鋼結構復習資料(總).doc

鋼結構復習題一、 填空題l 結構有哪兩種極限狀態(tài)： 承載能力極限狀態(tài) ，正常使用極限狀態(tài)l 工程結構必須具備哪些功能：安全性，使用性，耐久性，總稱為結構的可靠性l 疲勞破壞的三個階段：裂紋的形成，裂紋的緩慢擴展，迅速斷裂l 鋼材的選擇： 結構的重要性，荷載的性質，連接方法，工作環(huán)境，鋼材厚度l 焊縫連接形式： 對接 搭接 T形連接 角部連接l 焊縫殘余應力： 縱向焊接殘余應力，橫向，厚度方向 。產生原因：焊接加熱和冷卻過程中不均勻收縮變形l 梁的剛度用梁在標準荷載作用下的撓度來衡量l 抗剪螺栓破壞形式：螺栓桿剪斷，孔壁壓壞，板被拉斷，板端剪斷，螺桿彎曲l 承受動力荷載作用的鋼結構，應選用 塑性，沖擊韌性好 的鋼材。l 冷作硬化會改變鋼材的性能，將使鋼材的 屈服點 提高，塑性和韌性 降低。l 鋼材五項機械性能指標是 屈服強度、抗拉強度、冷彎性、伸長率、沖擊韌性。l 鋼材中氧的含量過多，將使鋼材出現(xiàn) 熱脆 現(xiàn)象。l 鋼材含硫量過多，高溫下會發(fā)生 熱脆 ，含磷量過多，低溫下會發(fā)生 冷脆 。l 時效硬化(老化)會改變鋼材的性能，將使鋼材的 強度 提高， 塑性韌性 降低。l 鋼材在250C度附近有 抗拉強度、硬度 提高 伸長率 降低現(xiàn)象，稱之為藍脆現(xiàn)象。l 鋼材的沖擊韌性值越大,表示鋼材抵抗脆性斷裂的能力越 強 。l 鋼材牌號Q235BF,其中235表示 屈服強度 ,B表示 質量等級B級 ,F表示 沸騰鋼 。l 鋼材的三脆是指 熱脆 、 冷脆 、 藍脆 。l 焊接結構選用焊條的原則是,計算焊縫金屬強度宜與母材強度 相適應 。l 鋼材中含有C、P、N、S、O、Cu、Si、Mn、V等元素,其中 S P O N 為有害的雜質元素。l 衡量鋼材塑性性能的主要指標是 伸長率 。l 結構的可靠指標越大,其失效概率越 小 。l 承重結構的鋼材應具有 屈服強度、 抗拉強度 、 伸長率 和 冷彎性 、 硫磷極限含量 的合格保證,對焊接結構尚應具有 含碳量 的合格保證;對于重級工作制和起重量對于或大于50 t中級工作制焊接吊車梁類似結構的鋼材,應具有 常溫沖擊韌性 的保證。l 冷彎性能合格是鑒定鋼材在彎曲狀態(tài)下 塑性變形能力 和 鋼材質量 的綜合指標l 薄板的強度比厚板略 高 。l 采用手工電弧焊焊接Q345鋼材時應采用 E50 焊條。l 焊接殘余應力不影響構件的 強度。l 角焊縫的最小計算長度不得小于和焊件厚度。l 承受靜力荷載的側面角焊縫的最大計算長度是60hf。l 在螺栓連接中，最小端距是 2d0 l 在螺栓連接中，最小栓距是 3d0l 普通螺栓連接,當板疊厚度t5d時 (d螺栓直徑),連接可能產生 栓桿受彎 。l 鋼材的抗剪強度與屈服點的關系式是 fv=0.58fyl 單個普通螺栓承壓承載力設計值，式中表示 受力方向承壓構件總厚度的最小值l 普通螺栓連接靠 螺栓桿 傳遞剪力；摩擦型高強度螺栓連接靠 摩擦力 傳遞剪力。l 手工焊焊接Q235鋼，一般采用 E43 型焊條。焊接結構在焊縫附近形成熱影響區(qū),該區(qū)材質 存在缺陷 。l 側面角焊縫連接或正面角焊縫的計算長度不宜 60hf。l 承壓型高強度螺栓僅用于 承受非動力荷載 結構的連接中。l 承受動力荷載的側面角焊縫的最大計算長度是 40hf 。l 軸心受壓構件的承載能力極限狀態(tài)有 強度 和 穩(wěn)定性 。l 格構式軸心受壓構件的等穩(wěn)定性的條件 繞虛軸和繞實軸的長細比相同 。l 雙軸對稱的工字型截面軸壓構件失穩(wěn)時的屈曲形式是 彎曲 屈曲。