南京工业大学钢筋结构简答题

1、2.1简述钢结构有哪些主要特点答: （ 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；2.2钢材选用原则（1 ）结构或构件的重要性；（2 ）荷载性质（动载或静载）；（3 ）连接方法（焊接铆接或螺栓连接）:（4 ）工作条件（温度及腐蚀介质）（5 ）钢材厚度2.3碳素结构钢按质量分为几级？并是怎样划分的？Q235B 代表的意义是什么？答：碳素结构钢按质量分为 A、B、C、D四级。Q235B b代表屈服强度为235N/mm 2, B级，半镇 静钢。2.4建筑钢材的伸长率是通过什么

2、实验确定的？实验时如何取值？伸长率反映了钢材的什么性质？建筑钢材的伸长率是通过单向拉伸实验确定的。取试件拉断后的伸长量与原标距的比值的百分率，即伸长率反映了钢材的塑性变形能力3.1简述钢结构连接的类型和特点?答：钢结构最主要的连接类型：（1 ）焊缝连接：构造简单、不削弱构件截面、节约钢材、加工方便，易于采用自动化操作、连接密封性好、刚度大。焊接残余应力和残余变形对结构有不利影响，低温冷脆问题比较突出。（ 2）铆钉连接：塑性和韧性较好，传力可靠，质量易于检查，适用于直接承受动载结构的连接。构造复杂，用钢 量多。（3 ）螺栓连接：施工简单、拆装方便。用钢量多。3.2 受剪普通螺栓有哪几种可能的破坏

3、形式？如何防止？答：五种破坏形式：（1）螺栓杆剪断（ 2）孔壁挤压破坏（ 3）钢板被拉断（ 4）钢板剪断（ 5）螺栓弯曲。针对前三种破坏，通过强度验算避免出现破坏。通过限制端距e3 2do避免钢板剪断，限制板叠厚度不超过 5d 以避免螺栓弯曲。3.3 简述焊接残余应力对结构性能的影响。（1）不影响结构的静力强度； （ 2 ）残余应力使构件的变形增大，刚度降低； （3）焊接残余应力使压 杆的挠曲刚度减小，从而降低其稳定承载能力； （4 ）在低温下使裂纹容易发生和发展，加速构件的脆 性破坏；（5）降低了结构构件和连接的疲劳强度3、应力集中 ：钢结构的构件中有时存在着孔洞，槽口，凹角，缺陷以及截面突

4、然改变时，构件的应力分布将不再保持均匀，而是在缺陷以及截面突然改变处附近，出现应力线曲折，密集，产生高峰应 力的现象。应力集中 对钢材的影响： （1）使构件处于同号的双向或者三向应力场的复杂应力状态（2）在应力集中处塑性变形受到约束，发生脆性断裂或者产生疲劳裂纹。3、影响梁整体稳定性的因素有哪些？答：主要影响因素：（1）梁的侧向抗弯刚度 yEl、抗扭刚度tGI和抗翘曲刚度wEI9. （2）受压翼缘自由长度 .（ 3）梁所受荷载类型（ 4）梁端支座对截面的约束（ 5） 横向荷载沿梁截面高度方向的作用 点位置（ 6）By 值（ 7）残余应力钢梁腹板失稳形式，如何避免形式 ：（1）剪应力作用下失稳（

5、 2）局部压应力作用下失稳（ 3）弯曲正应力作用下失稳（ 4）复杂应力作用下失稳。 措施 ：（1）减小板件宽厚比（ 2）设置加劲肋 截面积，计算长度，惯性矩都相同的实腹式和格构柱，哪种承载力大，为什么？实腹式承载力大 因为格构柱的换算长细比大于实腹柱，从而格构柱的整体稳定性系数小于实腹柱，导致格构柱稳定承载力小1. 什么是疲劳断裂？它的特点如何？简述其破坏过程 。概念 :疲劳断裂是微观裂缝在连续重复荷载作用下不断扩展直至断裂的脆性破坏特点：（1 ）出现疲劳断裂时，截面上的应力低于材料的抗拉强度，甚至低于屈服强度（2 ）同时，疲劳破坏属于脆性破坏，塑形变形很小，是一种无明显变形的突然破坏，危险性

