常见问题解答第二章钢结构的材料
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(0763)《钢结构基本原理》网上作业题及答案
（0763）《钢结构基本原理》网上作业题及答案1：第四章轴心受力构件2：第五章受弯构件3：第三章钢结构的连接4：第一章绪论5：第六章拉弯与压弯构件6：第二章钢结构的材料1：[论述题]11-17题：11、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―塑性材料的依据是什么？12、请问钢材的强度常常用哪两个指标来表示？设计中如何考虑或使用这两个指标？13、钢结构是用钢板、热轧型钢或冷加工成型的薄壁型钢制造而成的结构。
钢结构与其它材料的结构相比，钢结构具有哪些特点？14、钢材塑性性能可用哪两个指标表示？这两个指标有什么特点？15、引起钢材变脆的因素有哪些？16、钢材塑性性能伸长率δ5和δ10各表示什么含义？数值的大小关系如何？17、选择结构用钢材时要考虑哪些材料性能？参考答案：11、答：依据：他是①钢材弹性及塑性工作的分界点，且钢材屈服后，塑性变形很大（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，这二点一起赋予构件屈服强度作为强度极限的可靠安全储备。
弹塑性材料的依据：①对于没有缺陷和残余应力影响的试件，比例极限和屈服强度是比较接近，又因为钢材开始屈服时应变很小，因此近似认为在屈服点以前钢材为完全弹性的，即将屈服点以前的应力应变图简化为一条斜线；②因为钢材流幅相当长，而强化阶段的强度在计算中又不用，从而将屈服点后的应力应变图简化为一条水平线。
12、答：钢材的强度指标常常用屈服强度和抗拉强度来表示。
依据屈服强度确定构件截面尺寸，抗拉强度体现了构件或结构的安全储备。
13、答：优点：⑴钢结构强度高，强重比大、塑性好、韧性好；⑵材质均匀，几乎完全符合我们学过的力学假定；⑶制作简便，施工工期短。
缺点：⑴耐热但不耐火；⑵钢结构易腐蚀，维护费用大。
14、答：伸长率和断面收缩率；伸长率测量方便；断面收缩率能更好地衡量材料的塑性性能。
第二章 钢结构的材料
3.人工时效 使钢材产生10%的塑性变形，再加热到 200～300 oC，然后冷却到室温进行试验。这样可使时 效在几小时内完成。
五、复杂应力状态的影响
在复杂应力如平面或立体 应力作用下，钢材的屈服并 不只取决于某一方向的应力， 而是由反映各方向应力综合 影响的 屈服条件来确定。
eq ( x y y z z x ) 3( )
第二节
钢材的主要机械性能
• 钢材的机械性能（力学性能）通常是指钢厂生 产供应的钢材在标准条件下拉伸、冷弯和冲击 等单独作用下显示出的各种机械性能。它们由 相应实验得到，试验采用的试件的制作和试验 方法都必须按照各相关国家标准规定进行。 一、单向拉伸时的性能 标准试件在室温（100C～350C) 、以满足静 力加载的加载速度一次加载所得钢材的应力 ζ ～ ε 应变曲线显示的钢材机械性能如下:：
二、疲劳计算
• 反复荷载作用产生的应力重复一周叫做一个循环。 Δ ζ =ζ max-ζ min称为应力幅，表示应力变化的幅 度。 • 试验表明，焊接结构发生疲劳破坏并不是名义最 大应力ζ max作用的结果，而是焊缝部位足够大小 的应力幅反复作用的结果。非焊接结构的的疲劳 寿命不仅与应力幅有关，还与 其他因素有关。 规范把疲劳计算公式中的应力幅调整为折算应力 幅，以反映其实际工作情况。 • 疲劳计算的公式是以试验为依据的，分为常幅和 变幅疲劳两种情况进行计算。
（2）槽钢
有热轧普通槽钢和轻型槽钢两种。槽 钢规格用槽钢符号 [ 或Q[表示。 例如，普通槽钢[10、[20a，轻型槽钢Q[20a。 （3）工字钢 有普通工字钢和轻型工字钢两种。 例如，普通工字钢I18、I50a，轻型工字钢QI50。 （4）H型钢 H型钢比工字钢的翼缘宽度大并为等 厚度，截面抵抗矩较大且质量较小，便于与其它 构件连接。热轧H型钢分为宽、中、窄翼缘H型钢， 它们的代号分别为HW、HM和HN。例如HW260a、 HM360、HN300b。
