《鋼結(jié)構(gòu)》形考任務(wù)及答案

鋼結(jié)構(gòu)

一、單項(xiàng)選擇題

1．下面關(guān)于鋼結(jié)構(gòu)特點(diǎn)說法有誤的一項(xiàng)是（耐熱性差，耐火性好）

2．相比較來講，最適合強(qiáng)震區(qū)的結(jié)構(gòu)類型是（鋼結(jié)構(gòu)）

3.下列均為大跨度結(jié)構(gòu)體系的一組是（網(wǎng)殼、懸索、索膜）

4．結(jié)構(gòu)在規(guī)定的時間內(nèi)，規(guī)定的條件下，完成預(yù)定功能的能力，稱為結(jié)構(gòu)的（可靠性）

5.下列均為承載能力極限狀態(tài)范疇的一組是（構(gòu)件或連接的強(qiáng)度破壞、疲勞破壞、脆性斷

裂）

6.鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計最基本的要求不包括（造型美觀）

7.用來衡量承載能力的強(qiáng)度指標(biāo)指的是（屈服強(qiáng)度）

8.鋼材一次拉伸過程中可分為4個階段，其中第2階段是（彈塑性階段）

9.鋼材拉伸過程中，隨變形的加快，應(yīng)力應(yīng)變曲線出現(xiàn)鋸齒形波動，直到出現(xiàn)應(yīng)力保持不

變而應(yīng)變?nèi)猿掷m(xù)增大的現(xiàn)象，此階段應(yīng)為（塑性階段

）

10.鋼材的抗拉強(qiáng)度能夠直接反映（鋼材內(nèi)部組織的優(yōu)劣）

11.鋼材的強(qiáng)屈比越高，則鋼材的安全儲備（越大）

12.鋼材在外力作用下產(chǎn)生永久變形時抵抗斷裂的能力稱為（塑性）

13.伸長率越大，則鋼材的塑性越（越好）

14.下列關(guān)于碳元素對鋼材性質(zhì)的影響說法有誤的一項(xiàng)是（碳含量增加，可焊性增強(qiáng)）

15.下列均為鋼材中的有益元素的一組是（硅和錳）

16.在高溫時熔化于鐵中的少量氮和碳，隨著時間的增長逐漸從純鐵中析出，形成自由碳化

物和氮化物，對純鐵體的塑性變形起遏制作用，從而使鋼材的強(qiáng)度提高，塑性、韌性下降，

這種現(xiàn)象稱為（時效硬化）

17.鋼材在連續(xù)反復(fù)荷載作用下，應(yīng)力還低于極限抗拉強(qiáng)度，甚至低于屈服強(qiáng)度，發(fā)生的突

然的脆性斷裂稱為（疲勞破壞）

18.下列各因素對鋼材疲勞強(qiáng)度影響最小的是（靜力強(qiáng)度）

19.鋼材的疲勞破壞屬于（脆性破壞）

20.高性能建筑結(jié)構(gòu)用鋼簡稱（高建鋼）

21.鋼結(jié)構(gòu)的連接按照連接的方法主要分為焊縫連接、螺栓連接、鉚釘連接和銷軸連接，其

中出現(xiàn)最早的是（鉚釘連接）

22.摩擦型高強(qiáng)度螺栓抗剪連接的承載力取決于（高強(qiáng)度螺栓的預(yù)拉力和板件接觸面間的摩

擦系數(shù)的大?。?/p>

23.摩擦型高強(qiáng)度螺栓連接和承壓型高強(qiáng)度螺栓連接的不同之處體現(xiàn)在（設(shè)計計算方法和孔

徑方面）

24.利用二氧化碳?xì)怏w或其他惰性氣體作為保護(hù)介質(zhì)的電弧熔焊方法指的是（氣體保護(hù)焊）

25.與焊件在同一平面內(nèi)，且焊縫金屬充滿母材的焊縫稱為（對接焊縫）

26.按施焊時焊縫在焊件之間的相對空間位置分為平焊、橫焊、立焊及仰焊，其中操作條件

最差的是（仰焊）

27.常見的焊縫缺陷包括裂紋、焊瘤、燒穿、氣孔等，焊縫連接中最危險的缺陷是（裂紋）

28.焊縫的表示方法中，符號“V”表示的是（V形破口的對接焊縫）

29.對接焊縫的構(gòu)造規(guī)定主要包括（坡口、引弧板和過渡坡）

30.焊縫長度方向與作用力垂直的角焊縫是（正面角焊縫

）

31.焊縫長度方向與作用力平行的角焊縫是（側(cè)面角焊縫）

32.在彈性階段，側(cè)面角焊縫應(yīng)力沿長度方向的分布為（兩端大、中間?。?/p>

33.

