1、精選優質文檔-傾情為你奉上 <鋼結構設計原理簡答題> 簡答題（30分)1、鋼結構用鋼材機械性能指標主要有哪幾些？承重結構的鋼材至少應保證哪幾項指標滿足要求？（8分） 答：鋼材機械性能指標有：抗拉強度、伸長率、屈服點、冷彎性能、沖擊韌性；（5分） 承重結構的鋼材應保證下列三項指標合格：抗拉強度、伸長率、屈服點。2、影響梁整體穩定性的因素有哪些？如何提高梁的整體穩定性？（10分） 答：影響因素有：荷載類型與荷載作用位置、受壓翼緣側向支撐點間距、截面類型與截面尺寸比例、支座約束性質、殘余應力與梁的幾何缺陷影響、鋼材強度等級。（6分） 提高梁的整體穩定性可以考慮如下一些措施：（4分） （1

2、）增加側向支撐（2）采用閉合箱形截面（3）增大梁截面尺寸（4）增加梁兩端約束3、梁腹板加勁肋的配置規定是什么？（7分） 答：（1）當 時，按構造配置加勁肋。（2分） （2）當 > 時，按計算配置加勁肋。（2分） （3）當 > 時，應配置縱橫向加勁肋。（2分） （4）梁的支座和上翼緣受有較大固定集中荷載處宜設置支承加勁肋。（1分）4、鋼結構設計中什么叫換算長細比？（5分） 答：在軸心受壓構件的整體穩定計算中，按臨界應力相等的原則，將格構式構件換算成實腹式構件進行計算是所對應的長細比或是將彎扭與扭轉屈曲換算為彎曲失穩是采用的長細比。1、格構式受壓柱為什么要采用換算長細比？公式中和分別是

3、什么含義？（5分） 答：格構式柱剪力由比較柔弱的綴條或綴板承擔，由此橫向剪力產生的側向變形，因而造成構件的臨界力降低不可忽略。因此采用換算長細比確定剪切變形的影響。（3分） 整個構件對虛軸的長細比； 為構件截面中垂直于X軸各斜綴條的毛截面面積之和。2、對接焊縫在哪種情況下才需要進行計算？（7分） 答：焊接缺陷對受壓、受剪的對接焊縫影響不大，故可認為受壓、受剪的對接焊縫與母材強度相等，但受拉的對接焊縫對缺陷甚為敏感。由于一、二級檢驗的焊縫與母材強度相等，故只有三級檢驗的焊縫才需進行抗拉強度驗算。3、鋼結構的破壞形式有哪兩種？其特點如何？ （7分） 答：塑性破壞：破壞前具有較大的塑性變形，常在鋼材

4、表面出現明顯的相互垂直交錯的銹跡剝落線。由于塑性破壞前總有較大的塑性變形發生，且變形持續時間較長，容易被發現和搶修加固，因此不至發生嚴重后果。 脆性破壞：破壞前塑性變形很小，或根本沒有塑性變形，而突然迅速斷裂。由于破壞前沒有任何預兆，破壞速度又極快，無法察覺和補救，而且一旦發生常引發整個結構的破壞，后果非常嚴重，因此在鋼結構的設計、施工和使用過程中，要特別注意防止這種破壞的發生。4、影響鋼材機械性能的主要因素有哪些？各因素大致有哪些影響？（8分） 答：主要的影響因素有： 1）化學成分的影響：影響較大的幾種化學成分為C、Si、Mn、S、P、O,其中碳素結構鋼中則是鐵以外的最主要元素，碳是形成鋼材

5、強度的主要成分，隨著含碳量的提高，鋼的強度逐漸增高，而塑性和韌性下降，冷彎性能、焊接性能和抗銹蝕性能等也變劣。Si、Mn為有益元素，在普通碳素鋼中，它們是脫氧劑，可提高鋼材強度。S、P、O為有害元素，S可能引發剛才熱脆，P可能引發剛才冷脆，氧與硫類似使鋼熱脆。 2） 鋼材的硬化 鋼材的硬化有三種情況：時效硬化、冷作硬化（或應變硬化）和應變時效硬化，鋼材的硬化使鋼材的強度提高，而塑性和韌性下降。 3）應力集中的影響 應力集中主要友構件的截面突變引起，嚴重的應力集中，能引起鋼材脆性破壞，在進行鋼結構設計時，應盡量使構件和連接節點的形狀和構造合理，防止截面的突然改變。 4）殘余應力的影響 殘余應力對