l 單軸對稱截面的軸心受壓構件，當構件繞對稱軸失穩(wěn)時發(fā)生 彎扭 屈曲。l 軸心受壓構件的缺陷有 殘余應力 、 初始偏心 、 初始曲率 。l 軸心受壓構件的屈曲形式有 彎曲屈曲 、 扭轉屈曲 、 彎扭屈曲 。l 對于綴板式格構柱，單肢不失穩(wěn)的條件是 單支穩(wěn)定承載力不小于整體穩(wěn)定承載力 ，且不大于 容許長細比 。l 綴條式格構柱的綴條設計時按 軸心受力 構件計算。l 對于綴條式格構柱，單肢不失穩(wěn)的條件是 單支穩(wěn)定承載力不小于整體穩(wěn)定承載力 。l 為做到軸心受壓構件對兩主軸的等穩(wěn)定，應使 兩主軸方向長細比相同 。l 軸壓柱的柱腳中錨栓直徑應 根據構造 確定。l 在軸心壓力一定的前提下,軸壓柱腳底板的面積是由 基礎砼的局壓強度 決定的。l 工字形軸壓構件翼緣局部穩(wěn)定保證條件是根據 三邊簡支一邊自由的均勻受壓板 導出l 為保證組合梁腹板的局部穩(wěn)定性,當滿足時,應 設置橫向加勁肋 。l 焊接工字形梁腹板高厚比時，為保證腹板不發(fā)生局部失穩(wěn)，應設置 橫向加勁肋 和 縱向加勁肋。l 梁的最小高度是由 強度 控制的。l 組合梁的局穩(wěn)公式是按 限制受壓翼緣板的寬厚比和腹板的高厚比 原則確定。l 支承加勁肋應驗算的內容是 在腹板平面外的穩(wěn)定性 、 承壓強度計算 、 與腹板的連接焊縫計算 。l 鋼梁在集中荷載作用下，若局部承壓強度不滿足應采取的措施是 設置支撐加勁肋 。l 按正常使用極限狀態(tài)計算時,受彎構件要限制 撓度 ，拉、壓構件要限制 長細比 。l 荷載作用在上翼緣的梁較荷載作用在下翼緣的梁整體穩(wěn)定承載力 高 。l 承受靜力荷載或間接承受動力荷載的工形截面壓彎構件，其強度計算公式中，塑性發(fā)展系數(shù)x取_1.05 。l 工字形受彎構件翼緣板的局部穩(wěn)定保證條件是根據_單向均勻受壓板的臨界力_導出的。l 組合梁腹板與翼緣間的連接焊縫受_剪_；當該焊縫為角焊縫時,最大計算長度 60hf 。l 軸心受力構件的截面形式有：熱軋型剛截面 ，冷彎薄壁型剛截面 ，組合截面二、選擇題1鋼材的性能因溫度而變化，在負溫范圍內鋼材的塑性和韌性（ B ）A不變 B降低 C升高 D稍有提高，但變化不大2體現(xiàn)鋼材塑性性能的指標是（ C ）A屈服點 B強屈比 C延伸率 D抗拉強度3在構件發(fā)生斷裂破壞前，有明顯先兆的情況是（ B ）的典型特征A脆性破壞 B塑性破壞 C強度破壞 D失穩(wěn)破壞4構件發(fā)生脆性破壞時，其特點是（ D ）。A變形大 B破壞持續(xù)時間長 C有裂縫出現(xiàn) D塑性變形小或無變形5鋼材中磷含量超過限制時，鋼材可能會出現(xiàn)（ A ）。A冷脆 B熱脆 C藍脆 D徐變6在鋼結構設計中，認為鋼材屈服點是構件可以達到的（ A ）。A最大應力 B設計應力 C疲勞應力 D穩(wěn)定臨界應力7鋼結構用鋼的含碳量一般不大于（ C ）。A 0.6% B 0.25% C 0.22% D 0.2%8鋼結構具有良好的抗震性能是因為（ C ）。A鋼材的強度高 B鋼結構的質量輕 C鋼材良好的吸能能力和延性 D鋼結構的材質均勻9鋼材的設計強度是根據（ C ）確定的。 A比例極限 B 彈性極限 C 屈服強度 D 極限強度 10.有二個材料分別為3號鋼和16Mn鋼的構件需焊接，采用手工電弧焊，焊條應選用（ A ）型。 A E43 B E50 C E55 D T50 11. 下列因素中，（ A ）與鋼構件發(fā)生脆性破壞無直接關系。 