钢结构基本原理-思考题简答题-答案
钢结构基本原理简答题思考题答案
2、钢结构的特点是什么？
①强度高、重量轻；②材质均匀、可靠性高；
③塑性、韧性好；④工业化程度高；⑤安装方便、
施工期短；⑥密闭性好、耐火性差；⑦耐腐蚀性差。第二章钢结构的材料
6、什么是钢材的主要力学性能（机械性能）？
钢材的主要力学性能（机械性能）通常是指钢厂生产供应的钢材在标准条件（20 5℃）下均匀
拉伸、冷弯和冲击等单独作用下显示的各种机械性
能（静力、动力强度和塑性、韧性等）。
7、为什么钢材的单向均匀拉伸试验是钢材机械性能的常用试验方法？
钢材的单向均匀拉伸比压缩、剪切等试验简单易行，试件受力明确，对钢材缺陷的反应比较敏感，试验所得各项机械性能指标对于其它受力状态的
性能也具有代表性。因此，它是钢材机械性能的常
用试验方法。
8、净力拉伸试验的条件有哪些？
①规定形状和尺寸的标准试件；②常温
（20 5℃）；③加载速度缓慢（以规定的应力或应
变速度逐渐施加荷载）。
9、在钢材静力拉伸试验测定其机械性能时，常用应力-
应变曲线来表示。其中纵坐标为名义应力，试解释何谓名义应力？
所谓名义应力即为试件横截面上的名义应力 =F/A0（F、A0为试件的受拉荷载和原横截面面积）。10、钢材的弹性？
对钢材进行拉伸试验，当应力 不超过某一定值时，试件应力的增或减相应引起应变的增或减；
卸除荷载后（ =0）试件变形也完全恢复（ε=0），没有残余变形。钢材的这种性质叫弹性。
11、解释名词：比例极限。
比例极限：它是对钢材静力拉伸试验时，应力-应变曲线中直线段的最大值，当应力不超过比例极限时，应力应变成正比关系。
12、解释名词：屈服点
屈服点：当钢材的应力不增加而应变继续发展时所对应的应力值为钢材的屈服点。
13、解释名词：弹性变形
弹性变形：卸除荷载后，可以完全恢复的变形为弹性变形。
14、解释名词：塑性变形
塑性变形：卸除荷载后，不能恢复的变形。
15、解释名词：抗拉强度
抗拉强度：钢构件受拉断裂时所对应的强度值。
16、解释名词：伸长率
伸长率是钢结构试件断裂时相对原试件标定长度的伸长量与原试件标定长度的比值，用δ
5
；或δ10表示。δ 5 表示试件标距l0与横截面直径d0之
比为5；δ
10表示试件标距l
与横截面直径d
之比
为10。对于板状试件取等效直径d
0=2
π0
A A0为板
件的横截面面积。
17、钢材承载力极限状态的标志是什么、并做必要的解释。
钢材在弹性阶段工作即σ﹤f
y
时，应力与应变间大体呈线性正比关系，其应变或变形值很小，钢材具有持续承受荷载的能力；但当在非弹性阶段工
作即σ﹥f
y
时，钢材屈服并暂时失去了继续承受荷载的能力，伴随产生很大的不适于继续受力或使用
的变形。因此钢结构设计中常把屈服强度f
y
定为构件应力可以达到的限值，亦即把钢材应力达到屈服
强度f
y
作为强度承载力极限状态的标志。
18、解释屈强比的概念及意义。
钢材屈服强度与抗拉强度之比称为屈强比。屈
强比表明设计强度的一种储备，屈强比愈大，强度
储备愈小，不够安全；屈强比愈小，强度储备愈大，结构愈安全，但当钢材屈强比过小时，其强度利用
率低，、不经济。
19、什么是钢材的冷弯性能？
钢材的冷弯性能是衡量钢材在常温下弯曲加工产生塑性变形时对产生裂纹的抵抗能力的一项
指标。
20、钢材的冷弯性能和哪些因素有关？
钢材的冷弯性能取决于钢材的质量，并与试验所取弯心直径d对钢材厚度a的比值有关。
21、能否用钢材的冷弯性能考察钢材在复杂应力状态下发展塑性变形能力，为什么？
钢材的冷弯性能不但是检验钢材适应冷加工能力和显示钢材内部缺陷（如分层、离析、非金属
夹杂、气泡等）状况的一项指标；而且由于冷加工
时试件中部受弯部位受到冲头挤压以及弯曲和剪
切的复杂作用，因此也是考察钢材在复杂应力状态
下发展塑性变形能力的一项标志。
22、什么是钢材的冲击韧性？
钢材的冲击韧性是指钢材在冲击荷载作用下断裂时吸收机械能的一种能力，是衡量钢材抵抗可
能因低温、应力集中、冲击荷载作用等而导致脆性断裂能力的一项机械性能。
23、测定钢材冲击韧性时，常用标准试件的型式有哪几种？
测定钢材冲击韧性时，常用标准试件的型式有梅氏（Mesnager）U型缺口试件和夏比（Charp）V 型缺口试件两种。
24、如何测定钢材的冲击韧性？
钢材的冲击韧性通常采用有特定缺口的标准试件，在材料试验机上进行冲击荷载试验，使试件断裂来测定。
25、何谓钢材的弹性极限？
对钢材进行拉伸试验，当应力 不超过某一定值时，试件应力的增或减相应引起应变的增或减；
卸除荷载后（ =0）试件变形也完全恢复（ε=0），没有残余变形。钢材的这种性质叫弹性。在应力-
称为应变曲线上，弹性阶段所对应的最高应力点f
e 弹性极限。
的含26、试解释钢材U型缺口试件的冲击韧性指标α
k
义。
钢材U型缺口试件的冲击韧性指标一般用冲击值α
表示，即用冲击荷载使试件断裂时试件所吸k
收（消耗）的功A
除以缺口处横截面面积所得的值，
k
其单位为J/mm2（即Nmm/mm2）或Nmm/mm2。
的含27、试解释钢材V型缺口试件的冲击韧性指标A
kv
义。
钢材V型缺口试件的冲击韧性指标一般用冲击功A
来表示。
kv
29、钢材的冲击韧性和哪些因素有关？
钢材的冲击韧性与①钢材质量、②试件缺口状况、③加载速度、④温度、⑤钢材厚度有关。其中
温度越低、钢材厚度越大，其冲击韧性越差。30、决定钢材机械和加工工艺性能的主要因素是什么？
什么因素与钢材的机械性能有密切关系？什么因
素对钢材的机械性能有重要影响？
决定钢材机械和加工工艺性能的主要因素是
①钢材的化学成分及其②微观组织结构；
钢材的①冶炼、②浇注、③轧制等生产工艺与钢材的机械性能有密切关系；
钢结构的①加工、②构造、③尺寸、④受力状态、及其所处的⑤环境温度等对钢材的机械性能有
重要影响？
31、钢的主要化学成分是什么？钢材中的微量元素包括什么？
钢材主要化学成分是铁，在普通的碳素钢中约占99%；
钢材中的微量元素有①碳（C）；②有利元素锰（Mn）、硅（Si）；③有害杂质元素硫（S）、磷（P）、氧（O）、氮（N）、氢（H）；④在合金钢中还有特意
添加以改善钢材性能的某些合金元素，如锰（Mn）、钒（V）等。
32、碳元素对钢材的性能有哪些影响？
碳含量对钢的强度、塑性、韧性和焊接性有决定性的影响。（其中焊接性是指钢材对焊接的适应
性，主要指在一定的焊接工艺条件下获得优质焊接
接头的难易程度。）随着碳含量的增加，钢材的抗
拉强度和屈服强度提高；但其塑性、冷弯性能和冲
击韧性、特别是低温冲击韧性降低，焊接性也变坏。
结构钢材的碳含量不能过高，通常不超过0.22%。
36、硫元素对钢材的性能有哪些影响？
硫是钢中十分有害的元素。①硫的化合物使钢的焊接性变坏；②硫降低钢材的塑性和冲击韧性。37、磷元素对钢材的性能有哪些影响？
磷是钢中十分有害的元素。磷的有害作用主要
是①使钢在低温时韧性降低并容易产生脆性破坏；
在高温时，②磷会降低钢的塑性。
38、何为“热脆”？
硫与铁的化合物硫化铁（FeS），散布在钢材纯铁体的间层中，当温度在800～1200℃时熔化而使
钢材出现裂纹，这种现象称为“热脆”。“热脆”会
使钢的焊接性变坏。
39、何为“冷脆”？
钢材中由于某些有害元素的存在（如磷元素），使钢材在低温时韧性降低并容易产生脆性破坏，这
种现象称为“冷脆”。
42、钢冶炼后因浇注方法（脱氧程度或方法）不同可以分为几种？
钢冶炼后因浇注方法不同可以分为四种，分别是：①沸腾钢、②半镇静钢、③镇静钢、和④特殊
镇静钢。
43、什么是沸腾钢？
沸腾钢是在炉中和盛钢桶中的熔炼钢液中仅用弱脱氧剂锰铁进行脱氧，当钢液注锭时，钢液中