五、复杂应力状态的影响
在复杂应力如平面或立体 应力作用下，钢材的屈服并 不只取决于某一方向的应力， 而是由反映各方向应力综合 影响的 屈服条件来确定。
eq ( x y y z z x ) 3( )
第二节
钢材的主要机械性能
• 钢材的机械性能（力学性能）通常是指钢厂生 产供应的钢材在标准条件下拉伸、冷弯和冲击 等单独作用下显示出的各种机械性能。它们由 相应实验得到，试验采用的试件的制作和试验 方法都必须按照各相关国家标准规定进行。 一、单向拉伸时的性能 标准试件在室温（100C～350C) 、以满足静 力加载的加载速度一次加载所得钢材的应力 ζ ～ ε 应变曲线显示的钢材机械性能如下:：
二、疲劳计算
• 反复荷载作用产生的应力重复一周叫做一个循环。 Δ ζ =ζ max-ζ min称为应力幅，表示应力变化的幅 度。 • 试验表明，焊接结构发生疲劳破坏并不是名义最 大应力ζ max作用的结果，而是焊缝部位足够大小 的应力幅反复作用的结果。非焊接结构的的疲劳 寿命不仅与应力幅有关，还与 其他因素有关。 规范把疲劳计算公式中的应力幅调整为折算应力 幅，以反映其实际工作情况。 • 疲劳计算的公式是以试验为依据的，分为常幅和 变幅疲劳两种情况进行计算。
（2）槽钢
有热轧普通槽钢和轻型槽钢两种。槽 钢规格用槽钢符号 [ 或Q[表示。 例如，普通槽钢[10、[20a，轻型槽钢Q[20a。 （3）工字钢 有普通工字钢和轻型工字钢两种。 例如，普通工字钢I18、I50a，轻型工字钢QI50。 （4）H型钢 H型钢比工字钢的翼缘宽度大并为等 厚度，截面抵抗矩较大且质量较小，便于与其它 构件连接。热轧H型钢分为宽、中、窄翼缘H型钢， 它们的代号分别为HW、HM和HN。例如HW260a、 HM360、HN300b。
钢结构复习题 第二章
第二章 钢结构的材料一、名词解释1．塑性2．韧性３．冷脆4．热脆5．塑性破坏6．脆性破坏7．冷弯性能合格8．应力集中9．应力幅10.疲劳寿命二、判断题1．钢材具有良好的塑性，因此钢结构只发生塑性破坏2．钢材的强度设计值f 是以钢材的抗拉极限强度u f 为依据的。
3．钢材材质较均匀，因此在各个方向受拉时的强度均相同。
4．2.0σ就是应力应变曲线上应变值为0.2%时所对应的应力值。
5．应力集中常使该处材质处于双向或三向受拉应力状态，材质转脆。
6．只要设计合理或制造正确就可避免钢结构的脆性断裂。
7．冷加工使钢材强度提高，故普通钢结构设计中可利用此提高的强度来进行结构设计。
8．焊接结构的疲劳强度破坏并不是最大应力重复的结果，而是焊接处足够大小的应力幅重复的结果。
9．按现行钢结构设计规范进行钢结构疲劳验算时，疲劳荷载计算中不考虑其荷载动力系数。
10．钢结构脆性断裂就是当某处应力达到y f 或u f 时发生的突然破坏11．塑性变形是不能恢复的，因此塑性破坏比脆性破坏更危险。
12．应力集中可产生三轴受拉的应力状态，它对钢结构抗低温冷脆性有严重的不良影响，但因为它提高了钢材的屈服点，故对提高钢结构的疲劳强度是有利的。
13．结构钢材的伸长率以δ5和δ10 表示，下标5或时代表标准试件的截面面积为5或10平方厘米。
三、单项选择题1．钢材疲劳验算公式][σσ∆≤∆中σ∆是根据（ ）A:永久荷载设计值 B: 循环荷载设计值C: 永久荷载标准值 D: 循环荷载设计标准值2．下列钢材化学成分中对钢材性能有害的元素是（ ）Ⅰ硼 Ⅱ氧 Ⅲ硅 Ⅳ氮 Ⅴ硫 Ⅵ 磷A: Ⅰ Ⅱ Ⅲ Ⅳ Ⅴ Ⅵ B: ⅡⅣ Ⅴ ⅥC: Ⅰ硼 硅 氮 磷 D: Ⅱ Ⅲ Ⅳ Ⅴ Ⅵ3.锰、硅、铝常作为脱氧剂加入钢水中，它们的脱氧能力从强到弱的顺序是（）A: 铝<锰<硅 B: 硅<锰<铝C: 锰<硅<铝 D: 铝<硅<锰4.