钢结构基本原理思考题，钢结构基本原理题库及答案

钢结构基本原理题库

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2 .根据规范钢材分组依据钢材的确定。 a :钢种； b )钢； )横穿面积大小； ( d )厚度和直径3 )钢材在复杂应力状态下的屈服条件由( d )等于单轴拉伸时的屈服点决定。 )最大主拉伸应力； ) b )最大剪应力； )最大主压缩应力； )极限强度换算应力4 )某构件发生脆性断裂，检测结果表明断裂时构件内存在以下问题，其中对该断裂没有直接影响。 a )钢材屈服点过低)构件载荷增加速度过快； )有冷加工硬化； ( d )构件存在结构原因引起的应力集中5 )应力集中越剧烈，钢材也越脆，这是因为( b ) a )由于应力集中，材料的屈服点降低； )应力集中产生同型应力场，塑性变形受到约束； )应力集中处应力高于平均应力； )应力集中降低了钢材的抗拉强度)6.某些元素会明显降低钢材的塑性、韧性，特别是在温度较低时会促使钢材脆化。 该元素为( b )。 a :硫； B )磷； ( c )碳； )锰7 .最容易发生脆性断裂的应力状态是( b )。 )单向压应力状态； )三向拉应力状态； )双向拉伸应力状态； ( d )单向拉应力状态8 )进行疲劳验算时，计算部分设计应力幅度按( a ) a )标准荷载计算； b :计算设计荷载； c :考虑动力系数的标准负荷计算d :考虑动力系数的设计负荷计算

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10 .格构式轴心杆中的装订条必须按计算。 a .轴心受拉构件b .轴心受压构件c .失稳构件d .偏心受力构件11. 《钢结构设计规范》有确定轴心受压构件整体稳定系数的柱曲线。

A.1 B. 2 C. 3 D. 4 12 .单轴对称轴心受压构件绕对称轴失稳形式采用考虑扭转效应的换算长细比计算。 a .弯曲失稳b .扭转失稳c .扭转失稳d .绕非对称轴同13 .计算格构轴心杆绕虚轴的整体稳定时，采用换算长细比的理由是： a .扭转效应的影响b .剪切变形的影响c .局部失稳的影响d .附加力矩的影响14 .轴心受力构件的计算长度与以下哪些因素有关？ a .压头截面形状b .压头端部支承情况c .压头受力情况d .压头截面刚度15 .确定轴心压实的腹柱腹板与翼缘宽度比限值的原则是a .等稳定原则b .边缘屈服准则c .等强度原则d .等刚度原则16 .轴心受压构件与强度总体稳定时a .强度用毛截面积、稳定用网截面积b .强度用网截面积、稳定用毛截面积c .毛截面积d .都使用网截面积

