钢结构考试简答-一.docx

钢结构考试简答 一 1、对接焊缝在哪种情况下才需要进行计算？（7分）答：焊接缺陷对受压、受剪的对接焊缝影响不大，故可认为受压、受剪的对接焊缝与母材强度相等，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。（4）角度56度（3）2在抗剪连接中,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？（8分）答：普通螺栓受剪时，从受力直至破坏经历四个阶段，由于它允许接触面滑动，以连接达到破坏的极限状态作为设计准则；高强度螺栓在拧紧时，螺杆中产生了很大的预拉力，而被连接板件间则产生很大的预压力。连接受力后，由于接触面上产生的摩擦力，能在相当大的荷载情况下阻止板件间的相对滑移，因而弹性工作阶段较长。当外力超过了板间摩擦力后，板件间即产生相对滑动。高强度螺栓摩擦型连接是以板件间出现滑动为抗剪承载力极限状态3、钢结构的疲劳破坏有什么特点？（7分）特点有：是一种低应力水平下的突然破坏，（3）属于一种脆性破坏；其断口不同于一般脆性断口，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。4、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？答：螺栓在构件上的排列有两种形式：并列和错列。（2分）应满足三方面要求：受力要求、施工要求、构造要求（3分）最小的栓距为 ，最小的端距为 （3分）1、钢结构的破坏形式有哪两种？其特点如何？ （7分）答：塑性破坏：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。由于塑性破坏前总有较大的塑性变形发生，且变形持续时间较长，容易被发现和抢修加固，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。2、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：1）化学成分的影响：影响较大的几种化学成分为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，钢的强度逐渐增高，而塑性和韧性下降，冷弯性能、焊接性能和抗锈蚀性能等也变劣。Si、Mn为有益元素，在普通碳素钢中，它们是脱氧剂 ，可提高钢材强度。S、P、O为有害元素，S可能引发刚才热脆，P可能引发刚才冷脆，氧与硫类似使钢热脆。2） 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。3）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。3. 何谓受弯构件的整体失稳？（7分）答：受弯构件在弯矩作用下上翼缘受压，下翼缘受拉，使其犹如受压构件和受拉构件的组合体。对于受压的上翼缘可沿刚度较小的翼缘板平面外方向屈曲，但腹板和稳定的受拉下翼缘对其提供了此方向连续的抗弯和抗剪约束，使它不可能在这个方向上发生屈曲。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，这时我们称其发生了整体失稳。4. 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1、简述哪些因素对钢材性能有影响？（7分）答：影响因素有：冶炼加工过程、化学成分、温度影响、硬化作用、残余应力、应力集中、2、角焊缝的最大焊脚尺寸、最小焊脚尺寸、最大计算长度及最小计算长度有那些规定？（8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：强度指标：抗拉强度fu、屈服强度fy，描述钢材抵抗破坏的能力塑性指标：伸长率，描述钢材产生显著残余变形而不立即断裂的能力韧性指标：冲击功，描述钢材在塑性变形和断裂的过程中吸收能量的能力冷弯性能：由冷弯性能试验确定，是判断钢材塑性变形能力与冶金质量的综合指标4、在抗剪连接中,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？（8分）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承压破坏作为承载能力的极限状态。高强度螺栓摩擦型连接有很好的抗疲劳能力，多用于直接承受动力荷载的抗剪连接中，还有比较重要的梁柱连接中；普通螺栓抗剪性能差，可在次要结构部位使用。1、什么叫钢材的疲劳断裂？影响钢材疲劳强度的因素有哪些？答：钢材在循环应力多次反复作用下裂纹生成、扩展以致断裂破坏的现象称为钢材的疲劳断裂。影响因素有：应力幅值（焊接结构）、应力比（非焊接结构）、连接构造、循环应力反复作用次数2、焊接残余应力对结构工作性能有何影响？）答：对静力强度影响不大、降低构件的稳定承载力、降低构件的抗疲劳性能、将度构件的刚度。3、试述影响梁整体稳定的因素通常有哪些？答：影响因素有：侧向支撑点间距、钢梁截面类型与截面面积、荷载类型与作用位置、支座约束、残余应力、钢材强度等因素 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。答：破坏形式有：孔壁承压破坏、螺杆被剪断、连接板端部冲切破坏、螺杆弯曲变形破坏、连接板净截面强度不足发生破坏孔壁承压破坏、螺杆被剪断、连接板净截面强度不足发生破坏这三种破坏形式应该通过计算，确保连接不会发生破坏，连接板端部冲切破坏、螺杆弯曲变形破坏这两种破坏形式可以通过构造的方式予以避免。1、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？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（不开坡口）、V形、U形、单边V形，单边U形、K形等。2、试述提高板件局部稳定的措施通常有哪些？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3、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？ 答：承重结构钢材应具有抗拉强度、屈服强度、伸长率及硫磷含量的合格保证，对焊接结构，还应具有含碳量的合格保证，焊接承重结构及重要的非焊接承重结构采用钢材，尚应具有冷弯性能合格保证。4、高强螺栓连接有几种类型？其性能等级分哪几级？并解释符号的含义。答：摩擦型高强螺栓、承压性高强螺栓8.8级、10.9级8.8级，前面的8表示是螺栓采用钢材的抗拉强度最小值不小于 ，.8表示屈强比为0.8；10.9级，前面的10表示是螺栓采用钢材的抗拉强度最小值不小于 ，.9表示屈强比为0.9。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？(7分) 答：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.剪力作用下的普通螺栓连接节点可能发生哪些破坏形式？(8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？(7分)答：摩擦型高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.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？(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。1.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。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。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。(7分)答：钢材经过冷作硬化后，其强度提高，塑性变形能力下降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？(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？(7分)答：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。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。1、格构式受压柱为什么要采用换算长细比？公式 中 和 分别是什么含义？（5分）答：格构式柱剪力由比较柔弱的缀条或缀板承担，由此横向剪力产生的侧向变形，因而造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、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）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、简述轴心受压构件整体稳定性的主要影响因素。（6分）答：（1）纵向残余应力纵向残余应力使构件刚度降低，也降低稳定承载力。（1分）（2）初弯曲由于残余应力的存在，初弯曲使截面更早进入塑性，降低稳定承载力。（1分）（3）初偏心初偏心对稳定承载力的影响本质上同初弯曲。（1分）（4）杆端约束杆端约束越强（如固定），承载力会越高。（1分）（5）构件几何长度短柱通常产生强度破坏，长柱、中长柱产生失稳破坏（1分）（6）构件截面几何特征截面回转半径增大，稳定承载能力提高。（1分）4、钢材的机械性能指标主要有哪些？分别代表钢材哪些方面的性能？（10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）1. 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。由于塑性破坏前总有较大的塑性变形发生，且变形持续时间较长，容易被发现和抢修加固，因此不至发生严重后果。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。2、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：影响较大的几种化学成分为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，钢的强度逐渐增高，而塑性和韧性下降，冷弯性能、焊接性能和抗锈蚀性能等也变劣。Si、Mn为有益元素，在普通碳素钢中，它们是脱氧剂，可提高钢材强度。S、P、O为有害元素，S可能引发刚才热脆，P可能引发刚才冷脆，氧与硫类似使钢热脆。2） 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。3）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。3、什么是格构式轴心受压构件的换算长细比？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，将格构式构件换算为实腹式构件进行计算时对应的长细比或将弯纽及扭转失稳换算为弯曲失稳时采用的长细比。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？答：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