6、構件的靜力強度不會產生影響，但它降低構件的剛度與穩定承載力，在進行鋼結構的焊接構造設計和施工時，應盡量減少焊接殘余應力。 5、什么叫鋼材的疲勞斷裂？影響鋼材疲勞強度的因素有哪些？(7分) 答：鋼材在循環應力多次反復作用下裂紋生成、擴展以致斷裂破壞的現象稱為鋼材的疲勞斷裂。 影響因素有：應力幅值（焊接結構）、應力比（非焊接結構）、連接構造、循環應力反復作用次數對于理想的軸心受壓構件，提高鋼材的牌號（即鋼材強度），對構件的穩定承載能力有何影響？為什么？(7分) 答：無影響。因為理想的軸心受壓構件的穩定承載力為 Nk=      

7、        ，與鋼號無關。剪力作用下的普通螺栓連接節點可能發生哪些破壞形式？(8分) 答：栓桿被剪斷、栓桿（孔壁承壓）破壞、板件拉斷、栓桿受彎破壞、板端沖剪破 壞兩板件通過抗剪螺栓群承擔剪力時，就板件的凈截面強度來說，摩擦型高強螺栓連接與普通螺栓連接有何區別？采用何種連接方式更合理？(7分) 答：摩擦型高強螺栓連接板件計算截面承力需考慮孔前傳力，其所受荷載小于普通螺栓接。從板件的受力來說，采用摩擦型高強螺栓連接更合理。4.同一種類的鋼材，當其厚度或直徑發生變化時，鋼材的機械性能（強度和塑性）有何變化？為什么？(

8、8分) 答：同一種類的鋼材，當其厚度或直徑發生減小時，鋼材的強度和塑性會提高。因為隨著鋼材厚度或直徑的減小，鋼材（型鋼）的軋制力和軋制次數增加，鋼材的致密性好，存在大缺陷的幾率減少，故強度和塑性會提高。焊接殘余應力對結構工作性能有何影響？（8分） 答：焊接構件由于存在高的拉伸，且焊縫部位存在熱影響區、焊趾缺陷、接頭應力集中，形成構件上組織和力學的薄弱部位，有可能導致構件運行時的變形、早期開裂、和。 3、試述影響梁整體穩定的因素通常有哪些？（7分） 答：梁在荷載作用下，雖然其截面的正應力還低于鋼材的強度，但其變形會突然離開原來的彎曲平面，同時發生側向彎曲和扭轉，這就稱為梁的整體失穩。主要因素：梁

9、的側向抗彎剛度，抗扭剛度，抗翹曲剛度，梁側向支撐點之間的距離，梁的截面形式，橫向荷載的形式、在截面上的作用位置等。 4、簡述螺栓受剪連接的破壞形式和避免破壞發生所采取的措施。(8分)答：螺栓桿剪斷，孔壁擠壓，鋼板被拉斷，鋼板剪斷，螺栓彎曲（5分）鋼板剪斷，螺栓彎曲3. 何謂受彎構件的整體失穩？（7分） 答：受彎構件在彎矩作用下上翼緣受壓，下翼緣受拉，使其猶如受壓構件和受拉構件的組合體。對于受壓的上翼緣可沿剛度較小的翼緣板平面外方向屈曲，但腹板和穩定的受拉下翼緣對其提供了此方向連續的抗彎和抗剪約束，使它不可能在這個方向上發生屈曲。當外荷載產生的翼緣壓力達到一定值時，翼緣板只能繞自身的強軸發生平面

10、內的屈曲，對整個梁來說上翼緣發生了側向位移，同時帶動相連的腹板和下翼緣發生側向位移并伴有整個截面的扭轉，這時我們稱其發生了整體失穩。在角焊縫設計中，對焊腳尺寸和計算長度有哪些構造要求？為什么？（8分） 答：最大焊腳尺寸： ，防止焊縫過燒焊件； 最小焊腳尺寸：防止焊縫冷 裂;最大計算長度：防止應力沿焊縫長度不均勻分布； 最小計算長度： ，防止焊縫沿長度缺陷幾率增加2.在抗剪連接中,普通螺栓連接與摩擦型高強度螺栓連接的工作性能有何不同？ 答：高強度螺栓抗剪強度不一定比普通螺栓高，二者破壞的機理不同，高強度螺栓摩擦型連接以摩擦力被克服作為承載能力的極限狀態，普通螺栓以螺栓桿被剪壞或者連接板承壓破壞作

