鋼結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)答題-1f0587bcaeaad1f347933f2c.doc

鋼結(jié)構(gòu)思考題及解答1.1簡(jiǎn)述鋼結(jié)構(gòu)的特點(diǎn)和應(yīng)用范圍。答：特點(diǎn)：（ 1）承載能力大； （ 2）穩(wěn)妥可靠； （3）便于工業(yè)化生產(chǎn)，施工周期短；（ 4）密閉性好；耐熱但不耐火； （ 5）耐腐蝕性差； （ 6）容易產(chǎn)生噪音應(yīng)用范圍：（ 1）承受荷載很大或跨度大，高度大的結(jié)構(gòu)（ 2）承受動(dòng)力荷載作用或經(jīng)常移動(dòng)的結(jié)構(gòu)；（3）經(jīng)常拆裝的拼裝式結(jié)構(gòu)；（4）對(duì)密閉性要求高的結(jié)構(gòu)；（5）高溫車(chē)間或需承受一定高溫的結(jié)構(gòu)；（6）輕型結(jié)構(gòu)1.2試舉例說(shuō)明鋼結(jié)構(gòu)的主要發(fā)展趨勢(shì)。答：（1）高性能鋼材的研制；（2）設(shè)計(jì)方法和計(jì)算理論的改進(jìn)（ 3）結(jié)構(gòu)形式的革新1.3 鋼結(jié)構(gòu)主要有哪些結(jié)構(gòu)形式？鋼結(jié)構(gòu)的基本構(gòu)件有哪幾種類(lèi)型？ 答：鋼結(jié)構(gòu)的主要形式有鋼框架結(jié)構(gòu)、鋼桁架及鋼網(wǎng)架結(jié)構(gòu)、懸索結(jié)構(gòu)、預(yù)應(yīng)力鋼結(jié)構(gòu)。 根據(jù)受力特點(diǎn)構(gòu)件可分為軸心受力構(gòu)件、受彎構(gòu)件、拉彎及壓彎構(gòu)件三大類(lèi)。鋼結(jié)構(gòu)還可與混凝土組合在一起形成組合構(gòu)件，如鋼-混凝土組合梁、鋼管混凝土、型鋼混凝土構(gòu)件等。1.4 鋼結(jié)構(gòu)主要破壞形式有哪些？有何特征？ 答：鋼結(jié)構(gòu)破壞的主要形式包括強(qiáng)度破壞、失穩(wěn)破壞、脆性斷裂破壞。 強(qiáng)度破壞特征：內(nèi)力達(dá)到極限承載力，有明顯的變形； 失穩(wěn)破壞特征：具有突然性，可分為整體失穩(wěn)破壞與局部失穩(wěn)破壞； 脆性斷裂破壞特征：在低于強(qiáng)度極限的荷載作用下突然斷裂破壞，無(wú)明顯征兆。1.6 鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的基本方法是什么？答：基本方法：概率極限狀態(tài)設(shè)計(jì)法、允許應(yīng)力法。2.1 鋼材有哪兩種主要破壞形式？各有何特征？答：塑性破壞與脆性破壞。 特征：塑性破壞斷口呈纖維狀，色澤發(fā)暗，有較大的塑性變形和頸縮現(xiàn)象，破壞前有明顯預(yù)兆，且變形持續(xù)時(shí)間長(zhǎng)； 脆性破壞塑性變形很小甚至沒(méi)有，沒(méi)有明顯預(yù)兆，破壞從應(yīng)力集中處開(kāi)始，斷口平齊并呈有光澤的晶粒狀。2.2 鋼材主要力學(xué)性能指標(biāo)有哪些？怎樣得到？答：比例極限：對(duì)應(yīng)應(yīng)變約為0.1%的應(yīng)力；屈服點(diǎn)（屈服強(qiáng)度）：對(duì)應(yīng)應(yīng)變約為0.15%的應(yīng)力，即下屈服極限；抗拉強(qiáng)度：應(yīng)力最大值；條件屈服點(diǎn)（名義屈服強(qiáng)度）：高強(qiáng)度鋼材沒(méi)有明顯的屈服點(diǎn)和 屈服強(qiáng)度，定義為試件卸載后殘余應(yīng)變?yōu)?.2%對(duì)應(yīng)的應(yīng)力。2.3 影響鋼材性能的主要化學(xué)成分有哪些？碳、硫、磷對(duì)鋼材性能有何影響？ 