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）答：影响因素有：荷载类型与荷载作用位置、受压翼缘侧向支撑点间距、截面类型与截面尺寸比例、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）（1）增加侧向支撑 （2）采用闭合箱形截面 （3）增大梁截面尺寸 （4）增加梁两端约束3、梁腹板加劲肋的配置规定是什么？（7分）答：（1）当≤时，按构造配置加劲肋。（2分）（2）当>时，按计算配置加劲肋。（2分）（3）当>时，应配置纵横向加劲肋。（2分）（4）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）答：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，将格构式构件换算成实腹式构件进行计算是所对应的长细比或是将弯扭与扭转屈曲换算为弯曲失稳是采用的长细比。筹1页、格构式受压石柱为什么要采养用换算长细比疯？公式呼中敬和维分别是什么含祸义？瑞（系5溪分）绝摧辽答：格构式柱摇剪力由比较柔滤弱的缀条或缀穗板承担，由此清横向剪力产生阶的侧向变形，淘因而造成构件熊的临界力降低葡不可忽略。因苹此采用换算长欲细比确定剪切剑变形的影响。弓（识3期分）乓辉整个构件对虚周轴的长细比临；愿域为构件截面中蹦垂直巩于趟X娱轴各斜缀条的钟毛截面面积之甘和。后2冻、对接焊缝在新哪种情况下才过需要进行计算倍？贫（新7知分）涉漏威答：焊接缺陷索对受压、受剪药的对接焊缝影蝴响不大，故可革认为受压、受被剪的对接焊缝嫁与母材强度相搞等，但受拉的楼对接焊缝对缺洽陷甚为敏感。常由于一、二级术检验的焊缝与招母材强度相等卵，故只有三级寺检验的焊缝才顺需进行抗拉强甩度验算。知3明、钢结构的破附坏形式有哪两往种？其特点如棕何蹈？翠秃索（枝7阻分）泳累扬答：塑性破坏咬：破坏前具有称较大的塑性变计形，常在钢材曲表面出现明显忧的相互垂直交勾错的锈迹剥落俱线。由于塑性闹破坏前总有较制大的塑性变形捉发生，且变形鸦持续时间较长淘，容易被发现滋和抢修加固，箭因此不至发生揭严重后果。辞怎眼脆性破坏：破焰坏前塑性变形趣很小，或根本叹没有塑性变形贷，而突然迅速庆断裂。由于破净坏前没有任何萍预兆，破坏速突度又极快，无沟法察觉和补救齐，而且一旦发盯生常引发整个脉结构的破坏，焰后果非常严重餐，因此在钢结时构的设计、施军工和使用过程延中，要特别注跑意防止这种破持坏的发生。柿4部、影响钢材机洒械性能的主要宇因素有哪些？之各因素大致有晓哪些影响？拐（以8坟分）碎慰北答：主要的影献响因素有：毫澡1狂）化学成分的殿影响：影响较北大的几种化学距成分训为激C纵、欠S厉i顽、嗽M圣n颠、坟S执、来P助、增O互,险其中碳素结构洞钢中则是铁以悲外的最主要元懂素，碳是形成劫钢材强度的主脉要成分，随着忧含碳量的提高俱，钢的强度逐浊渐增高，而塑盒性和韧性下降残，冷弯性能、妹焊接性能和抗售锈蚀性能等也眠变劣雕。部S墨i旅、睡M鸟n耻为有益元素，架在普通碳素钢愿中，它们是脱下氧剂，可提高评钢材强度恢。首S绕、额P解、鸣O占为有害元素奴，忙S苹可能引发刚才镇热脆慕，楼P您可能引发刚才耻冷脆，氧与硫弄类似使钢热脆结。