《钢结构设计原理》复习思考题

《钢结构设计原理》复习思考题

第1章绪论

1.钢结构与其它材料的结构相比，具有哪些特点？

1)钢材强度高，结构重量轻2）材质均匀，且塑性韧性好3)良好的加工性能和焊接性能4）

密封性好5）钢材的可重复使用性6）钢材耐热但不耐火7）耐腐蚀性差8）钢结构的低温冷脆倾向

2.结合钢结构特点，钢结构有哪些合适的应用范围？

1）大跨结构2）工业厂房3）受动力荷载影响的结构4）多层和高层建筑5）高耸结构6）可拆卸的结构7）容器和其他构筑物8）轻型钢结构9）钢和混凝土的组合结构

3.我国《钢结构设计规范》规定钢结构采用什么设计方法？具体的准则是什么？

设计方法主要以概率极限状态设计法为主，对于钢结构的疲劳验算，以及储液罐和压力容器等结构，则依然沿用以经验为主的容许应力设计法

4.两种极限状态指的是什么？其内容有哪些？

指的是承载能力极限状态和正常使用极限状态，其中承载能力极限状态包括构件和连接的强度破坏、疲劳破坏和因过度变形而不适于继续承载、结构和构件丧失稳定、结构转变为机动体系和结构倾覆，正常使用极限状态包括影响结构、构件和非结构构件正常使用或外观的变形、影响正常使用的振动、影响正常使用或耐久性能的局部破坏（包括组合结构中混凝土裂缝）

5.分项系数设计准则的公式中，各符号的意义是什么？两种极限状态设计时对各

物理量的代表值有什么要求？

详见课本p10-p11，承载能力极限状态是采用设计值，而正常使用极限状态是采用标准值

第2章钢结构的材料

1.钢材的生产和加工工艺有哪些？对钢材质量和组织结构各有什么影响？

钢材的生产大致可分为炼铁、炼钢和轧制，加工工艺可分为热加工、冷加工和热处理三种。

2.钢结构的破坏形式有哪两种？其特点如何？它们的区别在哪里？

破坏形式有塑性破坏和脆性破坏，塑性破坏的特点是当应力超过屈服强度后材料有明显塑性变形，当应力继续增大，断面出现颈缩，有持续的变形时间。脆性破坏的特点是破坏前无征兆（变形很小），断口平直，破坏突然发生。

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？各指标如何测定？

1）强度指标（抗拉强度、屈服强度）：衡量钢材抵抗破坏的能力，可通过单向一次（也称单调）拉伸试验获得

2）塑性指标（伸长率）：衡量钢材断裂前所具有的塑性变形能力的指标，可通过单向一次（也称单调）拉伸试验获得

3）韧性指标（冲击韧性）：衡量带有缺口的钢材在冲击荷载作用下抵抗脆性破坏能力的指标，可通过单调拉伸试验获得

4）冷弯性能：衡量钢材塑性变形能力和冶金质量的综合指标，可通过冷弯试验确定。

4、复杂应力状态下钢材的工作性能和单向应力状态下有什么不同？

1）相对于单向拉伸而言，钢材在钢材在双向拉力作用下屈服点和抗拉强度提高，但是塑性下降。

2）主应力同号时，不易屈服，塑性下降，越接近越明显。

3）主应力异号时，易屈服，破坏呈塑性，差别越大越明显

5、影响钢材机械性能的主要因素有哪些？各因素的影响规律有哪些？

因素：1）化学成分的影响2）钢材的焊接性能3）钢材的硬化4）应力集中的影响5）荷载类型的影响6）温度的影响

6、什么是钢材的硬化，硬化有哪些类型？

类型：时效硬化、冷作硬化、应变时效硬化

7、什么是蓝脆现象？

钢材在300℃上下时，由于应变时效，其塑性及韧性降低或基本上消失的现象

8、什么是钢材的疲劳？影响疲劳强度的主要因素是哪些？钢结构疲劳承载力的设计方法是什么？

钢材在循环荷载作用下，应力虽然低于极限强度，甚至低于屈服强度，但仍然会发生断裂破坏，这种破坏形式就称为疲劳破坏。

因素：应力幅、应力循环次数、缺陷

设计方法：容许应力设计法

9、钢结构采用的钢材主要有哪几类？牌号如何表示？

1）碳素结构钢Q235-A ·F 代表屈服点为235N/mm2的A级沸腾碳素结构钢

2）低合金高强度结构钢低合金高强度结构钢的牌号命名与碳素结构钢相似，只是质

量等级分为A、B、C、D、E五等，低合金高强度结构钢采用的脱氧方法均为镇静钢或特殊镇静钢，故可不加脱氧方法的符号。

3）优质碳素结构钢35Mn——含碳量为0.35%的较高锰含量的优质碳素结构钢

4）合金结构钢35Mn2——含碳量为0.35%，含锰量为1.5%~2.49%的合金结构钢10、热轧型钢的规格如何表示？

1）H型钢，“HW高度×宽度×腹板厚度×翼缘厚度”如“HW300×300×11×19”

“HN200×100×5.6×8.5”

2）工字钢，I+截面高度的厘米数+腹板厚度类别如“I20a”

3）槽钢，与工字钢相似如“[ 20b”

4）角钢等肢角钢，边长×厚度如“L63×5”

不等肢角钢，长边宽×短边宽×厚度如“L125×80×8”

11、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？

抗拉强度、伸长率、屈服强度和硫、磷含量的合格保证

第3章连接

1.钢结构有哪几种连接方法？它们各在哪些范围应用较合适？

连接方法：焊接连接、铆钉连接、螺栓连接、紧固件连接

2.焊接方法、焊缝型式有哪些？焊条的级别及选用原则是什么？

焊接方法：熔化焊和压力焊

焊缝形式：1）对接焊缝（正对接焊缝和斜对接焊缝）2）角焊缝（正面角焊缝、侧面角焊缝和斜焊缝）

3. 焊缝质量级别如何划分和应用？

4. 普通螺栓和高强度螺栓的级别如何表示？

5. 常用焊缝附号表示的意义分别是什么？

6. 对接焊缝如何计算？在什么情况下对接焊缝可不必计算？

7. 直角角焊缝计算的基本假设是什么？

1) 所有角焊缝只承受剪应力只区分侧焊缝和端焊缝；

2) 焊缝计算截面为45°“咽喉截面”，面积为 3) 在静力条件下，考虑端焊缝强度提高22%，动力荷载下，不考虑其强度的提高；

8. 角焊缝的尺寸有哪些要求？角焊缝在各种荷载作用下如何计算？

9. 焊接残余应力的成因是什么？其特点是什么？

成因：不均匀分布的温度场，同时存在局部高温，加上纤维间的相互约束，便产生了焊

接残余应力

10. 焊接残余应力和残余变形对结构工作有什么影响？工程中如何减少残余应力

和残余变形的影响？

应力影响：1）对静强度没有影响2）降低构件的刚度3）降低构件的稳定承载力4）降低构件的疲劳强度5）加剧低温冷脆

变形影响：1）构件不平整，安装困难，且产生附加应力；2）变轴心受压构件为偏心受压构件

方法：1）采用细长，不采用短粗的焊缝2）对称布置焊缝，减小变形；3）不等高连接

加不大于1/4的斜坡，减小应力集中4）尽量防止小锐角连接；5）焊缝不宜过于集中，

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