表示（正面角焊縫的

強(qiáng)度設(shè)計值增大系數(shù))

34.焊接殘余應(yīng)力不影響結(jié)構(gòu)（構(gòu)件）的（靜力強(qiáng)度）

41.軸心受力構(gòu)件主要包括（軸心受壓構(gòu)件和軸心受拉構(gòu)件）

42.設(shè)計軸心壓桿時需計算的內(nèi)容有（強(qiáng)度、整體穩(wěn)定性、局部穩(wěn)定性、剛度（長細(xì)比））

）

52.格構(gòu)式柱穿過分肢的軸稱為實(shí)軸，一般記作（y軸

）

55.剛接柱腳與鉸接柱腳的區(qū)別在于（是否傳遞彎矩）

56.軸心受壓構(gòu)件柱腳底板的面積主要取決于（基礎(chǔ)材料的抗壓能力）

57.下列關(guān)于柱腳底板厚度的說法錯誤的是（其它條件相同時，四邊支承板應(yīng)比三邊支承

板更厚些）

部截面的自由翹曲，則桿件產(chǎn)生均勻的扭轉(zhuǎn)，稱為（自由扭轉(zhuǎn)）

面位置，出現(xiàn)波形鼓曲，這種現(xiàn)象稱為（梁局部失穩(wěn)

64.構(gòu)件和板件失穩(wěn)的根本原因是截面存在（壓應(yīng)力

67.工字形截面梁受壓翼緣寬厚比限值為

為（翼緣板外伸寬度）

68.組合梁截面選擇時，一般首先考慮（抗彎強(qiáng)度要求）

70.工字形截面梁受壓翼緣，對Q235鋼，保證局部穩(wěn)定的寬厚比限值為

71.工業(yè)廠房和多層房屋的框架柱屬于（壓彎構(gòu)件）

12.季節(jié)影響大，質(zhì)量不易保證。（×）

15.

為

較薄焊件厚度，為較厚焊件厚度。（×）

35.型鋼梁的設(shè)計計算過程都可分成兩步，首先是設(shè)定構(gòu)件的截面，然后對截面進(jìn)行驗(yàn)算，

從而確定截面。（√）

36.組合梁設(shè)計時，截面驗(yàn)算項(xiàng)目包括彎曲應(yīng)力、剪應(yīng)力、局部壓應(yīng)力、折算應(yīng)力、整體穩(wěn)

定、撓度、翼緣局部穩(wěn)定等。（√）

37.偏心受力構(gòu)件既承受軸力又承受彎矩，有可能因彎矩最大截面達(dá)到強(qiáng)度極限而不能再繼

續(xù)承載，也可能因受壓而喪失穩(wěn)定性。（√

38.為滿足結(jié)構(gòu)的正常使用要求，壓彎構(gòu)件和軸心受力構(gòu)件一樣，不應(yīng)做得過于柔細(xì)，而應(yīng)