呼脊2秤）接战钢材的硬化炎脆肉钢材的硬化有祖三种情况：时寸效硬化、冷作朋硬化（或应变批硬化）和应变招时效硬化，钢驴材的硬化使钢飞材的强度提高肝，而塑性和韧叔性下降。哪上3居）应力集中的游影响低泰循应力集中主要除友构件的截面疯突变引起，严玉重的应力集中屿，能引起钢材帽脆性破坏，在闭进行钢结构设病计时，应尽量坊使构件和连接陪节点的形状和饲构造合理，防献止截面的突然遗改变。龄绿4恩）残余应力的逢影响缘节陶残余应力对构归件的静力强度踩不会产生影响帮，但它降低构劲件的刚度与稳案定承载力，在蓄进行钢结构的连焊接构造设计氧和施工时，应册尽量减少焊接堂残余应力。身仿5攻、什么叫钢材生的疲劳断裂？银影响钢材疲劳轨强度的因素有僻哪些抢？馋(剥7串分默)险左喉答：钢材在循耀环应力多次反腹复作用下裂纹激生成、扩展以并致断裂破坏的滋现象称为钢材梢的疲劳断裂。盒芽羽影响因素有：蔑应力幅值（焊凡接结构）、应派力比（非焊接健结构）、连接宅构造、循环应肿力反复作用次阻数锤对于理想的轴透心受压构件，乓提高钢材的牌舱号（即钢材强离度），对构件怜的稳定承载能玻力有何影响？意为什么捏？挨(谊7鹰分贵)槐恳词答：无影响。籍因为理想的轴睡心受压构件的号稳定承载力打为南Nk=巩童向邀，与钢号无关拼。控剪力作用下的香普通螺栓连接楚节点可能发生狡哪些破坏形式块？震(教8纤分咽)份档故答：栓杆被剪叹断、栓杆（孔积壁承压）破坏体、板件拉断、扎栓杆受弯破坏肠、板端冲剪破坏例两板件通过抗瓣剪螺栓群承担贼剪力时，就板站件的净截面强任度来说，摩擦渗型高强螺栓连紫接与普通螺栓并连接有何区别刮？采用何种连拳接方式更合理渠？叙(萌7店分挥)至啦续答：摩擦型高服强螺栓连接板密件计算截面承益力需考虑孔前郑传力，其所受掘荷载小于普通猫螺栓接。从板杏件的受力来说怪，采用摩擦型唱高强螺栓连接叠更合理。终4博.现同一种类的钢结材，当其厚度旋或直径发生变明化时，钢材的燃机械性能（强慎度和塑性）有费何变化？为什唯么俘？积(物8狡分载)芳赛缴答：同一种类矛的钢材，当其漂厚度或直径发惜生减小时，钢分材的强度和塑星性会提高。因塌为随着钢材厚坑度或直径的减陶小，钢材（型塞钢）的轧制力些和轧制次数增浩加，钢材的致系密性好，存在甲大缺陷的几率摄减少，故强度虚和塑性会提高斑。塑焊接残余应力贞对结构工作性垦能有何影响？径（序8笔分）待更烤答：焊接构件狗由于存在高的检拉伸铁残余应力扮，且焊缝部位钩存在热影响区线、焊趾缺陷、堵接头应力集中津，形成构件上凤组织和力学的辞薄弱部位，有懂可能导致构件磁运行时的变形怪、早期开裂、陪应力腐蚀绢、虎疲劳断裂僚和竖脆性断裂指。念肉3丢、试述影响梁四整体稳定的因候素通常有哪些祸？坚（斤7丢分）窄复乒答：梁在荷载掏作用下，虽然陷其截面的正应郊力还低于钢材粒的强度，但其狭变形会突然离阿开原来的弯曲荷平面，同时发简生侧向弯曲和碑扭转，这就称且为梁的整体失贺稳。主要因素项：梁的侧向抗说弯刚度，抗扭壤刚度，抗翘曲除刚度，梁侧向孤支撑点之间的问距离，梁的截焰面形式，横向米荷载的形式、崖在截面上的作年用位置等。痛滥4俭、简述螺栓受牌剪连接的破坏堪形式和避免破坡坏发生所采取火的措施蜘。出(辞8现分嫩)戒答：螺栓杆剪属断，孔壁挤压盛，钢板被拉断计，钢板剪断，赏螺栓弯曲妨（眠5竿分）承钢板剪断，螺捧栓弯曲随3.顷永何谓受弯构件草的整体失稳？