钢结构原理复习提纲

《钢结构设计原理》复习提纲 第一章 1、 钢结构的特点，应用范围。（P1—P2） 特点： 应用： （1）材料的强度高，塑性和韧性好； （1）大跨度结构；（2）重型厂房结构； （2）材质均匀，和力学计算的假定比较符合； （3）受动力荷载影响的结构； （3）钢结构制造简便，施工周期短； （4）可拆卸的结构； （4）钢材耐腐蚀性差； （5）高耸结构和高层建筑； （5）钢材耐热但不耐火； （6）容器和其他构筑物；（7）轻型钢结构； 特点（1）对应应用（1）、（2）、（3）、（5）； 特点（3）对应应用（4）； 特点（4）对应应用（1）（2）（4）（5）（7）

2、 结构的极限状态： ① 两类极限状态的概念或两类极限状态所对应的准则。（P11） 1、承载能力极限状态（第一类极限状态）对应于：结构或构件达到最大承载能力或出现不适于继续承载的变形； 2、正常使用极限状态（第二类极限状态）对应于：结构或构件达到正常使用或耐久性能的某项规定限值； ② 钢结构中第一极限状态的两个准则各包括那些情况？（P11） 承载能力极限状态包括倾覆、强度破坏、丧失稳定、结构变为机动体系或出现过度的塑性变形； ③ 钢结构中第二极限状态的两个准则各包括那些情况？（P11） 正常使用极限状态包括出现影响正常使用（或）外观的变形、振动和局部破坏等； ④ 简述第一极限状态的第二准则与第二极限状态中变形要求的主要区别(课件)。 （荷载）作用 考虑方法 第一类极限状态第二准则 设计值 限制截面的塑性深度

第二类极限状态对变形的要求 标准值 变形限制

3、 影响结构抗力的三个因素？（P15） 1）材料性能的不定性，主要是指材质的变异性以及加工，受荷，环境和尺寸等因素引起的材料性能变异性,KM。 2）构件几何参数的不定性，主要指制作尺寸偏差和安装误差等引起的构件几何参数的变异性,KA。 3）构件计算模式的不定性，主要指抗力计算所采用的基本假设和计算公式不精确等引起的变异性,KP。

第二章 1、 钢结构对材料性能的基本要求是什么？（P23） 用作钢结构的钢材必须具有下列性能： ①、强度高：即屈服点fy、抗拉强度fu比较高。 ②、足够的变形能力：即塑性和韧性性能好。 ③、良好的加工性能：即适合冷、热加工，同时具有良好的可焊性，不因这些加工而对强度，塑性及韧性带来较大的有害影响。 此外，根据结构的具体工作条件，在必要时还应该具有适应低温、有害介质侵蚀(包括大气锈蚀)以及疲劳荷载作用等的性能。 2、 GB50017—2003推荐承重结构宜采用哪四种钢材（或哪四种钢材符合钢结构对材料性能的基本要求）？（P23） 普通碳素结构钢Q235钢和低合金高强度结构钢Q345、Q390、Q420 3、 建筑钢材可能的两种典型破坏形式是什么？各自的破坏特征如何？（P34—P35） ①塑性破坏（延性破坏）：特点：超过屈服点fy即有明显塑性变形产生，超过抗拉强度fu时构件将在很大变形的情况下断裂。塑性破坏的断口常为杯形，并因晶体在剪切之下相互滑移的结果而呈纤维状。 ②非延性破坏（脆性破坏）：在没有塑性变形或只有很小塑性变形即发生的破坏，其断口平直并因各晶粒往往在一个面断裂而呈光泽的晶粒状。 4、 简述钢材的主要机械性能（物理力学性能）指标。（P24—P27） 屈服点fy、抗拉强度fu、伸长率δ是钢材的三个重要机械性能（物理力学性能）指标。 其次是：材料的弹性模量E和硬化开始时应变硬化模量Est 重要结构中需要有良好的冷热加工的工艺指标时，应有良好的冷弯性能 处于不同环境温度的重要结构，尤其是受动荷载作用的结构，需要有良好的冲击韧性 5、 钢结构中以钢材的屈服强度作为材料静力强度标准的主要依据是什么？（P25） （1）它是钢材弹塑性变形的分界点。εy =％εp =％，y可以认为是弹性变形的终点。 （2）εy=％－％，变形范围大，应力不增加，变形大量增加，表征钢材屈服，结构一时丧失继续承担更大荷载的能力，这时晶格重排列。 （3）塑性变形大，易察觉，可处理，且yu，有一定的强度储备。对Q235，u/y=～。 6、 简述假设钢材为理想弹塑性体的依据。（P25） σy之前，钢材接近于理想弹性体，σy之后塑性应变范围很大而应力保持不增长，所以接近理想塑性体。 7、 什么是钢材的塑性、韧性？钢材的冲击韧性与塑性有何区别？（课件） （1）冲击韧性是塑性和强度的综合表现 （2） 塑性指标——静力荷载作用 韧性指标——冲击荷载作用 （3） 塑性指标：表征构件经受变形的能力 韧性指标：表征材料在塑性变形和断裂过程中吸收能量的能力。 8、 影响钢材力学性能的主要因素有哪些？（P29—P40） “先天”因素（成因）：化学成分，熔炼和浇注、轧制，以及热处理等，而以化学成分为主（最重要）。 “后天”条件即影响因素：工作温度，荷载条件，制作等。 9、 什么是应力集中？构件中产生应力集中现象的主要原因有哪些？应力集中将会造成什么后果？（P34、课件） 应力集中定义：当截面完整性遭到破坏（如有裂纹、孔洞、刻槽、凹角）时，以及截面的厚度或宽度突然改变时，构件中应力分布将变得很不均匀，在缺陷或截面变化处附近，应力线曲折、密集，出现高峰应力的现象称为应力集中 产生的原因：a.构造缺陷：外部缺陷（如有裂纹、孔洞、刻槽、凹角等）内部缺陷（内裂纹、气泡、非金属夹杂） b.内结应力:如焊接残余应力。（内结应力在截面上是自相平衡。） 应力集中的后果：应力高峰处产生双向或三向同号应力场，使材料塑性发展受到约束，容易产生脆性破坏。 10、疲劳断裂如何产生？其基本特点是什么？（P35） 产生原因：钢材中恒存在缺陷，如微观裂纹等，而疲劳断裂是微观裂缝在连续重复荷载作用下不断扩展直至断裂的脆性破坏。 特点： ①出现疲劳断裂时，截面上的应力低于材料的抗拉强度，甚至低于屈服强度； ②疲劳破坏属于脆性破坏，塑性变形极小； ③端口可能贯穿于母材，可能贯穿于连接焊缝，也可能贯穿于母材及焊缝，断口部分呈半椭圆形光滑区，其余部分为粗糙区。 11、对于设计要求的疲劳寿命n，各种构件或连接破坏的应力幅值的大小，主要取决于构造细部。如果由构造细部引起的应力集中大，则破坏时的应力幅就小，其疲劳性能就不好。（课件）（这条好像是直接背的） 12、钢结构产生脆性断裂的主要原因有哪些？其中又以哪些因素影响较大？（P33） 主要原因：材质缺陷、应力集中、使用环境温度以及钢板厚度是影响脆性断裂的主要因素。（其中应力集中有位重要）。 13、我国常用建筑钢材的钢种、钢号是什么？（P40—P42） 钢种：碳素结构钢和低合金高强度结构钢。 碳素结构钢的牌号（钢号）：Q195、Q215（A、B）、Q235（A、B、C、D）、Q255（A、B）、Q275 低合金高强度结构钢：Q295、Q345、Q390、Q420、Q460 钢材牌号表示法：QXXX+质量等级+脱氧方法 14、选择钢材时应考虑的主要因素是什么。（P43） 答：在选择钢材应考虑下列各因素：