仍保留有相当多的氧化铁，与其中的碳等化合生成
一氧化碳（CO）等气体大量逸出，致使钢液剧烈“沸
腾”，所以称其为沸腾钢。
44、沸腾钢具有什么特点？
沸腾钢的缺点是：①沸腾钢注锭后，冷却速度快，溶于钢液中的气体不能全部逸出，而且容易形
成气泡包在钢锭中；②“沸腾”使硫、磷杂质分布
不均匀，出现其局部富集的“偏析”现象；③钢的
“偏析”及分布不均匀的气泡，不但使钢材的质量
不均匀，而且常常使轧制钢材产生分层，降低钢材、特别是厚钢板的抗层状撕裂（即钢板在厚度方向上
受拉而分层破坏）的能力。
沸腾钢的优点是：①沸腾钢生产工艺简单；②价格便宜；③质量能满足一般承重钢结构的要求，因此其应用范围比较广泛。
45、什么是镇静钢？
镇静钢是在熔炼钢液中加入适量的强脱氧剂硅（或铝）和锰等，进行彻底脱氧，因而钢液注锭
时不发生沸腾现象，钢液在钢锭模中平静地逐渐冷
却，所以称其为镇静钢。
46、镇静钢具有什么特点？
镇静钢的优点是：由于钢液不沸腾、冷却速度比较慢，钢液中的残余气体比较容易逸出，因而
①钢材的质量优良、质地均匀、组织致密、杂质少、
偏析小。与沸腾钢相比，②其冲击韧性和焊接性比
较好；③冷脆和时效敏感性比较小；④强度和塑性
也略高。
镇静钢的缺点是：①镇静钢需要一定量的强脱氧剂；②铸锭时需要适当保温；③工艺过程复杂；
④冷却后钢锭头部因缩凹而需要切除的部分（约为
20%）比较多；⑤价格相应也较高。
47、什么是半镇静钢？
半镇静钢是在熔炼钢液中加入少量的强脱氧剂氧化硅（或铝），其脱氧程度、质量、价格介于
沸腾钢和镇静钢之间，因而称其为半镇静钢。48、什么是特殊镇静钢？
特殊镇静钢的脱氧程度比镇静钢更高，一般应含有足够的形成细晶粒结构的元素，如铝等，通常
是用硅脱氧后再用铝补充脱氧。我国碳元素结构钢
中的Q235-D钢，以及桥梁用钢如16Mnq等属特殊
镇静钢。
50、热处理的作用是什么？
普通钢材轧制后是自然堆放而不做热处理。如经过适当的热处理，则可以显著提高其强度并保持
其良好的塑性和韧性。我国一般钢结构中目前尚不
采用热处理钢材，而高强度螺栓则是用一些强度较
高的优质碳素结构钢（45、35号钢）或低合金结
构钢（20MnTiB、40B、35VB钢等），制成螺栓后进行热处理调质（淬火后高温回火），以进一步提高其强度和质量性能。
51、钢材中的残余应力是如何产生的？
热轧型钢中的热轧残余应力是因其热轧后不均匀冷却而产生的。其发生机理是：
①在型钢热轧终结时，其截面各处的温度大体
相同，但其边缘、尖角及薄细部位因与空气接触表面多而冷却凝固较快，其余部分冷却凝固较迟缓。
先冷却部位常形成强劲的约束，阻止后冷却部位金属的自由收缩，从而常使随后冷却的部位受拉，在型钢中产生复杂的残余应力分布。
②钢材在以后的调直和加工（剪切、气割、焊
接等）还将改变“①”中的残余应力分布。
钢材或构件经过退火或其它方法处理后，其残余应力可部分乃至全部消除。
52、残余应力对钢材的受力性能有何影响？
①钢构件承受荷载时，荷载引起的应力将与截
面残余应力叠加，使构件某些部位提前达到屈服强度并发展塑性变形。如继续增加荷载，只有截面弹性区承受荷载的增加值，而塑性区的应力不再增加。所以，构件达到强度极限状态时的截面应力状
态与没有残余应力时完全相同，即残余应力不影响
构件强度。
②由于构件截面塑性区退出受力和发展塑性
变形，残余应力将降低构件的刚度和稳定性。
③残余应力特别是焊接残余应力与荷载应力
叠加后，常使钢材处于二维或三维的复杂应力状态下受力，将降低其抗冲击断裂和抗疲劳破坏的能力。
53、温度对钢材的机械性能有何影响？
钢材的机械性能随温度的不同而有变化，①当温度由常温升高时，钢材的屈服强度f
y
、抗拉强度
f
u
和弹性模量E的总趋势是降低的，但在150℃以下时变化不大；②钢材的温度由常温下降至负温度
范围内时，钢材的强度（f
y 、f
u
）等虽有提高，但
塑性和韧性降低、脆性增加。
54、何为“蓝脆”？
当温度在250℃左右时，钢材的抗拉强度f
u
反而有比较大的提高，但此时相应的伸长率δ比较低、冲击韧性变差，钢材在此温度范围内破坏时常呈脆性破坏特征，称其为“蓝脆”。
55、什么是钢材的冷加工硬化（冷作硬化、应变硬化）？
σ
J H
载载
O O/ε
如图所示：由钢材重复加载的σ-ε曲线显示，当第一次加载（由O点开始）至已经发展塑性变形的J点后完全卸载至O/点；当再次加载时σ-ε曲线大致将按卸载时的原有直线O/J回升，荷载更大时再沿原来的钢材一次加载情况的σ-ε曲线的JGH段变化，表现为钢材的屈服强度提高，弹性范围增加，塑性和伸长率降低。钢材的这种性质称为钢材的冷加工硬化（冷作硬化、应变硬化）。56、钢材的冷加工硬化对钢材的性能有何影响？
钢材在冷拉、冷拔、冷弯、冲切、剪切等冷加工时都会产生很大的塑性变形，由此产生冷作硬化。①冷作硬化可提高钢材的屈服强度，②但同时降低塑性和增加脆性，③对钢结构特别是承受动力荷载的钢结构是不利的。
57、何为钢材的实效硬化？
钢材随时间进展将使屈服强度和抗拉强度提高、伸长率和冲击韧性降低，称为钢材的实效硬化。58、试解释钢材发生实效硬化的机理？
钢材发生实效硬化是由于高温时溶于钢材纯铁体中极少量的氮等，随着时间的延长从纯铁中析出，并形成自由氮化物而存在于纯铁晶粒间的滑动面上，阻止了纯铁体晶粒间的滑移，因而约束了塑性发展。
60、何为钢材的应力集中？
钢材的标准拉伸试验是采用经过机械加工的光滑圆形或板状试件，在轴心拉力作用下试件截面应力分布均匀。而实际钢结构的构件中常有孔洞、缺口等，致使构件截面突然改变。在荷载作用下，这些截面突变处的某些部位（孔洞边缘或缺口尖端等处）将产生局部高峰应力，其余部位应力比较低而且分布极不均匀，这种现象称为钢材的应力集中。
61、何为应力集中系数？并叙述其作用。
通常把钢材截面的高峰应力与平均应力（当构件截面受轴心力作用时）的比值称为应力集中系数。用希腊字母η表示。
应力集中系数可表明应力集中程度的高低，其
值取决于构件截面突然改变的急剧程度。
62、试叙述应力集中对钢材性能的影响。
①在应力集中的高峰应力区内，通常存在着同
号的平面应力状态或立体（三维）应力状态，这种应力状态使钢材的变形发展困难而导致脆性状态破坏。钢材构件截面缺口改变愈急剧、即应力集中愈高的试件，其抗拉强度愈高，但塑性愈差、发生脆性破坏的可能性也愈大。
②应力集中引起孔槽边缘处局部的应力高峰；
当结构所受净力荷载不断增加时，高峰应力及其邻近处局部钢材将首先达到屈服强度。此后继续增加荷载将使该处发展塑性变形而应力保持不变，所增加的荷载由邻近应力较低处即尚未达到屈服强度部分的钢材承受。然后塑性区逐步扩展，直到构件全截面都达到屈服强度时即为强度的极限状态。因此，因此应力集中一般不影响截面的静力极限承载力，具体进行钢结构设计时可不考虑应力集中的影响。
③比较严重的应力集中、特别是在动力荷载作
用下，加上残余应力和钢材加工的冷作硬化等不利因素的影响，常是结构、尤其在低温环境下工作的钢结构发生脆性破坏的重要原因。
所以进行钢结构设计时，应尽量减免构件截面的急剧改变，以减少应力集中，从构造上防止构件的脆性破坏。
63、什么是钢材的疲劳或疲劳破坏？
钢材在循环应力多次反复作用下裂纹生成、裂纹扩展、以至钢材断裂破坏的现象称为钢材的疲劳和疲劳破坏。
64、钢材的疲劳破坏有何特征？
钢材发生疲劳破坏时，①破坏面上的应力低于钢材的抗拉强度，甚至低于其屈服强度；②破坏断口比较整齐，其表面有比较清楚的疲劳纹理，该纹理显示以某点为中心向外呈半椭圆状放射型的海滨沙滩痕迹般的现象；③通常构件没有明显的变形，呈现出突然的脆性破坏特征。