6、较大。（ 3）疲劳破坏的构件断口上面一部分呈现半椭圆形光滑区，其余部分则为粗糙区（4 ）过程分为三个阶段 裂纹的形成 裂纹缓慢扩展 最后迅速断裂4、钢材的疲劳 ：在循环荷载的作用下，经过有限次循环，钢材发生破坏的现象。影响因素： 1 、构件的构造细节（包括形状，尺寸，表面情况以及冶金缺陷）2 、应力种类与幅值3、应力循环次数，循环特征 4 、残余应力 5.工作环境 6 、材料的种类第二章1. 简述建筑钢结构对钢材的要求、指标，规推荐使用的钢材有哪些？答： 1.较高的强度。 2.足够的变形能力。 3.良好的加工性能。此外，根据结构的具体工作条件，在必须是还应该具有适合低温、有害介质侵蚀（包括大气

7、锈蚀）以 及重复荷载作用等的性能。 钢结构设计规 （ GB 50017-2003） 推荐的普通碳素结构钢 Q235 钢和低 合金高强度结构钢 Q345 、 Q390 及 Q420 是符合上述要求的2. 衡量材料力学性能的好坏，常用那些指标？它们的作用如何？ 1. 强度性能 2.塑性性能 3. 冷弯性能 4. 冲击韧性3. 哪些因素可使钢材变脆，从设计角度防止构件脆断的措施有哪些？答：（1）硫磷氧氮等化学成分的影响 （ 2）成材过程的影响 （3）冷加工硬化及温度等其他因素的影响。 从设计角度防止构件脆断课不考虑硬化所提高的强度及规定结构表面所受辐射温度等。4. 碳、硫、磷对钢材的性能有哪些影响？

8、答：碳（C）:碳含量提高，贝V钢材强度提高，但同时塑形、韧性、冷弯性能、可焊性、抗锈蚀能力下降。对于焊接结构，为了有良好的可焊性，以不大于 0.2% 为好。磷（P）:磷即是有害元素也是能利用的合金元素。 在低温下使钢变脆，称为冷脆；高温时使钢减少塑性但磷能提高钢的强度和抗锈蚀能力。硫（S）:硫有害元素。使钢产生热脆性，降低钢的冲击韧性，同时影响疲劳性能和抗锈蚀性能。5. 什么是钢材的可焊性？影响钢材可焊性的化学元素有哪些？ 钢材的可焊性是指一般焊接工艺就可以完成合格的（无裂纹的）焊缝的性能影响钢材可焊性的主要因素是碳含量和合金元素的含量6. 钢材的力学性能为何要按厚度（直径）进行划分？钢材屈服

9、点的高低和钢材晶粒的粗细有关，材质好，轧制次数多，晶粒细，屈服点就高，因而不同厚 度的钢材，屈服点不一样。7. 钢材中常见的冶金缺陷有哪些 ?偏析，非金属杂质，气孔，裂纹及分层8. 随着温度的变化，钢材的力学性能有何变化？总的趋势是：温度升高，钢材的强度降低，应变增大，反之温度降低，钢材强度会略有增加，塑性和 韧性却会降低而变脆9. 什么情况下会产生应力集中，应力集中对材性有何影响？当截面完整性遭到破坏，如有裂纹空洞刻槽，凹角时以及截面的厚度或宽度突然改变时，构件中的应力分布将变得很不均匀，在缺陷或洁面变化处附近，会出现应力线曲折密集，出现高峰应力的现象即应力集中影响：在应力高峰出会产生双向或

10、三向的应力，此应力状态会使材料沿力作用方向塑性变形 的发展受到很大的约束，材料容易脆性变形概念 :疲劳断裂是微观裂缝在连续重复荷载作用下不断扩展直至断裂的脆性破坏特点：（1 ）出现疲劳断裂时，截面上的应力低于材料的抗拉强度，甚至低于屈服强度（2 ）同时，疲劳破坏属于脆性破坏，塑形变形很小，是一种无明显变形的突然破坏，危险性较大。（ 3）疲劳破坏的构件断口上面一部分呈现半椭圆形光滑区，其余部分则为粗糙区（4 ）过程分为三个阶段 裂纹的形成 裂纹缓慢扩展 最后迅速断裂11. 快速加荷对钢材的力学性能有何影响？快速加载使钢材的屈服点和抗拉强度提高，冲击韧性降低12. 选择钢材虑的因素有哪些？结构或构