11、為承載能力的極限狀態。 高強度螺栓摩擦型連接有很好的抗疲勞能力，多用于直接承受動力荷載的抗剪連接中，還有比較重要的梁柱連接中；普通螺栓抗剪性能差，可在次要結構部位使用。3.鋼結構的疲勞破壞有什么特點？（7分） 特點有：是一種低應力水平下的突然破壞，（3）屬于一種脆性破壞；其斷口不同于一般脆性斷口，可分為裂紋源、裂紋擴展區和斷裂區；（2）該類型破壞對缺陷十分敏感。螺栓在構件上的排列有幾種形式？應滿足什么要求？最小的栓距和端距分別是多少？（8分） 答：螺栓在構件上的排列有兩種形式：并列和錯列。（2分） 應滿足三方面要求:受力要求、施工要求、構造要求（3分） 最小的栓距為 ，最小的端距為 （3分）2

12、、簡述抗剪螺栓連接的破壞類型，并指出哪些是通過構造來避免的。（9分） 答：破壞形式有：孔壁承壓破壞、螺桿被剪斷、連接板端部沖切破壞、螺桿彎曲變形破壞、連接板凈截面強度不足發生破壞 孔壁承壓破壞、螺桿被剪斷、連接板凈截面強度不足發生破壞這三種破壞形式應該通過計算，確保連接不會發生破壞，連接板端部沖切破壞、螺桿彎曲變形破壞這兩種破壞形式可以通過構造的方式予以避免。3.簡述軸心受壓構件整體穩定性的主要影響因素。（6分） 答： (1)初偏心和初彎曲的影響。由于構造的原因和截面尺寸的變異，作用在桿端的軸向壓力實際上不可避免地偏離截面形心而產生初偏心e0，使構件成為偏心受壓構件。偏心受壓構件的臨界力恒比軸

13、心受壓時低，且e0越大，臨界力降低越多。實際的軸心受壓構件不可能是完全理想的直桿，在加工制作和運輸安裝的過程中，構件肯定會產生微小彎曲，且初始撓度越大臨界力降低越多。   (2)殘余應力的影響。殘余應力對軸心受壓構件承載能力的影響主要與截面上殘余壓應力的分布位置和大小有關。殘余壓應力引起的屈服區距截面主軸的邊緣愈遠，則桿件的抗彎剛度降低的幅度愈大，桿件的屈曲臨界力降低得就愈多，反之則不顯著。此外，殘余壓應力對承載力的影響即使是對同一桿件還可能因屈曲方向不同而有差異。如翼緣為軋制邊的焊接工字形截面，其翼緣兩端為先行屈服區，若取屈服區寬度為b/時，由于它遠離截面弱軸，故對弱軸的

14、抗彎剛度降低很大，只剩下原來的1/8，但對強軸卻剩下原來的1/2(忽略腹板影響)，即前者的降低率為后者的三次方。   (3)桿端約束影響。構件端部的約束條件對構件的承載能力影響明顯，其影響可由計算長度l0來反映鋼材的機械性能指標主要有哪些？分別代表鋼材哪些方面的性能？（10分） 答：屈服強度：代表鋼材強度指標，是鋼材可達到的最大應力（2分） 抗拉強度：代表材料的強度儲備（2分） 伸長率：代表材料在單向拉伸時的塑性應變能力（2分） 冷彎性能：代表鋼材的塑性應變能力和鋼材質量的綜合指標（2分） 沖擊韌性：代表鋼材抵抗沖擊荷載的能力，是鋼材強度和塑性的綜合指標（2分）簡述鋼材塑性

15、破壞的特征和意義。 答：塑性破壞的主要特征是；破壞前具有較大的塑性變形，常在鋼材表面出現相互垂直交錯的透跡剝落線。只有當構件中的應力達到抗拉強度后才會發生破壞，破壞后的斷口呈纖維狀，色澤發暗。由于塑性破壞前總有較大的塑性變形發生，且變形持續時間較長，容易被子發現和搶修理工加固，因此不發生嚴重后果。鋼材塑性破壞前的較大塑性變形能力，可以實現構件和結構中的內力重分布，鋼結構的塑性設計就是建立在這種足夠的塑性變形能力上。建筑鋼材的伸長率是通過什么實驗確定的？實驗時如何取值？伸長率反映了鋼材的什么性質？ (8分) 答： 建筑鋼材的伸長率是通過單向拉伸實驗確定的。（4.0分） 取試件拉斷后的伸

