南京工业大学钢结构简答题

2.1简述钢结构有哪些主要特点。

答：（1）材料的强度高，塑性和韧性好；（2）材质均匀，和力学计算的假定比较符合；（3）制作简便，施工周期短；（4）质量轻；（5）钢材耐腐蚀性差；（6）钢材耐热，但不耐火；

2.2钢材选用原则

（1）结构或构件的重要性；（2）荷载性质（动载或静载）；（3）连接方法（焊接铆接或螺栓连接）；（4）工作条件（温度及腐蚀介质）（5）钢材厚度

2.3碳素结构钢按质量分为几级？并是怎样划分的？Q235B·b代表的意义是什么？

答：碳素结构钢按质量分为A、B、C、D四级。Q235B·b代表屈服强度为235N/mm2，B级，半镇静钢。

2.4建筑钢材的伸长率是通过什么实验确定的？实验时如何取值？伸长率反映了钢材的什么性质？ 建筑钢材的伸长率是通过单向拉伸实验确定的。取试件拉断后的伸长量与原标距的比值的百分率，即

，伸长率反映了钢材的塑性变形能力。

3.1简述钢结构连接的类型和特点？ 答：钢结构最主要的连接类型：

（1）焊缝连接：构造简单、不削弱构件截面、节约钢材、加工方便，易于采用自动化操作、连接密封性好、刚度大。焊接残余应力和残余变形对结构有不利影响，低温冷脆问题比较突出。（2）铆钉连接：塑性和韧性较好，传力可靠，质量易于检查，适用于直接承受动载结构的连接。构造复杂，用钢量多。（3）螺栓连接：施工简单、拆装方便。用钢量多。

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3.2受剪普通螺栓有哪几种可能的破坏形式？如何防止？

答：五种破坏形式：（1）螺栓杆剪断（2）孔壁挤压破坏（3）钢板被拉断（4）钢板剪断（5）螺栓弯曲。

针对前三种破坏，通过强度验算避免出现破坏。通过限制端距e3≥2d0避免钢板剪断，限制板叠厚度不超过5d以避免螺栓弯曲。

3.3简述焊接残余应力对结构性能的影响。

（1）不影响结构的静力强度；（2）残余应力使构件的变形增大，刚度降低；（3）焊接残余应力使压杆的挠曲刚度减小，从而降低其稳定承载能力；（4）在低温下使裂纹容易发生和发展，加速构件的脆性破坏；（5）降低了结构构件和连接的疲劳强度

3、应力集中：钢结构的构件中有时存在着孔洞，槽口，凹角，缺陷以及截面突然改变时，构件的应力分布将不再保持均匀，而是在缺陷以及截面突然改变处附近，出现应力线曲折，密集，产生高峰应力的现象。

应力集中对钢材的影响：（1）使构件处于同号的双向或者三向应力场的复杂应力状态 (2)在应力集中处塑性变形受到约束，发生脆性断裂或者产生疲劳裂纹。

3、影响梁整体稳定性的因素有哪些？

答：主要影响因素：（1）梁的侧向抗弯刚度yEI、抗扭刚度tGI和抗翘曲刚度wEI9.（2）受压翼缘自由长度.（3）梁所受荷载类型（4）梁端支座对截面的约束（5） 横向荷载沿梁截面高度方向的作用

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点位置（6）By值（7）残余应力

钢梁腹板失稳形式，如何避免

形式：（1）剪应力作用下失稳（2）局部压应力作用下失稳（3）弯曲正应力作用下失稳（4）复杂应力作用下失稳。措施：（1）减小板件宽厚比（2）设置加劲肋

截面积，计算长度，惯性矩都相同的实腹式和格构柱，哪种承载力大，为什么？ 实腹式承载力大

因为格构柱的换算长细比大于实腹柱，从而格构柱的整体稳定性系数小于实腹柱，导致格构柱稳定承载力小

1.什么是疲劳断裂？它的特点如何？简述其破坏过程。

概念: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）同时，疲劳破坏属于脆性破坏，塑形变形很小，是一种无明显变形的突然破坏，危险性较大。（3）疲劳破坏的构件断口上面一部分呈现半椭圆形光滑区，其余部分则为粗糙区（4）过程分为三个阶段 裂纹的形成 裂纹缓慢扩展 最后迅速断裂