宴（伏7沉分）秤塞蛛答：受弯构件枪在弯矩作用下千上翼缘受压，糕下翼缘受拉，慧使其犹如受压盼构件和受拉构茧件的组合体。悉对于受压的上不翼缘可沿刚度度较小的翼缘板壁平面外方向屈汽曲，但腹板和纽稳定的受拉下霞翼缘对其提供倚了此方向连续峰的抗弯和抗剪贯约束，使它不截可能在这个方毯向上发生屈曲密。当外荷载产蹈生的翼缘压力知达到一定值时伴，翼缘板只能悲绕自身的强轴辽发生平面内的科屈曲，对整个石梁来说上翼缘城发生了侧向位穿移，同时带动碌相连的腹板和腰下翼缘发生侧差向位移并伴有贡整个截面的扭耀转，这时我们盛称其发生了整蚂体失稳。句在角焊缝设计肯中，对焊脚尺爹寸和计算长度债有哪些构造要吹求？为什么？项（唯8颠分）妈惰师答：最大焊脚由尺寸匪：管棵，防止焊缝过厌烧焊件昼；蚊糠最小焊脚尺寸储：防止焊缝窜冷例宫裂疑;掀最大计算长度笨：防止应力沿想焊缝长度不均网匀分布聚；奸部最小计算长度缝：旬蝇，防止焊缝沿价长度缺陷几率微增加除2宁.国在抗剪连接丛中字,躺普通螺栓连接忠与摩擦型高强亏度螺栓连接的具工作性能有何壤不同？子挥粗答：高强度螺假栓抗剪强度不国一定比普通螺蒸栓高，二者破跑坏的机理不同酷，高强度螺栓魔摩擦型连接以锁摩擦力被克服塔作为承载能力仗的极限状态，味普通螺栓以螺束栓杆被剪坏或穴者连接板承压膛破坏作为承载喂能力的极限状艺态爱。终眠高强度螺栓摩构擦型连接有很线好的抗疲劳能掉力，多用于直投接承受动力荷叼载的抗剪连接畏中，还有比较塘重要的梁柱连扒接中；普通螺淘栓抗剪性能差粪，可在次要结冠构部位使用。草3魄.击钢结构的疲劳链破坏有什么特搁点？垫（返7盗分）尺帆梁特点有：是一专种低应力水平敬下的突然破坏砖，惕（寺3糠）属于一种脆报性破坏；其断份口不同于一般茅脆性断口，可凭分为裂纹源、蜡裂纹扩展区和剂断裂区；赖（泪2树）该类型破坏概对缺陷十分敏哈感。财螺栓在构件上妄的排列有几种行形式？应满足概什么要求？最者小的栓距和端缴距分别是多少熊？侮（猫8笑分）税拌后答：螺栓在构申件上的排列有讽两种形式：并屠列和错列。活（穿2承分迹）贩密应满足三方面滋要龄求榴:引①惜受力要求课、铺②瞧施工要求塑、柱③饼构造要求绕（开3贴分路）亲页最小的栓距盲为妨芽，最小的端距暖为棕亦（滔3耀分）过2妄、简述抗剪螺胳栓连接的破坏秧类型，并指出途哪些是通过构眨造来避免的。豆（蛾9析分）尽捕议答：破坏形式绘有：孔壁承压烘破坏、螺杆被守剪断、连接板京端部冲切破坏蜜、螺杆弯曲变灾形破坏、连接寺板净截面强度繁不足发生破套坏赠殖孔壁承压破坏想、螺杆被剪断动、连接板净截横面强度不足发纯生破坏这三种藏破坏形式应该演通过计算，确须保连接不会发弯生破坏，连接岩板端部冲切破嗓坏、螺杆弯曲孤变形破坏这两美种破坏形式可姓以通过构造的寨方式予以避免蛇。溪3代.陕简述轴心受压父构件整体稳定啦性的主要影响基因素。沙（挣6执分）络牢栏答皇：照(1兼)究初偏心和初弯茎曲的影响。由罪于构造的原因意和截面尺寸的送变异，作用在私杆端的轴向压冤力实际上不可互避免地偏离截低面形心而产生级初偏细心伞e私0耳，使构件成为挤偏心受压构件壳。偏心受压构丹件的临界力恒登比轴心受压时盈低，景且佩e鹰0斗越大，临界力扔降低越多。实截际的轴心受压鹅构件不可能是晓完全理想的直话杆，在加工制菜作和运输安装毫的过程中，构狗件肯定会产生彼微小弯曲，且炕初始挠度越大抖临界力降低越杯多。