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20 .在上述问题下，杆件的整体稳定应力计算值、翼缘板的允许宽度比、腹板的允许高度比分别为。 A.149Mpa、13、40b.170MPa、15.725、53.625c.224.6MPa、18.98、69.91d.577MPa、20、75简答： 1结构钢需要的力学性能是什么？ 强度塑性冷弯性能冲击韧性焊接性耐久性2影响结构钢力学性能的因素是什么？化学成分、冶金缺陷、钢材硬化、温度影响、应力集中、重复载荷作用。 3钢材有几种基本的破坏形式？ 尝试各自的破坏特征和微观的实质塑性破坏。 特点：破坏时间长，材料变形大，断口不齐，颜色较暗，晶体在剪切下相互滑动呈纤维状； 微观本质：铁素体晶粒剪切。 脆性断裂，特点：断裂暴发，无前兆，材料变形小，断口平整，晶粒在一个面上断裂多呈光亮结晶粒状； 微观本质：铁素体晶粒被撕裂。 4请简单说明疲劳破坏的发生条件、疲劳破坏过程？ 钢材反复载荷作用下“低应力状态”下的破坏现象； 断裂过程：微观裂纹的形成，裂纹的缓慢发展，最后快速断裂结构或构件的类型和重要性。 负荷的性质。 连接方法。 结构所处的工作条件、结构形式和钢材厚度结构受力性质6举例说明钢构件截面应力集中的原因，举例说明减小工程中应力集中程度的结构措施？ 原因：构件表面不平整，有槽、缺口，厚度骤变，应力不均匀，力线跑偏。 说明：通过结构措施将应力集中程度降至最低。 6按功能分类，连接有哪些基本类型？ 受力连接后连接性连接支撑性连接7焊接有两种基本类型。 对接坡口焊缝和角焊缝。 两者在施工、受力、适用范围上分别具有什么特点？ 对接焊缝在施工时必须焊接，焊接材料通过焊件“一体化”，对于厚度较大的构件，焊前焊口必须设置坡口保证焊接。 优点：省钢材，应力集中度低，焊接质量高，抗疲劳性能好； 缺点：焊件尺寸精度和焊接工艺要求高。 角焊缝：焊缝不需要透明。 焊接材料会被焊接物粘在一起。 优点，焊件尺寸、焊接工艺要求低，适应性强，占焊缝比例80%； 缺点、应力集中度高、受力条件差、疲劳强度低，无法直接承受动载荷。 8对接接头的连接需要对接焊接，角焊缝接头的连接需要角焊缝，是吗？ 不，因为同一类型的接头可以通过两种焊接实现。 9 hf和lw相同时，吊车梁上的焊缝正面角焊缝比侧面角焊缝承载力高吗？ 是的。 侧角焊缝主要受剪力作用，强度相对较低，塑性性能好，外力通过焊缝时会发生弯曲，因此剪力沿焊缝长度分布不均匀，两端大中间小。 10为什么对角焊缝圆角的尺寸存在最大值和最小值限制？ 侧面角焊缝的长度需要什么？ 为什么？ 侧焊缝计算长度限制： 8hf lw1 60hf (静载荷、间接动载荷) 8hf lw1 40hf )动载荷)过短：局部加热严重，着陆弧坑太近，可能有缺陷太长：两端先破坏，中间焊接不起作用。 11简述了焊接残馀应力产生的本质，其最大分布特征是什么？ 实质上，在不实施焊接情况下，焊接及热影响区的热膨胀由于周边材料的约束而被塑性压缩。 分布特征：任意方向的残余应力在任意截面上的积分为零，在垂直焊接截面上，在焊接截面和热影响区存在残余应力，在约束区存在压应力。 在平行焊接截面中，焊接残馀应力与焊接顺序相关，分布复杂。 12绘制焊接h形截面和焊接箱形截面的焊接残余应力分布图。