答：鐵、碳、錳、硅、釩、鈮、鈦、鋁、鉻、鎳、硫、磷、氧、氮。 碳的含量提高，鋼材強(qiáng)度提高，但同時(shí)鋼材的塑性、韌性、冷彎性能、 可焊性及抗銹蝕能力下降；硫使鋼材熱脆，降低鋼材沖擊韌性，影響疲勞性能與抗銹蝕性能；磷在低溫下時(shí)鋼變脆，在高溫時(shí)使鋼塑性降低，但能提高鋼的強(qiáng)度和抗銹蝕能力。2.4 何謂鋼材的可焊性？影響鋼材焊接性能的因素有哪些？答：可焊性是指采用一般焊接工藝就可形成合格焊縫的性能。 影響因素：鋼材含碳量和合金元素含量、焊接材料、焊接方法、焊接工藝參數(shù)及工藝措施。2.6 下列術(shù)語(yǔ)分別用于表達(dá)鋼材的什么物理特性？ 低溫冷脆；韌性；冷作硬化；應(yīng)變時(shí)效。答：低溫冷脆是指鋼材在低溫狀態(tài)下由韌性轉(zhuǎn)化為脆性進(jìn)而發(fā)生破壞； 韌性指鋼在沖擊力作用下抵抗斷裂的能力： 冷作硬化是指當(dāng)鋼材冷加工超過(guò)其彈性極限后卸載，出現(xiàn)殘余塑性變形，再次加載時(shí)彈性極限或屈服點(diǎn)提高的現(xiàn)象； 應(yīng)變時(shí)效指鋼材產(chǎn)生一定量塑性變形后，晶體中的固溶氮和碳更容易析出，從而使已經(jīng)冷作硬化的鋼材又發(fā)生時(shí)效硬化的現(xiàn)象。2.9 下列符號(hào)各有何含義? Q235AF;Q390E;Q345D;Q235D。答：Q235AF：屈服強(qiáng)度為235的A級(jí)沸騰鋼； Q390E：屈服強(qiáng)度為390的E級(jí)鎮(zhèn)靜鋼； Q345D：屈服強(qiáng)度為345的D級(jí)鎮(zhèn)靜鋼； Q235D：屈服強(qiáng)度為235的D級(jí)鎮(zhèn)靜鋼。3.1 鋼結(jié)構(gòu)主要連接方法有哪些？有何特點(diǎn)？ 答：主要有焊接連接和螺栓連接。 焊接連接構(gòu)造簡(jiǎn)單、加工方便、用料經(jīng)濟(jì)、易于采用自動(dòng)化操作，但會(huì)引起殘余應(yīng)力與應(yīng)變，使鋼材質(zhì)量劣化，現(xiàn)場(chǎng)施工質(zhì)量沒(méi)有保證；螺栓連接拆裝方便，有利于提高現(xiàn)場(chǎng)連接質(zhì)量，但需要在連接部件上制孔，對(duì)連接構(gòu)件有削弱。3.4 焊接位置對(duì)焊接質(zhì)量有何影響？答：俯焊最方便，質(zhì)量最易保證。立焊和橫焊比俯焊差一些。仰焊的操作條件最差，質(zhì)量不易保證。3.7 角焊縫的主要構(gòu)造要求有哪些？有何作用？ 答：最小焊腳尺寸不得小于，焊件不容易產(chǎn)生裂紋；最大焊腳尺寸不宜大于較薄焊件厚度的1.2倍，防止產(chǎn)生較大的殘余應(yīng)力與變形，防止產(chǎn)生脆性斷裂和焊件燒穿；側(cè)面或正面角焊縫的計(jì)算長(zhǎng)度不得小于和，防止焊縫不可靠。3.8 角焊縫強(qiáng)度計(jì)算以什么截面為基準(zhǔn)？強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)是什么？答：等邊直角角焊縫基準(zhǔn)截面為破壞截面在與焊腳邊成的截面。 強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)3.11 計(jì)算中怎樣考慮起落弧可能引起的缺陷？答：當(dāng)未采用引弧板時(shí)，焊縫計(jì)算長(zhǎng)度取實(shí)際長(zhǎng)度減去。3.12 角鋼和節(jié)點(diǎn)板連接焊縫計(jì)算有何特點(diǎn)？角鋼肢背、肢尖內(nèi)力分配系數(shù)的物理概念是什么？數(shù)值有何特點(diǎn)？ 答：焊縫分為肢尖和肢背的焊縫。 分配系數(shù)指肢尖與肢背承擔(dān)內(nèi)力的比例。 肢背的分配系數(shù)大于肢尖，系數(shù)之和為1，與節(jié)點(diǎn)板連接的一肢長(zhǎng)度越長(zhǎng)，肢背分配系數(shù)越小，肢尖的越大。