钢结构设计原理简答题

<钢结构设计原理简答题>简答题（30分)1、钢结构用钢材机械性能指标主要有哪几些？承重结构的钢材至少应保证哪几项指标满足要求？（8分）答：钢材机械性能指标有：抗拉强度、伸长率、屈服点、冷弯性能、冲击韧性（5分承重结构的钢材应保证下列三项指标合格：抗拉强度、伸长率、屈服点。2、影响梁整体稳定性的因素有哪些？如何提高梁的整体稳定性？（10分）面尺寸比例、支座约束性质、残余应力与梁的几何缺陷影响、钢材强度等级（6分）提高梁的整体稳定性可以考虑如下一些措施4分）增加侧向支撑采用闭合箱形截面增大梁截面尺寸增加梁两端约束3、梁腹板加劲肋的配置规定是什么？（7分）1）当≤时，按构造配置加劲肋2分）当>时，按计算配置加劲肋（2分）当>时，应配置纵横向加劲肋（2分）梁的支座和上翼缘受有较大固定集中荷载处宜设置支承加劲肋（1分）4、钢结构设计中什么叫换算长细比？（5分）细比。 1、格构式受压柱为什么要采用换算长细比？公式ox什么含义？（5分）

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A1x分别是成构件的临界力降低不可忽略。因此采用换算长细比确定剪切变形的影响（3分）整个构件对虚轴的长细比；为构件截面中垂直于X轴各斜缀条的毛截面面积之和。2、对接焊缝在哪种情况下才需要进行计算？（7分）强度相等，但受拉的对接焊缝对缺陷甚为敏感。由于一、二级检验的焊缝与母材强度相等，故只有三级检验的焊缝才需进行抗拉强度验算。3、钢结构的破坏形式有哪两种？其特点如何？（7分）现和抢修加固，因此不至发生严重后果。脆性破坏：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。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。4、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？（8分）答：主要的影响因素有：化学成分的影响：影响较大的几种化学成分为CSi、Mn、PO,其中碳素结构钢中则是铁以外的最主要元素，碳是形成钢材强度的主要成分，随着含碳量的提高，钢SiMnS、O为有害元素，S可能引发刚才冷脆，氧与硫类似使钢热脆。钢材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）和应变时效硬化，钢材的硬化使钢材的强度提高，而塑性和韧性下降。应力集中的影响应力集中主要友构件的截面突变引起，严重的应力集中，能引起钢材脆性破坏，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。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与稳定承载力，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。5、什么叫钢材的疲劳断裂？影响钢材疲劳强度的因素有哪些？(7分)劳断裂。影响因素有：应力幅值（焊接结构、应力比（非焊接结构作用次数对于理想的轴心受压构件，提高钢材的牌号（即钢材强度分)答：无影响。因为理想的轴心受压构件的稳定承载力为Nk= ，与钢号无关剪力作用下的普通螺栓连接节点可能发生哪些破坏形式分)答：栓杆被剪断、栓杆（孔壁承压）破坏、板件拉断、栓杆受弯破坏、板端冲剪破坏分)从板件的受力来说，采用摩擦型高强螺栓连接更合理。4.（强度和塑性为什么？(8分)答：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。焊接残余应力对结构工作性能有何影响？（8分）答：焊接构件由于存在高的拉伸残余应力，且焊缝部位存在热影响区、焊趾缺陷、接头应力集中，形成构件上组织和力学的薄弱部位，有可能导致构件运行时的变形、早期开裂、应力腐蚀、疲劳断裂和脆性断裂。3、试述影响梁整体稳定的因素通常有哪些？（7分）答：梁在荷载作用下，虽然其截面的正应力还低于钢材的强度，但其变形会突然离开原来的弯曲平面，同时发生侧向弯曲和扭转，这就称为梁的整体失稳。主要因素：梁的侧向抗弯刚度，抗扭刚度，抗翘曲刚度，梁侧向支撑点之间的距离，梁的截面形式，横向荷载的形式、在截面上的作用位置等。4、简述螺栓受剪连接的破坏形式和避免破坏发生所采取的措施。(8分)答：螺栓杆剪断，孔壁挤压，钢板被拉断，钢板剪断，螺栓弯曲（5分）钢板剪断，螺栓弯曲3.何谓受弯构件的整体失稳？（7分）有整个截面的扭转，这时我们称其发生了整体失稳。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？（8分）答：最大焊脚尺寸：，防止焊缝过烧焊件；最小焊脚尺寸：防止焊缝冷裂;最大计算长度：防止应力沿焊缝长度不均匀分布；最小计算长度：，防止焊缝沿长度缺陷几率增加普通螺栓连接与摩擦型高强度螺栓连接的工作性能有何不同？