钢材冲击韧性V C 随温度降低而显著降低，材料由塑性（温度为2T ）转变为脆性（温度1T ），如图，0T 为转变温度，则结构设计时取用结构所处的温度应大于（ ）A: 2T B: 1T C: 0T D: 2/)(20T T +5．Q235-D 钢材要求保证冲击韧性V C 值时的温度是（ ）A:0℃ B: -20℃ C:-40℃ D:20℃6．钢材应避免在“蓝脆区”进行热加工，以免引起裂纹，“蓝脆区”的温度是（ ）左右 A:250℃ B: 300℃ C:600℃ D:800℃7．焊接结构在循环荷载计算应力幅σ∆作用下，焊接处最大应力max σ为（ ）A ：)(抗拉强度u fB ：)(屈服强度y fC ：σ∆+y fD ：σ∆-y f 8：焊接结构在循环荷载计算应力幅σ∆作用下，焊接处最小应力min σ为（ ）A ：)(抗拉强度u fB ：)(屈服强度y fC ：σ∆+y fD ：σ∆-y f 9：下列说法除（ ）为均为疲劳破坏和脆性破坏共同特点。
2023年开放大学钢结构(本)单元小练习题目与答案
钢结构（本）章节小练习第一章绪论1．世界第一座铸铁拱桥是（）正确答案是：雪纹桥2．在公元前60年前后，我国就修建了（）正确答案是：铁链桥1．最早的钢结构由铁结构发展而来。
（）正确的答案是“对”。
2．钢结构的广泛应用源自于钢材的优异性能、制作安装的高度工业化、结构形式的丰富多样以及对复杂结构的良好适应等特点。
（）正确的答案是“对”。
1．下面关于钢结构特点说法有误的一项是（）正确答案是：耐热性差、耐火性好2．相比较来讲，最适合强震区的结构类型是（）正确答案是：钢结构3．相比较来讲，钢结构最大的弱点是（）正确答案是：易于锈蚀4．相比较来讲，当承受大荷载、动荷载或移动荷载时，宜选用的结构类型是（）正确答案是：钢结构5．下列均为大跨度结构体系的一组是（）正确答案是：网壳、悬索、索膜6．通常情况下，输电线塔和发射桅杆的结构形式属于（）正确答案是：高耸结构1．钢材在冶炼和轧制过程中质量随可得到严格控制，但材质波动范围非常大。
（）正确的答案是“错”。
2．钢材质地均匀、各向同性，弹性模量大，具有良好的塑性和韧性，可近似看作理想弹塑性体。
（）正确的答案是“对”。
3．结构钢具有良好的冷、热加工性能，不适合在专业化工厂进行生产和机械加工。
（）正确的答案是“错”。
4．钢结构在其使用周期内易因温度等作用出现裂缝，耐久性较差。
（）正确的答案是“错”。
5．钢材是一种高强度高效能的材料，可以100%回收再利用，而且没有资源损失，具有很高的再循环价值。
正确的答案是“对”。
6．钢材轻质高强的特性使钢结构在跨度、高度大时体现出良好的综合效益。
（）正确的答案是“对”。
1．结构在规定的时间内，规定的条件下，完成预定功能的能力，称为结构的（）正确的答案是：可靠性2．结构可靠性主要包括（）正确的答案是：安全性、适用性和耐久性3．下列均为承载能力极限状态范畴的一组是（）.正确的答案是：构件或连接的强度破坏、疲劳破坏、脆性断裂1．钢结构设计的目的是保证结构和结构构件在充分满足功能要求的基础上安全可靠地工作。
钢结构第2章(带答案)
第2章 钢结构材料1 钢材代号Q235D 的含义为 Q 为屈服强度的汉语拼音字母，235为屈服强度数值、D 为质量等级符号。
2 钢材的硬化，提高了钢材的 强度 ，降低了钢材的 塑性和韧性 。
3 当用公式σ∆≤[σ∆]计算常幅疲劳时，式中σ∆表示 工作应力幅，对焊接结构的焊接部位min max σσσ-=∆，对于非焊接部位min max σσσk -=∆。
4 钢材的两种破坏形式为 塑性破坏 和 脆性破坏 。
5 钢材的设计强度等于钢材的屈服强度fy 除以 抗力分项系数γR 。
6 钢材在复杂应力状态下，由弹性转入塑性状态的条件是折算应力等于或大于钢材 单向拉伸的屈服极限。
7 按 脱氧方法 之不同，钢材有镇静钢和沸腾钢之分。
8 钢材的Cv 值与温度有关，在-20ºC 或在-40ºC 所测得的Cv 值称 低温冲击韧性 。