65、钢材的疲劳破坏与什么因素有关？
钢材的疲劳破坏与①钢材的质量、②构件的几何尺寸、③钢材的缺陷、④循环荷载在钢材内部引起的反复循环应力的特征⑤及循环次数有关。66、钢材的疲劳破坏应力幅或疲劳容许应力幅主要取决于哪些因素？哪些因素影响不显著？
因为钢构件或连接的疲劳破坏是在循环应力反复作用下，产生疲劳裂纹并发生扩展，最终导致
钢构件或连接断裂。所以，疲劳破坏应力幅或疲劳容许应力幅主要取决于①应力循环次数n、②构件或连接的具体构造细节和③应力集中程度。
钢材强度等级对疲劳破坏应力幅或疲劳寿命的影响并不显著。
67、钢材疲劳破坏时循环应力特征用什么来描述？
钢材疲劳破坏时的循环应力特征可用应力随时间变化的曲线即应力谱描述。疲劳破坏试验通常采用正弦波应力谱，标志应力谱特征①可用应力比ρ=σmin/σmax和②σmax（σmax和σmin分别为绝对值最大和最小应力，并常以σ
max
的应力为正）来表示；
③也可以用应力幅△σ=σ
max -σ
min
和④σ
max
表示。
68、何为钢材的疲劳强度极限？或何为钢材的耐久疲劳强度？
根据钢材的疲劳试验结果，当钢材、试件、试
验环境条件相同、并且应力比ρ=σ
min /σ
max
为定值
时，最大应力σ
max
随疲劳破坏时应力循环次数n的增加而降低，而且σ-n曲线具有平行于n轴的渐进
线。当n趋于很大时，σ
max 趋于σ
e
f。σ
e
f表示应力
循环无穷多次时试件不致发生疲劳破坏的循环应力σ
max
的极限值，称为钢材的疲劳强度极限或称为钢材的耐久疲劳强度。
69、何为钢材的条件疲劳强度？
由于钢材的应力循环次数n≥5×106时的疲劳强度变化已经趋于很小，实际应用上常取相应于n=5×106次的疲劳强度作为钢材的耐久疲劳强度，
称为钢材而相应于其它循环次数的疲劳强度σ
max
的条件疲劳强度。
71、对何种钢结构及对钢结构的何部位在何种条件下应进行疲劳计算？
钢结构设计规范规定：对承受动力荷载重复作用的钢构件（如吊车梁、吊车桁架等），当应力变化的循环次数n≥105次时，应对应力循环中出现拉应力的部位进行疲劳计算。而对于上述条件下，出现压应力的部位则不进行疲劳计算，这是因为，对于钢构件或其连接中的微裂纹在压应力的作用下，裂纹不会扩展，而且有逐渐闭合的趋势。
72、对钢结构进行疲劳计算时应选用荷载的什么值？如何考虑动力系数对荷载的影响？
计算疲劳破坏时，作用于钢结构的荷载取标准值，不乘荷载分项系数，也不乘动力系数，并按弹性方法计算其应力。这是因为引起疲劳破坏的荷载是经常重复作用的正常使用荷载，即不乘分项系数的荷载标准值。
动力系数的影响在以试验为基础确定的疲劳计算公式和参数中已经加以考虑。
73、对钢结构进行疲劳计算时，如何考虑应力集中与缺陷对疲劳的影响？
在对钢结构进行疲劳计算时，不另外考虑应力集中与缺陷（如气孔、非金属夹杂、偏析、咬边、未焊透、未熔透等）的影响，其不利影响已在各部位按具体构造进行疲劳计算分类时加以考虑。但在设计时应该注意从构造上避免过大的应力集中，特殊不利情况时另作考虑。
74、什么叫做钢材或钢结构的脆性断裂？
钢材或钢结构的脆性断裂是指低于名义应力（钢材做拉伸试验时的抗拉强度或屈服强度）情况下发生突然断裂的破坏。其断裂面通常是纹理方向单一和比较平的劈裂表面，很少或没有剪切唇边。
75、钢结构发生脆性断裂破坏的影响因素有哪些？
钢结构发生脆性断裂破坏往往是多种不利因素综合影响的结果，综合起来有以下几方面：
①钢材的质量差：钢材的碳、硫、磷、氧、氮
等元素含量过高，晶粒较粗，夹杂物等冶金缺陷严重，韧性差等。
②结构构件构造不当：孔洞、缺口或截面改变
钢结构基本原理复习总结 一．填空题 1、影响结构疲劳寿命的最主要因素是构造状态、循环荷载和循环次数。 2、钢材的机械性能指标为屈服强度、抗拉强度、伸长率、冷弯性能、 Z向收缩率和冲击韧性。 3、荷载作用点的位置对梁的整体稳定有影响，相对于荷载作用于工字形截面简支梁受拉翼缘，当荷载作用于梁的受压翼缘时，其梁的整体稳定性将降低。 4、某工字形组合截面简支梁，若腹板的高厚比为100，应设置横向加劲肋，若腹板高厚比为210，应设置纵向加劲肋。 5．钢材中含有C、P、N、S、O、Cu、Si、Mn、V等元素,其中 N、O 为有害的杂质元素。 6、在轴心受压构件中，确定箱形截面板件满足局部稳定的宽（高）厚比限值的原则是构件应力达到屈服前其板件不发生局部屈曲（或局部屈曲临界应力不 低于屈服应力，或不先于屈服），确定工字形截面确定板件宽（高）厚比限 值的原则是构件整体屈曲前其板件不发生局部屈曲（或局部屈曲临界应力不 低于整体屈曲临界应力或等稳定或不先于整体失稳）。 7．衡量钢材塑性性能的主要指标是伸长率。 9.钢材五项机械性能指标是屈服强度、抗拉强度、延伸率、冷弯性能、冲击韧性。
．角焊缝的最小计算长度不得小于和 单个普通螺栓承压承载力设计值，式中表示侧面角焊缝连接或正面角焊缝的计算长度不宜。
33．钢材在250oC度附近有强度提高塑性、韧性降低现象，称之为蓝脆现象。 二．简答题 1．简述哪些因素对钢材性能有影响？ 化学成分；冶金缺陷；钢材硬化；温度影响；应力集中；反复荷载作用。 2．钢结构用钢材机械性能指标有哪几些？承重结构的钢材至少应保证哪几项指标满足要求？ 钢材机械性能指标有：抗拉强度、伸长率、屈服点、冷弯性能、冲击韧性； 承重结构的钢材应保证下列三项指标合格：抗拉强度、伸长率、屈服点。3．钢材两种破坏现象和后果是什么？ 钢材有脆性破坏和塑性破坏。塑性破坏前，结构有明显的变形，并有较长的变形持续时间，可便于发现和补救。钢材的脆性破坏，由于变形小并突然破坏，危险性大。 4．选择钢材屈服强度作为静力强度标准值以及将钢材看作是理想弹性一塑性材料的依据是什么？ 选择屈服强度fy作为钢材静力强度的标准值的依据是：①他是钢材弹性及塑性工作的分界点，且钢材屈服后，塑性变开很大（2%~3%），极易为人们察觉，可以及时处理，避免突然破坏；②从屈服开始到断裂，塑性工作区域很大，比弹性工作区域约大200倍，是钢材极大的后备强度，且抗拉强度和屈服强度的比例又较大（Q235的fu/fy≈1.6~1.9）,这二点一起赋予构件以fy作为强度极限的可靠安全储备。 将钢材看作是理想弹性—塑性材料的依据是：①对于没有缺陷和残余应力影响的试件，比较极限和屈服强度是比较接近（fp=(0.7~0.8)fy），又因为钢材开始屈服时应变小（εy≈0.15%）因此近似地认为在屈服点以前钢材为完全弹性的，即将屈服点以前的б-ε图简化为一条斜线；②因为钢材流幅相当长（即ε从0.15%到2%~3%），而强化阶段的强度在计算中又不用，从而将屈服点后的б-ε图简化为一条水平线。 5．什么叫做冲击韧性？什么情况下需要保证该项指标？
《钢结构》复习题 一、填空题 1、对结构或构件进行承载能力极限状态验算时，应采用荷载的（ 设计值 ）值，进行正常使用极限状态验算时，应采用荷载的（ 标准值 ）值。 2、理想轴心压杆的失稳形式可分为（ 弯曲失稳 ）、（ 扭转失稳 ）、（弯扭失稳 ）。 3、钢中含碳量增加，会使钢材的强度（ 提高 ），而塑性、韧性和疲劳强度（ 降低 ）。 4、钢材的主要机械性能指标有五项，它们是（ 抗拉强度 ），（ 伸长率 ），（ 屈服点 ），（ 冷弯性能 ），（ 冲击韧性 ）。 5、设计工字形截面梁考虑截面部分塑性发展时，受压翼缘的外伸宽度与厚度之比应不超过（ 13 ）y f /235。 6、屋架上弦杆为压杆，其承载能力一般受（ 稳定条件 ）控制；下弦杆为拉杆，其截面尺寸由（ 强度条件 ）确定。 二、单选题 1、设计梯形屋架时，不仅考虑荷载全跨作用，还要考虑半跨荷载的作用，主要是考虑（ D ）。 A 、下弦杆拉力增大 B 、上弦杆压力增大 C 、靠近支座处受拉斜杆变号 D 、跨中附近斜杆拉力变压力或杆力增加 2、在弹性阶段，侧面角焊缝上的应力沿长度方向的分布为（ C ）。 A 、均匀分布 B 、一端大一端小 C 、两端大中间小 D 、两端小中间大 3、为提高轴心压杆的整体稳定，在杆件截面面积不变的情况下，杆件截面的形式应使其面积分布（ B ）。 A 、尽可能集中于截面的形心处 B 、尽可能远离形心 C 、任意分布，无影响 D 、尽可能集中于截面的剪切中心 4、受弯构件抗弯强度验算公式中的γx 主要是考虑（ D ）。