A目鋼材屈服點的大小 B 鋼材含碳量 C 負溫環(huán)境 D 應力集中 12反應鋼材的最大抗拉能力的是（ D ）。 A 比例極限 B 彈性極限 C 屈服強度 D 極限強度 13鋼材的冷彎試驗是判別鋼材（ C ）的指標。A強度 B塑性 C塑性及冶金質量 D 韌性及可焊性14鋼材經歷了應變硬化應變強化之后（ A ）。 A 強度提高 B塑性提高 C 冷彎性能提高 D 可焊性提高 15.結構工程中使用鋼材的塑性指標，目前最主要用（ D ）表示。 A流幅 B沖擊韌性 C可焊性 D伸長率 16.下列情況屬于正常使用極限驗算的是（ B ）A受壓構件的穩(wěn)定計算 B梁的撓度驗算 C受彎構件的彎曲強度驗算 D螺栓連接的強度驗算17.產生焊接殘余應力的主要因素之一是（ C ）A. 鋼材的塑性太低 B. 鋼材的彈性模量太大C. 焊接時熱量分布不均勻 D. 焊縫的厚度太小18實腹式偏心受壓構件強度計算公式中，為（ C ）A. 受壓較大纖維的毛截面抵抗矩 B. 受壓較小纖維的毛截面抵抗矩C. 受壓較大纖維的凈截面抵抗矩 D. 受壓較小纖維的凈截面抵抗矩19板件的寬厚比加大,其臨界應力( B ).A 提高 B 降低 C 不變 D 關系不定20.摩擦型高強度螺栓抗剪能力是依靠（ C ）A栓桿的預拉力 B栓桿的抗剪能力 C被連接板件間的摩擦力 D栓桿被連接板件間的擠壓力21在動荷載作用下，側面角焊縫的計算長度不宜大于（ A ）A 60 B40 C80 D12022在鋼結構連接中，常取焊條型號與焊件強度相適應，對Q345鋼構件，焊條宜采用（ B ）。A E43型 B E50型 C E55型 D 前三種均可23某角焊縫T形連接的兩塊鋼板厚度分別為8mm和10mm，合適的焊角尺寸為（ B ）。A 4mm B 6 mm C 10mm D 12mm24下列螺栓破壞屬于構造破壞的是（ C ）。A鋼板被拉壞 B鋼板被剪壞 C螺栓被剪壞 D螺栓被拉壞25在承擔靜力荷載時，正面角焊縫強度比側面角焊縫強度（ A ）。A 高 B 低 C 相等 D 無法判斷26對于對接焊縫，當焊縫與作用力間的夾角滿足（ B ）時，該對接焊縫的可不進行驗算。A 1 B 1.5 C 2 D 0.527.某承受軸向力的側面角焊縫的焊縫長度為300mm，焊腳尺寸為6mm，該焊縫能承受的最大動荷載為（C ）A100.8KN B. 161.2KN C. 201.6KN D. 245.9KN28軸壓柱在兩個主軸方向等穩(wěn)定的條件是（ C ）。A桿長相等 B計算長度相等 C長細比相等 D截面幾何尺寸相等29實腹式組合工字形截面柱翼緣的寬厚比限值是（ A ）。A B C D 30. 實腹式軸心受拉構件計算的內容有（ D ）。 A強度 B強度和整體穩(wěn)定性 C強度、局部穩(wěn)定和整體穩(wěn)定 D強度、剛度（長細比） 31長細比較小的十字形軸壓構件易發(fā)生屈曲形式是（ C ）A彎曲 B扭曲 C彎扭屈曲 D斜平面屈曲32單軸對稱的軸心受壓拄，繞對稱軸發(fā)生屈曲的形式是（ D ）A彎曲屈曲 B扭轉屈曲 C彎扭屈曲 D三種屈曲均可能34計算長度一定的軸心壓桿回轉半徑增大，其穩(wěn)定承載力（ A ）。 A提高 B降低 C不變 D不能確定35下列梁不必驗算整體穩(wěn)定的是（ D ）A焊接工字形截面 B箱形截面梁 C型鋼梁 D有剛性鋪板的梁36驗算組合梁剛度時，荷載通常?。?A ）A標準值 B設計值 C組合值 D最大值37梁腹板的高厚比時，應設置（ A ）A橫向加勁肋 B縱向加勁肋 C縱橫向加勁肋 D短加勁肋38實腹式組合工字形截面柱腹板的寬厚比限值是（ B ）。