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。

1、格构式受压柱为什么要采用换算长细比？公式ox ' x 27A Ax中x和Ax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、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。

3、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。

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：

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。

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）

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

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？（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

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。

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）