A、初弯矩的影响 B、残余应力的影响 C、初偏心的影响 D、截面塑性发展对承载力的影响 5、钢材经历了应变硬化（应变强化）之后（ A ）。 A.强度提高 B.塑性提高 C.冷弯性能提高 D.可焊性提高 三、简答题： 1、轴心受压构件有哪几种可能失稳形式一般双轴对称构件发生的是哪一种失稳形式 理想轴心受压构件丧失稳定(或称屈曲)，可能有三种情况：弯曲屈曲、扭转屈曲、弯扭屈曲。一般发生的是弯曲屈曲。 2、选择轴心受压实腹柱的截面时，应考虑的几个原则是什么 面积的分布尽量开展； 等稳定性； 便于与其他构件进行连接； 尽可能构造简单，制造省工。 3、结构的极限状态有哪两种在什么情况下达到相应的极限状态 结构的极限状态可以分为下列两类； (1)承载能力极限状态对应于结构或结构构件达到最大承载能力或是出现不适于继续承载的变形。 (2)正常使用极限状态对应于结构或结构构件达到正常使用或耐久性能的某项规定限值。 4、钢结构常用的连接方法都有哪些 钢结构常用的连接方法有焊缝连接、螺栓连接和铆钉连接。 四、论述题 1、钢结构有哪些特点 钢结构和其他材料的结构相比，具有如下特点： （1）强度高，重量轻 （2）塑性和韧性好
钢结构基本原理简答题思考题答案 2、钢结构的特点是什么？ ①强度高、重量轻；②材质均匀、可靠性高；③塑性、韧性好；④工业化程度高；⑤安装方便、 施工期短；⑥密闭性好、耐火性差；⑦耐腐蚀性差。 第二章钢结构的材料 6、什么是钢材的主要力学性能（机械性能）？ 钢材的主要力学性能（机械性能）通常是指钢厂生产供应的钢材在标准条件（205℃）下均匀拉伸、冷弯和冲击等单独作用下显示的各种机械性能（静力、动力强度和塑性、韧性等）。 7、为什么钢材的单向均匀拉伸试验是钢材机械性能的常用试验方法？ 钢材的单向均匀拉伸比压缩、剪切等试验简单易行，试件受力明确，对钢材缺陷的反应比较敏感，试验所得各项机械性能指标对于其它受力状态的性能也具有代表性。因此，它是钢材机械性能的常用试验方法。 8、净力拉伸试验的条件有哪些？ ①规定形状和尺寸的标准试件；②常温（205℃）；③加载速度缓慢（以规定的应力或应变速 度逐渐施加荷载）。 9、在钢材静力拉伸试验测定其机械性能时，常用应力-应变曲线来表示。其中纵坐标为名义应力，试解 释何谓名义应力？ 所谓名义应力即为试件横截面上的名义应力=F/A0（F、A0为试件的受拉荷载和原横截面面积）。 10、钢材的弹性？ 对钢材进行拉伸试验，当应力不超过某一定值时，试件应力的增或减相应引起应变的增或减； 卸除荷载后（=0）试件变形也完全恢复（ε=0），没有残余变形。钢材的这种性质叫弹性。 11、解释名词：比例极限。 比例极限：它是对钢材静力拉伸试验时，应力-应变曲线中直线段的最大值，当应力不超过比例极限时，应力应变成正比关系。 12、解释名词：屈服点 屈服点：当钢材的应力不增加而应变继续发展时所对应的应力值为钢材的屈服点。 13、解释名词：弹性变形 弹性变形：卸除荷载后，可以完全恢复的变形为弹性变形。 14、解释名词：塑性变形 塑性变形：卸除荷载后，不能恢复的变形。 15、解释名词：抗拉强度 抗拉强度：钢构件受拉断裂时所对应的强度值。 16、解释名词：伸长率 伸长率是钢结构试件断裂时相对原试件标定长度的伸长量与原试件标定长度的比值，用δ5；或δ10表示。δ5 表示试件标距l0与横截面直径d0之比为5；δ10表示试件标距l0与横截面直径d0之比 为10。对于板状试件取等效直径d0=2π0A A0为板件的横截面面积。 17、钢材承载力极限状态的标志是什么、并做必要的解释。 钢材在弹性阶段工作即σ﹤f y时，应力与应变间大体呈线性正比关系，其应变或变形值很小，钢材具有持续承受荷载的能力；但当在非弹性阶段工作即σ﹥f y时，钢材屈服并暂时失去了继续承受荷载的能力，伴随产生很大的不适于继续受力或使用的变形。因此钢结构设计中常把屈服强度f y定为构件应力可以达到的限值，亦即把钢材应力达到屈服强度f y作为强度承载力极限状态的标志。 18、解释屈强比的概念及意义。 钢材屈服强度与抗拉强度之比称为屈强比。屈强比表明设计强度的一种储备，屈强比愈大，强度储备愈小，不够安全；屈强比愈小，强度储备愈大，结构愈安全，但当钢材屈强比过小时，其强
1、下图所示某钢板的搭接连接，采用c 级普通螺栓M22，孔径0d ＝23.5mm ，承受轴心拉力400N kN =，钢材Q235，试验算此连接是否可靠。2140/b v f N mm =，2305/b c f N mm = （12分） 1、解：（1）螺栓连接计算 单个螺栓抗剪设计承载力 2 2 3.142211405319244 b b v v d N nv f N π?=?=??= 单个螺栓的承压设计承载力 221430593940b b c c N d tnvf N ==??=∑ 所需螺栓个数：min 380000 7.1453192 b N n N ≥ == 单面搭接，螺栓实际用量应为： 1.17.147.9n =?=个 该连接采用了8个螺栓，符合要求 （2）构件净截面验算 因为师错排布置，可能沿1-2-3-4直线破坏，也可能沿1-2-5-3-4折线破坏 1-2-3-4截面的净截面面积为：
()()202240223.5142702n A b d t mm =-=-??= 1-2-5-3-4截面的净截面面积为： () `2 240323.5142578n A mm =?+??= 22 `380000147.4/215/2578n N N mm f N mm A σ= ==<= 故：该连接是可靠的。
2、下图所示角焊缝连接能承受的静力设计荷戴P=160KN 。已知：钢 材为Q235BF ，焊条为E43型，2f mm /N 160f =''，是判断该连接是否可靠。（12分） 2、解：120P 5 3M ,P 5 3V ,P 5 4 N ?=== p 33.0290 67.0210p 54 A N 3 e N =????==σ p 25.0290 67.0210p 53 A N 3 e N =????==τ p 61.029067.06 1210120p 53 W M 23 f M =??????==σ 222 22 2 0.330.61( )()( )(0.25)0.81160129.6/1.22 1.22 160/N M V w f P P P N mm f N mm σστ+++=+=?=≤= 故该连接可靠。
