鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計原理考試復(fù)習(xí)題

朽木易折，金石可鏤。千里之行，始于足下。第頁/共頁鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計原理考試復(fù)習(xí)題一、填空題1.鋼結(jié)構(gòu)計算的兩種極限狀態(tài)是承載能力極限狀態(tài)和正常使用極限狀態(tài)。2.鋼結(jié)構(gòu)具有輕質(zhì)高強、材質(zhì)勻稱，韌性和塑性良好、裝配程度高，施工周期短、密閉性好、耐熱不耐火和易銹蝕等特點。3.鋼材的破壞形式有塑性破壞和脆性破壞。4.影響鋼材性能的主要因素有化學(xué)成分、冶煉，澆注，軋制、鋼材硬化、溫度、應(yīng)力擴(kuò)散、殘余應(yīng)力、重復(fù)荷載作用和鋼材缺陷。5.影響鋼材疲勞的主要因素有應(yīng)力擴(kuò)散、應(yīng)力幅（對焊接結(jié)構(gòu)）或應(yīng)力比（對非焊接結(jié)構(gòu)）、應(yīng)力循環(huán)次數(shù)6.建造鋼材的主要機(jī)械性能指標(biāo)是屈服點、抗拉強度、伸長率、沖擊韌性、和冷彎性能。7.鋼結(jié)構(gòu)的銜接主意有焊接銜接、鉚釘銜接和螺栓銜接。8.角焊縫的計算長度不得小于8hf，也不得小于40mm。側(cè)面角焊縫承受靜載時，其計算長度不宜大于60hf。9.普通螺栓抗剪銜接中，其破壞有五種可能的形式，即螺栓剪壞、孔壁擠壓壞、構(gòu)件被拉斷、端部鋼板被剪壞和螺栓彎曲破壞。10.高強度螺栓預(yù)拉力設(shè)計值與螺栓材質(zhì)和螺栓有效面積有關(guān)。11.軸心壓桿可能的屈曲形式有彎曲屈曲、扭轉(zhuǎn)屈曲和彎扭屈曲。12.軸心受壓構(gòu)件的穩(wěn)定系數(shù)與殘余應(yīng)力、初彎曲和初偏心和長細(xì)比有關(guān)。13.提高鋼梁整體穩(wěn)定性的有效途徑是加強受壓翼緣和增強側(cè)向支承點。14.影響鋼梁整體穩(wěn)定的主要因素有荷載類型、荷載作用點位置、梁的截面形式、側(cè)向支承點的位置和距離和梁端支承條件。15.焊接組合工字梁，翼緣的局部穩(wěn)定常采用限制寬厚比的主意來保證，而腹板的局部穩(wěn)定則常采用設(shè)置加勁肋的主意來解決。二、問答題1.鋼結(jié)構(gòu)具有哪些特點？答：鋼結(jié)構(gòu)具有的特點：○1鋼材強度高，結(jié)構(gòu)分量輕○2鋼材內(nèi)部組織比較勻稱，有良好的塑性和韌性○3鋼結(jié)構(gòu)裝配化程度高，施工周期短○4鋼材能發(fā)明密閉性要求較高的結(jié)構(gòu)○5鋼結(jié)構(gòu)耐熱，但不耐火○6鋼結(jié)構(gòu)易銹蝕，維護(hù)費用大。2.鋼結(jié)構(gòu)的合理應(yīng)用范圍是什么？答：鋼結(jié)構(gòu)的合理應(yīng)用范圍：○1重型廠房結(jié)構(gòu)○2大跨度房屋的屋蓋結(jié)構(gòu)○3高層及多層建造○4輕型鋼結(jié)構(gòu)○5塔桅結(jié)構(gòu)○6板殼結(jié)構(gòu)○7橋梁結(jié)構(gòu)○8移動式結(jié)構(gòu)3.鋼結(jié)構(gòu)對材料性能有哪些要求？