16、長量與原標距的比值的百分率，即（公式），伸長率反映了鋼材的塑性變形能力。請評價鋼材經過常溫時的加工（冷作硬化）后，其強度、塑性性能的變化。 答：鋼材經過冷作硬化后，其強度提高（5.0分），塑性變形能力下降。在角焊縫設計中，對焊腳尺寸和計算長度有哪些構造要求？為什么？(8分) 答：1、焊縫長度對設計來說沒啥大用，一般是用來計算焊絲或焊條定額的； 2、與設計有關，那就是強度設計，先看你的結構的受力大小，方向，簡單的可以通過材料力學復雜的可以通過軟件分析計算焊縫受力情況，進而確定大小； 3、計算也可分為靜強度和疲勞強度計算兩種需要區分一下。承壓型高強螺栓和摩擦型高強螺栓承受剪力作用時在傳力和螺栓的驗

17、算上有什么區別？(7分) 答：承壓型高強螺栓承受剪力作用時螺栓直接承受剪力，需驗算螺栓的受剪和承壓承載能力。摩擦型高強螺栓承受剪力作用時螺栓不直接承受剪力，需驗算螺栓的受剪承載能力。影響鋼材機械性能的主要因素有哪些？各因素大致有哪些影響？ 1）化學成分的影響：影響較大的幾種化學成分為C、Si、Mn、S、P、O,其中碳素結構鋼中則是鐵以外的最主要元素，碳是形成鋼材強度的主要成分，隨著含碳量的提高，鋼的強度逐漸增高，而塑性和韌性下降，冷彎性能、焊接性能和抗銹蝕性能等也變劣。Si、Mn為有益元素，在普通碳素鋼中，它們是脫氧劑，可提高鋼材強度。S、P、O為有害元素，S可能引發剛才熱脆，P可能引發剛才冷

18、脆，氧與硫類似使鋼熱脆。 2） 鋼材的硬化 鋼材的硬化有三種情況：時效硬化、冷作硬化（或應變硬化）和應變時效硬化，鋼材的硬化使鋼材的強度提高，而塑性和韌性下降。 3）應力集中的影響 應力集中主要友構件的截面突變引起，嚴重的應力集中，能引起鋼材脆性破壞，在進行鋼結構設計時，應盡量使構件和連接節點的形狀和構造合理，防止截面的突然改變。 4）殘余應力的影響 殘余應力對構件的靜力強度不會產生影響，但它降低構件的剛度與穩定承載力，在進行鋼結構的焊接構造設計和施工時，應盡量減少焊接殘余應力。什么是格構式軸心受壓構件的換算長細比？ 格構式軸心受壓柱當繞虛軸失穩時，剪力主要由綴材分擔，柱的剪切變形較大，剪力造

19、成的附加繞曲影響不能忽略，故對虛軸的失穩計算，常以加大長細比的辦法來考慮剪切變形的影響，加大后的長細比稱為換算長細比。4.承壓型高強螺栓和摩擦型高強螺栓承受剪力作用時在傳力和螺栓的驗算上有什么區別？ 答：承壓型高強螺栓承受剪力作用時螺栓直接承受剪力，需驗算螺栓的受剪和承壓承載能力。摩擦型高強螺栓承受剪力作用時螺栓不直接承受剪力，需驗算螺栓的受剪承載能力。簡述哪些因素對鋼材性能有影響？（7分） 化學成分；冶金缺陷；鋼材硬化；溫度影響；應力集中；反復荷載作用。角焊縫的最大焊腳尺寸、最小焊腳尺寸、最大計算長度及最小計算長度有那些規定？（8分） 答：3、鋼材有哪幾項主要機械性能指標？各項指標可用來衡量鋼材哪些方面的性能？ （7分） 答：屈服強度：代表鋼材強度指標，是鋼材可達到的最大應力（2分） 抗拉強度：代表材料的強度儲備（2分） 伸長率：代表材料在單向拉伸時的塑性應變能力（2分） 冷彎性能：代表鋼材的塑性應變能力和鋼材質量的綜合指標（2分） 沖擊韌性：代表鋼材抵抗沖擊荷載的能力，是鋼材強度和塑性的綜合指標（2分）對接焊縫坡口的型式主要由什么條件決定？通常用的坡口型式有幾種？（7