结构或构件的重要性 荷载性质（静载或动载） 连接方法（焊接、铆接或螺栓连接） 工作条件（温度及腐蚀介质） 对于重要结构、直接承受动载的结构、处于低温条件下的结构及焊接结构， 应选择质量较高的钢材。 15、了解各钢号的合格保证项目是什么？焊接承重结构呢？（P43） 答：

Q235-A, Q235-B钢优先选用镇定钢，还需选择钢材的脱氧方法。 Q235-A钢不应用于焊接承受钢结构； Q235-A, Q235-B的沸腾钢不应用于直接承受动力荷载,并需要验算疲劳的焊接钢结构。 Q235和Q345应选用具有0°C冲击韧性的C级钢，Q390和Q420则应选用-20°C冲击韧性合格的D级刚。适用于工作温度在0°C-20°C之间。 用于焊接结构钢材含碳量不宜超过%； 连接使用钢材，如焊条、焊丝及螺拴的钢材应与主体金属强度相应。 16、为什么薄钢板或小直径钢材比厚板或大直径钢材的强度高，即为什么GB50017—2003要对钢材以板厚分组区别其强度？（P31） 答： 轧制使金属晶粒变细，使气孔、裂纹等焊合，从而改善材性。由于薄板辊轧次数多，其强度比厚板

略高，所以规范规定：按板厚分组，以区别其设计强度。

17、用塑性良好的Q235钢材制成的材料一定发生塑性破坏吗？为什么？(P30－40) 答：不一定 因为一种钢材具有塑性变形的能力的大小，不仅取决于钢材原始的化学成分，熔炼与轧制条件，也取决于后来所处的工作条件。即使原来塑性表现极好的钢材，改变了工作条件，如在很低的温度之下受冲击作用，也完全可能呈现脆性破坏。 18、在某些情况下钢结构计算不考虑应力集中和残余应力，为什么？（P25） 答：有屈服平台并且屈服平台末端的应变比较大，这就有足够的塑性变形来保证截面上的应力最终都达到

y

第三章 1、 静载作用下轴心受力构件强度计算的极限状态设计准则及计算公式。（P48－49） 拉杆毛截面上的平均应力应以不超过屈服强度fy为准则

净截面的平均应力不应超过钢材的屈服强度作为极限状态，设计公式：

fANn

2、 写出GB50017—2003规定的梁正应力、剪应力计算公式。（P54、P56）（例题） 3、 梁正应力验算，考虑梁截面有一定程度的塑性变形的计算有哪些条件？（P54－55） 当固端梁和连续梁采用塑性设计时，塑性铰截面弯矩应满足：