11、件的重要性；荷载性质（动载或静载） ；连接方法（焊接铆接或螺栓连接） ；工作条件（温度 及腐蚀介质）13. 什么是冷工硬化（应变硬化） 、时效硬化？冷工硬化：经冷拉冷弯冲孔机械剪切等冷加工使钢材产生很大塑性变形，产生塑性变形后的钢材再重 新加荷时会提高屈服强度，同时降低塑性和韧性 时效硬化：指钢材仅随时间的增长而变脆第三章1. 简述构件截面的分类，型钢及组合截面应优先选用哪一种，为什么？答：构件截面可分为热轧型钢截面、冷弯薄壁型钢截面、组合截面。应优先选用型钢截面，它具有加 工方便和成本较低的优点。2. 梁的强度计算有哪些容？如何计算？答：正应力、剪应力、局部压应力和组合应力的计算。3. 什么

12、叫梁的力重分布，如何进行塑性设计？答：随着荷载的增大，塑性铰发生塑性转动，结构力产生重分布，使其它截面相继出现塑性铰，直至 形成机构。塑性设计就是利用力塑性重分布，以充分发挥材料的潜力。4. 拉弯和压弯构件强度计算公式与其强度极限状态是否一致？答：不一致，拉弯和压弯构件强度计算公式采用了不同的屈服准则。5. 为什么直接承受动力荷载的实腹式拉弯和压弯构件不考虑塑性开展，承受静力荷载的同一类构件却 考虑塑性开展？格构式构件考虑塑性开展吗？答：和强度设计准则有关，比如格构式构件，格构式截面一般才用边缘屈服理论，认为构件只要一点发生屈服 ,就可认为整个构件屈服，因此不能考虑塑性开展，并且塑性开展都是利

13、用腹板的部分屈服， 格构式构件没有腹板，就没有塑性发展了。而这种考虑塑性发展的塑性设计只用于不直接承受动力荷 载的固端梁和连续梁，并且比不考虑节约钢材，充分发挥材料的潜力。6. 截面塑性发展系数的意义是什么？试举例说明其应用条件？ 答：对不需要计算疲劳的受弯构件，允许考虑截面有一定程度的塑性发展第四章 单个构件的承载能力稳定1、有哪些因素影响轴心受压构件的稳定系数？答：初弯曲、初偏心、残余应力、杆端约束。2、轴心受压构件与压弯构件的腹板局部稳定设计原则是什么？轴心受压构件的稳定设计原则是选择适当高的截面或减小计算长度，以减小长细比获得较大的0值。 压弯构件的腹板局部稳定，经计算在腹板受压区加设

14、加劲肋。3、影响梁整体稳定性的因素有哪些？提高梁稳定性的措施有哪些？答：主要影响因素：梁的侧向抗弯刚度 yEl、抗扭刚度tGI和抗翘曲刚度wEI愈大，梁越稳定；梁的跨度l愈小，梁梁以减小跨度；的整体稳定越好；对工字形截面，当荷载作用在上翼缘是易失稳，作用在下翼缘是不易失稳; 支撑对位移约束程度越大，越不易失稳；采取措施： 增大梁的侧向抗弯刚度， 抗扭刚度和抗翘曲刚度； 增加梁的侧向支撑点， 放宽梁的受压上翼缘，或者使上翼缘与其他构件相互连接。4、试分析表 4-7 给出的最大的 l1/b 1 值是如何得出的？5、简述压弯构件失稳的形式及计算的方法。6、简述压弯构件中等效弯矩系数卩mx的意义。答：

15、在平面稳定的计算中， 等效弯矩系数可以把各种荷载作用的弯矩分布形式转换为均匀受弯来看待。第七章1、简述钢结构连接的类型和特点？答：钢结构最主要的连接类型： （1）焊缝连接（ 2）铆钉连接（ 3）普通螺栓连接和高强螺栓连接（1 ）焊缝连接：构造简单、不削弱构件截面、节约钢材、加工方便，易于采用自动化操作、连接密 封性好、刚度大。焊接残余应力和残余变形对结构有不利影响，低温冷脆问题比较突出。（2）铆钉连接：塑性和韧性较好，传力可靠，质量易于检查，适用于直接承受动载结构的连接。构 造复杂，用钢量多。3 ）螺栓连接：施工简单、拆装方便。用钢量多。2 、受剪普通螺栓有哪几种可能的破坏形式？如何防止？答：