具有一定的剛度，以保證構(gòu)件不會產(chǎn)生過度的變形。（√

）

）

39.構(gòu)式壓彎構(gòu)件的綴材設(shè)計要求和構(gòu)造方法與格構(gòu)式軸心受壓構(gòu)件在原則上是完全不同

的。（×）

40.在進(jìn)行框架的整體穩(wěn)定分析時，通常取其中的一榀平面框架作為計算模型，不考慮空間

作用。（√）

三、簡單題

1.鋼結(jié)構(gòu)的特點(diǎn)有哪些？

（1）輕質(zhì)高強(qiáng)，承載能力大；（2）鋼材材性好，可靠性高；（3）工業(yè)化程度高；

（4）抗震性能好；（5）氣密、水密性好；（6）易于銹蝕；（7）耐熱性好、耐火性差；

（8）綠色環(huán)保無污染；

2．通常情況下，結(jié)構(gòu)需滿足哪些基本功能？

（1）能承受在正常使用和施工時可能出現(xiàn)的各種作用；（2）在正常使用時具有良好的工作

性能；（3）具有足夠的耐久性；（4）在偶然事件發(fā)生時及發(fā)生后，能保持必需的整體穩(wěn)定

性。

3．鋼結(jié)構(gòu)的發(fā)展趨勢主要體現(xiàn)在哪些方面？

（1）高性能鋼材的研制與應(yīng)用；（2）分析理論與分析方法的發(fā)展；（3）新型結(jié)構(gòu)形式的

研究與應(yīng)用；（4）鋼、混凝土組合結(jié)構(gòu)的應(yīng)用

4．鋼結(jié)構(gòu)的深化設(shè)計具體指的是什么？

答：深化設(shè)計是在設(shè)計施工圖之后進(jìn)行的，根據(jù)設(shè)計施工圖的平立面布置圖，節(jié)點(diǎn)大樣，按

照鋼規(guī)的設(shè)計要求確定鋼構(gòu)件的加工尺寸，遵照《鋼結(jié)構(gòu)工程施工質(zhì)量驗(yàn)收規(guī)范》以方便加

工制造和現(xiàn)場安裝的原則，確定連接形式，考慮材料的供料尺寸、運(yùn)輸能力和現(xiàn)場吊裝能力

等條件確定構(gòu)件的拼接或分段位置。然后，根據(jù)制圖標(biāo)準(zhǔn)和加工廠的圖紙表達(dá)要求和習(xí)慣繪

制完整的加工制造圖和現(xiàn)場安裝布置圖，并提供制造，安裝所需要的各種數(shù)據(jù)和表格。

5．舉例說明不同化學(xué)成分對鋼材性能的影響。

答：鋼主要由鐵和碳組成。鐵是鋼材的基本元素，純鐵質(zhì)軟，在碳素結(jié)構(gòu)鋼中約占99％；

碳和其他元素僅約占1％，但對鋼材的力學(xué)性能卻有著決定性的影響。

碳含量增加，鋼的強(qiáng)度提高，而塑性、韌性和疲勞強(qiáng)度下降，同時惡化鋼的可焊性和抗腐蝕

性。硫和磷(其中特別是硫)是鋼中的有害成分，會降低鋼材的塑性、韌性、可焊性和疲勞強(qiáng)

度。高溫時，硫使鋼變脆，謂之熱脆；低溫時，磷使鋼變脆，謂之冷脆。氧和氮都是鋼中的

有害雜質(zhì)，使鋼熱脆；氮使鋼冷脆。硅和錳是鋼中的有益元素，都是煉鋼的脫氧劑，使鋼材

的強(qiáng)度提高。含量不過高時，對塑性和韌性無顯著的不良影響。

6．低合金高強(qiáng)度結(jié)構(gòu)鋼與碳素鋼相比具有哪些優(yōu)點(diǎn)？

答：它強(qiáng)度高，可減輕自重，節(jié)約鋼材，綜合性能好，如抗沖擊性強(qiáng)、耐低溫和腐蝕，有利

于延長使用年限。塑性、韌性和可焊性好，有利于加工和施工。

7．簡述溫度變化對鋼材性能的影響。

答：鋼材性能隨溫度變動而有所變化。總的趨勢是：溫度升高，鋼材強(qiáng)度降低，應(yīng)變增大；

反之，溫度降低，鋼材強(qiáng)度會略有增加，塑性和韌性卻會降低而變脆。溫度升高，約在250℃

以內(nèi)鋼材性能沒有很大變化，430℃～540℃之間強(qiáng)度急劇下降，600℃時強(qiáng)度很低不能承擔(dān)

荷載。但在250℃左右，鋼材的強(qiáng)度反而略有提高，同時塑性和韌性均下降，材料有轉(zhuǎn)脆的

傾向，鋼材表面氧化膜呈現(xiàn)藍(lán)色，稱為藍(lán)脆現(xiàn)象。當(dāng)溫度在260℃～320℃時，在應(yīng)力持續(xù)

