钢结构原理复习思考题

《钢结构设计原理》复习思考题2016.5.27修改

第1章绪论

1.钢结构与其它材料的结构相比，具有哪些特点？

1) 钢材强度高，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围？

1）大跨结构2）工业厂房3）受动力荷载影响的结构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

（要和上面的钢结构特点联系起来）

3.我国《钢结构设计规》规定钢结构采用什么设计方法？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

具体的准则:

结构在规定的设计使用年限应满足的功能：

⑴在正常施工和正常使用时，能承受可能出现的各种作用；

⑵在正常使用时具有良好的工作性能；

⑶在正常维护下具有良好的耐久性；

⑷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），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：结构在规定的时间，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β: β可以作为衡量结构可靠度的一个数量指标，只要求出就β可获得对应的失效概率。

两种极限状态指的是什么？其容有哪些？

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？

γo ——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）

γG ——永久荷载分项系数

当其效应对结构不利时

--对可变荷载效应控制的组合，应取1.2;

--对永久荷载效应控制的组合，应取1.35;

当其效应对结构有利时

--一般情况下应取1.0；

--对结构的倾覆、滑移或漂浮验算，应取0.9。

γQ ——可变荷载的分项系数

--一般情况下应取1.4；

--楼面活荷载标准值大于4kN/m2时应取1.3；

--对构件承载力有利时，取为0。

第2章钢结构的材料

1.钢材的生产和加工工艺有哪些？对钢材质量和组织结构各有什么影响？

钢材的浇铸和脱氧

沸腾钢—用锰作脱氧剂，成本低，但质量较差，不适合连铸工艺；

镇静钢—用锰加硅作脱氧剂，成本高，质量好，适合连铸；

特殊镇静钢—用铝补充脱氧。

热加工

使金属晶粒变细，压合缺陷，性能得到改善。

轧制压缩比大的钢材强度较高。（故钢材的强度按板厚分组）

冷加工

产生冷作硬化，强度提高但塑性、韧性减少。

应尽量避免局部冷加工硬化。

热处理

退火:将钢材加热至850-900℃，保温一段时间，随炉温下降至500℃以下，再放至空气中冷却；

正火:将钢材加热至850-900℃，保温后从炉中取出在空气中冷却；

淬火:将钢材加热至900℃以上，保温后快速在水中或油中冷却；

回火:将淬火后的钢材加热到某一温度进行保温，而后在空气中冷却；

调质处理=淬火＋高温回火

2.钢结构的破坏形式有哪两种？其特点如何？它们的区别在哪里？

塑性破坏的特点是当应力超过屈服强度后材料有明显塑性变形，当应力继续增大，断面出现颈缩，有持续的变形时间。可以采取补救措施。

脆性破坏的特点是破坏前无征兆（变形很小），断口平直，破坏突然发生。往往瞬间发生破坏，无法察觉和补救，后果严重！

3、钢材有哪几项主要机械性能指标？各项指标可用来衡量钢材哪些方面的性能？各指标如何测定？

钢材的单调拉伸应力—应变曲线提供了三个重要的力学性能指标：

（1）屈服点fy——钢结构设计中应力允许达到的最大限值。

（2）抗拉强度fu——钢材受拉时能承受的极限应力

（3）伸长率δ5 ，伸长率是衡量钢材塑性应变能力的重要指标。

(4）冷弯性能：衡量钢材塑性变形能力和冶金质量的综合指标，可通过冷弯试验确定。

(5) 冲击韧性：衡量带有缺口的钢材在冲击荷载作用下抵抗脆性破坏能力的指标，可通

过由冲击试验确定。

4、复杂应力状态下钢材的工作性能和单向应力状态下有什么不同？

（1）当σ1、σ2、σ3为同号应力且数值接近时，虽应力很大但σzs很难达到fy ，很难进入塑性状态，变现表现为脆性破坏；

（2）有异号应力时，则σzs容易达到fy ，会较早进入塑性状态。

5、影响钢材机械性能的主要因素有哪些？各因素的影响规律有哪些？

因素：1）化学成分的影响

1. 碳（C）：钢材强度的主要来源。（纯铁—软）

含碳量↗，强度↗，塑性韧性↘，焊接性能↘，抗腐蚀性↘

2.硫（S）：有害元素，使钢材“热脆”。

3.磷（P）：有害元素，使钢材“冷脆”。

4.锰（Mn）：有益元素。弱脱氧剂。提高钢材强度，同时不显著降低塑性和韧性。