4、钢材的疲劳：在循环荷载的作用下，经过有限次循环，钢材发生破坏的现象。

影响因素：1、构件的构造细节（包括形状，尺寸，表面情况以及冶金缺陷）2、应力种类与幅值3、应力循环次数，循环特征4、残余应力5.工作环境6、材料的种类 第二章

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1.简述建筑钢结构对钢材的要求、指标，规范推荐使用的钢材有哪些？ 答：1.较高的强度。2.足够的变形能力。3.良好的加工性能。

此外，根据结构的具体工作条件，在必须是还应该具有适合低温、有害介质侵蚀（包括大气锈蚀）以及重复荷载作用等的性能。《钢结构设计规范》（GB 50017-2003)推荐的普通碳素结构钢Q235钢和低合金高强度结构钢Q345、Q390及Q420是符合上述要求的。

2.衡量材料力学性能的好坏，常用那些指标？它们的作用如何？ 1.强度性能 2.塑性性能3.冷弯性能4.冲击韧性

3.哪些因素可使钢材变脆，从设计角度防止构件脆断的措施有哪些？

答：（1）硫磷氧氮等化学成分的影响（2）成材过程的影响（3）冷加工硬化及温度等其他因素的影响。 从设计角度防止构件脆断课不考虑硬化所提高的强度及规定结构表面所受辐射温度等。

4.碳、硫、磷对钢材的性能有哪些影响？

答：碳(C)：碳含量提高，则钢材强度提高，但同时塑形、韧性、冷弯性能、可焊性、抗锈蚀能力下降。对于焊接结构，为了有良好的可焊性，以不大于0.2%为好。

磷(P)：磷即是有害元素也是能利用的合金元素。在低温下使钢变脆，称为冷脆；高温时使钢减少塑性。但磷能提高钢的强度和抗锈蚀能力。

硫(S)：硫有害元素。使钢产生热脆性，降低钢的冲击韧性，同时影响疲劳性能和抗锈蚀性能。

5.什么是钢材的可焊性？影响钢材可焊性的化学元素有哪些？

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钢材的可焊性是指一般焊接工艺就可以完成合格的（无裂纹的）焊缝的性能。 影响钢材可焊性的主要因素是碳含量和合金元素的含量。

6.钢材的力学性能为何要按厚度（直径）进行划分？

钢材屈服点的高低和钢材晶粒的粗细有关，材质好，轧制次数多，晶粒细，屈服点就高，因而不同厚度的钢材，屈服点不一样。

7.钢材中常见的冶金缺陷有哪些? 偏析，非金属杂质，气孔，裂纹及分层

8.随着温度的变化，钢材的力学性能有何变化？

总的趋势是：温度升高，钢材的强度降低，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

9.什么情况下会产生应力集中，应力集中对材性有何影响？

当截面完整性遭到破坏，如有裂纹空洞刻槽，凹角时以及截面的厚度或宽度突然改变时，构件中的应力分布将变得很不均匀，在缺陷或洁面变化处附近，会出现应力线曲折密集，出现高峰应力的现象即应力集中影响：在应力高峰出会产生双向或三向的应力，此应力状态会使材料沿力作用方向塑性变形的发展受到很大的约束，材料容易脆性变形。

10.什么是疲劳断裂？它的特点如何？简述其破坏过程。

概念: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）同时，疲

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容许距离：最小的栓距为3d0，最小的端距为2d0

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1.对于理想的轴心受压构件，提高钢材的牌号（即钢材强度），对构件的稳定承载能力有何影响？为什么？

2.剪力作用下的普通螺栓连接节点可能发生哪些破坏形式？

3.两板件通过抗剪螺栓群承担剪力时，就板件的净截面强度来说，摩擦型高强螺栓连接与普通螺栓连接有何区别？采用何种连接方式更合理？

4.某煤气柜结构，据统计在预期的20年使用寿命内，煤气气压循环1.5万次，问：可否按现行《钢结构设计规范》中有关钢结构疲劳验算的规定对该煤气柜结构及其节点进行疲劳验算？为什么？

5.同一种类的钢材，当其厚度或直径发生变化时，钢材的机械性能（强度和塑性）有何变化？为什么？

6.某钢结构高强度连接梁柱节点，设计按摩擦型高强螺栓（接触面喷砂后生赤锈）计算摩擦面的抗滑移系数。施工单位为防止构件锈蚀对构件的损伤，对接触面（梁端板与柱翼缘板）间进行了喷漆处理。问这种处理方式是否合理？为什么？

