郑州大学《钢结构》问答题

1钢结构有哪些特点？钢结构对材料的要求有哪些？

答：A（1）建筑钢材强度高塑性韧性好（2）钢结构质量轻（3）材质均匀，其实际受力情况和力学计算的假定比较符合（4）钢结构制作简便施工工期短（5）钢结构密闭性好（6）耐腐蚀性差（7）耐热不耐火（8）在低温和其他条件下可能发生脆性断裂

B （1）较高的抗拉强度和屈服点（2）较高的塑性和韧性（3）良好的工艺性能（4）有时要求钢材具有适应低温高温和腐蚀性环境的功能

2现规范钢结构采用的是哪种设计方法？

答：概率的极限设计方法。

3A结构极限状态：当结构或其组成部分超过某一特定状态就不能满足设计规范的某一功能要求时，此特定状态就称为该功能的极限状态。

B结构的可靠性：结构应具有的安全性适用性耐火性统称为结构的可靠性。

C可靠度（Ｐｓ）：结构在规定的时间内在规定的条件下完成预定功能的概率。

Ｄ失效概率（Ｐｆ）：结构不能完成预定功能的概率。

Ｅ荷载标准值与荷载设计值的关系：荷载设计值＝荷载标准值Ｘ荷载分次系数

Ｆ强度标准值与强度设计值的关系：强度设计值ｆ＝强度标准值／抗力分项系数

４钢材的破坏形式有哪些？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？

答：Ａ钢材的破坏形式：塑性破坏和脆性破坏。屈服强度ｆｙ衡量塑性性能抗拉强度ｆｕ衡量弹塑性性能Ｂ钢材的主要机械性能包括强度，塑性，冷弯性能，冲击韧性和可焊性。

Ｃ屈服点（屈服强度ｆｙ）抗拉强度ｆｕ反映钢材强度，其值越大承载力越高。伸长率反映刚才塑性的指标之一，另外还有截面收缩率。冷弯试验：是衡量钢材在弯曲变形状态下塑性应变能力和钢材质量的综合指标。冲击韧性：是衡量钢材强度塑性及材质的一项综合指标。

５影响钢材机械性能的主要因素有哪些？

答：化学成分，冶金缺陷，钢材硬化，温度（低温），应力集中，反复荷载作用等因素。

６钢材在复杂应力作用下是否仅产生脆性破坏？为什么？

答：不是。因为在复杂应力作用下，钢材按能量强度理论计算的折算应力σred与单向应力下的屈服点相比较：若σred＜fy为弹性状态；若σred≥fy为塑性状态，即发生塑性破坏。当平面或立体应力皆为拉应力时材料处于脆性破坏。

7什么是应力集中状态？应力集中对钢材的机械性能有什么影响？

答：钢结构构件中的应力分布固构件中的孔洞，槽口，凹角，截面突变及刚才内部缺陷等而不能保持均匀分布，在局部产生高峰应力，在另外一些区域则应力降低，形成应力集中现象。

在应力高峰区域总存在着同号的双向或三向应力，使材料处于复杂应力状态，由能量强度理论得知，这种同号的平面或立体应力场导致钢材塑性降低，脆性增加，使结构发生脆性破坏的危险性增大。

8钢结构中常用的钢材有哪几种？钢材牌号的表示方法是什么？

答：在建筑工程中常用的是碳素结构钢，低合金高强度结构钢和优质碳素结构钢。

碳素结构钢的牌号由代表屈服强度字母Q，屈服强度数值，质量等级符号（ABCD）脱氧方法符号（F Z TZ）四个部分按顺序组成。

9 Q235钢中的四个质量等级的钢材在脱氧方法和机械性能上有何不同？如何选用钢材？

答：A Q235钢有ABCD共4个质量等级，其中AB级有沸腾钢，半镇静钢，镇静钢，C级只有镇静钢，D级只有特殊镇静钢。除A级钢不保证冲击韧性值和Q235-A钢不保证冷弯试验合格外其余各级各类钢材均应保证抗拉强度屈服点伸长率冷弯试验及冲击韧性值达到标准规定要求。

B选用钢材时应考虑：（1）结构的重要性（2）荷载情况（3）连接方法（4）结构所处的温度和环境（5）钢材厚度对刚才质量的要求一般来说承重结构的钢材应保证抗拉强度，屈服点伸长率和硫磷的极限含量，对焊接结构尚应保证碳的极限含量。

