钢板破坏为承载力的极限状态；而高强度螺栓摩擦型连接是以剪力达到极限承载力为极限状态。所以区别就是完全不依靠螺杆的抗剪和孔壁的承压来传力，而只依靠钢板间接触面的摩擦力传力。11、普通螺栓抗剪连接可能的破坏形式、设计中如何考虑？答、一、螺栓杆剪断；二、板件被挤坏；三、端距太小、端距范围内的板件被螺栓杆冲剪破坏；四、板件因螺栓孔削弱太多而被拉断；五螺栓杆发生弯曲破坏。上述第3种破坏形式由螺栓端距来保证；第4种破坏属于构件的强度验算来保证。第五种破坏形式可以避免，因此，普通螺栓的受剪连接只考虑1、2两种破坏形式。第六章1、轴压构件可能有哪几种屈曲形式？轴压杆的屈曲形式主要取决于哪些因素？（P189）答、分为弹性弯曲屈曲和弹塑性弯曲屈曲。从欧拉公式可以看出，轴心受压构件弯曲屈曲临界力随抗弯刚度的增加和构件长度的减小而增大；换句话说，构件的弯曲屈曲临界应力随构件的长细比减小而增大，与材料的抗压强度无关，因此长细比较大的轴心受压构件采用高强度钢材并不能提高其稳定承载力。2、什么是柱子曲线？主要影响因素有哪些？较之理想轴压杆，实际轴压杆的受力性能主要受哪些因素影响？（课件）答、临界应力与长细比的关系曲线可作为轴心受压构件设计的依据，称为柱子曲线。影响因素有：截面形状和尺寸、不同加工条件和相应的残余应力分布及大小、不同的弯曲屈曲方向以及的初弯曲。受力性能影响因素有：受残余应力、初弯曲、初偏心的影响，且影响程度还因截面形状、尺寸和屈曲方向。3、残余应力对轴压杆整体稳定性的影响取决于哪些因素？答、热轧型钢中残余应力在截面上的分布和大小与截面形状、尺寸比例、初始温度、冷却条件以及钢材性质有关。焊接构件中残余应力在截面上的分布和大小，除与这些因素有关外，还与焊缝大小、焊接工艺和翼缘板边缘制作方法（焰切、剪切或轧制）有关。4、为了提高轴压构件的整体稳定承载力，可以有哪些构造措施？5、轴压杆局部稳定的确定原则？（P207）翼缘宽厚比、腹板高厚比限值各多少？公式中为什么λ要用λx或λy中的大值？（P208）6、简述实腹式轴压构件的截面选择和验算的方法、步骤。答、确定所需要的截面积，确定两个主轴所需要的回转半径，确定截面各板件尺寸。验算方法和步骤：,）等进行刚度、整体稳定和局部稳定验算。如有孔洞削弱，还应按式进行强度验算。如验算结果不完全满足要求，应调整截面尺寸后重新验算，直到满足要求为止。9、在整体稳定计算中，为什么剪力对格构式轴压构件绕虚轴稳定的影响不能忽略？在设计中如何考虑？写出双肢格构式轴压构件对虚轴的换算长细比公式。（P215）答、实腹式轴心受压构件在弯曲屈曲时，剪切变形影响很小，对构件临界力的降低不到1%，可以忽略不计。格构式轴心受压构件绕虚轴弯曲屈曲时，由于两个分肢不是实体相连，连接两分肢的缀件的抗剪刚度比实腹式构件的腹板弱，构件在微弯平衡状态下，除弯曲变形外，还需要考虑剪切变形的影响，因此稳定承载力有所降低。10、简述格构式双肢轴压构件的截面选择和验算方法。（P219—224）答、，截面选择分为两个步骤：首先按实轴稳定要求选择截面两分肢的尺寸，其次按绕虚轴与实轴等稳定条件确定分肢间距。验算方法：等进行刚度、整体稳定和局部稳定验算。如有孔洞削弱，还应按式