答：高强度螺栓抗剪强度不一定比普通螺栓高，二者破坏的机理不同，高强度螺栓摩擦型连接以摩擦力被克服作为承载能力的极限状态，普通螺栓以螺栓杆被剪坏或者连接板分）特点有：是一种低应力水平下的突然破坏3）脆性断口，可分为裂纹源、裂纹扩展区和断裂区2）该类型破坏对缺陷十分敏感。螺栓在构件上的排列有几种形式？应满足什么要求？最小的栓距和端距分别是多少？（8分）（2分）应满足三方面要求要求、②施工要求、③构造要求分）最小的栓距为，最小的端距为（3分）2、简述抗剪螺栓连接的破坏类型，并指出哪些是通过构造来避免的（9分）简述轴心受压构件整体稳定性的主要影响因素（6分）答：(1)初偏心和初弯曲的影响。由于构造的原因和截面尺寸的变异，作用在杆端的轴向压力实际上不可避免地偏离截面形心而产生初偏心e0e0轧制边的焊接工字形截面，其翼缘两端为先行屈服区，若取屈服区宽度为b/φ时，由于1/2()，即前者的降低率为后者的三次方。l0来反映分答：屈服强度：代表钢材强度指标，是钢材可达到的最大应力分抗拉强度：代表材料的强度储备分）伸长率：代表材料在单向拉伸时的塑性应变能力（2分）冷弯性能：代表钢材的塑性应变能力和钢材质量的综合指标（2分）冲击韧性：代表钢材抵抗冲击荷载的能力，是钢材强度和塑性的综合指标（2分）简述钢材塑性破坏的特征和意义。答：塑性破坏的主要特征是；破坏前具有较大的塑性变形，常在钢材表面出现相互垂直交错的透迹剥落线。只有当构件中的应力达到抗拉强度后才会发生破坏，破坏后的断口容易被子发现和抢修理工加固，因此不发生严重后果。钢材塑性破坏前的较大塑性变形能力，可以实现构件和结构中的内力重分布，钢结构的塑性设计就是建立在这种足够的塑性变形能力上。建筑钢材的伸长率是通过什么实验确定的？实验时如何取值？伸长率反映了钢材的什么性质？(8分)答：建筑钢材的伸长率是通过单向拉伸实验确定的（4.0分）取试件拉断后的伸长量与原标距的比值的百分率，即（公式反映了钢材的塑性变形能力。请评价钢材经过常温时的加工（冷作硬化）答：钢材经过冷作硬化后，其强度提高5.0分，塑性变形能力下降。分)答：1、焊缝长度对设计来说没啥大用，一般是用来计算焊丝或焊条定额的；2、焊脚尺寸与设计有关，那就是强度设计，先看你的结构的受力大小，方向，简单的可以通过材料力学复杂的可以通过软件分析计算焊缝受力情况，进而确定焊脚尺寸大小；3、焊脚尺寸计算也可分为静强度和疲劳强度计算两种需要区分一下。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？(7分)力。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？1）化学成分的影响：影响较大的几种化学成分为CSiPO,其中碳素结Si、MnPO为可能引发刚才冷脆，氧与硫类似使钢热脆。钢材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）和应变时效硬化，钢材的硬化使钢材的强度提高，而塑性和韧性下降。应力集中的影响应力集中主要友构件的截面突变引起，严重的应力集中，能引起钢材脆性破坏，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。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与稳定承载力，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。什么是格构式轴心受压构件的换算长细比？切变形的影响，加大后的长细比称为换算长细比。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？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。简述哪些因素对钢材性能有影响？（7分）化学成分；冶金缺陷；钢材硬化；温度影响；应力集中；反复荷载作用。分答：3、钢材有哪几项主要机械性能指标？各项指标可用来衡量钢材哪些方面的性能？（7分）答：屈服强度：代表钢材强度指标，是钢材可达到的最大应力（2分）抗拉强度：代表材料的强度储备（2分）伸长率：代表材料在单向拉伸时的塑性应变能力（2分）冷弯性能：代表钢材的塑性应变能力和钢材质量的综合指标（2分）冲击韧性：代表钢材抵抗冲击荷载的能力，是钢材强度和塑性的综合指标（2分）对接焊缝坡口的型式主要由什么条件决定？通常用的坡口型式有几种？（7分）答主要由对接的钢板厚度和焊接方式决定，板件愈后和手工焊时,坡口要相应加大，但应尽量减少对接焊缝的截面面积或体积。常用坡口形式有I形（口VU形、单边V形，单边U形、K形等。试述提高板件局部稳定的措施通常有哪些？（8分）答：1）增加板件厚度、2）减小板件宽度3）设置加劲肋增强板件平面外的约束承重结构的钢材应具有哪些机械性能及化学成分的合格保证？