9 随着时间的增长，钢材强度提高，塑性和韧性下降的现象称为 时效硬化 。
10 通过标准试件的一次拉伸试验，可确定钢材的力学性能指标为：抗拉强度fu 、 和 屈服极限fy 和伸长率δ 。
11 钢材设计强度f 与屈服点fy ，之间的关系为 R y f f γ= 。
12 韧性是钢材在塑性变形和断裂过程中 吸收能量 的能力，亦即钢材抵抗 冲击 荷载的能力。
13 对于焊接结构，除应限制钢材中硫、磷的极限含量外，还应限制 C 的含量不超过规定值0.2%。
14 在疲劳设计时，经过统计分析，把各种构件和连接分为 8 类，相同应力循环次数下，类别越高，容许应力幅越 低 。
15 衡量钢材抵抗冲击荷载能力的指标称为 冲击韧性 。
它的值越小，表明击断试件所耗的能量越 少 ，钢材的韧性越 差 。
16 钢中含硫量太多会引起钢材的 热 ；含磷量太多会引起钢材的 冷 。
17 钢材受三向同号拉应力作用时，即使三向应力绝对值很大，甚至大大超过屈服点，但两两应力差值不大时，材料不易进入 塑性 状态，发生的破坏为 脆性 破坏。
钢结构第2章 钢结构的材料
2.4 各种因素对钢材主要性能的影响
2.4.3钢材硬化
（1）冷加工 冷拉、冷轧、冷拔、冷扭和 冷冲等 冷加工使钢材产生很大塑性 变形，从而提高了钢的屈服 点，同时降低了钢的塑性和 韧性，这种现象称为冷作硬 化（或应变硬化）。 冷拉示意图
拔丝模 钢丝
冷拔方向
2.4 各种因素对钢材主要性能的影响
Q235钢单向受拉应力－应变曲线
σ
fy
fu fy= σ0.2
0.15%
ε0
··
ε
ε
2.5%--3%
0.2%
εp
理想弹塑性体的 应力—应变曲线
高强度钢没有明显的屈服点和屈服台阶。这类钢材的屈服条件是根据试验分 析结果而人为规定的，故称为条件屈服点（或屈服强度）。条件屈服点是以 卸荷后试件中残余应变为0.2%所对应的应力定义为条件屈服强度（用 σ0.2表 示）。
Z向钢板一般也是在低碳钢或低合金钢中加入 Nb、V、 Ti 等合金元素进行微合金化处理，并大幅度降低有害元素硫、 磷的含量，因此钢材的纯净度高，综合性能好。
2.3.5 可焊性
可焊性是指采用一般焊接工艺就可完成合格的(无裂纹的)焊缝 的性能。
钢材的可焊性受碳含量和合金元素含量的影响。碳含量在 0.12％~0.20％范围内的碳素钢，可焊性最好。碳含量再高可使 焊缝和热影响区变脆。 2.3.6 钢材性能的鉴定 根据《钢结构工程施工质量验收规范》 (GB 50205-2001)的规 定，对进入钢结构工程实施现场的主要材料需进行进场验收， 即检查钢材的质量合格证明文件、中文标识及检验报告，确认 钢材的品种、规格、性能是否符合现行国家标准和设计要求。
2.4 各种因素对钢材主要性能的影响
钢结构工程施工教材答案
钢结构工程施工教材答案第一章：钢结构施工概述1. 什么是钢结构工程？答：钢结构工程是利用钢材构建的建筑结构工程，具有轻质、高强、耐久等优点，被广泛应用于各种建筑中。
2. 钢结构施工的特点有哪些？答：钢结构施工具有结构构件模块化、构件制作工序多、制作精度高等特点。
3. 钢结构的组成部分有哪些？答：钢结构由钢材构成，包括钢柱、钢梁、钢槽钢、钢板等。
第二章：钢结构的基础施工1. 钢结构基础的分类有哪些？答：钢结构基础可分为板式基础、桩基础和复合基础等。
2. 钢结构基础的施工过程有哪些？答：钢结构基础施工包括场地测量、基坑开挖、石灰土处理、地基处理等工序。
3. 钢结构基础的常见施工质量验收项目有哪些？答：钢结构基础的常见施工质量验收项目包括基坑的平整度、基础底部的水平度、基础底部的承重能力等。
第三章：钢结构的制作与安装1. 钢结构的制作有哪几种方式？答：钢结构的制作方式主要包括现场焊接制作、工厂化制作和焊接结合螺栓连接方式。
2. 钢结构的安装有哪些注意事项？答：钢结构安装时需注意整体平整度、连接紧密度、垂直度等，保证结构的稳定性和安全性。