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13角焊缝中端焊缝是什么？ 什么是侧焊？ 两者在断裂面上的应力性质有什么不同？ 焊接：平行受力方向的焊接； 特点：受剪应力作用，塑性好，强度低，约为端焊缝强度的75%。 两端越大、中央越小、焊缝越长分布越不均匀。 端焊缝：垂直受力方向的焊缝； 特点：应力状态比较复杂，既不是剪应力，也不是正应力，而是介于两者之间的应力。 由于含有正应力分量，端焊缝强度高于侧焊缝，但相对脆的14规范规定，侧焊缝的计算长度不得大于圆角尺寸的倍数。 为什么？ 规范中也有焊接最小尺寸的规定，为什么？ 侧焊缝计算长度限制： 8hf lw1 60hf (静载荷、间接动载荷) 8hf lw1 40hf )动载荷)过短：局部加热严重，着陆弧坑太近，也可能有缺陷太长：两端先破坏，中间焊接不起作用。 15规范禁止三条相互垂直的焊缝相交。 为什么？ a )焊缝存在三向应力，阻碍了塑性变形，低温下易开裂、扩展，加速了构件的脆性断裂。 16通过3~5例说明减少焊接设计中应力集中的结构措施。 a )设计措施)焊接位置布局合理，焊缝尺寸合适，焊缝数量要少，尽量避免两条或三条焊缝垂直相交，尽量避免母材厚度方向的收缩应力； 施工技术措施：采用合理的焊接顺序，采用逆向变形，对小尺寸焊件，焊前预热，焊后回火加热至600左右，然后缓慢冷却，可以消除焊接应力和焊接变形，采用刚性固定法固定构件17简述连接设计中强度法和内力法的含义。 18对接焊接时为什么要采用引弧板？ 不用引弧板时你怎么想？ 什么情况下不需要计算对接焊缝？ a )焊缝灭弧部经常出现陨石坑等缺陷，这些缺陷对承载力影响极大，焊接时设置引弧板和引出板，焊后将他断开； 在承受静力载荷的结构上设置引弧板有困难时，允许不设置引弧板。 在这种情况下，可以将焊接计算长度设为从实际长度减去2t后的值，t为薄的焊接材料的厚度； 实验证明焊接缺陷对受压剪切对接焊缝影响不大，一般认为受压剪切对接焊缝与母材强度相等，而拉伸对接焊缝对缺陷非常敏感，一、二次检测焊缝与母材强度相等，三19焊接质量检验是如何分级的？ 答： 《钢结构工程施工质量验收规范》规定焊缝按其检测方法和质量要求分为一级、二级和三级。 三级焊缝对所有焊缝进行外观检查，且只要求符合三级质量标准； 一、二级焊缝除外观检测外，还要求符合一定数量的超声波检测和相应等级的质量标准。 焊接质量外观检查检查外观缺陷和几何尺寸，内部无损检查检查内部缺陷。

20试着判断下图所示牛腿对接焊接的最危险点

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危险点是两点21普通螺栓、摩擦型高强度螺栓、受压型高强度螺栓剪切型连接的传力机制是什么？ 答；

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1、摩擦传力弹性阶段，2、滑移阶段，3、销轴直接传力弹性阶段，4、弹塑性阶段22普通螺栓组单栓抗剪承载力设计值在什么条件下需要降低？ 为什么要节约呢？ 怎么减少？ 请参阅。 ( l ) 15D时，连接工作进入弹塑性阶段后，各螺杆承受的内部也不均匀，端部螺杆首先达到极限强度而破坏，然后由外向内依次破坏。

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23普通螺栓组受偏心力作用时拉力螺栓的计算应如何区分大、小偏心情况？ 答：螺杆组受到的外力不在螺杆组的中心线上，是偏心力。 第一种情况是，对以小偏心牵引的所有螺杆施加拉力，端板和柱翼有分离的倾向，通过弯矩m引起以螺栓组形心o处的水平轴为中和轴的三角形的应力分布，对上部螺杆施加拉力，对下部螺杆施加压缩力双重情况下会吸引较大的偏心，偏心距离e较大的情况下，即尝试e )时，端板底部会出现受压区