2011年课程考试复习题及参考答案 钢结构设计原理 一、填空题： 1.钢结构计算的两种极限状态是和。 2.提高钢梁整体稳定性的有效途径是和。 3.高强度螺栓预拉力设计值与和有关。 4.钢材的破坏形式有和。 5.焊接组合工字梁，翼缘的局部稳定常采用的方法来保证，而腹板的局部稳定则 常采用的方法来解决。 6.高强度螺栓预拉力设计值与和有关。 7.角焊缝的计算长度不得小于 40 ，也不得小于 8hf ；侧面角焊缝承受静载时，其 计算长度不宜大于 60hf 。 8.轴心受压构件的稳定系数φ与、和有关。 9.钢结构的连接方法有、和。 10.影响钢材疲劳的主要因素有、和。 11.从形状看，纯弯曲的弯矩图为，均布荷载的弯矩图为，跨中 央一个集中荷载的弯矩图为。 12.轴心压杆可能的屈曲形式有、和。 13.钢结构设计的基本原则是、、 和。 14.按焊缝和截面形式不同，直角焊缝可分为、、 和等。 15.对于轴心受力构件，型钢截面可分为和；组合截面可分为 和。 16.影响钢梁整体稳定的主要因素有、、、 和。 1.承载能力极限状态，正常使用极限状态 2.加强受压翼缘，减少侧向支承点间的距离（或增加侧向支承点） 3.螺栓材质，螺栓有效面积 4.塑性破坏，脆性破坏 5.限制宽厚比，设置加劲肋 6.性能等级，螺栓直径
7.8h f，40mm，60 h f 8.钢号，截面类型，长细比 9.焊接连接，铆钉连接，螺栓连接 10.应力集中，应力幅（对焊接结构）或应力比（对非焊接结构），应力循环次数 11.矩形，抛物线，三角形 12.弯曲屈曲，扭转屈曲，弯扭屈曲 13.技术先进，经济合理，安全适用，确保质量 14.普通缝，平坡缝，深熔缝，凹面缝 15.热轧型钢，冷弯薄壁型钢，实腹式组合截面，格构式组合截面 16.荷载类型，荷载作用点位置，梁的截面形式，侧向支承点的位置和距离，梁端支承条件 二、问答题： 1.高强度螺栓的8.8级和10.9级代表什么含义？ 2.焊缝可能存在哪些缺陷？ 3.简述钢梁在最大刚度平面内受荷载作用而丧失整体稳定的现象及影响钢梁整体稳定的主要因素。 4.建筑钢材有哪些主要机械性能指标？分别由什么试验确定？ 5.什么是钢材的疲劳？ 6.选用钢材通常应考虑哪些因素？ 7.在考虑实际轴心压杆的临界力时应考虑哪些初始缺陷的影响？ 8.焊缝的质量级别有几级？各有哪些具体检验要求？ 9.普通螺栓连接和摩擦型高强度螺栓连接，在抗剪连接中，它们的传力方式和破坏形式有何不同？ 10.在计算格构式轴心受压构件的整体稳定时，对虚轴为什么要采用换算长细比？ 11.轴心压杆有哪些屈曲形式？ 12.压弯构件的局部稳定计算与轴心受压构件有何不同？ 13.在抗剪连接中，普通螺栓连接和摩擦型高强度螺栓连接的传力方式和破坏形式有何不同？ 14.钢结构有哪些连接方法？各有什么优缺点？ 15.对接焊缝的构造有哪些要求？ 16.焊接残余应力和焊接残余变形是如何产生的？焊接残余应力和焊接残余变形对结构性能有何影 响？减少焊接残余应力和焊接残余变形的方法有哪些？ 17.什么叫钢梁丧失整体稳定？影响钢梁整体稳定的主要因素是什么？提高钢梁整体稳定的有效措施 是什么？ 18.角焊缝的计算假定是什么？角焊缝有哪些主要构造要求？ 19.螺栓的排列有哪些构造要求？ 20.什么叫钢梁丧失局部稳定？怎样验算组合钢梁翼缘和腹板的局部稳定？
《钢结构基本原理》作业 判断题 2、钢结构在扎制时使金属晶粒变细，也能使气泡、裂纹压合。薄板辊扎次数多，其 性能优于厚板。 正确错误 答案：正确 、目前钢结构设计所采用的设计方法，只考虑结构的一个部件，一个截面或者一个1 .局部区域的可靠度，还没有考虑整个结构体系的可靠度 正确答案： 、柱脚锚栓不宜用以承受柱脚底部的水平反力，此水平反力应由底板与砼基础间的20 摩擦力或设置抗剪键承受。 答案：正确 计算的剪力两者中的较、计算格构式压弯构件的缀件时，应取构件的剪力和按式19 大值进行计算。 答案：正确 、加大梁受压翼缘宽度，且减少侧向计算长度，不能有效的增加梁的整体稳定性。18 答案：错误 、当梁上翼缘受有沿腹板平面作用的集中荷载，且该处又未设置支承加劲肋时，则17 应验算腹板计算高度上边缘的局部承压强度。 答案：正确 、在格构式柱中，缀条可能受拉，也可能受压，所以缀条应按拉杆来进行设计。16 答案：错误 .愈大，连接的承载力就愈高15、在焊接连接中，角焊缝的焊脚尺寸 答案：错误 、具有中等和较大侧向无支承长度的钢结构组合梁，截面选用是由抗弯强度控制设14 计，而不是整体稳定控制设计。 答案：错误 、在主平面内受弯的实腹构件，其抗弯强度计算是以截面弹性核心几乎完全消失，13 出现塑性铰时来建立的计算公式。
答案：错误 1． 12、格构式轴心受压构件绕虚轴稳定临界力比长细比相同的实腹式轴心受压构件低。 原因是剪切变形大，剪力造成的附加绕曲影响不能忽略。 答案：正确 11、轴心受力构件的柱子曲线是指轴心受压杆失稳时的临界应力与压杆长细比之间 的关系曲线。 答案：正确 10、由于稳定问题是构件整体的问题，截面局部削弱对它的影响较小，所以稳定计算 中均采用净截面几何特征。 答案：错误 9、无对称轴截面的轴心受压构件，失稳形式是弯扭失稳。 答案：正确 8、高强度螺栓在潮湿或淋雨状态下进行拼装，不会影响连接的承载力，故不必采取 防潮和避雨措施。 答案：错误 7、在焊接结构中，对焊缝质量等级为3级、2级焊缝必须在结构设计图纸上注明，1 级可以不在结构设计图纸中注明。 答案：错误 6、冷加工硬化，使钢材强度提高，塑性和韧性下降，所以普通钢结构中常用冷加工 硬化来提高钢材强度。（） 答案：错误 5、合理的结构设计应使可靠和经济获得最优平衡，使失效概率小到人们可以接受程 度。（） 答案：正确 4、钢结构设计除疲劳计算外，采用以概率理论为基础的极限状态设计方法，用分项 系数设计表达式进行计算。（） 答案：正确 3、钢材缺口韧性值受温度影响，当温度低于某值时缺口韧性值将急剧升高。（）答案：错误 一、名词解释
钢结构基本原理-思考题简答题-答案
钢结构基本原理简答题思考题答案 2、钢结构的特点是什么？ ①强度高、重量轻；②材质均匀、可靠性高； ③塑性、韧性好；④工业化程度高；⑤安装方便、 施工期短；⑥密闭性好、耐火性差；⑦耐腐蚀性差。第二章钢结构的材料 6、什么是钢材的主要力学性能（机械性能）？ 钢材的主要力学性能（机械性能）通常是指钢厂生产供应的钢材在标准条件（20 5℃）下均匀 拉伸、冷弯和冲击等单独作用下显示的各种机械性 能（静力、动力强度和塑性、韧性等）。 7、为什么钢材的单向均匀拉伸试验是钢材机械性能的常用试验方法？ 钢材的单向均匀拉伸比压缩、剪切等试验简单易行，试件受力明确，对钢材缺陷的反应比较敏感，试验所得各项机械性能指标对于其它受力状态的 性能也具有代表性。因此，它是钢材机械性能的常 用试验方法。 8、净力拉伸试验的条件有哪些？ ①规定形状和尺寸的标准试件；②常温 （20 5℃）；③加载速度缓慢（以规定的应力或应 变速度逐渐施加荷载）。
9、在钢材静力拉伸试验测定其机械性能时，常用应力- 应变曲线来表示。其中纵坐标为名义应力，试解释何谓名义应力？ 所谓名义应力即为试件横截面上的名义应力 =F/A0（F、A0为试件的受拉荷载和原横截面面积）。10、钢材的弹性？ 对钢材进行拉伸试验，当应力 不超过某一定值时，试件应力的增或减相应引起应变的增或减； 卸除荷载后（ =0）试件变形也完全恢复（ε=0），没有残余变形。钢材的这种性质叫弹性。 11、解释名词：比例极限。 比例极限：它是对钢材静力拉伸试验时，应力-应变曲线中直线段的最大值，当应力不超过比例极限时，应力应变成正比关系。 12、解释名词：屈服点 屈服点：当钢材的应力不增加而应变继续发展时所对应的应力值为钢材的屈服点。 13、解释名词：弹性变形 弹性变形：卸除荷载后，可以完全恢复的变形为弹性变形。 14、解释名词：塑性变形 塑性变形：卸除荷载后，不能恢复的变形。
