笔试-钢结构简答题

钢结构钢结构 复习提纲复习提纲 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 345 390 420 3 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 要用 x 或 y 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 还应按式进行强 度验算 缀件设计按如验算结果不完 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 11 在格构式轴压构件的截面设计中 如何应用等稳定条件 P220 13 格构式轴压构件 如何保证其分肢的稳定性 P216 答 格构式轴心受压构件的分肢既是组成整体截面的一部分 在缀件 节点之间又是一个单独的实腹式受压构件 所以 对格构式构件除需 作为整体计算其强度 刚度和稳定外 还应计算各分肢的强度 刚度 和稳定 且应保证各分肢失稳不先于格构式构件整体失稳 第四章 1 写出 GBJ17 88 规定的梁正应力计算公式 P119 2 梁正应力验算 考虑梁截面有一定程度的塑性变形的计算有考虑梁截面有一定程度的塑性变形的计算有 哪些条件哪些条件 静力荷载 y ftb23513 1 3 梁的局部压应力验算条件 验算部位 假定 计算公式及其 各符号的含义 若 c f 你如何处理 P121 122 答 验算条件 在梁的固定集中荷载 包括支座反力 作用处无支 承加劲肋 或有移动的集中荷载 验算部位 算腹板边缘的局部压应 力 假定 假设在 范围内局部压应力均匀分布 a为集中 荷载沿梁跨度方向的支承长度 h为自梁顶面至腹板计算高度上边缘的 距离 为轨道的高度 对梁顶无轨道的梁 0 b为梁端到支座板外 边缘距离 4 折算应力 zs的验算部位 验算截面及验算点 验算公式及 各符号的意义 为什么要取系数 1 1 0 答 在组合梁腹板计算高度边缘处同时受有较大的正应力 剪应力和 局部压应力 或同时受有较大的正应力和剪应力 如连续梁中部支座 处或 梁的翼缘截面改变处等 为计算折算应力时的强度设计值增大系数 考虑到梁的某一截面处 腹板边缘的折算应力达屈服时 仅限于局部 所以设计强度予以提高 同时也考虑到异号应力场将增加钢材的塑性性能 因而可取得大一 些 5 简述梁整体稳定的概念 相象及原因 并分析影响梁整体稳 定性的主要因素 提高梁整体稳定性的途径 P122 123 答 当外荷载产生的翼缘压力达到一定值时 翼缘板只能绕自身的强 轴发生平面内的屈曲 对整个梁来说上翼缘发生了侧向位移 同时带 动相连的腹板和下翼缘发生侧向位移并伴有整个截面的扭转 这时我 们 称梁发生了整体的弯扭失稳 梁中的最大弯矩称为临界弯矩 对应的 最大弯曲应力称为临界应力 影响因素 和支承条件以及 荷载的种类和作用位置 措施有 1 增大梁截面尺寸 其中增大受压翼缘的宽度是最为有效 的 2 增加侧向支撑系统 减小构件侧向支承点间的距离 3 当梁跨内无法增设侧向支撑时 宜采用闭合箱形截面 因其 均较开口截面的大 4 增加梁两端的约束提高其稳定承载力 6 为什么当钢梁整体稳定系数 b 0 6 时 要用 b 来代替 b 答 8 组合梁腹板的加劲肋布置 翼缘宽厚比限值均按板件局部屈曲不 先于钢材屈服的原则确定 答 第七章 详见课本 6 什么是钢材的疲劳 影响钢材疲劳的主要因素有哪些 答 钢材在连续反复荷载作用下 当应力还低于钢材的抗拉强度 甚至还低于屈服点时也 会发生断裂破坏 这种现象称为钢材的疲劳 或疲劳破坏 影响钢材疲劳的主要因素是应力集 中 应力幅 对焊接结构 或应力比 对非焊接结构 以及应力循环次数 8 焊接残余应力和焊接残余变形是如何产生的 焊接残余应力和焊 接残余变形对结构性能有何影响 减少焊接残余应力和焊接残余变 形的方法有哪些 答 钢材在施焊过程中会在焊缝及附近区域内形成不均匀的温度场 在高温区产生拉应力 低温区产生相应的压应力 在无外界约束的 情况下 焊件内的拉应力和压应力自相平衡 这种应力称焊接残余 应力 随焊接残余应力的产生 同时也会出现不同方向的不均匀收缩 变 形 称为焊接残余变形 焊接残余应力的影响 1 对塑性较好 