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24为什么要控制高强度螺栓的预张力，其设计值是如何确定的呢？ a ) 1、螺栓本身的抗拉强度是有极限的，预应力过大会使螺栓本身变形。 2、在高预应力下爬行螺栓会导致应力下降。 如果采用过高的预应力计算，预应力下降后应力可能会不足，导致构件实际失效。 其设计值考虑： 1、材料不均匀性的降低系数。 2、防止施工超长拉断螺杆破坏系数。 3、拧紧螺母时，考虑螺栓主干产生的剪切力。 4、附加安全系数25螺栓组在扭矩作用下，受力阶段受力最大的螺栓内力值在什么假设条件下求得？ a ) 1、常规螺栓组假设连接板绝对刚度，螺栓为弹性； 螺栓组的中和轴位于最下排螺栓的重心，各螺栓承受的张力与其离中和轴的距离成正比2、由于高强度螺栓的抗拉承载力一般总是小于其抗拉应力，弯矩作用下连接板材的接触面始终处于紧密状态，弹性性能好，可以认为是一个整体。 连接的中和轴与螺栓轴型心轴重合，最外层螺栓受力最大，偏心力作用下26摩擦型高强度螺栓本身不存在答：由于高强度摩擦型螺栓之间为摩擦传递内力，破坏准则是克服摩擦力。 其摩擦力大于螺栓受到的外力，如果螺栓不发生滑动，就没有循环应力和疲劳破坏。 如果发生滑动，高强度摩擦性螺栓也可以被破坏。 请参阅。 27用受压型高强度螺栓连接轴心拉杆时，能直接承受动负荷吗？ 为什么？ 答：不能直接承受动负荷。 受压型的高强度螺栓允许被连接部件之间滑动。 滑动后，通过塞子的剪切阻力和受压直径传递剪切力。 1他所允许的外力大于所受到的摩擦力，可能会产生相对滑动。 在动荷载作用下存在循环应力，可能发生疲劳破坏的28伏的性能等级如何表示？ 答：用最低抗拉强度、屈强比29说明概念：压杆的整体稳定性、压杆的局部稳定性、格构式压杆的换算长细比。 ( 1、压杆整体稳定性是指压杆在中心压力下达到一定值时，受压杆件可能会突然弯曲破坏，从而导致压杆失稳现象的发生。 2、轴心受压构件均由几个板构件组成，但一般板构件厚度比板宽小，复盖板和法兰易早期变形，易发生局部失稳。 部分板构件屈服后的退出工作会导致构件有效截面减少，整体稳定性丧失。 局部失稳30为什么要限制拉杆的长细比以确保刚度？ 答：主要考虑避免构件太软，自身重力引起的过大挠度和运输安装过程中产生的挠度，以及动载荷引起的大振动。 果然，在部件的极限承载力明显降低的同时，初始挠曲和自重引起的挠曲也会对部件整体的稳定产生不良影响。 ”31实际轴心杆和理想轴心杆的区别是什么？ a )理想轴心杆前提是杆件完全平直，荷载沿杆件中心轴作用，杆件受力前无初始应力，无初始弯曲和初始偏心等缺陷，截面沿杆件均匀。 当这种压杆失稳客家发生屈曲屈曲时，可分为屈曲屈曲、扭转屈曲、弯曲扭转屈曲； 实际杠杆往往同时存在各种初始缺陷，从一开始就变化到不稳定，但从概率统计角度看，各种缺陷同时最不利的可能性极低。 32影响压杆整体稳定承载力的因素主要有哪些？ 答：与杆件长度、边界条件、外载荷、材料强度、长细比、计算长度、实际长度及杆件两端约束关系、回转半径及杆件截面尺寸等有关。

33压杆局部稳定承载力的验算原则是什么？ a )对于普通钢结构，一般要求是等稳定性原则和局部失稳不早于整体失稳。 也就是说，在板构件的临界应力不小于构件的临界应力，保证局部失稳不早于整体失稳的情况下，板构件的宽宽比限值应当满足相应的条件。 34格构式轴心压杆为什么采用换算长细比来管理绕虚轴的整体稳定性？ a )格构式压杆在曲轴周围压曲时，肢材之间不是连续的板，而是每隔一定的距离用装订条或装订板连接。 的剪切变形较大，剪力对附加挠度的影响不容忽视。 格构式压杆的设计中，假想轴失稳的计算多通过增大长细比来考虑剪切变形的影响，之后的增大长细比称为换算长细比。 35轴心受压构件的稳定系数j为什么根据截面形式和对应轴分为4类？ 同一截面两个质心主轴的截面类别是否一定相同？ 答：我国规范给出的临界应力cr是基于最大强度准则，通过数值分析确定的。 由于各种缺陷对不同截面、不同对称轴的影响不同，cr-曲线呈现出相当宽的带状分布，为了减少误差、简化计算，规范在试验的基础上给出了4条曲线，并引入了稳定系数。 拟合概率既满足可靠度又满足经济要求，不一定相同，同一截面构件截面长细比不同则截面类别不一定相同。 36轴心受压构件整体稳定性不满足要求时，必须加大截面积，才能采取其他措施提高稳定承载力？ 可以加强边界条件、增加侧向约束、减少自由变形长度、改变截面格式，或稍微改变强度f。