答：鋼結(jié)構(gòu)對材料性能的要求：○1較高的抗拉強度fu和屈服點fy○2較好的塑性、韌性及耐疲勞性能○3良好的加工性能4.鋼材的主要機(jī)械性能指標(biāo)是什么？各由什么實驗得到？答：鋼材的主要機(jī)械性能指標(biāo)是屈服點、抗拉強度、伸長率、沖擊韌性、冷彎性能。其中屈服點、抗拉強度和伸長率由一次靜力單向勻稱拉伸實驗得到；冷彎性能是由冷彎實驗顯示出來；沖擊韌性是由沖擊實驗使試件斷裂來測定。5.影響鋼材性能的主要因素是什么？答：影響鋼材性能的主要因素有：○1化學(xué)成分○2鋼材缺陷○3冶煉，澆注，軋制○4鋼材硬化○5溫度○6應(yīng)力擴(kuò)散○7殘余應(yīng)力○8重復(fù)荷載作用6.什么是鋼材的疲勞？影響鋼材疲勞的主要因素有哪些？答：鋼材在延續(xù)反復(fù)荷載作用下，當(dāng)應(yīng)力還低于鋼材的抗拉強度，甚至還低于屈服點時也會發(fā)生斷裂破壞，這種現(xiàn)象稱為鋼材的疲勞或疲勞破壞。影響鋼材疲勞的主要因素是應(yīng)力擴(kuò)散、應(yīng)力幅（對焊接結(jié)構(gòu)）或應(yīng)力比（對非焊接結(jié)構(gòu)）以及應(yīng)力循環(huán)次數(shù)。7.選用鋼材通常應(yīng)考慮哪些因素？答：選用鋼材通?？紤]的因素有：○1結(jié)構(gòu)的重要性○2荷載特征○3銜接主意○4結(jié)構(gòu)的工作環(huán)境溫度○5結(jié)構(gòu)的受力性質(zhì)8.鋼結(jié)構(gòu)有哪些銜接主意？各有什么優(yōu)缺點？答：鋼結(jié)構(gòu)常用的銜接主意有：焊接銜接、鉚釘銜接和螺栓銜接三種。焊接的優(yōu)點：○1不需打孔，省工省時；○2任何形狀的構(gòu)件可直接銜接，銜接構(gòu)造方便；○3氣密性、水密性好，結(jié)構(gòu)剛度較大，整體性能較好9.焊縫可能存在的缺陷有哪些？答：焊縫可能存在的缺陷有裂紋、氣孔、夾碴、燒穿、咬邊、未焊透、弧坑和焊瘤。10.焊縫的質(zhì)量級別有幾級？各有哪些詳細(xì)檢驗要求？答：焊縫質(zhì)量分為三個等級。三級質(zhì)量檢查只對所有焊縫舉行外觀缺陷及幾何尺寸檢查，其外觀可見缺陷及幾何尺寸偏差必須符合三級合格標(biāo)準(zhǔn)要求；二級質(zhì)量檢查除對外觀舉行檢查并達(dá)到二級質(zhì)量合格標(biāo)準(zhǔn)外，還需用超聲波或射線探傷20％焊縫，達(dá)到B級檢驗Ⅲ級合格要求；一級質(zhì)量檢查除外觀舉行檢查并符合一級合格標(biāo)準(zhǔn)外，還需用超聲波或射線對焊縫100％探傷，達(dá)到B級檢驗Ⅱ級合格要求；?11.對接焊縫的構(gòu)造要求有哪些？答：對接焊縫的構(gòu)造要求有：1普通的對接焊多采用焊透縫，惟獨當(dāng)板件較厚，內(nèi)力較小，且受靜載作用時，可采用未焊透的對接縫?！?為保證對接焊縫的質(zhì)量，可按焊件厚度不同，將焊口邊緣加工成不同形式的坡口。○3起落弧處易有焊接缺陷，所以要用引弧板。但采用引弧板施工復(fù)雜，因此除承受動力荷載外，普通不用引弧板，而○是計算時為對接焊縫將焊縫長度減2t（t為較小焊件厚度）。4對于變厚度（或變寬度）板的對接，在板的一面（一側(cè)）或兩面（兩側(cè)）切成坡度不大于1:2.5的斜面，避免應(yīng)○力擴(kuò)散?！?當(dāng)鋼板在縱橫兩方向舉行對接焊時，焊縫可采用十字形或T形交錯對接，當(dāng)用T形交錯時，交錯點的間距不得小于200mm。