3. 钢结构施工常见质量问题及解决方法有哪些？答：常见的质量问题包括焊缝质量不过关、构件错位等，应及时发现并采取措施予以解决。
第四章：钢结构的涂装和防腐1. 钢结构的涂装目的是什么？答：钢结构的涂装可以提高结构的抗腐蚀能力、美化外观、延长使用寿命等作用。
2. 钢结构的防腐措施有哪些？答：钢结构的防腐措施包括喷涂、浸渍、热浸镀锌等方式。
3. 钢结构的涂装质量验收项目有哪些？答：涂装质量验收项目包括厚度检测、附着力检测、表面光泽度等。
第五章：钢结构的工程质量验收1. 钢结构的工程质量验收包括哪些内容？答：工程质量验收包括结构的平整度、高度尺寸、结构连接等。
2. 钢结构的质量验收标准是什么？答：国家标准GB 50017-2017《钢结构工程施工质量验收规范》为钢结构的工程质量验收提供了详细的标准和要求。
西南交通大学钢结构设计原理复习题(含答案)
14.对直接承受动力荷载作用的正面角焊缝其强度设计值增大系数取（ B ） A.0 B.1 C.1.22 D.1.5
15.受轴心力作用的等肢角钢，采用侧面角焊缝连接时，其角钢背的内力分配系数为( A ) A. 0.70 B. 0.65 C. 0.75 D. 0.25
16.焊接残余应力一般不影响( A ) A.静力强度 B.疲劳强度
一、单项选择题（从每小题的四个备选答案中，选出一个正确的答案，并将其号码填在题干的括号
.cc
A.三级抗压
B.三级抗拉
C.三级抗剪
D.一、二级抗压
11.对接焊缝采用斜焊缝时，当焊缝轴线与作用力方向间的夹角满足以下哪个条件时，对三级焊缝质 量可不必计算（ A ） A.tgθ≤1.5 B.tgθ>1.5 C.θ=90° D.θ=75°
5.结构的重要性系数是根据结构的( D )分别取 1.1、1.0、0.9。
C.建筑面积的大小
二、 多项选择题(在每小题的五个备选答案中,至少有两个正确的答案,选出正确的答案并将其号码填 在题干的括号内。)
1.和其它结构相比，属于钢结构的特点的是（ ABDE ） A.塑性和韧性好 D.具有不渗漏特性 B.具有可焊性 C.耐热性能差
其中当h0tw170235受压翼缘扭转受到约束如连有刚性铺板制动板或焊有钢轨时或h0tw150235受压翼缘扭转任何情况下h0tw均不应超过2502353梁的支座处和上翼缘受有较大固定集中荷载处宜设置支承加劲肋
注：以下所有图中未注明的尺寸单位均为 mm。
第一章 概述
一、单项选择题（从每小题的四个备选答案中，选出一个正确的答案，并将其号码填在题干的括号 内。 ） 1.钢结构计算中，实际内力和力学计算结果最符合的原因是（D）
钢结构第五版课后答案第二章
钢结构第五版课后答案第二章
1．答（1）强度高，塑性和韧性好（2）钢结构的重量轻（3）材质均匀，和力学计算的假定比较符合（4）钢结构制作简便，施工工期短（5）钢结构密闭性较好（6）钢结构耐腐蚀性差（7）钢材耐热但不耐火（8）钢结构在低温和其他条件下，可能发生脆性断裂，还有厚板的层状撕裂，应引起设计者的特别注意。
2.答：除疲劳计算外，均采用以概率理论为基础的极限状态设计方法，用分项系数的设计表达式进行计算。
3.答：当结构或其组成部分超过某一特定状态就不能满足设计规定的某一功能要求时，此特定状态就称为该功能的极限状态。
4.（1)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。
（2)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损坏（包括混凝土裂缝）。
5.建筑结构的可靠性包括安全性、适用性和耐久性三项要求。
结构可靠度是结构可靠性的概率度量，其定义是：结构在规定的时间内，在规定的条件下，完成预定功能的概率，称为结构可靠度
6.规定时间：一般指结构设计基准期，一般结构的设计基准期为50年，桥梁工程的设计基准期为100年。
设计基准期为了确定可变作用及与时间有关的材料性能等取值而选用的时间参数。
※设计使用期与设计使用寿命的关系：当