3.15 焊接殘余應(yīng)力對(duì)結(jié)構(gòu)的性能有何影響？ 答：使結(jié)構(gòu)靜力強(qiáng)度下降； 降低剛度； 降低構(gòu)件穩(wěn)定性； 增加構(gòu)件的脆斷傾向； 降低結(jié)構(gòu)構(gòu)件和連接的疲勞強(qiáng)度。3.16 減少和消除焊接殘余應(yīng)力與變形的主要措施有哪些？ 答：焊縫位置要合理，應(yīng)布置在對(duì)稱(chēng)結(jié)構(gòu)的對(duì)稱(chēng)位置上； 焊縫的尺寸要適當(dāng)； 焊縫不宜過(guò)分集中； 盡量避免三向焊縫相交形成三向拉應(yīng)力，使鋼材變脆； 使拉力不垂直于板面?zhèn)鬟f，防止分層破壞； 注意施焊方便；避免仰焊保證質(zhì)量。3.18 普通螺栓破壞形式有哪些? 怎樣避免？答：主要為抗剪破壞，有栓桿剪斷；孔壁擠壓破壞；鋼板拉斷；鋼板沖剪破壞；栓桿彎曲破壞。 可通過(guò)計(jì)算避免；可通過(guò)構(gòu)造避免；可通過(guò)限制板疊厚度不超過(guò)5倍螺栓桿徑來(lái)避免。3.20 為什么要進(jìn)行凈截面驗(yàn)算？怎樣驗(yàn)算？答：由于螺栓孔削弱了板件的截面。 螺栓并列布置，各個(gè)截面凈截面面積相同，只需驗(yàn)算受力最大處凈截面強(qiáng)度即可。3.24 高強(qiáng)螺栓與普通螺栓有何異同？答：異：高強(qiáng)度螺栓連接強(qiáng)度高，連接承受外荷載前存在預(yù)應(yīng)力，工作原理發(fā)生本質(zhì)變化；同：構(gòu)造要求與普通螺栓基本相同。3.26 抗滑移系數(shù)與哪些因素有關(guān)？答：構(gòu)件接觸面處理方法、構(gòu)件的鋼號(hào)。4.1 軸心受拉構(gòu)件為何要進(jìn)行剛度驗(yàn)算？答：為滿(mǎn)足構(gòu)件正常使用要求，保證構(gòu)件在運(yùn)輸和安裝過(guò)程中不會(huì)產(chǎn)生過(guò)大變形，也不會(huì)在動(dòng)力荷載作用下產(chǎn)生較大振動(dòng)。4.2 軸心受壓構(gòu)件整體失穩(wěn)時(shí)有哪幾種形式？答：彎曲失穩(wěn)、扭轉(zhuǎn)失穩(wěn)、彎扭失穩(wěn)。4.3 影響軸心受壓構(gòu)件整體穩(wěn)定的因素有哪些？答：長(zhǎng)細(xì)比、截面形狀、構(gòu)件缺陷（包括初彎曲、荷載初偏心、殘余應(yīng)力）。4.4 提高軸心壓桿鋼材的抗壓強(qiáng)度設(shè)計(jì)值能否提高其穩(wěn)定承載能力？為什么？答：不能。因?yàn)槔硐胼S心壓桿在彈性階段由于E為一常量，且各類(lèi)鋼材基本相同，故其臨界內(nèi)力只是長(zhǎng)細(xì)比的單一函數(shù)，與材料抗壓強(qiáng)度無(wú)關(guān)。4.7 軸心受壓構(gòu)件滿(mǎn)足整體穩(wěn)定要求時(shí)，是否還應(yīng)進(jìn)行強(qiáng)度計(jì)算？為什么？答：計(jì)算整穩(wěn)時(shí)用的是毛截面面積，計(jì)算強(qiáng)度時(shí)用的是凈截面面積，當(dāng)截面無(wú)削弱時(shí)不必計(jì)算強(qiáng)度。4.9 軸心受壓構(gòu)件整體穩(wěn)定不滿(mǎn)足要求時(shí)，若不增大截面面積，是否可采取其他措施提高其穩(wěn)定承載力？答：減小長(zhǎng)細(xì)比；改變截面形式，使整體穩(wěn)定系數(shù)增大。4.13 解決軸壓構(gòu)件局部穩(wěn)定問(wèn)題有哪幾種思路？答：使構(gòu)件局部失穩(wěn)發(fā)生在整體失穩(wěn)之后，即板件臨界壓力構(gòu)件整體失穩(wěn)臨界壓力；使構(gòu)件的局部失穩(wěn)發(fā)生在強(qiáng)度破壞之后，即板件臨界壓力鋼材強(qiáng)度；使構(gòu)件截面上的應(yīng)力小于局部失穩(wěn)的臨界應(yīng)力。