12.角焊縫的計算假定是什么？角焊縫有哪些主要構(gòu)造要求？答：角焊縫的計算假定是：1破壞沿有效載面；2破壞面上應(yīng)力勻稱分布。13.焊接殘余應(yīng)力和焊接殘余變形是如何產(chǎn)生的？焊接殘余應(yīng)力和焊接殘余變形對結(jié)構(gòu)性能有何影響？減少焊接殘余應(yīng)力和焊接殘余變形的主意有哪些？答：鋼材在施焊過程中會在焊縫及附近區(qū)域內(nèi)形成不勻稱的溫度場，在高溫區(qū)產(chǎn)生拉應(yīng)力，低溫區(qū)產(chǎn)生相應(yīng)的壓應(yīng)力。在無外界約束的情況下，焊件內(nèi)的拉應(yīng)力和壓應(yīng)力自相平衡。這種應(yīng)力稱焊接殘余應(yīng)力。隨焊接殘余應(yīng)力的產(chǎn)生，同時也會浮上不同方向的不勻稱收縮變形，稱為焊接殘余變形。焊接殘余應(yīng)力的影響：1對塑性較好的材料，對靜力強度無影響；2降低構(gòu)件的剛度；3降低構(gòu)件的穩(wěn)定承載力；○○○4降低結(jié)構(gòu)的疲勞強度；○5在低溫條件下承載，加速構(gòu)件的脆性破壞?！鸷附託堄嘧冃蔚挠绊懀鹤冃稳舫隽耸┕を炇找?guī)范所容許的范圍，將會影響結(jié)構(gòu)的安裝、正常使用和安全承載；所以，對過大的殘余變形必須加以矯正。減少焊接殘余應(yīng)力和變形的主意：1合理設(shè)計:挑選適當(dāng)?shù)暮改_尺寸、焊縫布置應(yīng)盡可能對稱、舉行合理的焊接工藝設(shè)計，挑選合理的施焊順序。2準(zhǔn)確施工：在發(fā)明工藝上，采用反變形和局部加熱法；按焊接工藝鄭重施焊，避免隨意性；盡量采用自動焊或半自動焊，手工焊時避免仰焊。14.普通螺栓銜接和摩擦型高強度螺栓銜接，在抗剪銜接中，它們的傳力方式和破壞形式有何不同？答：普通螺栓銜接中的抗剪螺栓銜接是依賴螺栓抗剪和孔壁承壓來傳遞外力。當(dāng)受剪螺栓銜接在達(dá)到極限承載力時，可能浮上五種破壞形式，即螺栓被剪斷、孔壁被擠壓壞、構(gòu)件被拉斷、構(gòu)件端部被剪壞和螺栓彎曲破壞。高強螺栓銜接中的抗剪螺栓銜接時，通過擰緊螺帽使螺桿產(chǎn)生預(yù)拉力，同時也使被銜接件接觸面互相壓緊而產(chǎn)生相應(yīng)的摩擦力，依賴摩擦力來傳遞外力。它是以摩擦力剛被克服，構(gòu)件開始產(chǎn)生滑移做為承載能力的極限狀態(tài)。15.螺栓的羅列有哪些構(gòu)造要求？答：螺栓羅列的構(gòu)造要求：○1受力要求:端距限制—－防止孔端鋼板剪斷，≥2do；螺孔中距限制—限制下限以防止孔間板破碎即保證≥3do，限制上限以防止板間翹曲?！?構(gòu)造要求:防止板翹曲后浸入潮氣而腐蝕，限制螺孔中距最大值。○3施工要求:為便于擰緊螺栓，宜留適當(dāng)間距。16.普通螺栓抗剪銜接中，有可能浮上哪幾種破壞形式？詳細(xì)設(shè)計時，哪些破壞形式是通過計算來防止的？哪些是通過構(gòu)造措施來防止的？如何防止？答：普通螺栓抗剪銜接中的五種破壞形式：螺栓被剪斷、孔壁被擠壓壞、構(gòu)件被拉斷、構(gòu)件端部被剪壞和螺栓彎曲破壞。以上五種可能破壞形式的前三種，可通過相應(yīng)的強度計算來防止，后兩種可采取相應(yīng)的構(gòu)件措施來保證。普通當(dāng)構(gòu)件上螺孔的端距大于2d0時，可以避免端部沖剪破壞；當(dāng)螺栓夾緊長度不超過其直徑的五倍，則可防止螺桿產(chǎn)生過大的彎曲變形。