16、五种破坏形式： （1 ）螺栓杆剪断（ 2）孔壁挤压（ 3 ）钢板被拉断（ 4 ）钢板剪断（ 5）螺栓弯曲针对前三种破坏，通过强度验算避免出现破坏。通过限制端距e3 2do避免钢板剪断，限制板叠厚度不超过 5d 以避免螺栓弯曲。3、简述普通螺栓连接与高强螺栓摩擦型连接在弯矩作用下计算时的异同点？在弯矩作用下，普通螺栓连接计算时假定中和轴位于弯矩所指的最下列螺栓处，高强度螺栓摩擦型连 接计算时中和轴位于螺栓形心轴处。4、为何要规定螺栓排列的最大和最小间距要求？答：（ 1）受力要求：为避免钢板端部不被剪断对于受拉构件，各排螺栓的栓距和线距不应过小，否则 周围应力集中相互影响较大，且对钢板的截面削弱过

17、多，从而降低其承载力。对于受压构件，沿作用 力方向的栓距不宜过大，否则在被连接的板件间容易发生凸曲现象。（ 2 ）构造要求：若栓距及线距过大，则构件接触面不够紧密，潮气易于侵入缝隙而发生锈蚀。（3 ）施工要求：保证有一定的空间，便于转动螺栓扳手。5、影响高强螺栓承载力的因素有哪些？ 答：栓杆预拉力；连接表面的抗滑移系数；钢材的种类简答题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

18、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（205C）冲击值，C和D级则分别要求0 C和-20 C冲击值。Q235B b代表屈服强度为235N/mm 2, 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

19、） 。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。对轴心受力构件截面形式的共同要：（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？并简述各准则的容。 我国钢结构规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

20、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。我国钢结构规对于一般构件采用部分发展塑性准则作为强度极限。8 分）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答：梁的截面一般窄而高， 弯矩作用在其最大刚度平面， 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

21、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Ki、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

22、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。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

23、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？答案：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

24、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，端距围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

25、 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， 规规定焊脚尺寸不得小于 1.5 ， t 为较厚焊件的厚度。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

26、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:Ox双肢缀板式柱的换算长细比的计算公式:I1 22Ox / x1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）O170 J235，应配置横向加劲肋和纵向加劲肋;y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。 螺栓在钢板上的排列

27、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：受力要求施工要求构造要求，并且应满足规规定的最大最小容 许距离：最小的栓距为 邑，最小的端距为 如1. 对于理想的轴心受压构件，提高钢材的牌号（即钢材强度），对构件的稳定承载能力有何影响？为 什么？2. 剪力作用下的普通螺栓连接节点可能发生哪些破坏形式？3. 两板件通过抗剪螺栓群承担剪力时，就板件的净截面强度来说，摩擦型高强螺栓连接与普通螺栓连 接有何区别？采用何种连接方式更合理？4某煤气柜结构，据统计在预

28、期的 20年使用寿命，煤气气压循环 1.5万次，问：可否按现行钢结 构设计规中有关钢结构疲劳验算的规定对该煤气柜结构及其节点进行疲劳验算？为什么？5同一种类的钢材，当其厚度或直径发生变化时，钢材的机械性能（强度和塑性）有何变化？为什么？6某钢结构高强度连接梁柱节点，设计按摩擦型高强螺栓（接触面喷砂后生赤锈）计算摩擦面的抗滑移系数。施工单位为防止构件锈蚀对构件的损伤，对接触面（梁端板与柱翼缘板）间进行了喷漆处理。问这种处理方式是否合理？为什么？呱=1. 无影响。因为理想轴心受压构件的稳定承载力为 ，与钢号无关。2. 栓杆被剪断、栓杆（孔壁承压）破坏、板件拉断、栓杆受弯破坏、板端冲剪破坏3摩擦型高