4.14 軸拉構(gòu)件設(shè)計(jì)和軸壓構(gòu)件設(shè)計(jì)有何本質(zhì)區(qū)別？答：軸拉構(gòu)件設(shè)計(jì)主要考慮強(qiáng)度要求和剛度要求，而軸壓構(gòu)件除了需滿(mǎn)足強(qiáng)度與剛度要求外，還要滿(mǎn)足穩(wěn)定性的要求，包括整穩(wěn)與局穩(wěn)。5.2 截面塑性發(fā)展系數(shù)的意義是什么？與截面形狀系數(shù)有何聯(lián)系？答：塑性發(fā)展系數(shù)是考慮構(gòu)件截面在受力時(shí)截面有一定的塑性發(fā)展，把有一定塑性發(fā)展的截面彎矩與截面邊緣剛達(dá)到屈服應(yīng)力時(shí)的截面彎矩的比值定義為截面塑性發(fā)展系數(shù)。塑性發(fā)展系數(shù)值與截面上塑性發(fā)展深度有關(guān)，塑性高度越大，越大。當(dāng)全截面塑性時(shí)，（為截面形狀系數(shù)）。5.6 梁的強(qiáng)度破壞與失去整體穩(wěn)定破壞有何不同？整體失穩(wěn)與局部失穩(wěn)又有何不同？答：強(qiáng)度破壞是塑性破壞，梁的荷載達(dá)到了極限承載力發(fā)生破壞，而整體失穩(wěn)破壞時(shí)梁的荷載未達(dá)到屈服強(qiáng)度時(shí)梁會(huì)突然產(chǎn)生側(cè)向彎曲和扭轉(zhuǎn)變形從而喪失了繼續(xù)承載的能力。梁發(fā)生整體失穩(wěn)時(shí)會(huì)突然產(chǎn)生側(cè)向彎曲和扭轉(zhuǎn)變形，發(fā)生局部失穩(wěn)時(shí)梁的組成板件會(huì)偏離原來(lái)的平面位置而發(fā)生波狀鼓曲。5.9 為了提高梁的整體穩(wěn)定性，設(shè)計(jì)時(shí)可采用哪些措施？其中哪種最有效？答：措施：在受壓翼緣設(shè)置側(cè)向支撐； 增加受壓翼緣的寬度或減小受壓翼緣自由長(zhǎng)度； 改變荷載作用位置。最有效：在受壓翼緣設(shè)置側(cè)向支撐。5.12 腹板加勁肋有哪幾種形式？主要是針對(duì)哪些失穩(wěn)形式的？答：橫向加勁肋：主要防止由剪應(yīng)力和局部壓應(yīng)力引起的腹板失穩(wěn)； 縱向加勁肋：主要防止由彎曲壓應(yīng)力可能引起的腹板失穩(wěn)； 短加勁肋：主要防止由局部壓應(yīng)力可能引起的腹板失穩(wěn)。6.2 壓彎構(gòu)件有哪幾種可能破壞形式？答：實(shí)腹式單向壓彎構(gòu)件整體破壞：強(qiáng)度破壞、彎矩作用平面內(nèi)整體失穩(wěn)、彎矩作用平面外整體失穩(wěn)； 實(shí)腹式雙向壓彎構(gòu)件破壞一般為整體失穩(wěn)破壞； 格構(gòu)式壓彎構(gòu)件可能出現(xiàn)整體失穩(wěn)破壞，也可能出現(xiàn)單肢失穩(wěn)破壞，還可能出現(xiàn)連接單肢的綴材及連接破壞。6.3 壓彎構(gòu)件與軸壓和受彎構(gòu)件有何聯(lián)系和區(qū)別？答：聯(lián)系：都承受軸心力和彎矩。 區(qū)別：壓彎構(gòu)件同時(shí)承受軸心力和彎矩。6.4 怎樣保證壓彎構(gòu)件的強(qiáng)度和剛度要求？答：保證強(qiáng)度要求即滿(mǎn)足書(shū)上公式（6.2）與（6.3）；保證剛度與軸心受力構(gòu)件相同，用長(zhǎng)細(xì)比來(lái)衡量。6.6 面內(nèi)整穩(wěn)和面外整穩(wěn)的概念是什么？為什么要這么區(qū)分？為何在軸壓構(gòu)件和受彎構(gòu)件整穩(wěn)分析中未采用這樣的概念？答：面內(nèi)和面外分別指的是彎矩作用平面內(nèi)與彎矩作用平面外的整穩(wěn)。因?yàn)閱蜗驂簭潣?gòu)件只有面內(nèi)彎曲失穩(wěn)和面外扭轉(zhuǎn)