钢结构基本原理复习总结-钢材塑性性能的主要指标

钢结构基本原理复习总结 一、填空 1、影响结构疲劳寿命最重要的因素是结构状态、循环载荷和循环次数。 2、钢材的力学性能指标有屈服强度、抗拉强度、延伸率、冷弯性能、Z向收缩率和冲击韧性。 3、荷载作用点的位置对梁的整体稳定性有影响。 与作用在工字截面简支梁受拉翼缘上的荷载相比，当荷载作用在梁受压翼缘上时，梁的整体稳定性会降低。 4、工字组合截面简支梁，腹板高厚比为100时，宜设置横向加劲肋； 当腹板高厚比为210时，应设置纵向加强筋。 5、钢中含有C、P、N、S、O、Cu、Si、Mn、V等元素，其中N、O为有害杂质元素。 6 轴压构件中，确定满足局部稳定的箱形截面板宽（高）厚比极限的原则是板不发生局部屈曲（或局部屈曲临界应力不发生）。发生）在组件应力达到屈服之前。 在屈服应力以下，或屈服之前），确定工字型截面板的宽（高）厚比限值的原则是，在构件（或构件）整体屈曲之前，不发生板的局部屈曲。局部屈曲临界应力不小于全局屈曲临界应力或者等于稳定性或者不先于全局屈曲）。 7． 衡量钢材塑性性能的主要指标是伸长率。 8、钢的三脆性是指热脆性、冷脆性和蓝脆性。 9、钢的五种力学性能是屈服强度、抗拉强度、延伸率、冷弯性能、冲击韧性。 10． 对于板式格构柱，单肢不失稳的条件是单肢稳定承载力不小于整体稳定承载力且不大于许用长细比。 11． 条形格构柱的条带设计是基于轴向受力构件进行计算的。 12、对于条形格构柱，单肢不失稳的条件是单肢稳定承载力不小于整体稳定承载力。 13、薄板的强度略高于厚板。

14.角焊缝的最小计算长度不应小于

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和焊件厚度。

15．承受静载荷的侧面角焊缝的最大计算长度为

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。

16. 在螺栓连接中，最小端部距离为 2d0。

17. 在螺栓连接中，最小螺栓距离为 3d0。

18、对于普通螺栓连接，当板叠厚度Σt>5d（d-螺栓直径）时，连接可能会造成螺栓杆的弯曲损坏。

19、普通螺栓单个承压能力设计值

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， 在公式

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表示受压构件在应力方向上总厚度的较小值。 20、普通螺栓连接依靠螺栓杆传递剪力； 摩擦式高强螺栓连接依靠摩擦力传递剪力。 21、Q235钢的手工焊接，一般采用E43型焊条。 22、焊接结构在焊缝附近形成热影响区，该区材料存在缺陷。 23、侧面角焊缝连接或正面角焊缝计算长度不合适