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38为什么钢梁设计一般不利用完全塑性的极限弯矩强度，即使梁的工作状态处于弹塑性工作阶段，也只能部分利用材料塑性？ a )由于钢材是理想的弹塑性体，即使梁的工作状态处于弹塑性工作阶段，材料强度也不能等到充分利用。 计算梁的抗弯强度时，考虑截面塑性发展比不考虑更节约钢材。 如果截面设计为塑性铰，梁的干涉可能会变得过大，受压翼缘可能会提前失去局部稳定。 因此，在编制钢结构设计规范时，只能有限地利用塑性，获取塑性发展的深度

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请参阅。 39钢梁强度管理需要管理哪些内容？ 答：梁的强度验算应考虑抗弯强度、抗剪强度、局部受压强度、复杂应力强度、换算应力验算，其中抗弯强度的计算最为重要。 40如何控制钢梁的刚度？ 答：梁的刚性是用荷载引起的挠度大小来测量的。 梁的刚性不足，就不能保证正常使用。 刚度要求为梁的挠度v[v]。 控制梁的刚度需要控制梁在外部荷载作用下的挠度。 梁的挠度可以用材料力学和结构力学的方法计算，也可以用结构静力计算手册。 计算梁的挠度

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值时，使用的荷载标准值为附表2.1规定的允许挠度值

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正在应对。 41试验影响全梁稳定承载力的因素？ a )梁整体稳定的临界荷载与梁的侧向弯曲刚度、扭转刚度、沿梁荷载的分布情况及其截面上作用点的位置等有关

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43如何设计组合轮廓？ (1)、截面试配组合梁截面时，应先初步估算亮截面高度、腹板厚度和翼缘尺寸； 2、截面验算，根据所选尺寸求出截面的各种几何数据，如惯性矩、截面模量等，进行验算； 3、组合梁截面长度变化； 4、焊接组合梁法兰焊缝的计算。 44钢梁腹板加筋的类型和作用？ 腹板抗剪稳定承载力不足时，应设置什么样的加强筋？ a )横向加筋板主要防止剪应力和局部压应力引起的腹板失稳，纵向加筋板主要防止弯曲压应力引起的腹板失稳，短加筋板主要防止局部压应力引起的腹板失稳。 腹板抗剪稳定承载力不足时，设置支撑加劲肋。 支撑加劲肋是指承受固定集中荷载或支座反力的横向加劲肋。 这种加劲肋必须在腹板两侧成对设置，进行整体稳定和端面受压计算，其截面往往大于中间横向加劲肋。 计算问题：如图1所示，管理焊接3块钢板的工字型截面梁的对接焊接强度。 尺寸如图所示，作用于截面轴心拉力设计值N=250kN，弯矩设计值M=40kN.m，剪力设计值V=200kN，钢材Q345，手工焊接，焊条为E50型，焊接时采用引弧板，三级质量标准

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2图中I32a牛腿通过对接焊与立柱连接。 钢材为Q235，焊条采用E43型、手工焊、类焊检验质量标准。 I32a的截面积A=67.05cm2； 阻力矩Wx=692.2cm2； 腹板截面积AW=25.4cm2。 ( IX )尝试用sx=27.5、tw=9.5mm《钢规》和《桥规》分别求出f的最大值。

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【解】对接焊接承受的内力如下。

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