钢结构简答题.docx

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钢结构简答题

钢结构思考题及解答

1.3钢结构主要有哪些结构形式？

钢结构的基本构件有哪几种类型？

答：

⑴钢结构的主要形式有钢框架结构、钢桁架及钢网架结构、悬索结构、预应力钢结构。

⑵根据受力特点构件可分为轴心受力构件、受弯构件、拉弯及压弯构件三大类。

钢结构还可与混凝土组合在一起形成组合构件，如钢-混凝土组合梁、钢管混凝土、型钢混凝土构件等。

1.4钢结构主要破坏形式有哪些？

有何特征？

答：

⑴钢结构破坏的主要形式包括强度破坏、失稳破坏、脆性断裂破坏。

⑵强度破坏特征：

内力达到极限承载力，有明显的变形；

失稳破坏特征：

具有突然性，可分为整体失稳破坏与局部失稳破坏；

脆性断裂破坏特征：

在低于强度极限的荷载作用下突然断裂破坏，无明显征兆。

1.6钢结构设计的基本方法是什么？

答：

基本方法：

概率极限状态设计法、允许应力法。

2.1钢材有哪两种主要破坏形式？

各有何特征？

答：

⑴塑性破坏与脆性破坏。

⑵特征：

塑性破坏断口呈纤维状，色泽发暗，有较大的塑性变形和颈缩现象，破坏前有明显预兆，且变形持续时间长；

脆性破坏塑性变形很小甚至没有，没有明显预兆，破坏从应力集中处开始，断口平齐并呈有光泽的晶粒状。

2.2钢材主要力学性能指标有哪些？

怎样得到？

答：

①比例极限

：

对应应变约为0.1%的应力；

②屈服点（屈服强度）

：

对应应变约为0.15%的应力，即下屈服极限；

③抗拉强度

：

应力最大值；

④条件屈服点（名义屈服强度）

：

高强度钢材没有明显的屈服点和

屈服强度，定义为试件卸载后残余应变为0.2%对应的应力。

2.3影响钢材性能的主要化学成分有哪些？

碳、硫、磷对钢材性能有何影响？

答：

⑴铁、碳、锰、硅、钒、铌、钛、铝、铬、镍、硫、磷、氧、氮。

⑵碳的含量提高，钢材强度提高，但同时钢材的塑性、韧性、冷弯性能、

可焊性及抗锈蚀能力下降；硫使钢材热脆，降低钢材冲击韧性，影响疲劳性能与抗锈蚀性能；磷在低温下时钢变脆，在高温时使钢塑性降低，但能提高钢的强度和抗锈蚀能力。

2.4何谓钢材的可焊性？

影响钢材焊接性能的因素有哪些？

答：

⑴可焊性是指采用一般焊接工艺就可形成合格焊缝的性能。

⑵影响因素：

钢材含碳量和合金元素含量、焊接材料、焊接方法、焊接工艺参数及工艺措施。

2.6下列术语分别用于表达钢材的什么物理特性？

①低温冷脆；②韧性；③冷作硬化；④应变时效。

答：

①低温冷脆是指钢材在低温状态下由韧性转化为脆性进而发生破坏；

②韧性指钢在冲击力作用下抵抗断裂的能力：

③冷作硬化是指当钢材冷加工超过其弹性极限后卸载，出现残余塑性变形，再次加载时弹性极限或屈服点提高的现象；

④应变时效指钢材产生一定量塑性变形后，晶体中的固溶氮和碳更容易析出，从而使已经冷作硬化的钢材又发生时效硬化的现象。

2.9下列符号各有何含义?

①Q235AF;②Q390E;③Q345D;④Q235D。

答：

①Q235AF：

屈服强度为235

的A级沸腾钢；

②Q390E：

屈服强度为390

的E级镇静钢；

③Q345D：

屈服强度为345

的D级镇静钢；

④Q235D：

屈服强度为235

的D级镇静钢。

3.1钢结构主要连接方法有哪些？

有何特点？

答：

⑴主要有焊接连接和螺栓连接。

⑵焊接连接构造简单、加工方便、用料经济、易于采用自动化操作，但会引起残余应力与应变，使钢材质量劣化，现场施工质量没有保证；螺栓连接拆装方便，有利于提高现场连接质量，但需要在连接部件上制孔，对连接构件有削弱。