不變的情況下，鋼材以很緩慢的速度繼續(xù)變形，此種現(xiàn)象稱為徐變。當(dāng)溫度從常溫開始下降，

特別是在負(fù)溫度范圍內(nèi)時，鋼材強(qiáng)度雖有提高，但其塑性和韌性降低，材料逐漸變脆，這種

性質(zhì)稱為低溫冷脆。

8．簡述疲勞斷裂的過程。

答：疲勞破壞過程經(jīng)歷三個階段：裂紋的形成，裂紋的緩慢擴(kuò)展和最后迅速斷裂。鋼構(gòu)件在

反復(fù)荷載作用下，總會在鋼材內(nèi)部質(zhì)量薄弱處出現(xiàn)應(yīng)力集中，個別點(diǎn)上首先出現(xiàn)塑性變形，

并硬化而逐漸形成一些微觀裂痕，在往復(fù)荷載作用下，裂痕的數(shù)量不斷增加并相互連接發(fā)展

成宏觀裂紋，隨后斷面的有效截面面積減小，應(yīng)力集中現(xiàn)象越來越嚴(yán)重，裂紋不斷擴(kuò)展，最

后當(dāng)鋼材截面削弱到不足以抵抗外荷載時，鋼材突然斷裂。

9.什么是焊縫連接，其有哪些特點(diǎn)？

答：焊縫連接是通過熱熔并加填料的方法完成構(gòu)件之間的連接，是現(xiàn)代鋼結(jié)構(gòu)連接的主要方

法。焊縫連接具有構(gòu)造簡單、適應(yīng)性強(qiáng)、自動化程度高、連接剛度大等優(yōu)點(diǎn)。缺點(diǎn)是焊接降

低被焊鋼材的塑性和韌性，焊縫熱熔區(qū)易出現(xiàn)微裂紋、焊渣等缺陷，焊接過程產(chǎn)生較大的焊

接殘余應(yīng)力，從而導(dǎo)致焊縫區(qū)和熱熔區(qū)容易發(fā)生脆斷和疲勞破壞。

10.鋼結(jié)構(gòu)焊接連接構(gòu)造設(shè)計時，應(yīng)符合哪些要求？

答：（1）盡量減少焊縫的數(shù)量和尺寸；（2）焊縫的布置宜對稱于構(gòu)件截面的中和軸；（3）

節(jié)點(diǎn)區(qū)留有足夠空間，便于焊接操作和焊后檢測；（4）采用剛度較小的節(jié)點(diǎn)形式，宜避免

焊縫密集和雙向、三向相交；（5）焊縫位置避開高應(yīng)力區(qū)；（6）根據(jù)不同焊接工藝方法

合理選用坡口形狀和尺寸。

11.為什么角焊縫的的焊腳尺寸和長度都不宜過小，也不宜過大？

答:角焊縫的焊腳尺寸不宜過小，是因?yàn)檫^小的角焊縫導(dǎo)致焊縫冷卻過快易產(chǎn)生收縮裂紋等

缺陷；角焊縫的焊腳尺寸不宜太大，是因?yàn)樘髸?dǎo)致焊縫燒穿較薄的焊件，增加主體金屬

的翹曲和焊接殘余應(yīng)力；長度過小會使桿件局部加熱嚴(yán)重，且起弧、落弧坑相距太近，加上

一些可能產(chǎn)生的缺陷，使焊縫不夠可靠；角焊縫（側(cè)面）應(yīng)力沿長度方向分布不均勻，兩端

大，中間小，焊縫越長其差別也越大，太長時角焊縫（側(cè)面）兩端應(yīng)力可先達(dá)到極限而破壞，

此時焊縫中部還未充分發(fā)揮其承載力，這種應(yīng)力分布的不均勻性，對承受動力荷載的構(gòu)件更

加不利。

12.抗剪型螺栓連接達(dá)到極限承載力時，可能出現(xiàn)破壞形式有哪些？

答：（1）螺桿剪切破壞；（2）鋼板孔壁擠壓破壞；（3）構(gòu)件本身由于截面開孔削弱過多

而被拉斷；（4）由于鋼板端部螺栓孔端距太小而被剪壞；（5）由于鋼板太厚，螺栓桿直徑

太小，發(fā)生螺栓桿彎曲破壞。

13.何謂理想軸心受壓構(gòu)件？