第二章 2.1 如图2-34所示钢材在单向拉伸状态下的应力－应变曲线，请写出弹性阶段和非弹性阶段的σε-关系式。 图2-34 σε-图 （a ）理想弹性－塑性 （b ）理想弹性强化 解： （1）弹性阶段：tan E σεαε==? 非弹性阶段：y f σ=（应力不随应变的增大而变化） （2）弹性阶段：tan E σεα ε==? 非弹性阶段：'()tan '()tan y y y y f f f E f E σεαεα =+- =+- 2.2如图2-35所示的钢材在单向拉伸状态下的σε-曲线，试验时分别在A 、B 、C 卸载至零，则在三种情况下，卸载前应变ε、卸载后残余应变c ε及可恢复的弹性应变y ε各是多少？ 2235/y f N mm = 2270/c N mm σ= 0.025F ε= 522.0610/E N mm =?2'1000/E N mm = 图2-35 理想化的σε-图 解： （1）A 点： 卸载前应变：5 2350.001142.0610 y f E ε= = =? 卸载后残余应变：0c ε= 可恢复弹性应变：0.00114y c εεε=-= tgα'=E' f y 0f y 0 tgα=E σf y C σF
卸载前应变：0.025F εε== 卸载后残余应变：0.02386y c f E εε=- = 可恢复弹性应变：0.00114y c εεε=-= （3）C 点： 卸载前应变：0.0250.0350.06' c y F f E σεε-=- =+= 卸载后残余应变：0.05869c c E σεε=- = 可恢复弹性应变：0.00131y c εεε=-= 2.3试述钢材在单轴反复应力作用下，钢材的σε-曲线、钢材疲劳强度与反复应力大小和作用时间之间的关系。 答：钢材σε-曲线与反复应力大小和作用时间关系：当构件反复力y f σ≤时，即材料处于弹性阶段时，反复应力作用下钢材材性无变化，不存在残余变形，钢材σε-曲线基本无变化；当y f σ>时，即材料处于弹塑性阶段，反复应力会引起残余变形，但若加载－卸载连续进行，钢材σε-曲线也基本无变化；若加载－卸载具有一定时间间隔，会使钢材屈服点、极限强度提高，而塑性韧性降低（时效现象）。钢材σε-曲线会相对更高而更短。另外，载一定作用力下，作用时间越快，钢材强度会提高、而变形能力减弱，钢材σε-曲线也会更高而更短。 钢材疲劳强度与反复力大小和作用时间关系：反复应力大小对钢材疲劳强度的影响以应力比或应力幅（焊接结构）来量度。一般来说，应力比或应力幅越大，疲劳强度越低；而作用时间越长（指次数多），疲劳强度也越低。 2.4试述导致钢材发生脆性破坏的各种原因。 答：（1）钢材的化学成分，如碳、硫、磷等有害元素成分过多；（2）钢材生成过程中造成的缺陷，如夹层、偏析等；（3）钢材在加工、使用过程中的各种影响，如时效、冷作硬化以及焊接应力等影响；（4）钢材工作温度影响，可能会引起蓝脆或冷脆；（5）不合理的结构细部设计影响，如应力集中等；（6）结构或构件受力性质，如双向或三向同号应力场；（7）结构或构件所受荷载性质，如受反复动力荷载作用。 2.5 解释下列名词： （1）延性破坏 延性破坏，也叫塑性破坏，破坏前有明显变形，并有较长持续时间，应力超过屈服点fy 、并达到抗拉极限强度fu 的破坏。 （2）损伤累积破坏 指随时间增长，由荷载与温度变化，化学和环境作用以及灾害因素等使结构或构件产生损伤并不断积累而导致的破坏。
中南大学现代远程教育课程考试复习题及参考答案 《钢结构》 、填空题 1．钢结构设计中，承载能力极限状态的设计内容包括：_ 2．影响疲劳强度最主要的因素是 3．在螺栓的五种破坏形式中，其中_________________ ____________________ 须通过计算来保证。 4．梁的强度计算包括____________ 、_____________ 5．轴心受压格构式构件绕虚轴屈曲时，_______________________ 不能忽略，因而绕虚轴的长细比λ x 要采用6．提高轴心受压构件临界应力的措施有 7．当构件轴心受压时，构件可能以、和等形式丧失稳定而 破坏。 8．实腹梁和柱腹板局部稳定的验算属于_____ 极限状态，柱子长细比的验算属于_____ 极限状态，梁截面按弹性设计属于_____ 极限状态。 9．螺栓抗剪连接的破坏方式包括__________ 、_________、、 _____________ 和 ___________________ 。 10．为防止梁的整体失稳, 可在梁的翼缘密铺铺板。 11．常用的连接形式有，，。 12．压弯构件在弯矩作用平面外的失稳属于（失稳类别）。 13．在不同质量等级的同一类钢材（如Q235A,B,C,D四个等级的钢材），它们的屈服点强度和伸长率都一样，只是它们的和指标有所不同。 14．在静力或间接动力荷载作用下，正面角焊缝的强度设计增大系数β f ＝；但对直接承受动力荷载的结构，应取β f ＝。 15．普通螺栓连接受剪时，限制端距e≥2d，是为了避免钢板被破坏。 16．轴心受拉构件计算的内容有和。 17．设计采用大型屋面板的铰支撑梯形钢屋架下弦杆截面时，如节间距离为 l ，则屋架下弦杆在屋架平面内的计算长度应取 18．轴心受力的两块板通过对接斜焊缝连接时，只要使焊缝轴线与N力之间的夹角θ满 足 时，对接斜焊缝的强度就不会低于母材的强度，因而也就不必在进行计算。 19．格构式轴心受压杆采用换算长细比ox x，计算绕虚轴的整体稳定，这里的系数 式中 1 代表，它和所采用的缀材体系有关。 20．承受向下均匀荷载作用的简支梁，当荷载作用位置在梁的翼缘时，梁整体稳定性较高。 21. 梁的整体稳定系数b大于时，需要b'代替b，它表明此时梁已经进入阶段。 22．当b大于______________ 时，要用b代替b，它表明钢梁已进入弹塑性工作阶段。 23．钢材的伸长率指标是通过__________________ 试验得到的。
2.1 如图2-34所示钢材在单向拉伸状态下的应力－应变曲线，请写出弹性阶段和非弹性阶段的-关系式。 tgα'=E' f 0f 0 tgα=E 图2-34 σε-图 （a ）理想弹性－塑性 （b ）理想弹性强化 解： （1）弹性阶段：tan E σεαε==? 非弹性阶段：y f σ=（应力不随应变的增大而变化） （2）弹性阶段：tan E σεαε==? 非弹性阶段：'()tan '()tan y y y y f f f E f E σεαεα =+-=+- 2.2如图2-35所示的钢材在单向拉伸状态下的σε-曲线，试验时分别在A 、B 、C 卸载至零，则在三种情况下，卸载前应变ε、卸载后残余应变c ε及可恢复的弹性应变y ε各是多少？ 2235/y f N mm = 2270/c N mm σ= 0.025F ε= 522.0610/E N mm =?2'1000/E N mm = f 0 σF 图2-35 理想化的σε-图 解： （1）A 点： 卸载前应变：5 2350.001142.0610y f E ε= = =? 卸载后残余应变：0c ε= 可恢复弹性应变：0.00114y c εεε=-= （2）B 点： 卸载前应变：0.025F εε==