A B C D 39梁的縱向加勁肋應布置在（ C ）。A 靠近上翼緣 B 靠近下翼緣 C 靠近受壓翼緣 D 靠近受拉翼緣 40. 梁的最小高度是由（ A ）控制的。 A強度 B建筑要求 C剛度 D整體穩(wěn)定 41.當梁整體穩(wěn)定系數(shù)時，用 代替，主要是因為（ ）。 A梁的局部穩(wěn)定有影響 B 梁已進入彈塑性階段C梁發(fā)生了彎扭變形 D 梁的強度降低了43. 兩端鉸接、單軸對稱的T形截面壓彎構件，彎矩作用在截面對稱軸平面并使翼緣受壓。可用 （ ）等公式進行計算。 I、 II、 III、 IV、 A I、II、III B II、III、IV C I、II、IV D I、III、IV 44壓彎構件在彎矩作用平面外，發(fā)生屈曲的形式是（ C ）。A 彎曲屈曲 B 扭轉屈曲 C 彎扭屈曲 D 三種屈曲均可能二、 簡答題 簡述哪些因素對鋼材性能有影響？化學成分；冶金缺陷；鋼材硬化；溫度影響；應力集中；反復荷載作用。l 鋼結構用鋼材機械性能指標有哪些？承重結構的鋼材至少應保證哪些指標滿足要求？鋼材機械性能指標有：抗拉強度、伸長率、屈服點、冷彎性能、沖擊韌性；承重結構的鋼材應保證下列三項指標合格：抗拉強度、伸長率、屈服點 鋼材兩種破壞現(xiàn)象和后果是什么？鋼材有脆性破壞和塑性破壞。塑性破壞前，結構有明顯的變形，并有較長的變形持續(xù)時間，可便于發(fā)現(xiàn)和補救。鋼材的脆性破壞，由于變形小并突然破壞，危險性大。l 為什么薄鋼板的強度比厚鋼板的強度高(或鋼材的強度按其厚度或直徑分組)？鋼材的軋制能使金屬的晶粒彎細，并消除顯微組織的缺陷，也可使?jié)沧r形成的氣孔，裂紋和疏松，在高溫和壓力作用下焊合。因而經過熱軋后，鋼材組織密實，改善了鋼材的力學性能。薄板因輥軋次數(shù)多，其強度比厚板略高。l 為什么要規(guī)定角焊縫的最小計算長度和側面角焊縫的最大計算長度？角焊縫的焊腳尺寸大而長度較小時，焊件的局部加熱嚴重，焊縫起滅弧所引起的缺陷相距太近，以及焊縫中可能產生的其他缺陷(氣孔、非金屬夾雜等)，使焊縫不夠可靠，規(guī)定了側面角焊縫或正面角焊縫的最小計算長度。側面角焊縫在彈性階段沿長度方向受力不均勻，兩端大中間小，故規(guī)定了側面角焊縫的最大計算長度l 對接焊縫在哪種情況下才需要進行計算？焊接缺陷對受壓、受剪的對接焊縫影響不大，故可認為受壓、受剪的對接焊縫與母材強度相等，但受拉的對接焊縫對缺陷甚為敏感。由于一、二級檢驗的焊縫與母材強度相等，故只有三級檢驗的焊縫才需進行抗拉強度驗算。l 普通受剪螺栓的破壞形式有哪些？在設計中應如何避免這些破壞（用計算方法還是構造方法）？破壞形式有：栓桿被剪斷；板件被擠壞；板件被拉斷；板件沖剪破壞；栓桿受彎破壞。前三種是通過計算避免破壞，最后兩種通過構造方法避免破壞。l 焊接殘余應力對結構有哪些影響？對結構的靜力強度不影響，降低結構的剛度，增加鋼材在低溫下的脆斷傾向。對結構的疲勞強度有明顯的不利影響。l 與其他建筑材料的結構相比,鋼結構有哪些特點？建筑鋼材強度高，塑性、韌性好鋼結構的重量輕（2）鋼結構的重量輕材質均勻，與力學計算假定比較符合4）鋼結構制作簡便，施工工期短（5）鋼結構密閉性較好（6）鋼結構耐腐蝕性差（7）鋼材耐熱但不耐火（8）鋼結構低溫或其他條件下脆性斷裂l 梁整體穩(wěn)定的保證條件有那些？1.有剛性鋪板密鋪在梁的受壓翼緣上并與其牢固連接，能阻止梁受壓翼緣的側向位移2.工字形截面簡支梁受壓翼緣的自由長度與其寬度之比不超過規(guī)定的數(shù)值3.