答：所謂理想軸心受壓構(gòu)件，是指符合以下假定條件的受壓構(gòu)件：

（1）桿件為等截面直桿（無初彎曲）；（2）荷載沿桿件形心軸作用（無初偏心）；

（3）桿件受荷載之前沒有初始應(yīng)力；（4）材料勻質(zhì)，各向同性，符合虎克定律。

14.實(shí)腹式軸心受壓構(gòu)件截面形式的選擇，應(yīng)遵循哪些原則？

實(shí)腹式軸心受壓構(gòu)件一般采用雙軸對稱截面，以避免彎扭失穩(wěn)，具體的原則主要有：

（1）寬肢薄壁：截面面積的分布應(yīng)盡量開展，以增加截面的慣性矩和回轉(zhuǎn)半徑，提高它的

整體穩(wěn)定性和剛度；（2）等穩(wěn)定性：使兩個主軸方向的穩(wěn)定系數(shù)（長細(xì)比）大致相等，這

樣穩(wěn)定承載力基本接近，以充分發(fā)揮截面的承載能力；（3）便于與其他構(gòu)件進(jìn)行連接；（4）

盡可能構(gòu)造簡單，制造省工，取材方便。

15.軸心受壓柱腳應(yīng)滿足哪些要求？

（1）設(shè)計底板大小要滿足基礎(chǔ)混凝土的抗壓強(qiáng)度及邊緣構(gòu)造要求；（2）底板厚度要滿足雙

向板（四邊或三邊支承）的抗彎要求；（3）靴梁要滿足抗彎要求；（4）靴梁和柱、靴梁和

底板的焊縫連接要滿足強(qiáng)度要求；（5）柱腳設(shè)計要便于靴梁焊接。

16.計算格構(gòu)式軸心受壓構(gòu)件繞虛軸的整體穩(wěn)定時，為什么采用換算長細(xì)比？

答：格構(gòu)式軸心受壓構(gòu)件，當(dāng)繞虛軸失穩(wěn)時，因肢件之間并不是連續(xù)的板而只是每隔一定距

離用綴條或綴板聯(lián)系起來，構(gòu)件的剪切變形較大，剪力造成的附加影響不能忽略。因此，采

用換算長細(xì)比來考慮綴材剪切變形對格構(gòu)式軸心受壓構(gòu)件繞虛軸的穩(wěn)定承載力的影響。

17.在處理梁的整體穩(wěn)定性問題時，有哪些假定？

（1）彎矩作用在最大剛度平面，屈曲時鋼梁處于彈性階段；

（2）梁端為夾支座（只能繞x、y軸轉(zhuǎn)動，不能繞z軸轉(zhuǎn)動，只能自由撓曲，不能扭轉(zhuǎn)）；

（3）梁變形后，力偶矩與原來的方向平行（即小變形）。

18.簡述型鋼梁設(shè)計的步驟。

答：（1）統(tǒng)計荷載，確定構(gòu)件內(nèi)力（最大彎矩、剪力）；（2）選擇截面形式（工字鋼，槽

鋼，H型鋼等）；（3）按照抗彎強(qiáng)度或整體穩(wěn)定確定截面抵抗矩；（4）查型鋼表選擇型鋼

號；（5）驗(yàn)算構(gòu)件的強(qiáng)度、整體穩(wěn)定性和撓度；（6）調(diào)整截面尺寸。

18.偏心受力構(gòu)件的設(shè)計要點(diǎn)有哪些？

答：設(shè)計偏心受拉構(gòu)件時，應(yīng)同時滿足承載力極限狀態(tài)和正常使用極限狀態(tài)。承載力極限狀

態(tài)的驗(yàn)算包括強(qiáng)度和穩(wěn)定，偏心受拉構(gòu)件只有強(qiáng)度問題，偏心受壓構(gòu)件則應(yīng)同時滿足強(qiáng)度和

穩(wěn)定要求。此外，實(shí)腹式構(gòu)件還必須保證組成板件的局部穩(wěn)定，格構(gòu)式構(gòu)件還必須保證單肢

穩(wěn)定；正常使用極限狀態(tài)則通過限制長細(xì)比來保證，但應(yīng)注意，當(dāng)桿件以受彎為主，軸力較

小，