钢结构重点简答题

一、钢结构的特点钢结构是采用钢板、型钢通过连接而成的结构。优点：（1）钢材强度高，材性好（2）钢结构的重量轻（3）钢结构制作工业化程度高，施工工期短（4）钢结构密闭性好（5）钢结构造型美观，具有轻盈灵巧的效果（6）钢结构符合可持续发展的需要缺点：（1）失稳和变形过大造成破坏（2）钢结构耐腐蚀性差（3）钢材耐热但不耐火（4）钢结构可能发生脆性破坏。二、螺栓的五种破坏形式（1）栓杆被剪切--当栓杆直径较细而板件相对较厚是可能发生。（2）孔壁挤压破坏--当栓杆直径较粗而相对板件较薄可能发生。（3）钢板被拉断--当板件因螺栓孔削弱过多时，可能沿开孔截面发生破断。（4）端部钢板被剪开--当顺受力方向的端距过小时可能发生。（5）栓杆受弯破坏--当栓杆过长时可能发生。三、塑形破坏和脆性破坏的特征及意义塑形破坏的主要特征是：破坏前具有较大的塑形变形，常在刚才表面出现明显的互相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，破坏后的断口城纤维状，色泽发暗。由于塑形破坏前总有较大的塑形变形发生，且持续时间加长，容易被发现和抢修加固，因此不至于发生严重后果。钢材塑形破坏前的较大塑形变形能力，可以实现构建和结构中的内力重分布，钢结构的塑形设计就是建立在这种足够的塑形变形能力上。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。计算应力可能小于钢材的屈服点，断裂从应力集中处开始，破坏后的断口平直，呈有光泽的晶粒状或有人字纹。由于破坏前没有任何预兆，破坏速度又极快，无法察觉和补救，而且一旦发生常引发整个结构的破坏，后果非常严重，因此在钢结构的设计、施工和使用过程中，要特别注意防止这种破坏的发生。四、钢材的主要性能（1）单向均匀拉伸时钢材的性能（2）钢材在复杂应力状态下的屈服条件（3）冷弯性能（4）冲击性能（5）可焊性五、三个重要的力学性能指标（1）屈服点（2）抗拉强度（3）伸长率塑性：钢材的塑性为当应力超过屈服点后，能产生显着的残余变形。塑性的好坏可由伸长率和断面收缩率表示。伸长率：伸长率是构件被拉断时的绝对变形值于构件原标距之比的百分率。伸长率越大，塑性越好。断面收缩率：断面收缩率是构件拉断后，颈缩区的断面面积缩小值与原断面面积比值的百分率。断面收缩率越大，塑性性能越好。六、可焊性的影响因素可焊性是指采用一般焊接工艺就可完成合格的（无裂缝）焊缝的性能，此性能要求在焊接过程中焊缝附近金属不产生热裂纹或冷却收缩裂纹，在使用过程中焊缝处的冲击韧性和热影响区内塑性良好，不低于母材的力学性能。钢材的可焊性受碳含量和合金元素含量的影响。当碳含量在0.12%~0.20%范围内时，碳素钢的焊接性能最好；碳含量超过上述范围时，焊缝及热影响区容易变脆。七、影响钢材性能的因素（1）化学成分的影响（2）成材过程的影响（3）钢材硬化的影响（4）温度的影响（5）应力集中的影响（6）反复荷载作用的影响化学成分的影响：（1）有益元素：碳、锰、硅。（2）有害元素：硫、磷、氧（和硫类似）、氮（和磷类似）。成材过程的影响：（1）冶炼（2）脱氧和浇铸｛沸腾钢采用脱氧能力较弱的锰作脱氧剂，脱氧不完全；镇静钢采用锰和硅作脱氧剂，脱氧较完全；半镇静钢的脱氧程度介于上述二者之间；特殊镇静钢是在锰和硅脱氧后，在用铝补充脱氧，其脱氧程度高于镇静钢｝（3）轧制（4）热处理｛热处理的目的在于取得高强度的同时能够保持良好的塑性和韧性。包括退火、正火、淬火、回火四种基本工艺｝温度的影响：总的趋势是温度升高，钢材强度降低，变形增大；反之，当温度降低时，钢材的强度会略有增加，但同时塑性和韧性降低从而使钢材变脆。｛蓝脆现象：钢材表面氧化膜呈现蓝色；徐变：钢材以很缓慢的速度继续变形｝八、影响钢材机械性能的主要因素有哪些？各因素大致有哪些影响？主要的影响因素有：（1）化学成分的影响：影响较大的集中化学成分为C,Si,Mn,S,P,O,其中碳素结构钢中则是铁以外的主要元素，碳是形成刚才强度的主要成分，随着含碳量的提高，钢的强度逐渐增高，而塑形和韧性逐渐下降，弯冷性能，焊接性能和抗锈性能也变差。SIMn为有益元素，在普通碳素钢中，他们是脱氧剂，可提高刚才的强度。SPO为有害元素，SO可引发热脆，P引发冷脆。（2）刚才的硬化，钢材的硬化有三种情况：时效硬化，冷作硬化（或应变硬化）和应变失效硬化，钢材的硬化使钢材的强度提高，而塑形和韧性下降。（3）应力集中的影响，应力集中主要由构建的界面突变引起，严重的应力集中能引起钢材的脆性破坏，在进行钢材结构设计时，应尽量使构件和连接节点的形状和构造合理，防止界面的突然改变。（4）残余应力的影响，残余应力对构件的静力强度不会产生影响，但它降低构件的刚度和稳定承载力，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。