1.无影响。因为理想轴心受压构件的稳定承载力为，与钢号无关。

2.栓杆被剪断、栓杆（孔壁承压）破坏、板件拉断、栓杆受弯破坏、板端冲剪破坏

3.摩擦型高强螺栓连接板件计算截面承力需考虑孔前传力，其所受荷载小于普通螺栓连接。从板件的受力来说，采用摩擦型高强螺栓连接更合理。

4.不能按现行《钢结构设计规范》对该煤气柜结构及其节点进行疲劳验算，因为《钢结构设计规范》中有关钢结构疲劳验算是基于循环次数≥105。

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5.同一种类的钢材，当其厚度或直径发生减小时，钢材的强度和塑性会提高。因为随着钢材厚度或直径的减小，钢材（型钢）的轧制力和轧制次数增加，钢材的致密性好，存在大缺陷的几率减少，故强度和塑性会提高。

6.这种处理方式不合理。因为喷砂后生赤锈板件间的抗滑移系数大于板件喷漆处理，板件接触面喷漆后摩擦型高强螺栓的抗剪承载力将下降。

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1.建筑钢材的伸长率是通过什么实验确定的？实验时如何取值？伸长率反映了钢材的什么性质？

2.请评价钢材经过常温时的加工（冷作硬化）后，其强度、塑性性能的变化。

3.在角焊缝设计中，对焊脚尺寸和计算长度有哪些构造要求？为什么？

4.承压型高强螺栓和摩擦型高强螺栓承受剪力作用时在传力和螺栓的验算上有什么区别？

5.钢材在复杂应力作用下，应力场不同，钢材的强度、塑性等力学性能有何变化？

6.请说明缀条式格构柱和缀板式格构柱的单肢的受力情况，大型柱从受力更合理的角度出发应尽可能选用何种形式的格构柱？

1. 建筑钢材的伸长率是通过单向拉伸实验确定的。取试件拉断后的伸长量与原标距的比值的百分率，

即，伸长率反映了钢材的塑性变形能力。

2. 钢材经过冷作硬化后，其强度提高，塑性变形能力下降。 3. 最大焊脚尺寸：

，防止焊缝过烧焊件；

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最小焊脚尺寸：最大计算长度：最小计算长度：

，防止焊缝冷裂；

，防止应力沿焊缝长度不均匀分布；

，防止焊缝沿长度缺陷几率增加。

4. 承压型高强螺栓承受剪力作用时螺栓直接承受剪力，需验算螺栓的受剪和承压承载能力。摩擦型高强螺栓承受剪力作用时螺栓不直接承受剪力，需验算螺栓的受剪承载能力。

5. 同号应力场时钢材的强度提高而塑性变形能力降低，异号应力场时钢材的强度降低而塑性变形能力提高。

6. 缀条式格构柱的单肢为轴心受力构件，缀板式格构柱的单肢为压弯构件。从受力更合理的角度出发，大型柱应尽可能选用缀条式格构柱。

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②非过载断裂； ③应力腐蚀断裂；

④疲劳断裂与疲劳腐蚀断裂；

⑤氢脆断裂。

9.4 减轻脆断风险的措施有哪些？

答：①尽量减少初始裂纹的尺寸，避免在构造处理中形成类似于裂纹的间隙； ②注意正确选择和制定焊接工艺以减少不利残余应力；

③进行合理细部结构设计选择合适的结构方案和杆件截面、连接及构造形式，避免截面的急剧改变和出现凹角，尽量避免构造应力集中； ④选择合理的钢材，使其具有足够的韧性； ⑤设计合理的结构形式；

⑥制造和安装钢材的冷热加工易使钢材硬化和变脆，应采取措施减少其不利影响； ⑦建立必要的使用维修规定和措施。 9.5 疲劳断裂和脆性断裂有何异同？

答：异：疲劳断裂是指结构未到应力破坏的程度，但在长期交变应力的作用下断裂，从断口可以

发现是有微裂纹发展造成断裂的；脆性断裂的荷载为一般荷载时就能发生，且断口平直，呈有光泽的晶粒状。

同：疲劳断裂与脆性断裂都属于脆性破坏范畴，破坏前没有明显的变形，破坏具有突然性，

且危险性很大。

9.6 影响疲劳强度的主要因素有哪些？

答：①微观裂纹和应力集中；

②应力比和应力幅； ③循环次数。

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