纷(2祝)壶残余应力的影霞响。残余应力滴对轴心受压构推件承载能力的师影响主要与截辞面上残余压应旅力的分布位置鹿和大小有关。那残余压应力引典起的屈服区距晌截面主轴的边舅缘愈远，则杆岗件的抗弯刚度专降低的幅度愈肆大，杆件的屈锡曲临界力降低况得就愈多，反雹之则不显著。爱此外，残余压阅应力对承载力孟的影响即使是是对同一杆件还狡可能因屈曲方迅向不同而有差齿异。如翼缘为名轧制边的焊接吐工字形截面，登其翼缘两端为行先行屈服区，败若取屈服区宽笔度脖为英b星/龙φ聋时，由于它远珍离截面弱轴，平故对弱轴的抗呆弯刚度降低很俯大，只剩下原爽来香的爸1/拐8暑，但对强轴却插剩下原来碍的跟1/2歼(神忽略腹板影超响慌)予，即前者的降部低率为后者的丰三次方。酒(3教)侧杆端约束影响隆。构件端部的肿约束条件对构盾件的承载能力刺影响明显，其芬影响可由计算热长继度京l浸0纠来反映舅钢材的机械性趋能指标主要有腹哪些？分别代栗表钢材哪些方课面的性能？间（既1干0皆分）池鞋极答：屈服强度摩：代表钢材强远度指标，是钢感材可达到的最拘大应力前（成2斧分）得守子抗拉强度：代闷表材料的强度矿储备惨（害2省分）地凝窄伸长率：代表婶材料在单向拉胁伸时的塑性应订变能力蝇（猜2辆分）物肥跨冷弯性能：代椅表钢材的塑性彻应变能力和钢供材质量的综合债指标替（傻2略分）悦做慎冲击韧性：代释表钢材抵抗冲犹击荷载的能力院，是钢材强度剖和塑性的综合排指标史（点2架分）虾简述钢材塑性希破坏的特征和役意义。闭悼汽答：塑性破坏倍的主要特征是挡；破坏前具有轻较大的塑性变低形，常在钢材颈表面出现相互漂垂直交错的透台迹剥落线。只盾有当构件中的序应力达到抗拉分强度后才会发倾生破坏，破坏帐后的断口呈纤桨维状，色泽发烛暗。由于塑性煎破坏前总有较背大的塑性变形额发生，且变形变持续时间较长处，容易被子发捎现和抢修理工关加固，因此不妻发生严重后果兵。钢材塑性破只坏前的较大塑催性变形能力，宰可以实现构件提和结构中的内悼力重分布，钢幸结构的塑性设艘计就是建立在毛这种足够的塑宅性变形能力上碌。雀建筑钢材的伸刮长率是通过什初么实验确定的弦？实验时如何霸取值？伸长率桂反映了钢材的廉什么性质晃？效(既8奥分花)塞曾饿答腔：推蹦建筑钢材的伸捉长率是通过单笔向拉伸实验确屡定的。倒（季4.军0惜分脉）盒禽取试件拉断后漠的伸长量与原脚标距的比值的傅百分率，即（倾公式），伸长般率岁反映了钢材的全塑性变形能力榨。倒请评价钢材经展过常温时的加断工（冷作硬化氏）后，其强度私、塑性性能的愿变化。工左饮答：钢材经过饶冷作硬化后，吹其强度提高扯（宝5.而0瞧分），塑性变息形能力下降。蝴在角焊缝设计翼中，对焊脚尺喜寸和计算长度上有哪些构造要领求？为什么夺？更(造8而分赵)义两答犁：惊1应、焊缝长度对呜设计来说没啥访大用，一般是义用来计算焊丝遮或焊条定额的努；职柄2鸽、渐焊脚尺寸雨与设计有关，出那就是强度设涂计，先看你的倚结构的受力大抢小，方向，简勒单的可以通过票材料力学复杂秆的可以通过软暴件分析计算焊慧缝受力情况，汇进而确定载焊脚尺寸召大小；犹晒3雨、锋焊脚尺寸罩计算也可分为削静强度和疲劳载强度计算两种缺需要区分一下爸。涨承压型高强螺讲栓和摩擦型高杰强螺栓承受剪驼力作用时在传镇力和螺栓的验寸算上有什么区模别静？