29、强螺栓连接板件计算截面承力需考虑孔前传力，其所受荷载小于普通螺栓连接。从板件的 受力来说，采用摩擦型高强螺栓连接更合理。4. 不能按现行钢结构设计规对该煤气柜结构及其节点进行疲劳验算，因为钢结构设计规中有关钢结构疲劳验算是基于循环次数105。5同一种类的钢材，当其厚度或直径发生减小时，钢材的强度和塑性会提高。因为随着钢材厚度或直 径的减小，钢材（型钢）的轧制力和轧制次数增加，钢材的致密性好，存在大缺陷的几率减少，故强 度和塑性会提高。6.这种处理方式不合理。因为喷砂后生赤锈板件间的抗滑移系数大于板件喷漆处理，板件接触面喷漆 后摩擦型高强螺栓的抗剪承载力将下降。1建筑钢材的伸长率是通过什么实验确

30、定的？实验时如何取值？伸长率反映了钢材的什么性质？2. 请评价钢材经过常温时的加工（冷作硬化）后，其强度、塑性性能的变化。3. 在角焊缝设计中，对焊脚尺寸和计算长度有哪些构造要求？为什么？4. 承压型高强螺栓和摩擦型高强螺栓承受剪力作用时在传力和螺栓的验算上有什么区别？5. 钢材在复杂应力作用下，应力场不同，钢材的强度、塑性等力学性能有何变化？6. 请说明缀条式格构柱和缀板式格构柱的单肢的受力情况，大型柱从受力更合理的角度出发应尽可能 选用何种形式的格构柱？1. 建筑钢材的伸长率是通过单向拉伸实验确定的。取试件拉断后的伸长量与原标距的比值的百分率,I -I即乜，伸长率反映了钢材的塑性变形能力。

31、2. 钢材经过冷作硬化后，其强度提高，塑性变形能力下降。3. 最大焊脚尺寸： 幻咳一 1亠站，防止焊缝过烧焊件;最小焊脚尺寸：”皿 AlwJ:二，防止焊缝冷裂：最大计算长度：卜兰创如，动商载401，防止应力沿焊缝长度不均匀分布；最小计算长度：“ 塔力丁及40朋朋，防止焊缝沿长度缺陷几率增加。4. 承压型高强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。5. 同号应力场时钢材的强度提高而塑性变形能力降低，异号应力场时钢材的强度降低而塑性变形能 力提高。6. 缀条式格构柱的单肢为轴心受力构件，缀板式格

32、构柱的单肢为压弯构件。从受力更合理的角度出 发，大型柱应尽可能选用缀条式格构柱。1简述双肢格构式轴心受压杆件的截面选择步骤。2我国钢结构设计规梁的整体稳定验算中为什么要引入等效弯矩系数？3摩擦型高强螺栓工作机理是什么？4拉杆为何要控制刚度？如何验算？拉杆允许长细比与会什么有关？5 化学成分碳、硫、磷对钢材的性能有哪些影响?6 受剪普通螺栓有哪几种可能的破坏形式 ?如何防止 ?7轴心受压构件的整体失稳承载力和哪些因素有关？8 简述压弯构件作用平面外失稳的概念？9请说出单向应力状态下钢材的基本力学性能指标。10 焊缝的质量标准分为几级？应分别对应于哪些受力性质的构件和所处部位。11 钢结构规规定哪

33、些情况之下，可不计算梁的整体性？1（1）根据绕实轴的整体稳定性，选择肢件的截面。选择方法与实腹式轴心受压构件的截面选择方法完全相同；（ 2 ）根据等稳定条件，确定两分肢间的距离；（3）验算整体稳定性和分肢稳定性，包括对刚度的验算；（4）但有截面削弱时，应验算构件的强度。2梁的整体稳定临界应力的计算是梁发生纯弯曲时推导出采的，在其它荷载作用下，梁的临界应力与在纯弯曲作用下梁的临界应力之比用等效弯矩系数去表示，这样会给设计计算带来方便。3 由螺栓对连接板件的预压力产生磨擦力来抗剪，以板件之间磨擦力达到最大，板件发生相对滑动作为极限状态。4 .防止在运送、安装过程中由重力等其它因素作用而产生过大的变