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。 24、承压高强螺栓仅用于承受非动载荷的结构的连接。

25、采用手工电弧焊焊接Q345钢时应使用E50焊条。

26、格子型轴压构件等稳定的条件是虚轴周围的长细比与实轴周围的长细比相同。

27、双轴对称工字钢构件在轴压作用下失稳时的屈曲形式为弯曲屈曲。

28. 当具有单轴对称截面的轴向受压构件绕对称轴变得不稳定时，该构件将发生扭转屈曲。

29、轴压构件的缺陷包括残余应力、初始偏心、初始曲率。

30、轴压构件的屈曲形式包括弯曲屈曲、扭转屈曲和弯扭屈曲。

31、钢中含硫过多，会引起高温热脆性，磷过多，会引起低温冷脆性。

32、时效硬化会改变钢的性能，增加其强度，降低其塑性和韧性。

33、钢在250℃附近出现强度增加、韧性降低的现象，称为蓝脆。

二、简答题

1、简述影响钢性能的因素有哪些？

化学成分; 冶金缺陷； 钢材淬火； 温度影响； 应力集中； 重复加载。

2、钢结构用钢材的力学性能指标有哪些？ 承重结构用钢材应保证满足哪些最低指标要求？

钢材的机械性能指标包括：抗拉强度、延伸率、屈服点、冷弯性能、冲击韧性；

承重结构用钢材应保证以下三项指标合格：抗拉强度、延伸率、屈服点。

3． 钢材的两种损伤现象及后果是什么？

钢有脆性破坏和塑性破坏。 结构在塑性破坏前，变形明显，变形持续时间长，易于发现和修复。 由于微小的变形和突然的破坏，钢材的脆性破坏是非常危险的。

4、选择钢材的屈服强度作为静强度标准值，将钢材视为理想的弹塑性材料的依据是什么？

选择屈服强度fy作为钢材静强度标准值的依据是：①它是钢材弹塑功的分界点，钢材屈服后，塑性变化很大（2%）。 ~3%），人们很容易发现，可以及时处理，避免突然造成损害； ②从开始屈服到断裂，塑性工作区很大，比弹性工作区大200倍左右，这是钢材巨大的储备强度，抗拉强度与屈服强度之比也较大（fu Q235的/fy≈1.6~1.9），这两点共同赋予了构件以fy为强度极限的可靠安全储备。

认为钢材为理想弹塑性材料的依据是：①对于没有缺陷和残余应力的试件，其比较极限和屈服强度比较接近（fp=（0.7~0.8）fy），并且由于钢材开始屈服时间应变较小（εy≈0.15%），因此近似认为钢材在屈服点之前完全弹性，即将屈服点之前的б-ε图简化为斜率； ② 由于钢流幅度相当长（即ε从0.15%到2%~3%），且计算中不使用强化阶段的强度，因此简化了屈服点后的б-ε图成一条水平线。

5.什么是冲击韧性？ 什么情况下需要保证这个指标？

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6． 为什么薄钢板比厚钢板更坚固（或钢按厚度或直径分组）？

钢材的轧制可以使金属晶粒弯曲并消除显微组织中的缺陷。 它还可以焊接在高温和压力作用下浇注时形成的气孔、裂纹和疏松。 因此，热轧后钢组织变得致密，钢的机械性能得到改善。 薄板由于轧制次数较多，强度略高于厚板。

7． 为什么同一种钢材的延伸率指数δ5>δ10？

若圆段原始标距为l0=10d0（d0为圆柱形试件直径），则所得伸长率为δ10； 如果圆柱段的原始标距长度为 l0 = 5d0，则所得伸长率为 δ5。 试件拉断时的绝对变形值l有两部分组成，一是整个工作断面的均匀伸长率，二是“缩颈”部分的局部伸长率； 由于均匀伸长率与原标距有关，而局部伸长率仅与原标距的横截面尺寸有关。 因此，伸长率δ与试样原始标距与横截面尺寸的比值有关，故δ5≠δ10； 并且因为局部伸长率是在原始标距下的。 小标距试件变形所占比例较大，故δ5>δ10。

8、对受拉或弯曲的重要焊接结构，需有抗拉强度、延伸率、屈服强度、硫、磷、碳含量、冷弯试验合格保证。 为什么需要有常温冲击韧性合格保证？

重要的拉伸或弯曲焊接结构由于焊接残余应力δr的存在，往往具有多向拉应力场，因而具有较大的脆性破坏风险。 同时，焊接件在拉伸和弯曲作用下与在压缩（包括压缩和弯曲）作用下的应力状态不同，导致对缺陷的响应速度不同。 拉伸和弯曲部件响应速度快，对钢材质量要求较高。 因此，此类部件需要保证常温冲击韧性。

9. 为什么需要角焊缝的最小计算长度和侧面角焊缝的最大计算长度？

当角焊缝焊脚尺寸较大且长度较小时，焊件局部发热严重，焊缝灭弧引起的缺陷靠得太近，以及焊缝中可能出现的其他缺陷（气孔、非金属夹杂物等），使焊缝不可靠，规定了侧面角焊缝或正面角焊缝的最小计算长度。

侧面角焊缝在弹性阶段沿长度方向受力不均匀，两端较大，中间较小。 因此，规定了侧面角焊缝的最大计算长度。

10． 什么情况下需要计算对接焊缝？

焊接缺陷对压力和剪切作用下的对接焊缝影响不大，因此可以认为压力和剪切作用下的对接焊缝强度与母材相当，但拉力作用下的对接焊缝对缺陷非常敏感。 由于1级和2级检验的焊缝强度与母材相等，因此只有3级检验的焊缝才需要进行抗拉强度校核。

11． 在剪切连接中，普通螺栓连接和摩擦型高强螺栓连接在性能上有何区别？

当普通螺栓被剪切时，它们会经历从受力到失效的四个阶段。 由于允许接触面滑动，因此以连接达到失效的极限状态作为设计准则； 当拧紧高强度螺栓时，螺钉中会产生很大的预紧力。 ，连接板之间产生较大的预压力。 连接受力后，接触面上产生的摩擦力，在相当大的载荷条件下，可以阻止板间的相对滑移，因此弹性工作阶段较长。 当外力超过板片之间的摩擦力时，板片之间就会发生相对滑动。 高强螺栓摩擦式连接以板间发生滑动作为剪切承载能力的极限状态。