卸载后残余应变：0.02386y c f E εε=- = 可恢复弹性应变：0.00114y c εεε=-= （3）C 点： 卸载前应变：0.0250.0350.06' c y F f E σεε-=- =+= 卸载后残余应变：0.05869c c E σεε=- = 可恢复弹性应变：0.00131y c εεε=-= 2.3试述钢材在单轴反复应力作用下，钢材的σε-曲线、钢材疲劳强度与反复应力大小和作用时间之间的关系。 答：钢材σε-曲线与反复应力大小和作用时间关系：当构件反复力y f σ≤时，即材料处于弹性阶段时，反复应力作用下钢材材性无变化，不存在残余变形，钢材σε-曲线基本无变化；当y f σ>时，即材料处于弹塑性阶段，反复应力会引起残余变形，但若加载－卸载连续进行，钢材σε-曲线也基本无变化；若加载－卸载具有一定时间间隔，会使钢材屈服点、极限强度提高，而塑性韧性降低（时效现象）。钢材σε-曲线会相对更高而更短。另外，载一定作用力下，作用时间越快，钢材强度会提高、而变形能力减弱，钢材σε-曲线也会更高而更短。 钢材疲劳强度与反复力大小和作用时间关系：反复应力大小对钢材疲劳强度的影响以应力比或应力幅（焊接结构）来量度。一般来说，应力比或应力幅越大，疲劳强度越低；而作用时间越长（指次数多），疲劳强度也越低。 2.4试述导致钢材发生脆性破坏的各种原因。 答：（1）钢材的化学成分，如碳、硫、磷等有害元素成分过多；（2）钢材生成过程中造成的缺陷，如夹层、偏析等；（3）钢材在加工、使用过程中的各种影响，如时效、冷作硬化以及焊接应力等影响；（4）钢材工作温度影响，可能会引起蓝脆或冷脆；（5）不合理的结构细部设计影响，如应力集中等；（6）结构或构件受力性质，如双向或三向同号应力场；（7）结构或构件所受荷载性质，如受反复动力荷载作用。 2.5 解释下列名词： （1）延性破坏 延性破坏，也叫塑性破坏，破坏前有明显变形，并有较长持续时间，应力超过屈服点fy 、并达到抗拉极限强度fu 的破坏。 （2）损伤累积破坏 指随时间增长，由荷载与温度变化，化学和环境作用以及灾害因素等使结构或构件产生损伤并不断积累而导致的破坏。 （3）脆性破坏 脆性破坏，也叫脆性断裂，指破坏前无明显变形、无预兆，而平均应力较小（一般小于屈服点fy ）的破坏。 （4）疲劳破坏 指钢材在连续反复荷载作用下，应力水平低于极限强度，甚至低于屈服点的突然破坏。 （5）应力腐蚀破坏 应力腐蚀破坏，也叫延迟断裂，在腐蚀性介质中，裂纹尖端应力低于正常脆性断裂应力临界值的情况下所造成的破坏。 （6）疲劳寿命 指结构或构件中在一定恢复荷载作用下所能承受的应力循环次数。 2.6 一两跨连续梁，在外荷载作用下，截面上A 点正应力为21120/N mm σ=，2280/N mm σ=-，B 点的正应力
钢结构的材料 1. 在构件发生断裂破坏前，有明显先兆的情况是______的典型特征。 脆性破坏塑性破坏强度破坏失稳破坏 2. 建筑钢材的伸长率与______标准拉伸试件标距间长度的伸长值有关。 到达屈服应力时到达极限应力时试件断裂瞬间试件断裂后 3. 钢材的设计强度是根据______确定的。 比例极限弹性极限屈服点极限强度 4. 结构工程中使用钢材的塑性指标，目前最主要用______表示。 流幅冲击韧性可焊性伸长率 5. 在钢结构房屋中，选择结构用钢材时，下列因素中的______不是主要考虑的因素。 建造地点的气温荷载性质钢材造价建筑的防火等级 6. 热轧型钢冷却后产生的残余应力______。 以拉应力为主以压应力为主包括拉、压应力拉、压应力都很小 7. 型钢中的钢和工字钢相比，______。 两者所用的钢材不同前者的翼缘相对较宽前者的强度相对较高两者的翼缘都有较大的斜度 8. 钢材内部除含有Fe、C外，还含有害元素______。 N,O,S,P N,O,Si Mn,O,P Mn,Ti 9. 有二个材料分别为3号钢和16Mn钢的构件需焊接，采用手工电弧焊，焊条应选用______型。
E43E50 E55 T50 10. 在低温工作的钢结构选择钢材除强度、塑性、冷弯性能指标外，还需______指标。 低温屈服强度低温抗拉强度低温冲击韧性疲劳强度 11. 钢材脆性破坏同构件______无关。 应力集中低温影响残余应力弹性模量 12.普通碳素钢标号C3表示______。 甲类平炉3号沸腾钢乙类氧气顶吹3号沸腾钢特类平炉3号沸腾钢丙类平炉3号镇静钢 13. 3号镇静钢设计强度可以提高5%，是因为镇静钢比沸腾钢______好。 脱氧炉种屈服强度浇注质量 14. 钢材的理想σ－ε曲线（包括考虑焊接应力和不考虑焊接应力）是______。 A B C D 15. 普通碳素钢强化阶段的变形是______。 完全弹性变形完全塑性变形弹性成分为主的弹塑性变形塑性成分为主的弹塑性变形 16. 下列因素中，______与钢构件发生脆性破坏无直接关系。 钢材屈服点的大小钢材含碳量负温环境应力集中
《钢结构设计原理》复习思考题2016.5.27修改 第1章绪论 1. 1）钢材强度髙，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. 根据钢结构特点，钢结构有哪些合适的应用范围？ 1）大跨结构2）丄业厂房3）受动力荷载彫响的结构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 （要和上而的钢结构特点联系起来） 3.我国《钢结构设计规范》规定钢结构釆用什么设计方法？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 貝体的准则: 结构在规定的设计使用年限内应满足的功能： （1）在正常施工和正常使用时，能承受可能出现的各种作用； （2）在正常使用时具有良好的工作性能； （3）在正常维护下具有良好的耐久性； （4）在设计规定的偶然事件发生时（后），仍能保持整体稳定性。 可靠性：结构在规定的时间（设计基准期，一般为50年）内，在规定的条件（正常设计、正常施工、正常使用和正常维护）下，完成预定功能的能力。 可靠度：结构在规定的吋间内，在规定的条件下，完成预定功能的的概率。是度量结构可靠性的指标。 可靠度指标B： B可以作为衡量结构可靠度的一个数量指标，只要求出就B可获得对应 的失效概率。 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） 4.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？ YO ——结构重要性系数，不应小于：1.1 （安全等级一级或使用年限100年），1.0 （50 年）， 0.9 （5 年），0.95 （25 年） Y G——永久荷载分项系数
《房屋钢结构》课程复习资料 一、填空题： 1.门式刚架轻型房屋屋面坡度宜取，在雨水较多的地区取其中的较大值。 2.在设置柱间支撑的开间，应同时设置，以构成几何不变体系。 3.当端部支撑设在端部第二个开间时，在第一个开间的相应位置应设置系杆。 4.冷弯薄壁构件设计时，为了节省钢材，允许板件，并利用其强度进行设计。 5.当实腹式刚架斜梁的下翼缘受压时，必须在受压翼缘两侧布置。 6.钢屋架中的杆件一般是由双角钢组成，为使两个角钢组成的杆件起整体作用，应设置。 7.屋架上弦杆为压杆，其承载能力由控制；下弦杆为拉杆，其截面尺寸由确定。 8.梯形钢屋架，除端腹杆以外的一般腹杆，在屋架平面内的计算长度L ox= L，在屋架平面外的 计算长度L oy= L，其中L为杆件的几何长度。 9.拉条的作用是。 10.实腹式檩条可通过檩托与刚架斜梁连接，设置檩托的目的是。 11.屋架的中央竖杆常和垂直支撑相连，一般做成十字形截面，这时它的计算长度是。 12.设计吊车梁时，对于构造细部应尽可能选用疲劳强度高的连接型式，例如吊车梁腹板与上翼缘的连接 应采用焊缝。 13.屋架上弦横向水平支撑之间的距离不宜大于。 14.桁架弦杆在桁架平面外的计算长度应取之间的距离。 15.能承受压力的系杆是系杆，只能承受拉力而不能承受压力的系杆是系杆。 16.普通钢屋架的受压杆件中，两个侧向固定点之间的垫板数不宜少于个。 17.