九、钢结构的连接方法及各自特点钢结构的连接：焊缝连接、铆钉连接、螺栓连接。焊缝连接：是现代钢结构最主要的连接方法。优点：（1）构造简单，对几何形体适应性强，任何形式的构件均可直接连接（2）不削弱截面，省工省材（3）制作加工方便，可实现自动化操作，功效高，质量可靠（4）连接的密闭性好，钢结构的刚度大。缺点（1）在焊缝附近的热影响区内，钢材的金相组织发生改变，导致局部材质劣化变脆（2）焊接残余应力和残余变形使受压构件的承载力降低（3）焊接结构对裂纹很敏感，局部裂纹一旦发生，就容易扩展到整体，低温冷脆问题较为突出（4）对材质要求高，焊接程序严格，质量检验工作量大铆钉连接：分为热铆和冷铆两种方法。螺栓连接：分为普通螺栓连接和高强度螺栓两种连接。A级和B级螺栓材料性能等级则分为5.6级和8.8级，其抗拉强度分别不小于500N/mm^2和800N/mm^2,屈强比分别为0.6和0.8。十、承压和摩擦型高强螺栓的比较？摩擦型连接的高强螺栓的孔径比螺栓公称直径大，承压型连接高强螺栓的孔径比螺栓公称的直径小。摩擦型连接的优点是施工方便，对构件的削弱较小，可拆换，螺栓的剪切变形小，能承受动力荷载，耐疲劳，韧性和塑性好；承压型连接的承载力高于摩擦型连接，但成体性，刚度均较差，剪切变形大，强度储备相对较低，故不得用于承压受动力荷载的构件中。十一、什么是格构式轴心受压构建的换算长细比？在轴心受压构件的整体稳定计算中，按临界应力相等的原则，将格构式构件换算为实腹式构件进行计算时对应的长细比或将弯扭组及扭转失稳换算为弯曲失稳采用的长细比。十二、承压型高强度螺栓和摩擦型高强度螺栓承受剪力作用时在传力和螺栓的验算上有什么不同？承压型高强度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。摩擦型高强度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。十三、对于理想的轴心受压构件，提高钢材的牌号（既钢材强度），对构件的稳定性承载能力有何影响？为什么？无影响。因为理想轴心受压构件的稳定性承载力为N_k=(π^2EI)/L^2，与钢号无关。十四、剪力作用下的普通螺栓连接节点可能会发生哪些破坏形式？栓杆被剪短，栓杆（孔壁承压）破坏，板件拉断，栓杆受弯破坏，板端冲剪破坏。十五、两板通过抗剪螺栓承担剪力时，就板件的净截面强度来说，摩擦型高强度螺栓连接与普通螺栓有何不同？采用哪种连接方式更为合理？摩擦型高强度螺栓连接板件计算截面承受能力需考虑空前传力，其所受荷载小于普通螺栓连接。从板件的受力来说，采用摩擦型高强度螺栓连接更为合理。十六、同一种钢材，当其厚度或直径发生变化时，钢材的机械性能（强度和塑形）有何变化？为什么？同一种钢材，当其厚度或直径发生减小时，刚才的强度和塑形会提高。因为随着钢材的厚度或直径的减小，钢材的轧制能力和轧制次数增加，钢材的致密性好，存在大缺陷的几率减小，故强度和塑形会提高。十七、角焊缝正侧面焊缝比较？侧面角焊缝主要承受剪应力。塑性较好，弹性模量底，强度也较低。应力沿焊缝长度方向的分布不均匀，呈两端大而中间小的状态。正面角焊缝受力较复杂，截面的各面均存在正应力和剪应力，焊缝处有很大的应力集中。十八、焊接残余应力对结构工作性能的影响（1）对结构静力强度无影响（2）会降低结构刚度的影响（3）降低受压构件稳定承载力的影响（4）加速构件在低温下脆性破坏的倾向（5）降低钢材疲劳的疲劳性能十九、开口闭口薄板截面的扭转变形和剪应力分布区别？薄板组成的闭合截面如箱型截面的极惯性矩和开口截面有很大的区别。在扭矩作用下其截面内部将形成沿板构件中线方向的闭合形剪力流，剪应力可视为沿壁厚均匀分布。闭合箱型截面抗扭能力远大于开口截面。二十、钢梁整体稳定性的影响因素？（1）荷载种类由于引起梁整体失稳的原因是梁在弯矩作用下产生了压应力，梁在三种典型荷载作用下如纯弯矩、均匀分布和跨中一个集中荷载的弯矩分布，可见梁受压翼缘和腹板的压力随弯矩图为矩形、抛物线与三角形锐减。（2）荷载作用位置当荷载作用在梁的受压翼缘时，荷载对梁截面的扭矩有加大作用因而降低梁的整体稳定性能；当荷载作用在梁的受拉翼缘时，荷载对梁截面的扭矩有减小的作用，因而提高了梁的整体稳定性能（3）梁的截面形式在最大刚度平面内受弯的钢梁，其整体失稳是以弯扭变形的形式出现的（4）侧向支承点间距由于梁的正i失稳变形包括侧向弯曲和扭转，因此，沿梁的长度方向设置一定数量的侧向支承点就可以有效地提高梁的整体稳定性（5）梁的支承情况当端支承条件不同，其抵抗弯曲的能力也不同，约束程度越强则抵抗弯扭屈曲能力越强，故其整体稳定承载力按固端梁--简支梁--悬臂梁的顺序减小。