10 钢结构常用的连接方法有哪些？

答：钢结构的连接方法可分为焊接连接螺栓连接（普通螺栓高强度螺栓）铆钉连接三种。

11 焊缝的质量分为几个等级？与钢材等强的受拉和受弯的对接焊缝须采用几级？

答：寒风的质量等级分为一级二级三级三个等级。与钢材登墙的受拉和受弯的对接焊缝不应低于二级。受压时宜

为二级。

12 对接焊缝和角焊缝焊接按与外力作用方向的关系划分的焊缝形式各有哪些？

答：对接焊缝分为正对接焊缝和斜对接焊缝角焊缝按所受力的方向可以划分为正面角焊缝侧面角焊缝和斜焊缝。

13 角焊缝焊脚尺寸和焊缝长度有哪些构造要求？

答：（1）最大焊脚尺寸：hf≤1.2t（其中t为较厚焊件厚度）当焊件等厚时t＞6mm则hf≤t-(1~2)mm当焊件等厚时t≤6mm则hf≤t （2）最小焊角尺寸hf≥1.5根号下t（t为较厚焊件厚度）（３）不等焊角尺寸hf min≤hf≤hf max （4）最小焊缝尺寸计算长度L w max＝8hf和40mm （5）侧焊缝最大计算长度L wmax＝60hf （6）搭接连接构造要求1。只采用侧焊缝时：a .Lw≥b（侧焊缝距离）b.b≤190（t≤12mm）b≤16t（t＞12mm）2。搭接长度要求35t和25mm较小厚度。

14正面角焊缝和侧面角焊缝的受力性能有何不同（强度和变形）？

答：正面角焊缝（外力垂直焊缝作用）受力复杂截面中各面均存在正应力和剪应力。由于传力时力线弯折并且焊缝处正好是两焊件接触面的端部，相当于裂缝的尖端，故焊根处存在严重的应力集中。故正面角焊缝的刚度大强度较高塑性变形差。

侧面角焊缝（外力平行焊缝作用）主要承受剪应力塑性较好弹性模量低强度较低。

15 螺栓排列的形式有哪些？螺栓排列的间距应该满足哪些方面要求？

答：螺栓有并列和错列两种排列方式。间距应该满足（1）受力要求（2）构造要求（3）施工要求。

16受剪普通螺栓的破坏形式有哪些？其中的哪几项需要计算？

答：破坏形式有：（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（螺栓承压破坏）（3）当板件净截面面积固螺栓孔削弱太多时，板件可能先被拉断（4）端距太小端距范围内的板件有可能被栓杆冲剪破坏。上述第三种破坏形式属于构件的强度计算。因此抗剪螺栓连接计算只考虑 1 2两种破坏形式。

17在剪力作用下，摩擦型高强度螺栓和普通螺栓各自靠什么传递外力？摩擦型高强度螺栓，承压型高强度螺栓和普通螺栓抗剪连接的受力性能有何不同（强度和变形）？

答：（1）普通螺栓连接中的抗剪螺栓连接是依靠螺栓抗剪和孔壁承压来传递外力。高强螺栓连接中的抗剪螺栓连接时，通过拧紧螺帽使螺杆产生预拉力，同时也使被连接件接触面相互压紧而产生相应的摩擦力，依靠摩擦力来传递外力。（2）a摩擦型高强度螺栓抗剪连接的剪切变形小，弹性性能好，耐疲劳；b承压型高强度螺栓连接的承载力高于摩擦型，连接紧凑，但剪切变形比摩擦型大；ｃ普通螺栓抗剪连接（经过摩擦传力的弹性阶段，滑移阶段，栓杆直接传力的弹性阶段，弹塑性阶段而破坏）较高强度螺栓强度低，变形大。

18 轴心压杆的整体失稳形式有哪几种？常见的是哪种失稳形式？

答：有三种：弯曲屈曲，扭转屈曲，弯扭屈曲；常见的是弯曲屈曲。

19 确定轴心受压构件整体失稳临界应力的方法有哪几种？我过现行的钢结构设计规范所采用的轴心受压柱子曲线是按哪种方法确定的？

答：A有四种（1）屈曲准则（2）边缘屈服准则（3）最大强度准则（4）经验公式B 是按最大强度准则确定的。20影响实际轴心压杆的整体稳定承载力的初始缺陷有哪些？

答：初偏心初弯矩残余应力。

21实腹式轴心压杆需做那几个方面的验算？局部稳定的设计原则是什么？

答：A需做强度整体稳定局部稳定刚度等验算B局部稳定的设计原则：构件的局部失稳不能先于构件的整体失稳。

22确定轴心压杆的稳定系数的截面类型有几类？根据什么来划分？依据哪些因素确定轴心压杆稳定系数？

答：A界面类型有a b c d四类。B是根据截面形式，对截面哪一个主轴屈曲，钢材边缘加工方法，组成截面板材厚度四个因素划分的。C轴心压杆稳定系数与构件截面类型钢材品种构件长细比有关。