沾(洋7朗分宜)桃泥泉答：承压型高许强螺栓承受剪尸力作用时螺栓疏直接承受剪力碍，需验算螺栓仁的受剪和承压疏承载能力。摩枪擦型高强螺栓网承受剪力作用雁时螺栓不直接水承受剪力，需持验算螺栓的受碑剪承载能力。苏影响钢材机械旺性能的主要因忧素有哪些？各楼因素大致有哪归些影响？碎邮1妙）化学成分的述影响：影响较迫大的几种化学崭成分寿为阀C罗、察S仿i闸、蜻M川n奔、摄S梦、煤P怒、叶O雀,烟其中碳素结构套钢中则是铁以熊外的最主要元穴素，碳是形成凡钢材强度的主乓要成分，随着独含碳量的提高演，钢的强度逐稿渐增高，而塑藏性和韧性下降光，冷弯性能、印焊接性能和抗稳锈蚀性能等也茂变劣保。障S奔i烛、盐M吗n异为有益元素，零在普通碳素钢怕中，它们是脱芒氧剂，可提高厚钢材强度乓。挽S正、涛P修、幼O完为有害元素惠，枕S阵可能引发刚才淘热脆抚，堆P五可能引发刚才辛冷脆，氧与硫昆类似使钢热脆偿。津存2吊）黄怪钢材的硬化宿己甘钢材的硬化有复三种情况：时孝效硬化、冷作番硬化（或应变灯硬化）和应变易时效硬化，钢团材的硬化使钢视材的强度提高贺，而塑性和韧铲性下降。拆丢3为）应力集中的浙影响狐泛棍应力集中主要态友构件的截面症突变引起，严超重的应力集中桨，能引起钢材按脆性破坏，在阻进行钢结构设定计时，应尽量紧使构件和连接爪节点的形状和澡构造合理，防梳止截面的突然才改变。划乒4琴）残余应力的沿影响呜基般残余应力对构检件的静力强度死不会产生影响犬，但它降低构早件的刚度与稳刑定承载力，在磨进行钢结构的仍焊接构造设计欺和施工时，应夏尽量减少焊接雁残余应力。攀什么是格构式泼轴心受压构件语的换算长细比斥？减制模格构式轴心受秋压柱当绕虚轴糠失稳时，剪力铁主要由缀材分球担，柱的剪切麦变形较大，剪春力造成的附加胃绕曲影响不能诵忽略，故对虚夏轴的失稳计算怨，常以加大长颠细比的办法来别考虑剪切变形诉的影响，加大赛后的长细比称仗为换算长细比舟。亿4寄.舟承压型高强螺肥栓和摩擦型高故强螺栓承受剪算力作用时在传土力和螺栓的验海算上有什么区苍别？线荡住答：承压型高倡强螺栓承受剪浑力作用时螺栓谣直接承受剪力折，需验算螺栓陪的受剪和承压呈承载能力。摩剂擦型高强螺栓路承受剪力作用来时螺栓不直接岗承受剪力，需肿验算螺栓的受且剪承载能力。准简述哪些因素生对钢材性能有栏影响？舒（唱7旅分）自自刺化学成分；冶羊金缺陷；钢材策硬化；温度影脸响；应力集中析；反复荷载作迅用。苗角焊缝的最大异焊脚尺寸、最块小焊脚尺寸、份最大计算长度狱及最小计算长待度有那些规定抛？叼（碧8钞分）责钓弃答：读3略、钢材有哪几匪项主要机械性渔能指标？各项忘指标可用来衡捆量钢材哪些方妇面的性能摩？奶道（左7冻分）馆勉旧答：屈服强度计：代表钢材强菠度指标，是钢妹材可达到的最送大应力丹（筹2侄分）饶诞含抗拉强度：代嫩表材料的强度颈储备育（茧2旗分）抢辅煤伸长率：代表身材料在单向拉酸伸时的塑性应拖变能力得（亦2拜分）民颂再冷弯性能：代怒表钢材的塑性欣应变能力和钢枣材质量的综合清指标锯（原2此分）寿银爬冲击韧性：代成表钢材抵抗冲神击荷载的能力锄，是钢材强度沈和塑性的综合却指标疲（揭2爽分）颜对接焊缝坡口文的型式主要由凳什么条件决定烂？通常用的坡旧口型式有几种杜？楼（陈7何分）团撒耻答主要由对接零的钢板厚度和妖焊接方式决定袄，板件愈后和勇手工焊齐时赌,纸伪坡币口