结构的设计使用年限超过设计基准期时，表明它的失效概率可能会增大，但并不等于结构丧失所要求的功能甚至报废。
规定条件：指正常设计、正常施工、正常使用条件，不考虑人为或过失因素
71.较高的强度。
2.足够的变形能力。
3.良好的加工性能。
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（2065℃）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（2065℃）；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σ=F/A 0（F 、A 0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σ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（σ=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。
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第二章 钢结构的材料1．用作钢结构的钢材必须符合哪些要求？答：用作钢结构的钢材必须符合下列要求： （1）较高的抗拉强度u f 和屈服点y f 。
y f 是衡量结构承载能力的指标，y f 高则可减轻结构自重，节约钢材和降低造价。
u f 是衡量钢材经过较大变形后的抗拉能力，直接反映钢材内部组织的优劣，同时u f 高可以增加结构的安全保障。
（2）较高的塑性和韧性 塑性和韧性好，结构在静载和动载作用下有足够的应变能力，既可减轻结构脆性破坏的倾向，又能通过较大的塑性变形调整局部应力，同时又具有较好的抵抗重复荷载作用的能力。
（3）良好的工艺性能（冷加工、热加工和可焊性） 良好的工艺性能不但要易于加工成各种形式的结构，而且不致因加工而对结构的强度、塑性和韧性等造成较大的不利影响。
此外，根据结构的具体工作条件，有时还要求钢材具有适应低温、高温和腐蚀性环境的能力。
2．钢材具有哪两种性质完全不同的破坏形式？其发生的条件和破坏特点如何？答：钢材具有两种性质完全不同的破坏形式，即塑性破坏和脆性破坏。
塑性破坏是由于变形过大，超过了材料或构件可能的变形能力而产生的，仅在构件的应力达到了钢材的抗拉强度u f 后才发生。
塑性破坏前，总有较大的塑性变形发生，且变形持续的时间较长，很容易及时发现而采取措施予以补救，不致引起严重后果。
脆性破坏前塑性变形很小，甚至没有塑性变形，计算应力可能小于钢材的屈服点，断裂从应力集中处开始。
由于脆性破坏前没有明显的预兆，无法及时觉察和采取补救措施，而且个别构件的断裂常引起整个结构塌毁。
在设计、施工和使用钢结构时，要特别注意防止出现脆性破坏3．钢材的主要性能如何？答：钢材的主要性能：（1）强度性能钢材标准试件在常温静载情况下，单向均匀受拉试验时的荷载—变形曲线或应力—应变（εσ-）曲线，由此曲线可获得许多有关钢材性能的信息(图2-1和图2-2)。
图2-1 碳素结构钢的应力—应变曲线 图2-2 理想的弹塑性体应力—应变曲线比例极限：曲线的OP 段为直线，表示钢材具有完全弹性性质，P 点应力p f 称为比例极限。
屈服点：随着荷载的增加，曲线出现ES 段，这时表现为非弹性性质，此段上限S 点的应力y f 称为屈服点。
高强度钢没有明显的屈服点和屈服台阶。
这类钢的屈服条件是根据试验分析结果而人为规定的，故称为条件屈服点（或屈服强度）。
条件屈服点是以卸荷后试件中残余应变为0.2％所对应的应力定义的。
抗拉强度或极限强度：超过屈服台阶，材料出现应变硬化，曲线上升，直至曲线最高处的B 点，这点的应力u f 称为抗拉强度或极限强度。
当应力达到B 点时，试件发生颈缩现象，至D 点而断裂。
当以屈服点的应力y f 作为强度限值时，抗拉强度u f 成为材料的强度储备。