的材料 对静力强度无影响 2 降低构件的刚度 3 降低构件 的稳定承载力 4 降低结构的疲劳强度 5 在低温条件下承载 加速构件的 脆性破坏 焊接残余变形的影响 构件不平整 安装困难 产生附加应力 变轴心受压构件为偏心 受压构件 减少焊接残余应力和变形的方法 1 合理设计 选择适当的 焊脚尺寸 焊缝布置应尽可能对称 进行合理的焊接工艺设计 选 择合理的施焊顺序 2 正确施工 在制造工艺上 采用反变形和局 部加热法 按焊接工艺 严格施焊 避免随意性 尽量采用自动焊或 半自动焊 手工焊时避免仰焊 7 格构式轴心受压构件弯矩绕虚轴的整体稳定计算中 为什么要采 用换算长细比 答 当绕虚轴发生弯曲失稳时 因为剪力要由比较柔弱的缀材承担或 柱肢也参与承担 剪切变形较大导致构件产生较大的附加侧向变形 使屈曲临界力下降 它对构件临界力的降低是不能忽略的 换算长 细比的实质是反映构件弯曲刚度的弱化 4 轴心受力构件的稳定系数是如何定义的 规范中为什么要采用多 条柱子曲线 答 无量纲化的轴压构件稳定系数与的关系曲线 轴压构件的极限 承载力与长细比的关系曲线 称为轴压构件的柱子曲线 为什么采 用多柱子的原因是由于轴压构件的稳定系数为 而轴压构件的极 限承载力 Nu 值取决于轴压构件的长度 杆端约束 初弯曲 初偏 心 以及残余应力的大小和分布 而残余应力的大小和分布及其对 极限承载力 Nu 的影响与其截面形状和尺寸 加工方法及屈曲方向 等有关 考虑上述因素将得到一系列的柱子曲线 用一根柱子曲线 来代表所有各种情况用于设计轴压构件不是经济合理的 因此采用 多柱子曲线 面试的题目 配合另外一本资料 1 干混凝土耐久性的理解 答 混凝土结构的耐久性是指结构在使用环境下 对物理的 化学 的以及其他使结构材料性能恶化的各种侵蚀的抵抗能力 主要影响 因素有混凝土冻融破坏 碱 骨料反应 侵蚀性介质腐蚀 混凝 土碳化等 耐久性设计主要采取的保证措施有划分混凝土结构的环 境类别 规定混凝土的保护层厚度 规定裂缝控制等级及其限值 规定混凝土的基本要求 2 建筑新型材料的了解 答 新型建材具有轻质 高强度 保温 节能等优良特性 采用新 型建材不但使房屋功能大大改善 还可以使建筑物内外更具现代气 息 满足人们的审美要求 有的新型建材可以显着减轻建筑物自重 为推广轻型建筑结构创造了条件 推动了建筑施工技术现代化 大 大加快了建房速度 了解认识建筑节能技术里面的聚氨酯树脂泡沫 塑料 酚醛树脂泡沫塑料聚苯乙烯泡沫塑料 还有建筑节能相变材 料 3 设计钢结构应该注意的问题 答 目前国内用的钢结构体系主要有纯框架体系 框架 支撑体系 框架 核心筒体系 在进行钢结构设计时 节点的 设计和构件的设计具有同等的重要性 钢结构的节点设计包括梁 柱节点 梁梁节点 柱柱节点 柱脚节点 柱冒节点 设计时必 须保证节点的安全可靠 并且能尽量采用简捷 稳定与可靠地施 工工艺 减少现场焊接 在进行钢结构的墙体设计时 要求对连 接件的强度 质材和尺寸有准确的规定 应满足施工的要求 设 计前必须对钢结构设计规 荷载规范及相关规范熟悉 特别是要 注意规范中注解 在钢材的选择上应该选择强度较高 有足够的 变形能力与良好的加工性能的钢材 4 谈谈对于绿色建筑的认识 答 绿色建筑是指在建筑的全寿命周期内 最大限度地节约 资源 节能 节地 节水 节材 保护环境和减少污染 为人 们提供健康 适用和高效的使用空间 与自然和谐共生的建筑 绿色建筑外部与周边环境相融合 和谐一致 动静互补 做到保 护自然生态环境 所谓 绿色建筑 的 绿色 并不是指一般意义的立体绿化 屋顶 花园 而是代表一种概念或象征 指建筑对环境无害 能 充分利用环境自然资源 并且在不破坏环境基本生态平衡条件下 建造的一种建筑 又可称为可持续发展建筑 生态建筑 回归大 自然建筑 节能环保建筑等 绿色建筑的室内布局十分合理 尽量减少使用合成材料 充 分利用阳光 节省能源 为居住者创造一种接近自然的感觉 5 什么类型的建筑需要抗风设计 答 至于风载的考虑 请看高规表 5 6 4 简单地说 当建筑结 构在 60 米以上以及大跨度 长悬臂时需要组合风载 6 适合做土木工程师的条件 答 土木工程师是指从事普通工农业与民用建筑物 构筑物 建造施工的设计 组织并监督施工的工程技术人员