吊车梁承受桥式吊车产生的三个方向荷载作用，即、和。 18.门式刚架的构件和围护结构温度伸缩缝区段规定为：纵向不大于，横向不大于， 超过规定则需设置。 19.高层建筑一般由荷载控制设计，大跨度结构一般由荷载控制设计。 20.压型钢板组合楼板中，钢梁上翼缘通长设置栓钉连接件，主要目的是保证楼板和钢梁之间能可靠地传 递。 21.钢屋架的外形主要有、和三种形状。 22.螺栓球节点的球径由、和等决定。 23.钢屋架中的杆件一般是由双角钢组成，为使两个角钢组成的杆件起整体作用，应设置。 24.屋架节点板上，腹杆与弦杆以及腹杆与腹杆之间的间隙应不小于。 二、不定项选择题： 1.梯形钢屋架受压杆件．其合理截面形式，应使所选截面尽量满足( )的要求。 [ ] A.等稳定 B.等刚度 C.等强度 D.计算长度相等 2.普通钢屋架的受压杆件中，两个侧向固定点之间 [ ] A.垫板数不宜少于两个 B.垫板数不宜少于一个 C.垫板数不宜多于两个 D.可不设垫板 3.梯形钢屋架节点板的厚度，是根据( )来选定的。 [ ] A.支座竖杆中的内力 B.下弦杆中的最大内力 C.上弦杆中的最大内力 D.腹杆中的最大内力 4.槽钢檩条的每一端一般用下列哪一项连于预先焊在屋架上弦的短角钢(檩托)上？ [ ] A.一个普通螺栓 B.两个普通螺栓 C.安装焊缝 D.一个高强螺 5.十字交叉形柱间支撑，采用单角钢且两杆在交叉点不中断，支撑两端节点中心间距(交 叉点不作为节点)为L.,按拉杆设计时，支撑平面外的计算长度应为下列何项所示？ [ ] A.0.5L B.0.7L C.0.9L D.1.0L 6.屋架上弦横向水平支撑之间的距离不宜大于 [ ] A.120m B.80m C.60m D.40m 7.门式刚架的柱脚，当有桥式吊车或刚架侧向刚度过弱时，则应采用( )柱脚。 [ ] A.铰接 B.刚接 C.刚接或铰接
钢结构设计原理试题库 一、填空题 1. 钢结构计算的两种极限状态是和。 2. 钢结构具有、、、、 和等特点。 3. 钢材的破坏形式有和。 4. 影响钢材性能的主要因素有、、、 、、、和。 5. 影响钢材疲劳的主要因素有、、、 6. 建筑钢材的主要机械性能指标是、、、 和。 7. 钢结构的连接方法有、和。 8. 角焊缝的计算长度不得小于，也不得小于。侧面角焊缝承受静载时，其计算长度不宜大于。 9.普通螺栓抗剪连接中，其破坏有五种可能的形式，即、、、、和。 10. 高强度螺栓预拉力设计值与和有关。 11. 轴心压杆可能的屈曲形式有、、和。 12. 轴心受压构件的稳定系数 与、和有关。 13. 提高钢梁整体稳定性的有效途径是、和。 14. 影响钢梁整体稳定的主要因素有、、、 和。 15.焊接组合工字梁，翼缘的局部稳定常采用的方法来保证，而腹板的局部稳定则常采用的方法来解决。 二、问答题 1.钢结构具有哪些特点？ 2.钢结构的合理应用范围是什么？ 3.钢结构对材料性能有哪些要求？ 4.钢材的主要机械性能指标是什么？各由什么试验得到？ 5.影响钢材性能的主要因素是什么？ 6.什么是钢材的疲劳？影响钢材疲劳的主要因素有哪些？ 7.选用钢材通常应考虑哪些因素？ 8.钢结构有哪些连接方法？各有什么优缺点？ 9.焊缝可能存在的缺陷有哪些？ 10.焊缝的质量级别有几级？各有哪些具体检验要求？ 11.对接焊缝的构造要求有哪些？ 12.角焊缝的计算假定是什么？角焊缝有哪些主要构造要求？ 13.焊接残余应力和焊接残余变形是如何产生的？焊接残余应力和焊接残余变形对结 构性能有何影响？减少焊接残余应力和焊接残余变形的方法有哪些？ 14.普通螺栓连接和摩擦型高强度螺栓连接，在抗剪连接中，它们的传力方式和破坏形 式有何不同？ 15.螺栓的排列有哪些构造要求？
一、选择题 1 钢材在低温下，强度 A 塑性 B ，冲击韧性 B 。 (A)提高 (B)下降 (C)不变 (D)可能提高也可能下降 2 钢材应力应变关系的理想弹塑性模型是—A—。 3 在构件发生断裂破坏前，有明显先兆的情况是 B 的典型特征。 (A)脆性破坏 (B)塑性破坏 (C)强度破坏 (D)失稳破坏 5 钢材的设计强度是根据—C—确定的。 (A)比例极限 (B)弹性极限 (C)屈服点 (D)极限强度 6 结构工程中使用钢材的塑性指标，目前最主要用—D—表示。 (A)流幅 (B)冲击韧性 (C)可焊性 (D)伸长率 7 钢材牌号Q235，Q345，Q390是根据材料—A—命名的。 (A)屈服点 (B)设计强度 (C)标准强度 (D)含碳量 8 钢材经历了应变硬化(应变强化)之后—A—。 (A)强度提高 (B)塑性提高 (C)冷弯性能提高 (D)可焊性提高 9 型钢中的H钢和工字钢相比，—B—。 (A)两者所用的钢材不同 (B)前者的翼缘相对较宽 (C)前者的强度相对较高 (D)两者的翼缘都有较大的斜度 10 钢材是理想的—C—。 (A)弹性体 (B)塑性体 (C)弹塑性体 (D)非弹性体 11 有两个材料分别为Q235和Q345钢的构件需焊接，采用手工电弧焊，—B—采用E43焊条。 (A)不得 (B)可以 (C)不宜 (D)必须 13 同类钢种的钢板，厚度越大，—A—。 (A)强度越低 (B)塑性越好 (C)韧性越好 (D)内部构造缺陷越少 14 钢材的抗剪设计强度fv与f有关，一般而言，fv＝—A—。
(A)f ／3 (B) 3f (C)f ／3 (D)3f 16 钢材在复杂应力状态下的屈服条件是由—D —等于单向拉伸时的屈服点决定的。 (A)最大主拉应力1σ (B)最大剪应力1τ (C)最大主压应力3σ (D)折算应力eq σ 17 k α是钢材的—A —指标。 (A)韧性性能 (B)强度性能 (C)塑性性能 (D)冷加工性能 18 大跨度结构应优先选用钢结构，其主要原因是___ D _。 (A)钢结构具有良好的装配性 (B)钢材的韧性好 (C)钢材接近各向均质体，力学计算结果与实际结果最符合 (D)钢材的重量与强度之比小于混凝土等其他材料 19 进行疲劳验算时，计算部分的设计应力幅应按—A —。 (A)标准荷载计算 (B)设计荷载计算 (C)考虑动力系数的标准荷载计算 (D)考虑动力系数的设计荷载计算 21 符号L 125X80XlO 表示—B —。 (A)等肢角钢 (B)不等肢角钢 (C)钢板 (D)槽钢 23 在钢结构的构件设计中，认为钢材屈服点是构件可以达到的—A —。 (A)最大应力 (B)设计应力 (C)疲劳应力 (D)稳定临界应力 24 当温度从常温下降为低温时，钢材的塑性和冲击韧性—B —。 (A)升高 (B)下降 (C)不变 (D)升高不多 27 钢材的冷作硬化，使—C — 。 (A)强度提高，塑性和韧性下降 (B)强度、塑性和韧性均提高 (C)强度、塑性和韧性均降低 (D)塑性降低，强度和韧性提高 28 承重结构用钢材应保证的基本力学性能内容应是—C —。 (A)抗拉强度、伸长率 (B)抗拉强度、屈服强度、冷弯性能 (C)抗拉强度、屈服强度、伸长率 (D)屈服强度、伸长率、冷弯性能 29 对于承受静荷载常温工作环境下的钢屋架，下列说法不正确的是—C —。 (A)可选择Q235钢 (B)可选择Q345钢 (C)钢材应有冲击韧性的保证 (D)钢材应有三项基本保证 30 钢材的三项主要力学性能为—A —。 (A)抗拉强度、屈服强度、伸长率 (B)抗拉强度、屈服强度、冷弯 (C)抗拉强度、伸长率、冷弯 (D)屈服强度、伸长率、冷弯 31 验算组合梁刚度时，荷载通常取—A —。 (A)标准值 (B)设计值 (C)组合值 (D)最大值 33 随着钢材厚度的增加，下列说法正确的是—A — 。 (A)钢材的抗拉、抗压、抗弯、抗剪强度均下降