17.高強度螺栓的8.8級和10.9級代表什么含義？答：級別代號中，小數(shù)點前的數(shù)字是螺栓材料經(jīng)熱處理后的最低抗拉強度，小數(shù)點后數(shù)字是材料的屈強比（fy/fu）。8.8級為：fu≥800N/mm2，fy/fu=0.810.9級為：fu≥1000N/mm2，fy/fu=0.918.軸心壓桿有哪些屈曲形式？答：受軸心壓力作用的直桿或柱，當(dāng)壓力達(dá)到臨界值時，會發(fā)生有直線平衡狀態(tài)改變?yōu)閺澢胶鉅顟B(tài)變形分枝現(xiàn)象，這種現(xiàn)象稱為壓桿屈曲或整體穩(wěn)定，發(fā)生變形分枝的失穩(wěn)問題稱為第一類穩(wěn)定問題。因為壓桿截面形式和桿端支承條件不同，在軸心壓力作用下可能發(fā)生的屈曲變形有三種形式，即彎曲屈曲、扭轉(zhuǎn)屈曲和彎扭屈曲。19.在考慮實際軸心壓桿的臨界力時應(yīng)考慮哪些初始缺陷的影響？答：在考慮實際軸心壓桿的臨界力時應(yīng)考慮殘余應(yīng)力的影響、初彎曲和初偏心的影響、桿端約束的影響。20.在計算格構(gòu)式軸心受壓構(gòu)件的整體穩(wěn)定時，對虛軸為什么要采用換算長細(xì)比？答：格構(gòu)式軸心受壓構(gòu)件一旦繞虛軸失穩(wěn)，截面上的橫向剪力必須通過綴材來傳遞。但因綴材本身比較柔細(xì)，傳遞剪力時所產(chǎn)生的變形較大，從而使構(gòu)件產(chǎn)生較大的附加變形，并降低穩(wěn)定臨界力。所以在計算整體穩(wěn)定時，對虛軸要采用換算長細(xì)比（通過加大長細(xì)比的主意來考慮綴材變形對降低穩(wěn)定臨界力的影響）21.什么叫鋼梁喪失整體穩(wěn)定？影響鋼梁整體穩(wěn)定的主要因素是什么？提高鋼梁整體穩(wěn)定的有效措施是什么？答：鋼梁在彎矩較小時，梁的側(cè)向保持平直而無側(cè)向變形；即使受到偶爾的側(cè)向干擾力，其側(cè)向變形也只是在一定的限度內(nèi)，并隨著干擾力的除去而出現(xiàn)。但當(dāng)彎矩增強使受壓翼緣的彎曲壓應(yīng)力達(dá)到某一數(shù)值時，鋼梁在偶爾的側(cè)向干擾力作用下會驟然離開最大剛度平面向側(cè)向彎曲，并同時陪同著扭轉(zhuǎn)。這時即使除去側(cè)向干擾力，側(cè)向彎扭變形也不再出現(xiàn)，如彎矩再稍許增大，則側(cè)向彎扭變形疾馳增大，產(chǎn)生彎扭屈曲，梁失去繼續(xù)承受荷載的能力，這種現(xiàn)象稱為鋼梁喪失整體穩(wěn)定。影響鋼梁整體穩(wěn)定的主要因素有：荷載類型、荷載作用點位置、梁的截面形式、側(cè)向支承點的位置和距離、梁端支承條件。提高鋼梁整體穩(wěn)定性的有效措施是加強受壓翼緣、增強側(cè)向支承點22.什么叫鋼梁喪失局部穩(wěn)定？怎樣驗算組合鋼梁翼緣和腹板的局部穩(wěn)定？答：在鋼梁中，當(dāng)腹板或翼緣的高厚比或?qū)捄癖冗^大時，就有可能在梁發(fā)生強度破壞或喪失整體穩(wěn)定之前，組成梁的腹板或翼緣浮上偏離其本來平面位置的波狀屈曲，這種現(xiàn)象稱為鋼梁的局部失穩(wěn)。23.壓彎構(gòu)件的整體穩(wěn)定計算與軸心受壓構(gòu)件有何不同？答：可見，壓彎構(gòu)件的整體穩(wěn)定計算比軸心受壓構(gòu)件要復(fù)雜。