（2）塑性性能伸长率：试件被拉断时的绝对变形值与试件原标距之比的百分数，称为伸长率。
伸长率代表材料在单向拉伸时的塑性应变的能力。
（3）冷弯性能冷弯性能由冷弯试验来确定。
试验时按照规定的弯心直径使试件弯成l80°，如试件外表面不出现裂纹和分层，即为合格。
冷弯性能合格是鉴定钢材在弯曲状态下的塑性应变能力和钢材质量的综合指标。
（4）冲击韧性韧性是钢材强度和塑性的综合指标。
通常是钢材强度提高、韧性降低则表示钢材趋于脆性。
由于低温对钢材的脆性破坏有显著影响，在寒冷地区建造的结构不但要求钢材具有常温（20℃）冲击韧性指标，还要求具有0℃和负温（-20℃或-40℃）冲击韧性指标，以保证结构具有足够的抗脆性破坏能力。
4．6种因素对钢材主要性能有哪些影响？基本概念：热脆、冷脆；冷作硬化、时效硬化；蓝脆现象、徐变现象、低温冷脆；应力集中现象、钢材的疲劳。
答：6种因素对钢材主要性能的影响：（1）化学成分钢是由各种化学成分组成的，化学成分及其含量对钢的性能（特别是力学性能）有着重要的影响，铁（Fe ）是钢材的基本元素，在碳素结构钢中约占99％，碳和其他元素仅占1％，但对钢材的力学性能却有着决定性的影响。
其他元素包括硅（Si ）、锰（Mn ）、硫（S ）、磷（P ）、氮（N ）、氧（O ）等。
低合金钢中还含有少量（低于5％）合金元素，如铜（Cu ）、钒（V ）、钛（Ti ）、铌（Nb ）、铬（Cr ）等。
在碳素结构钢中，碳直接影响钢材的强度、塑性、韧性和可焊性等。
碳含量增加，强度提高，而塑性、韧性和疲劳强度下降，同时恶化钢的可焊性和抗腐蚀性。
因此，对含碳量要加以限制，一般不应超过0.22％，在焊接结构中还应低于0.20％。
硫和磷是钢中的有害成分，它们降低钢材的塑性、韧性、可焊性和疲劳强度。
在高温时，硫使钢变脆，称之热脆；在低温时，磷使钢变脆，称之冷脆。
一般含量应不超过0.0045％。
氧和氮都是钢中的有害杂质。
氧的作用使钢热脆；氮的作用使钢冷脆。
由于氧、氮容易在熔炼过程中逐出，一般不会超过极限含量，故通常不要求作含量分析。
硅和锰是钢中的有益元素，它们都是炼钢的脱氧剂。
它们使钢材的强度提高，含量不过高时，对塑性和韧性无显著的不良影响。
（2）冶金缺陷常见的冶金缺陷有偏析、非金属夹杂、气孔、裂纹及分层等。
偏析是钢中化学成分不一致和不均匀性。
非金属夹杂是钢中含有硫化物与氧化物等杂质。
气孔是浇注钢锭时，由氧化铁与碳作用所生成的一氧化碳气体不能充分逸出而形成的。
浇注时的非金属夹杂物在轧制后能造成钢材的分层，会严重降低钢材的冷弯性能。
（3）钢材硬化冷加工使钢材产生很大塑性变形，提高了钢的屈服点，但降低了钢的塑性和韧性，这种现象称为冷作硬化（或应变硬化）。
在高温时熔化于铁中的少量碳和氮，随着时间的增长逐渐从纯铁中析出，形成自由碳化物和氮化物，对纯铁的塑性变形起遏制作用，从而使钢材的强度提高，塑性、韧性下降。
这种现象称为时效硬化，俗称老化。
在一般钢结构中，不利用硬化所提高的强度。
（4）温度影响钢材性能随温度变动而有所变化。
总的趋势是：温度升高，钢材强度降低，应变增大；反之，温度降低，钢材强度会略有增加，塑性和韧性却会降低而变脆。
在200℃以内钢材性能没有很大变化，430℃～540℃之间强度急剧下降，600℃时强度很低不能承担荷载。
但在250℃左右，钢材的强度反而略有提高，同时塑性和韧性均下降，材料有转脆的倾向，钢材表面氧化膜呈现蓝色，称为蓝脆现象。
钢材应避免在蓝脆温度范围内进行热加工。
当温度在260℃～320℃时，在应力持续不变的情况下，钢材以很缓慢的速度继续变形，此种现象称为徐变现象。
当温度从常温开始下降，特别是在负温度范围内时，钢材强度虽有提高，但其塑性和韧性降低，材料逐渐变脆，这种性质称为低温冷脆。
（5）应力集中在钢结构的构件中有时存在着孔洞、槽口、凹角、截面突然改变以及钢材内部缺陷等。
此时，构件中的应力在某些区域产生局部高峰应力，在另外一些区域则应力降低，形成应力集中现象。
