钢结构形考作业(一)解析

第1章绪论

一、选择题解答要点

1．在结构设计中，失效概率P f与可靠指标β的关系是：P f越大，β越小，结构可靠性越差。

2．按承载力极限状态设计钢结构时，应考虑荷载效应的基本组合，必要时尚应考虑荷载效应的偶然组合。

3．钢材的设计强度是根据其屈服点确定的。

4．钢结构设计时钢材的设计强度为钢材的强度标准值除以抗力分项系数。

5．钢材为理想的弹塑性体

6．钢结构中使用钢材的塑性指标，主要用伸长率表示。

7．钢材的伸长率δ用来反映材料的塑性变形能力。

8．建筑钢材的伸长率与试件断裂后标准拉伸试件标距间长度的伸长值有关。

9．钢材的三项主要力学性能为抗拉强度、屈服强度和伸长率。

10．钢材的剪切模量数值低于钢材的弹性模量数值。

11．在构件发生断裂破坏前，有明显先兆的情况是塑性破坏的典型特征。

12．钢中硫和氧的含量超过限量时，会使钢材热脆。

13．钢材应力集中处产生同号应力场，使塑性变形受到限制。

14．钢材在低温下，强度提高，塑性下降，冲击韧性下降。

15. 钢材经历了应变硬化(应变强化)之后，强度会提高。

16．钢材的屈服点大小与钢结构构件发生脆性破坏无直接关系，

17．钢材牌号Q235、Q345、Q390、Q420是根据材料屈服点命名的。

18．沸腾钢与镇静钢冶炼浇注方法的主要不同之处是两者都加脱氧剂，但镇静钢再加强脱氧剂。

19．对钢材的分组是根据钢材的厚度与直径确定的。

20．型钢中的H型钢和工字钢相比，前者的翼缘相对较宽。

二、填空题解答要点

1．某构件当其可靠指标ß减小时，相应失效概率将随之增大。

2. 承载能力极限状态为结构或构件达到最大承载能力或达到不适于继续承载的变

形的极限状态。

3．在对结构或构件进行正常使用极限状态验算时，应采用永久荷载和可变荷载的标准值。

4．假定钢材为理想的弹塑性体，是指其屈服点以前材料为弹性的；

5．伸长率δ10和伸长率δ5，分别为标距长l=10d 和l=5d 的试件拉断后的应变值。

6．如果钢材具有良好的塑性性能，那么钢结构在一般情况下就不会因偶然或局部超载而发生突然断裂。

7. 当温度从常温下降为低温时，钢材的强度提高，但塑性和冲击韧性降低。

8. 钢材内部除含有Fe ，C 外，还含有害元素磷、硫、氧、氮。

9．碳对钢材性能的影响也很大，一般来说随着含碳量的提高，钢材的强度提高，但塑性和韧性逐渐降低。

10. 对于焊接结构，除应限制钢材中的硫、磷的极限含量外，还应限制碳的含量不超过规定值。

11. 钢中含硫量太多会引起钢材的热脆现象；含磷量太多会引起钢材的冷脆现象。

12. 钢材在冶炼和浇铸过程中常见的冶金缺陷有偏析、非金属夹杂、气孔、裂纹及分层等。

13．应力集中易导致钢材脆性破坏的原因在于应力集中处塑性变形受到约束。

14．根据循环荷载的类型不同，钢结构的疲劳分常幅疲劳和变幅疲劳两种。

15．钢材的疲劳强度主要与构造状况、作用的应力幅和循环荷载重复次数有关，而与钢材的静力强度并无明显关系。

16．在不同质量等级的同一类钢材(如Q235 A ，B ，C ，D 四个等级的钢材)，它们的屈服点、强度和伸长率都一样，只是它们的化学成分和冲击韧性指标有所不同。

三、问答题解答要点

1. 钢结构和其他材料结构相比的特点。参见教材P1～2页

2. 钢结构的设计方法。除疲劳计算按容许应力幅、应力按弹性状态计算外，其他均采用以概率理论为基础的近似概率极限状态设计方法。

3. 建筑钢结构对钢材的基本要求有哪些？规范推荐使用的钢材有哪些?

分析：（1）较高的抗拉强度u f 和屈服点y f ； （2）较高的塑性和韧性；（3）良好的工艺性能，包括冷加工、热加工和可焊性能；（4） 根据结构的具体工作条件，有时

还要求钢材具有适应低温、高温和腐蚀性环境的能力。

4. 钢材的塑性破坏和脆性破坏。参见教材P9页

5. 衡量钢材主要性能好坏常用哪些指标?它们各反映钢材的什么性能?

分析：衡量钢材主要性能常用的指标有屈服强度、抗拉强度、伸长率、冷弯性能和冲击韧性。屈服强度和抗拉强度主要反映钢材受力后抵抗破坏的能力（强度）；伸长率主要反映钢材受力后抵抗变形的能力（塑性性能）；而冷弯指标不仅反映钢材抵抗弯曲变形的能力和塑性能力，还能检验钢材内部的冶金缺陷；冲击韧性指标主要反映钢材抵抗冲击荷载的能力。

6. 钢材中常见的冶金缺陷有哪些?

分析：钢材在冶炼和浇铸过程中常见的冶金缺陷有偏析、非金属夹杂、气孔、裂纹及分层等。

7. 碳、硫、磷对钢材的性能有哪些影响?

分析：碳的含量对钢材性能的影响很大，一般情况下随着含碳量的增高，钢材的强度提高，但塑性、韧性和疲劳强度逐渐降低，同时恶化可焊性和抗腐蚀性。硫、磷是钢材中的有害杂质，硫使钢热脆，磷使钢冷脆。但磷也可提高钢材的强度和抗锈性。

8. 什么情况下会产生应力集中，应力集中对材性有什么影响?

分析：实际的钢结构构件有时存在着孔洞、槽口、凹角、截面突然改变以及钢材内部缺陷等。此时，构件中的应力分布将不再保持均匀，产生应力集中。在负温或动力荷载作用下，应力集中的不利影响将十分突出，往往是引起脆性破坏的根源。

9. 什么是疲劳断裂?它的特点如何?简述其破坏过程。参见教材P14页

10．钢材的力学性能为何要按厚度(直径)进行划分?

分析：钢材由拉力试验得出的力学性能中的屈服点和伸长率，均随钢材厚度或直径而异。原因是：钢材（钢板和型钢）的成型过程一般均为热轧，即钢坯在高温（1200～1300℃）状态下经轧机轧制而成。钢坯在来回通过轧辊经受挤压的过程中，就是在高温状态下经受压力逐次连续反复作用的过程。它不但使钢坯压缩到所需的截面形状和尺寸，同时也使其经受锻焊（压力焊）作用，金属内部结晶也随之变化，改变了钢锭原来的铸钢性质，钢锭中的裂纹、气孔等缺陷得到焊合，结晶更致密、晶粒更细，且随着压缩比增大，即钢材厚度轧制得越小，其强度、塑性、冲击韧性越好；反之，钢材厚度越大，其力学性能越差。因此，钢材的力学性能要按厚度(直径)进行划分。