34、形，由限制拉杆长细比的办法来验算，即|。拉杆容许比细比与载荷性质如静载、动载有关。5 碳含量增加，强度提高，塑性、韧性和疲劳强度下降，同时恶化可焊性和抗腐蚀性硫使钢热脆，磷使钢冷脆。但磷也可提高钢材的强度和抗锈性。6 .螺栓抗剪连接达到极限承载力时，可能的破坏形式有vy种形式：（1栓杆被剪断：螺栓承压破坏；板件净截面被拉断：端板被栓杆冲剪破坏。第种破坏形式采用构件强度验算保证；第种破坏形式由螺栓端距）?aO保证。第、种破坏形式通过螺栓计算保证。7 构件不同方向的长细比（入）、截面的形状和尺寸、材料的力学性能 （强度，塑性）、残余应力的分布和大小 、构件的初弯曲和初扭曲 、荷载作用点的初偏心、构

35、件的端部约束条件、构件失稳的方向等等。8 .弯矩作用平面外稳定的机理与梁失稳的机理相同，即在压力和弯矩作用下，发生弯曲平面外 的侧移与扭转，也叫弯扭屈曲。9.屈服强度，极限抗拉强度，伸长率，弹性模量，冷弯性能。10 焊缝的质量标准分为三级。角焊缝和一般对接焊缝采用三级即可，与钢材等强度的受拉受弯对接焊缝则应用一级或二级，须对焊缝附近主体金属作疲劳计算的横向对接焊缝用一级，纵向对 接焊缝和翼缘连接焊缝用二级。11梁受压翼缘有铺盖板与之牢固连接，防止梁发生侧向位移;对工字型或十型钢截面梁，当梁自由长度li加梁截面宽b之比不超限时;对箱形截面梁，当h /b 6，且li /b195235fy时,1.

36、结构或构件的承载能力极限状态包括哪些计算容?正常使用极限状态又包括哪些容 ?2. 为什么采用钢材的屈服点 fy 作为设计强度标准值 ?无明显屈服点的钢材，其设计强度值如何确定?3. 为了保证实腹式轴压杆件组成板件的局部稳定，有哪几种处理方法?4. 何谓焊接板梁的最大高度 hmax 和最小高度 h min ?梁的经济高度 he 的围?腹板太厚或太薄会出现什么 问题?1. 结构或构件的承载能力极限状态包括静力强度、 动力强度和稳定等的计算 达到这种极限状态时， 结构或构件达到了最大承载力而发生破坏，或达到了不适于继续承受荷载的巨大变形。结构或 构件的正常使用极限状态是对应于结构或构件达到正常使用或

37、耐久性的某项规定限值。达此极 限状态时，结构或构件虽仍保持承载力，但在正常荷载和作用下产生的变形已不能使结构或构 件满足正常使用的要求，包括静力荷载作用下产生的巨大变形和动力荷载作用下产生的剧烈振 动等。2. 选择屈服点作为结构钢材设计强度标准值是因为：(1) 它是钢材开始塑性工作的特征点， 钢材屈服后，塑性变形很大，极易为人们察觉，可及时处理，避免发生破坏； (2) 从屈服到钢材破坏， 整个塑性工作区域比弹性工作区域约大 200 倍，且抗拉强度与屈服点之比 (强屈比 )较大，是钢 结构的极大后备强度，使钢材不会发生真正的塑性破坏，十分安全可靠。对无明显屈服点的钢 材，以卸载后试件的残余应变为

38、 0.2% 所对应的应力作为屈服点。3. 对翼缘板，可通过增加其厚度，使其宽厚比不超过一定的限值以确保其满足局部稳定性要求； 对腹板，一方面可以通过增加其厚度，使其高厚比不超过一定的限值，也可在腹板中央沿腹板 全长设置一根纵向加劲肋，以保证其局部稳定性要求。4. 梁的高度应由建筑高度、刚度要求和经济条件三者来确定。建筑高度是指梁格底面最低表面到楼板顶面之间的高度，它的限制决定了梁的最大可能高度hmax，一般由建筑师提出；刚度要要求梁的挠度vv ,它决定了梁的最小高度hmin ；由经济条件可定出梁的经济高度h e ,般由梁的用钢量导致不经济， 而太薄，为最小来确定，梁的经济咼度的围为：hmin

39、he h max ,腹板太厚将增加用钢量， 梁的腹板将不能保证局部稳定性要求，从而使梁的稳定性承载能力降低。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 ?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

40、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

41、 、板件可能因螺栓孔削弱太多而被拉断； 4 、端距太小，端距围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。1.2 倍，是为了避免焊缝区的基本金属过6、答：除钢管结构外，焊脚尺寸不宜大于较薄焊件厚度的 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1.5 ，厚度较大，