研究表明，在应力高峰区域总是存在着同号的双向或三向应力，使材料处于复杂受力状态，同号的平面或立体应力场有使钢材变脆的趋势。
但由于建筑钢材塑性较好，在一定程度上能促使应力进行重分配，使应力分布严重不均的现象趋于平缓。
故受静力荷载作用的构件在常温下工作时，在计算中可不考虑应力集中的影响。
但在负温下或动力荷载作用下工作的结构，应力集中的不利影响将十分突出，往往是引起脆性破坏的根源，故在设计中应采取措施避免或减小应力集中，并选用质量优良的钢材。
（6）反复荷载作用钢材在反复荷载作用下，结构的抗力及性能都会发生重要变化，甚至发生疲劳破坏。
根据试验，在直接的连续反复的动力荷载作用下，钢材的强度将降低，即低于一次静力荷载作用下的拉伸试验的极限强度u f ，这种现象称为钢材的疲劳。
疲劳破坏表现为突发的脆性断裂。
5．钢材疲劳破坏的机理是什么？影响钢材疲劳强度的主要因素是什么？通常钢结构的疲劳破坏属什么情况？答：钢材疲劳破坏的机理：材料总是有“缺陷”的，在反复荷载作用下，先在其缺陷处生成一些极小的裂痕，此后这种微观裂痕逐渐发展成宏观裂纹，试件截面削弱，而在裂纹根部出现应力集中现象，使材料处于三向拉伸应力状态，塑性变形受到限制，当反复荷载达到一定的循环次数时，材料终于破坏，并表现为突然的脆性断裂。
钢材的疲劳强度取决于应力集中和应力循环次数。
通常钢结构的疲劳破坏属高周低应变疲劳，即总应变幅小，破坏前荷载循环次数多。
《规范》规定，循环次数N ≥105，应进行疲劳计算。
6．钢按用途、冶炼方法、脱氧方法和化学成分是如何分类的？答：钢的分类：按用途，可分为结构钢、工具钢和特殊钢。
结构钢又分为建筑用钢和机械用钢。
按冶炼方法，可分为转炉钢和平炉钢。
转炉钢主要采用氧气顶吹转炉钢。
平炉钢质量好，但冶炼时间长，成本高。
氧气转炉钢质量与平炉钢相当但成本较低。
按脱氧方法，可分为沸腾钢（F ）、半镇静钢（b ）、镇静钢（Z ）和特殊镇静钢（TZ ），镇静钢和特殊镇静钢的代号可以省去。
镇静钢脱氧充分，沸腾钢脱氧较差，半镇静钢介于镇静钢和沸腾钢之间。
一般采用镇静钢。
按化学成分，钢可分为碳素钢和合金钢。
在建筑工程中采用的是碳素结构钢、低合金高强度结构钢、优质碳素结构钢以及高强钢丝和钢索。
7．碳素结构钢、低合金高强度结构钢是如何分级的？钢的牌号是如何表示的？答：（1）碳素结构钢按质量等级分为A 、B 、C 、D 四级，A 级钢只保证抗拉强度、屈服点、伸长率，必要时尚可附加冷弯试验的要求，化学成分碳、锰可以不作为交货条件。
B 、C 、D 钢保证抗拉强度、屈服点、伸长率、冷弯和冲击韧性（分别为＋20℃，0℃，－20℃）等力学性能，化学成分碳、硫、磷的极限含量。
钢的牌号由代表屈服点的字母Q 、屈服点数值、质量等级符号（A 、B 、C 、D ）、脱氧方法符号四个部分按顺序组成。
根据钢材厚度（直径）＜l6mm 时的屈服点数值，分为Q195、Q2l5、Q235、Q255、Q275，钢结构一般仅用Q235，钢的牌号根据需要可为Q235－A ；Q235－B ；Q235－C ；Q235－D 等。
冶炼方法一般由供方自行决定，设计者不再另行提出，如需方有特殊要求时可在合同中加以注明。
（2）低合金高强度结构钢采用与碳素结构钢相同的牌号表示方法，仍然根据钢材厚度（直径）＜l6mm 时的屈服点大小，分为Q295、Q345、Q390、Q420、Q460。
钢的质量等级有A 、B 、C 、D 、E 五个等级，E 级要求－40℃的冲击韧性。
低合金高强度结构钢一般为镇静钢，钢的牌号中不注明脱氧方法。
冶炼方法也由供方自行选择。
A 级钢应进行冷弯试验，其他质量级别钢，如供方能保证弯曲试验结果符合规定要求，可不作检验。
8．选择钢材时应考虑哪些因素？答：选择钢材时考虑的因素有：（1）结构的重要性重型工业建筑结构、大跨度结构、高层或超高层的民用建筑结构或构筑物等重要结构，应考虑选用质量好的钢材，对一般工业与民用建筑结构，可按工作性质分别选用普通质量的钢材。