箱形截面簡支梁，其截面尺寸滿足，且l 什么叫做組合梁喪失局部穩(wěn)定？如何避免局部失穩(wěn)？組合梁一般由翼緣和腹板等板件組成，如果將這些板件不適當?shù)販p薄加寬，板中壓應力或剪應力達到某一數(shù)值后，腹板或受壓翼緣有可能偏離其平面位置，出現(xiàn)波形鼓曲，這種現(xiàn)象稱為梁局部失穩(wěn)。采用限制寬厚比的辦法來保證梁受壓翼緣板的穩(wěn)定性，采用設置加勁肋的方法來保證腹板的局部穩(wěn)定性。l 鋼結構的連接方法：焊接連接 (不消弱構件截面，構造簡單，節(jié)約鋼材，焊縫處薄弱)鉚釘連接 （塑性韌性極好，質量容易檢查和保證，費鋼又費工）螺栓連接 （操作簡單，便于拆卸）l 減少焊縫變形和焊接應力的方法：1.采取合理的焊接次序 2.施焊前給一個相反的與變形3.小尺寸焊件預熱，回火 l 抗剪螺栓受力過程：當連接處于彈性階段時，各螺栓受力不等，兩端大中間小。隨著外 力增加進入塑性階段后，內力重分布使受力均勻。四、名詞解釋l 伸長率：試件被拉斷時的絕對變形值與試件原標距之比l 應力集中系數(shù)：高峰區(qū)的最大應力與凈截面的平均應力之比，系數(shù)越大越易變脆l(xiāng) 冷作硬化：冷加工使鋼材產生很大的塑性變形，從而提高了鋼的屈服點，降低了鋼的塑 性和韌性的現(xiàn)象l 時效硬化（老化）：在高溫時融化于鐵中的碳和氮，逐漸析出形成自由碳化物和氮化物， 使鋼材的強度提高，塑性韌性降低的現(xiàn)象l 應力幅準則：應力幅表示應力變化的幅度，對于焊接結構，只要應力幅相同，對構件疲 勞的實際效果就相同，與應力循環(huán)特征或平均應力無關。l 形狀系數(shù)：梁的塑性彎矩與彈性彎矩的比值，只與截面的幾何形狀有關，與材料無關鋼結構的連接 計算題參考答案1 已知A3F鋼板截面用對接直焊縫拼接，采用手工焊焊條E43型，用引弧板，按級焊縫質量檢驗，試求焊縫所能承受的最大軸心拉力設計值。解：查附表1.2得：則鋼板的最大承載力為：2焊接工字形截面梁，設一道拼接的對接焊縫，拼接處作用荷載設計值：彎矩，剪力，鋼材為Q235B，焊條為E43型，半自動焊，級檢驗標準，試驗算該焊縫的強度。解：查附表1.2得：，。截面的幾何特性計算如下：慣性矩：翼緣面積矩：則翼緣頂最大正應力為：滿足要求。腹板高度中部最大剪應力：滿足要求。上翼緣和腹板交接處的正應力：上翼緣和腹板交接處的剪應力：折算應力：滿足要求。3 試設計如圖所示雙角鋼和節(jié)點板間的角焊縫連接。鋼材Q235B，焊條E43型，手工焊，軸心拉力設計值(靜力荷載)。采用側焊縫；采用三面圍焊。解：查附表1.2得： 采用兩邊側焊縫因采用等肢角鋼，則肢背和肢尖所分擔的內力分別為： 肢背焊縫厚度取，需要：考慮焊口影響采用 ；肢尖焊縫厚度取，需要：考慮焊口影響采用。 采用三面圍焊縫假設焊縫厚度一律取，每面肢背焊縫長度：，取每面肢尖焊縫長度，取4 如圖所示焊接連接，采用三面圍焊，承受的軸心拉力設計值。鋼材為Q235B，焊條為E43型，試驗算此連接焊縫是否滿足要求。解：查附表1.2得：正面焊縫承受的力 ： 則側面焊縫承受的力為：則滿足要求。5 試計算如圖所示鋼板與柱翼緣的連接角焊縫的強度。已知(設計值)，與焊縫之間的夾角，鋼材為A3，手工焊、焊條E43型。解：查附表1.2得：，滿足要求。6 試設計如圖所示牛腿與柱的連接角焊縫，。鋼材為Q235B，焊條E43型，手工焊。解：查附表1.2得： 故翼緣焊縫多承受的水平力為設號焊縫只承受剪力V，取故號焊縫的強度為：滿足要求。設水平力H由號焊縫和號焊縫共同承擔，設號焊縫長度為150mm, 取故號焊縫的強度為：滿