42、 以致施焊时冷却速度过快， 产生淬硬组织， 导致母材开裂， 规规定焊脚尺寸不得小于 t 为较厚焊件的厚度。1、钢结构的特点：（ 1 ）强度高，质量轻，塑性韧性好。（2）材质均匀，密闭性好（3）具有一定的可焊性（4）制造简便，施工周期短（5）耐腐性差，耐热且不耐火2、钢材的 主要性能（1）单向均匀拉伸时的性能（伸长率，颈缩率）（2）冷弯性能（3）冲击韧性（4）可焊性3、应力集中 ：钢结构的构件中有时存在着孔洞，槽口，凹角，缺陷以及截面突然改变时，构件的应 力分布将不再保持均匀，而是在缺陷以及截面突然改变处附近，出现应力线曲折，密集，产生高峰应 力的现象。应力集中 对钢材的影响： （1）使构件处于

43、同号的双向或者三向应力场的复杂应力状态（2）在应力集中处塑性变形受到约束，发生脆性断裂或者产生疲劳裂纹。5、钢材的疲劳 ：在循环荷载的作用下，经过有限次循环，刚才发生破坏的现象影响因素： 1、构件的构造细节（包括形状，尺寸，表面情况以及冶金缺陷）2、应力种类与幅值3、应力循环次数4、残余应力5. 工作环境6、材料的种类6、焊缝连接的优缺点优点：（ 1 ）构造简单，加工方便（2）不削弱构件的截面，节约钢材（3）易于采用自动化操作，保证焊接结构的质量（4）连接的密封性好，结构刚度大缺点：（1）由于焊缝附近的热影响区，使钢材性能发生变化，导致材质变脆（2）焊接残余应力与残余变形对结构的受力有不利影响

44、（3）焊接结构对裂缝比较敏感，局部裂缝已经发生便容易扩展到整体（4）焊缝连接的低温冷脆问题比较突出7、焊接残余应力原因：由于冷却收缩受到阻止引起的影响：（1）会在构件部形成三向受拉的应力场，从而导致脆性断裂（2 ）使构件截面上的局部区域较早地进入塑性工作阶段，降低构建刚度与压杆的整体稳定性（3）可减少承受疲劳荷载结构的疲劳寿命，降低疲劳强度（4 ）对塑性变形能力好的钢材强度变化无较大影响8、理想的轴心受压构件的假设 ：杆件挺直，无初偏心，无初弯曲，无残余应力，材质均匀各项同性， 荷载作用无偏心，9、柱子曲线 ：对每类截面杆件算出不同长度的杆件极限承载力 Nu 值，由此求得稳定系数 与相对 长细

45、比 的关系曲线。10 、轴心受压柱的整体失稳现象 ：轴心受压构件达到临界应力时， 构建不能维持其原有的直线平衡状 态，突然弯曲，达到临界平衡状态，此时若有微小的 扰动就会产生过大的变形，构件从稳定的平衡 状态经过临界平衡状态，进入不平衡稳定状态的现象。局部失稳现象： 在均匀压力的作用下，当压力达到某一数值时，板件不能继续维持平面而产生 凸曲的现象。11 、五种螺栓连接的破坏形式 ：（ 1） 当连接杆件较厚而栓杆较细时，栓杆可能被剪短.（由抗剪强度控制）（2 ）当连接杆件较薄时，栓杆较粗时，连接件与栓杆接触的孔壁可能被挤压坏（同上）（3 ）由于螺栓孔削弱太多， 连接件净截面强度不够而被拉坏或者压

46、坏。 （连接件净截面强度验算）4 ）由于端距过小，栓杆可能将端部杆件剪坏（限定端距与边距最小值）（5）由于连接板叠较厚，栓杆太长，致使栓杆弯曲过大影响使用（限制板叠厚度）11 、偏心剪力假定： 连接板件绝对刚性，螺栓均为弹性在扭矩作用下，各螺栓均绕螺栓中心 O 进行旋转各螺栓所受剪力大小与该螺栓至中心 0 的距离成正比12 、格狗式柱有何特点，与实腹式柱在计算上的异同特点：（1 ）由较小截面构件组成（如缀条，缀板） 。自重轻，侧向变形小（2 ）虚截面大，纵向稳定性好，抗弯刚度大，侧向变形小。（3）一般为双轴对称截面，绕虚轴的受力情况较弱13 、梁的整体失稳现象： 梁在弯矩作用平面上弯曲的同时，