12、钢板上的螺栓应如何合理布置？

螺栓在钢板上的排列方式有平行和交错两种。 并排布置紧凑、整齐、简单，所用连接板尺寸较小，但螺栓使构件截面强度大大减弱； 交错布置较松，连接板尺寸较大，但可减少截面上螺栓孔的弱化。 钢板上螺栓的布置应满足三个要求：①应力要求②施工要求③结构要求，并应满足规范规定的最大和最小允许距离：最小螺栓距离为3d0，最小端部距离为2d0

13、选用钢材时应考虑哪些因素？

结构的重要性、荷载条件、连接方式、结构所在的温度和环境、钢材厚度

14、轴心受压构件的稳定承载能力与哪些因素有关？

部件的几何形状和尺寸； 杆端约束程度； 钢的强度； 焊接残余应力； 初始弯曲； 初始偏心率

15． 普通剪力螺栓的失效模式有哪些？ 在设计（计算或构造）中应如何避免这些干扰？

损坏形式有：螺栓剪切； 板材被挤压； 板被拉断； 板材被冲剪损坏； 螺栓因弯曲而损坏。 前三种通过计算避免破坏，后两种通过构造方法避免破坏。

16、焊接残余应力对结构有什么影响？

不影响结构的静强度，降低结构的刚度，增加钢材在低温下的脆性断裂倾向。

对结构的疲劳强度有明显的不利影响。

17、钢结构与其他建筑材料的结构相比有何特点？

(1)建筑钢材强度高，塑性、韧性好。 钢结构重量轻。 (2)钢结构重量轻。

(3)材料均匀，符合力学计算的假设。 4）钢结构制作方便，工期短。 (5)钢结构气密性好。 (6)钢结构耐腐蚀性能差。 (7)钢材耐热但不耐火 (8))钢结构在低温或其他条件下的脆性断裂

18. 格构柱绕虚轴稳定设计为什么要采用换算长细比？

当格子型轴压柱绕假想轴失稳时，剪力主要由覆层分担，柱的剪切变形较大，剪力引起的附加挠度效应不可忽视，因此虚轴的不稳定性在计算中常通过增大长细比来考虑剪切变形的影响。 增加的长细比称为换算长细比。

19． 高强度螺栓连接有多少种类型？ 其性能水平如何？

高强度螺栓连接有摩擦连接和承压连接两种。 高强度螺栓的性能等级分为8.8级和10.9级。

20、梁整体稳定性的保证条件有哪些？

(1)当梁的受压翼缘上密集铺设刚性铺板并与之牢固连接时，可以防止梁的受压翼缘发生侧向位移；

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29.什么是组合梁的局部稳定性损失？ 如何避免局部不稳定？

组合梁一般由翼缘、腹板等板材组成。 如果这些板减薄和加宽不当，板内压应力或剪应力达到一定值后，腹板或受压翼缘可能会发生偏差。 在其平面位置，出现波浪状凸起。 这种现象称为梁的局部不稳定。 采用限制宽厚比的方法保证梁受压翼缘板的稳定性，采用设置加劲肋的方法保证腹板的局部稳定。

30. 荷载作用于上翼缘的梁和荷载作用于下翼缘的梁，哪一个的临界应力较高？ 为什么？

当荷载作用于下翼缘并发生横向扭转时，剪力中心上的附加力矩将抑制梁的扭转； 当荷载作用于上翼缘并横向扭转时，剪力中心上的附加力矩将促使梁扭转。

三.选择题

1、最容易引起脆性破坏的应力状态是B。

(A) 单向压应力状态

(B) 三维拉应力状态

(C) 单轴拉应力状态

(D) 两个拉伸方向和一个压缩方向的应力状态

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2、两块钢板采用摩擦式高强螺栓连接。 如图所示，危险截面II上的力为B。