3.4焊接位置对焊接质量有何影响？

答：

俯焊最方便，质量最易保证。

立焊和横焊比俯焊差一些。

仰焊的操作条件最差，质量不易保证。

3.7角焊缝的主要构造要求有哪些？

有何作用？

答：

①最小焊脚尺寸

不得小于

，焊件不容易产生裂纹；

②最大焊脚尺寸不宜大于较薄焊件厚度的1.2倍，防止产生较大的残余应力与变形，防止产生脆性断裂和焊件烧穿；

③侧面或正面角焊缝的计算长度不得小于

和

，防止焊缝不可靠。

3.8角焊缝强度计算以什么截面为基准？

强度标准是什么？

答：

⑴等边直角角焊缝基准截面为破坏截面在与焊脚边成

的截面。

⑵强度标准

3.11计算中怎样考虑起落弧可能引起的缺陷？

答：

当未采用引弧板时，焊缝计算长度取实际长度减去

。

3.12角钢和节点板连接焊缝计算有何特点？

角钢肢背、肢尖内力分配系数的物理概念是什么？

数值有何特点？

答：

⑴焊缝分为肢尖和肢背的焊缝。

⑵分配系数指肢尖与肢背承担内力的比例。

⑶肢背的分配系数大于肢尖，系数之和为1，与节点板连接的一肢长度越长，肢背分配系数越小，肢尖的越大。

3.15焊接残余应力对结构的性能有何影响？

答：

①使结构静力强度下降；

②降低刚度；

③降低构件稳定性；

④增加构件的脆断倾向；

⑤降低结构构件和连接的疲劳强度。

3.16减少和消除焊接残余应力与变形的主要措施有哪些？

答：

①焊缝位置要合理，应布置在对称结构的对称位置上；

②焊缝的尺寸要适当；

③焊缝不宜过分集中；

④尽量避免三向焊缝相交形成三向拉应力，使钢材变脆；

⑤使拉力不垂直于板面传递，防止分层破坏；

⑥注意施焊方便；

⑦避免仰焊保证质量。

3.18普通螺栓破坏形式有哪些?

怎样避免？

答：

⑴主要为抗剪破坏，有①栓杆剪断；②孔壁挤压破坏；③钢板拉断；④钢板冲剪破坏；⑤栓杆弯曲破坏。

⑵①②③可通过计算避免；④可通过构造避免；⑤可通过限制板叠厚度不超过5倍螺栓杆径来避免。

3.20为什么要进行净截面验算？

怎样验算？

答：

⑴由于螺栓孔削弱了板件的截面。

⑵螺栓并列布置，各个截面净截面面积相同，只需验算受力最大处净截面强度即可。

3.24高强螺栓与普通螺栓有何异同？

答：

异：

高强度螺栓连接强度高，连接承受外荷载前存在预应力，工作原理发生本质变化；

同：

构造要求与普通螺栓基本相同。

3.26抗滑移系数与哪些因素有关？

答：

构件接触面处理方法、构件的钢号。

4.1轴心受拉构件为何要进行刚度验算？

答：

为满足构件正常使用要求，保证构件在运输和安装过程中不会产生过大变形，也不会在动力荷载作用下产生较大振动。

4.2轴心受压构件整体失稳时有哪几种形式？

答：

弯曲失稳、扭转失稳、弯扭失稳。

4.3影响轴心受压构件整体稳定的因素有哪些？

答：

长细比、截面形状、构件缺陷（包括初弯曲、荷载初偏心、残余应力）。

4.4提高轴心压杆钢材的抗压强度设计值能否提高其稳定承载能力？

为什么？

答：

不能。

因为理想轴心压杆在弹性阶段由于E为一常量，且各类钢材基本相同，故其临界内力只是长细比

的单一函数，与材料抗压强度无关。

4.7轴心受压构件满足整体稳定要求时，是否还应进行强度计算？

为什么？

答：

计算整稳时用的是毛截面面积，计算强度时用的是净截面面积，当截面无削弱时不必计算强度。

4.9轴心受压构件整体稳定不满足要求时，若不增大截面面积，是否可采取其他措施提高其稳定承载力？

答：

①减小长细比；②改变截面形式，使整体稳定系数增大。

4.13解决轴压构件局部稳定问题有哪几种思路？

答：

①使构件局部失稳发生在整体失稳之后，即板件临界压力≥构件整体失稳临界压力；

②使构件的局部失稳发生在强度破坏之后，即板件临界压力≥钢材强度；

③使构件截面上的应力小于局部失稳的临界应力。

4.14轴拉构件设计和轴压构件设计有何本质区别？

答：

轴拉构件设计主要考虑强度要求和刚度要求，而轴压构件除了需满足强度与刚度要求外，还要满足稳定性的要求，包括整稳与局稳。

5.2截面塑性发展系数的意义是什么？

与截面形状系数有何联系？

答：

⑴塑性发展系数是考虑构件截面在受力时截面有一定的塑性发展，把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。