23实腹式轴心压杆，偏心压杆的腹板不满足局部稳定需求时可采用什么方法解决？

答：可采用（1）加厚腹板（2）采用有效截面的概念进行计算（3）在腹板中部设置纵向加劲勒。

24格构式轴心压杆计算整体稳定时，对虚轴为什么采用换算长细比确定稳定系数？写出换算长细比的公式。分肢稳定满足的条件是什么？

答：A格构式轴心受压构件一旦绕虚轴失稳，截面上的横向剪力必须通过缀材来传递。但因缀材本身比较柔细，传递剪力时所产生的变形较大，从而使构件产生较大的附加变形，并降低稳定临界力。所以在计算整体稳定时，对虚

轴要采用换算长细比。B双肢缀条压杆λox＝根号下λx2 +27A/A1 （斜缀条与柱轴线间夹角在40°到70°之间）双肢缀板压杆λox＝根号下λx2 +λ12。（Kb/K1≥6）。C缀条柱的分肢长细比不得超过柱两方向长细比（对虚轴为换算长细比）较大值的0.7倍。缀板柱的分肢长细比，不应大于40，并不应大于轴较大长细比的0.5倍。

25 梁设计须作哪几个方面的验算？梁的强度计算有哪几个方面？满足什么条件梁的抗弯强度计算才能考虑截面塑性发展系数？

答：A梁的设计需做强度，刚度，整体稳定和局部稳定4个方面验算。B梁的强度计算分抗弯强度，抗剪强度，局部承压强度，在复杂应力作用下的强度4个方面。C满足塑性发展深度a≤0.125h。

26影响钢梁整体稳定临界弯矩的主要因素是什么？提高钢梁整体稳定承载力的措施是什么？

答：A因素有梁的侧向抗弯刚度，抗扭刚度，受压翼缘的自由长度和梁的侧扭弯曲系数。B加大梁的截面尺寸和增加侧向支撑。

27纵横向加劲肋各抵抗什么应力作用？

答：梁的支座处和上翼缘受有较大固定集中荷载处宜设置支承加劲肋，横向加劲肋主要防止由剪应力和局部压应力可能引起的腹板失稳，纵向加劲肋主要防止由弯曲压应力可能引起腹板失稳。

28 在计算实腹式拉弯，压弯构件的强度时，满足什么条件才考虑截面塑性发展系数？

答：应满足塑性发展深度a≤0.125h

29在压弯构件整体稳定计算公式中，为什么要引入βmax和βtx，在哪些情况下它们的值最大，在哪种情况下它们的值最小？

答：A因为要反映梁的荷载分布及荷载作用点位置对Mcr的影响，所以引入。B当所受荷载为纯弯曲时β最小当所受荷载为集中荷载时β最大。

30 什么是钢材的疲劳破坏？

钢结构的疲劳破坏是指钢材或构件在反复交变荷载作用下在应力远低于抗拉极限强度甚至屈服点的情况下发生的一种脆性破坏。

2、柱网布置应满足哪些要求？

答：柱网布置应满足以下几点要求：（1）满足生产工艺的要求。（2）建筑平面布置的要求。（3）柱网布置要使结构受力合理。（4）方便施工。

3、柱间支撑的作用是什么？

答：柱间支撑配合屋面水平支撑使2榀钢架形成刚度单元，单独说是增加纵向稳定，但实际必须与屋面水平撑一起使用。

4、屋盖支撑系统包括哪些？

答：屋盖支撑系统可分为：横向水平支撑、纵向水平支撑、垂直支撑和系杆。

5、怎样保证构件的局部稳定？

答：方法：保证一般钢结构（薄壁型钢结构除外）轴心受压构件的局部稳定，通常是采用限制板件宽厚比的方法来实现，即限制板件宽度与厚度之比不要过大，否则板件临界应力很低，会过早发生局部屈曲。

原则：使构件整体屈曲前其板件不发生局部屈曲，即局部屈曲临界应力大于或等于整体临界应力。