（一个

(B) 0.875N

(C) 0.75N

(D) 0.5N

3、如图所示，焊接两块钢板。 根据手工焊接结构要求，焊接角高度hf应满足A的要求。

(一)6≤hf≤8~9mm

(二)6≤hf≤12mm

(C) 5≤hf≤8~9mm

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啊啊

(D)6≤hf≤10mm

4. 当考虑受弯构件的屈曲后强度时，下列正确的说法是B。

(A) 提高腹板弯曲能力

(B) 增加腹板抗剪承载能力

(C)腹板的抗弯和抗剪承载力增加

(D) 腹板弯曲承载力增大，剪切承载力减小

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A. 较大压力下纤维毛段的阻力矩 B. 较小压力下纤维毛段的阻力矩

C. 较大压力下纤维的净截面阻力矩 D. 较小压力下纤维的净截面阻力矩

8、板材的宽厚比增大，其临界应力（D）增大。

A 增加 B 减少 C 无变化 D 关系不确定

9、计算格构型受弯构件的附着时，剪力宜取(C)。

A构件的实际剪力设计值B按下式计算

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计算的剪切力

C取上述两者中较大的值，D由下式给出

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已计算

10.工字型截面弯曲构件腹板的许用高厚比按(B)确定。

A为轴压筋腹板与梁腹板的高厚比

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腹板应力梯度a0与杆件长细比的关系

C腹板应力梯度a0

D杆长细比

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A W1x和W2x是单轴对称截面的大、小翼缘最外层纤维绕非对称轴的总截面抵抗力矩，gx值也不同。

B W1x和W2x是较大和较小翼缘最外层纤维的羊毛截面抵抗力矩，gx值也不同。

C W1x和W2x为大、小翼缘最外层纤维的羊毛截面抵抗力矩，gx值相同

D W1x、W2x为单轴对称截面大、小翼缘最外层纤维绕非对称轴的总截面抵抗力矩，gx值相同

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13. 焊接工字形截面简支梁。 材质为Q235。 fy=235N/mm2。 梁上承受均匀载荷。 支撑处已设置支撑加强筋。 梁的腹板高度和厚度分别为900mm和900mm。 12mm，若考虑幅材稳定性，则(B)。

A 布置纵向和横向加强筋 B 无需布置加强筋

C 根据结构要求布置加强筋 D 根据计算布置横向加强筋

14.下列简支梁的整体稳定性最差的是（A）

A。 两端纯弯曲效应 B.全跨荷载均匀分布

C。 跨中集中荷载作用 D.跨内集中荷载作用于三点

15.梁的横向加劲肋宜设置在(C)处

A. 弯曲应力较大的截面 B. 剪切应力较大的截面

C、固定浓度较大的零件 D、吊轮压力较大的零件

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17、双轴对称截面梁的强度刚好满足要求，但腹板在弯曲应力作用下可能会出现局部失稳。 比较下列方案，应采用(C)。