⑵塑性发展系数

值与截面上塑性发展深度有关，塑性高度越大，

越大。

当全截面塑性时，

（

为截面形状系数）。

5.6梁的强度破坏与失去整体稳定破坏有何不同？

整体失稳与局部失稳又有何不同？

答：

⑴强度破坏是塑性破坏，梁的荷载达到了极限承载力发生破坏，而整体失稳破坏时梁的荷载未达到屈服强度时梁会突然产生侧向弯曲和扭转变形从而丧失了继续承载的能力。

⑵梁发生整体失稳时会突然产生侧向弯曲和扭转变形，发生局部失稳时梁的组成板件会偏离原来的平面位置而发生波状鼓曲。

5.9为了提高梁的整体稳定性，设计时可采用哪些措施？

其中哪种最有效？

答：

⑴措施：

①在受压翼缘设置侧向支撑；

②增加受压翼缘的宽度或减小受压翼缘自由长度；

③改变荷载作用位置。

⑵最有效：

在受压翼缘设置侧向支撑。

5.12腹板加劲肋有哪几种形式？

主要是针对哪些失稳形式的？

答：

①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；

②纵向加劲肋：

主要防止由弯曲压应力可能引起的腹板失稳；

③短加劲肋：

主要防止由局部压应力可能引起的腹板失稳。

6.2压弯构件有哪几种可能破坏形式？

答：

①实腹式单向压弯构件整体破坏：

强度破坏、弯矩作用平面内整体失稳、弯矩作用平面外整体失稳；

②实腹式双向压弯构件破坏一般为整体失稳破坏；

③格构式压弯构件可能出现整体失稳破坏，也可能出现单肢失稳破坏，还可能出现连接单肢的缀材及连接破坏。

6.3压弯构件与轴压和受弯构件有何联系和区别？

答：

⑴联系：

都承受轴心力和弯矩。

⑵区别：

压弯构件同时承受轴心力和弯矩。

6.4怎样保证压弯构件的强度和刚度要求？

答：

保证强度要求即满足书上公式（6.2）与（6.3）；保证刚度与轴心受力构件相同，用长细比来衡量。

6.6面内整稳和面外整稳的概念是什么？

为什么要这么区分？

为何在轴压构件和受弯构件整稳分析中未采用这样的概念？

答：

⑴面内和面外分别指的是弯矩作用平面内与弯矩作用平面外的整稳。

⑵因为单向压弯构件只有面内弯曲失稳和面外扭转失稳两种形态。

⑶轴压构件只受轴心力作用，没有弯矩，因而也没有面内面外之分。

6.16实腹式压弯构件设计主要步骤有哪些？

和轴压和受弯构件设计相比，有何异同？

答：

⑴步骤：

①确定构件承受的荷载设计值；

②确定弯矩作用平面内外的计算长度；

③选择钢材及确定钢材强度设计值；

④确定截面形式；

⑤根据经验或已有资料初选截面尺寸；

⑥初选截面验算及修改；

⑦其他构造和连接设计。

⑵主要区别在于压弯构件整稳验算时分为面内与面外，而轴压和受弯构件直接就是整稳验算。

8.1桁架平面内和平面外计算长度的确定原则是什么？

答：

①桁架平面内因为支座斜杆、支座竖杆两端所连拉杆甚少，而受压弦杆不仅两端所连拉杆较少且其自身线刚度大，腹杆难以约束它的变形，因而计算长度取为杆件的节间长度。

②桁架平面外的计算长度应取弦杆侧向支撑点的距离。

8.3框架柱的计算长度为什么要分框架平面内和平面外，而框架平面内又需分为无支撑纯框架和有支撑框架，且有支撑框架又分为强支撑框架和弱支撑框架？

怎样确定它们的计算长度？

答：

⑴因为框架柱的失稳分为平面内和平面外。

⑵框架平面内失稳时若框架设有支撑，柱顶侧移受到阻止，此时为有支撑框架；若框架无支撑，框架失稳时柱顶可以移动，称为无支撑纯框架。

⑶强支撑框架指支撑足够强，柱顶侧移完全受到阻止；弱支撑框架介于有侧移和无侧移框架之间。

⑷详见于书

。

9.2导致结构脆性破坏的主要因素有哪些？

答：

①由于过载和强度不足导致的断裂；

②非过载断裂；

③应力腐蚀断裂；

④疲劳断裂与疲劳腐蚀断裂；

⑤氢脆断裂。

9.4减轻脆断风险的措施有哪些？

答：

①尽量减少初始裂纹的尺寸，避免在构造处理中形成类似于裂纹的间隙；

②注意正确选择和制定焊接工艺以减少不利残余应力；

③进行合理细部结构设计选择合适的结构方案和杆件截面、连接及构造形式，避免截面的急剧改变和出现凹角，尽量避免构造应力集中；

④选择合理的钢材，使其具有足够的韧性；

⑤设计合理的结构形式；

⑥制造和安装钢材的冷热加工易使钢材硬化和变脆，应采取措施减少其不利影响；

⑦建立必要的使用维修规定和措施。

9.5疲劳断裂和脆性断裂有何异同？

答：

异：

疲劳断裂是指结构未到应力破坏的程度，但在长期交变应力的作用下断裂，从断口可以发现是有微裂纹发展造成断裂的；脆性断裂的荷载为一般荷载时就能发生，且断口平直，呈有光泽的晶粒状。

同：

疲劳断裂与脆性断裂都属于脆性破坏范畴，破坏前没有明显的变形，破坏具有突然性，且危险性很大。

9.6影响疲劳强度的主要因素有哪些？

答：

①微观裂纹和应力集中；

②应力比和应力幅；

③循环次数。

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