47、将突然发生侧向的弯曲和扭转变 形，并丧失继续承载能力的现象。梁维持其稳定平衡状态所能承担的最大荷载或者最大弯矩，称为 临界荷载或者临界弯矩14 、梁的临界弯矩的影响因素 ：（1）梁的截面刚度（2）侧向支撑距离的影响（3）荷载类型的影响（4）荷载作用位置（5）受压翼缘的自由长度6）支座位移约束程度15 、钢结构的应用围大跨度结构 重型工业厂房 高耸结构 多层和高层建筑 轻型钢结构 承受震动荷载影响和地震作用的结构 可拆卸或移动的结构 板壳结构及其他结构16 、化学成分 ：碳：碳含量增加，强度提高，塑性韧性和疲劳强度下降，同时恶化钢的可焊 性和抗腐蚀性。硫和磷：降低钢材的塑性，韧性，可焊性和疲劳强

48、度。高温时，硫使钢材变脆，即热脆，低温时，磷使钢材变脆，即冷脆。 氮：与磷累死，冷脆。属于有害杂质 锰：炼钢的脱氧剂，是钢材强度提高。17 、影响钢材性能的主要因素：（1）化学成分的影响（2）冶炼浇筑轧制过程及热处理的影响（2） 钢材的硬化（3） 温度影响（4）应力集中的影响（5）重复荷载作用的影响18 、摩擦型：以摩擦力被克服作为承载能力极限状态，承压型：一螺栓杆被剪坏和孔壁承压破坏作为承载能力极限状态19 、合理的焊缝设计 ：（ 1）位置要合理 （2）尺寸要适当 （3）焊缝不宜过分集中（4 ）尽量避免三向焊缝相交 （5 ）考虑钢板分层问题（6）采用合理的施焊次序 （7 ） 反变形20 、钢

49、材的破坏形式：塑性破坏 ：破坏前塑性变形明显，断裂后断口呈纤维状，色泽发暗脆性破坏 ：破坏前塑性变形很小，几乎没有，断口平直，且呈有光泽的晶粒状21 、冷作硬化 ：钢材受荷超过弹性围后，若重复的卸载，加载，将使钢材的弹性极限提高， 塑性降低的现象。时效硬化 ：将钢材放置一段时间后，强度提高，塑性降低的现象。人工时效 ：冷加工后又将钢材加热，使其时效过程加速的处理22. 不进行梁的整体稳定性验算的条件：（ 1）有刚性铺板密铺在梁的受压翼缘上，并与其牢固连接，能阻止梁受压翼缘的侧向位移时（2 ）H 型钢或者等截面的工字型截面简支梁受压翼缘的自由长度与其宽度比值不超过规定的数值（3 ）箱型截面简支梁

50、，截面尺寸满足 （）时23 、腹板间隔加劲肋指 ：专门把腹板分成若干区格，以提高腹板稳定性的加劲肋。横向加劲肋： 主要防止由剪应力和局部压应力引起的腹板失稳，其能提高腹板的剪切临界应力，并作为纵向加劲肋的支撑。纵向加 劲肋：主要防止由弯曲压应力引起的腹板失稳，其能提高腹板的弯曲临界应力，设置时 应靠近受压翼缘短加劲肋： 主要防止由弯曲压应力引起的腹板失稳，其能提高腹板的在局部压应力作用下的临 界应力，用于局部压应力较大的情况。24 、正面焊缝与侧面焊缝的区别：正面焊缝： 焊缝垂直于受力方向，受力后应力状态较复杂，应力集中严重，焊缝根部形成高峰应 力，易于开裂。破坏强度高一些，但塑性差侧焊缝 ：

51、焊缝长度方向与受力方向平行，特点为应力分布简单一些，但分布不均匀，剪应力两端 大，中间小。侧焊缝强度低，塑性好。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

52、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力

53、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（

54、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

55、 含量在 0.12%0.20% 围时，碳素钢的焊接性能最好；碳含量超过上述围时，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

56、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。 SI Mn 为有益元素，在普通碳素钢中，他们是（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