A 在梁腹板上设置纵向和横向加劲肋 B 在梁腹板上设置横向加劲肋

C 在梁腹板上设置纵向加劲肋 D 在腹板上沿梁的长度设置横向水平支撑

18、当梁上有固定的大集中荷载时，其作用点宜为（B）。

A 设置纵向加劲肋 B 设置横向加劲肋

C 减小腹板宽度 D 增加翼缘厚度

19、钢梁腹板局部稳定性采用（D）准则。

A 腹板的局部屈曲应力等于构件的整体屈曲应力

B 腹板实际应力不超过腹板屈曲应力

C腹板的实际应力不小于板的屈服应力

D腹板局部临界应力不小于钢材的屈服应力

20.梁的支撑加劲肋应位于(C)处

A。 弯矩大的截面 B.剪应力较大的截面

C。 具有固定集中载荷的零件 D.具有起重机轮压的零件

22。 为提高假想轴方向稳定承载力，两根槽钢组成的格构式轴压柱应为（D）

A。 增加槽钢强度 B.增大槽钢间距

C。 减小条带横截面积D.增大条带与分支之间的角度

23。 与轴压构件稳定系数φ相关的因素有（A）

A。 截面类型、钢级、长细比 B.截面类别、计算长度系数、长细比

C。 截面类型、两端连接结构、长细比 D.截面类别、两个方向长度、长细比

24。 与轴压杆稳定承载能力无关的因素有（A）

A. 杆端关节约束条件 B. 残余应力

C. 构件的初始偏心距 D. 钢中有益金属元素的含量

25、轴心受压构件整体稳定性丧失的原因是（A）

A。 个别断面承载力不足所致 B.个别断面刚度不足所致

C。 D.由于整个构件的承载能力不足引起。由于整个构件的刚度不足引起

26、工字型截面受压构件的腹板高度与厚度之比不能满足全腹板计算要求时，(A)。

A计算时只能考虑腹板的两条边

部分截面参与承受荷载

B 腹板必须加厚 C 必须提供纵向加强筋 D 必须提供横向加强筋

27、实心轴压杆绕x、y轴的长细比分别为λx、λy，对应的稳定系数分别为fx、fy。 如果 λx=λy，则 (D)。

A fx>fy Bfx=fy Cfx

28.采取加固措施防止钢构件板失稳的目的是(D)。

A 改变板材的宽厚比 B 增大横截面积

C 改变截面上的应力分布状态 D 增大截面的转动惯量

30、为保证网架结构构件单肢的稳定承载能力，宜采用（B）。

A 控制肢间距 B 控制截面换算长细比

C 控制单肢的长细比 D 控制杆件的计算长度

31、对于轴压柱的柱脚，底板厚度按底板（C）计算

A 压缩功 B 拉伸功 C 弯曲功 D 剪切功

32、摩擦型高强螺栓连接和承压型高强螺栓连接（C）

A 无本质区别 B 施工方法不同 C 承载力计算方法不同 D 材料不同

33、承受轴向拉力的钢板采用摩擦型高强螺栓连接。 接触面摩擦系数为0.5。

螺栓内预拉力为155KN，螺栓剪切面为1，作用在钢板上的外拉力

为180KN，则该连接所需螺栓数量为（C）

A.1 B.2 C.3 D.4

34、某侧角焊缝长度为600毫米，焊脚为8毫米。 焊缝的计算长度应为下列哪一项（B）

A. 600 毫米 B. 584 毫米 C. 496 毫米 D. 480 毫米

35、下列属于螺栓连接应力破坏的是（A）

A.钢板被剪断 B.螺栓杆弯曲 C.螺栓杆被拉扯 D.C级螺栓连接滑移

36、某角焊缝连接的两块钢板厚度分别为8mm、10mm。 合适的焊脚尺寸为(B)

A。 4毫米B.6毫米C.10毫米D.12毫米

37、某角焊缝焊脚尺寸为8mm。 焊缝的最小长度应取下列哪个值（A）

A、40 毫米 B、64 毫米 C、80 毫米 D、90 毫米

C 二级焊缝 DA、B 和 C 均正确

39、热轧钢冷却后产生的残余应力（C）。

A 主要是拉应力 B 主要是压应力

C 包括拉应力和压应力 D 拉应力和压应力很小

40、产生纵向焊接残余应力的主要原因是（D）。

A 冷却速度太快 B 焊件的纤维可以自由变形 C 钢材的弹性模量太大，使部件非常僵硬 D 焊接时焊件上出现冷塑性和热塑性区域

41、角钢与钢板采用搭接边焊缝连接。 当角钢肢背焊缝和肢尖焊缝的肢尺寸和焊缝长度相等时，(C)。

A 角钢肢背面侧焊缝与角钢肢尖端侧焊缝受力相同

B 角钢肢端部侧焊缝受力大于角钢肢背部侧焊缝受力。

C 角钢肢背面侧焊缝的应力大于角钢肢尖端侧焊缝的应力。

D. 由于角钢肢背面和尖端的侧焊缝受到的力不相等，因此连接处会受到弯矩的影响。

42.对于直接承受动载荷的结构，计算正面直角焊缝时（C）。

应考虑提高正面角焊缝的强度

B 应考虑焊缝刚度的影响

C与侧面角焊缝的计算公式相同

D 采取

43． 以下螺栓损坏属于结构性损坏（B）。

A 钢板被拉伸 B 钢板被剪切 C 螺栓被剪切 D 螺栓被拉伸

44． 承受静载荷时，正面角焊缝强度高于侧面角焊缝（A）。

A 高 B 低 C 等于 D 无法确定

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四、计算问题

3、如图所示，双肢槽钢格构式轴压板柱，轴压设计值N=1450kN（含柱体及其他结构自重）。 钢材全部采用Q345，f=310N/mm2，计算长度l0x=6000mm，l0y=3000mm，柱截面不弱化。

可知：2[18b的截面积为A=2×29.3=5860mm2，iy=68.4mm； 满足同截面板线刚度比较大柱肢线刚度大6倍的要求； 分支肢体对自身1-1轴的冲击惯性矩I1=1110000mm4，回转半径i1=19.5mm； h=320mm，b=180mm，c=283.2mm； 其他相关参数如图所示。

检查立柱整体稳定性（包括枝肢稳定性）是否符合要求（附加材料不必检查）。 （12分）

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