钢结构基本原理及设计，钢结构基本原理知识点总结

钢结构基本原理复习总结1 .填空题1、影响结构疲劳寿命的最主要因素是结构状态、循环荷载和循环次数。 2、钢材机械性能指标为屈服强度、抗拉强度、延伸率、冷弯性能、z收缩率和冲击韧性。 3、荷载作用点的位置会影响梁的整体稳定，荷载作用在工字形截面简支梁上，而拉筋在梁的受压翼缘上作用荷载时，梁的整体稳定性会下降。 4、某工字形组合截面简支梁，腹板高度比为100时设置横向加强筋，腹板高度比为210时设置纵向加强筋。 5 .钢材中含有c、p、n、s、o、Cu、Si、Mn、v等元素，其中n、o是有害的杂质元素。 6、轴心受压构件中，确定箱形截面面板构件满足局部稳定的宽与宽比限值的原则是构件应力达到屈服前其板构件不发生局部屈曲，工字截面确定板构件宽与宽比限值的原则是构件整体屈曲前其板构件局部屈曲7 .测试钢材塑性性能的主要指标是延伸率。 8 .钢材三脆是指热脆、冷脆、青脆。 9 .钢材五大机械性能指标为屈服强度、抗拉强度、延伸率、冷弯性能、冲击韧性。 10 )对于缀板式格构柱，单脚稳定的条件是单脚稳定承载力不低于整体稳定承载力，且不大于允许长细比。 11 .后条形格构柱后条形设计按轴心受力构件计算。 12 )对于后条形格构柱，单肢稳定的条件是单肢稳定承载力不低于整体稳定承载力。 13 .薄板强度略高于厚板。

14 .角焊缝的最小计算长度应小于或等于

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焊接材料的厚度。

15 .承受静力载荷的侧角焊缝的最大计算长度为

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请参阅。

16 .螺栓连接时，最小端间距离为2d0。

17 .螺栓连接时，最小销间距离为3d0。

18 .普通的螺栓连接中，板的厚度t > 5d时( d-螺栓直径)，连接时销可能会弯曲而损坏。

19 .单个普通螺栓受压承载力设计值

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式中

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表示受力方向的受压部件的总厚度的小值。 20 .普通螺栓连接采用螺栓杆传递剪力； 摩擦型高强度螺栓连接通过摩擦力传递剪切力。 21 .手工焊接Q235钢，一般采用E43型焊条。 22 .焊接结构在焊缝附近形成热影响区，该区材质有缺陷。 23 .侧面角焊缝连接或正面角焊缝的计算长度不合适

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请参阅。 24 .受压型高强度螺栓仅用于连接承受非动力载荷的结构。

25 .手工电弧焊焊接Q345钢材时，应采用E50焊条。

26 .格构轴心受压构件等稳定性的条件虚轴周围和实轴周围的长细比相同。

27 .双轴对称工字型截面轴压构件失稳时的屈曲形式为屈曲屈曲。

28 .单轴对称截面轴心受压构件在构件绕对称轴失稳时会失稳。

29 .轴心受压构件缺陷存在残余应力、初始偏心、初始曲率。

30 .轴心受压构件的屈曲形式有屈曲、扭转屈曲、弯曲扭转屈曲。

31 .钢材硫含量过多，高温下发生热脆化，磷含量过多，低温下发生冷脆化。

32 .时效硬化会改变钢材性能，提高钢材强度，降低塑性、韧性。

33 .钢材在250C度附近有强度提高、塑性、韧性降低的现象，称为蓝脆现象。

2 .简要解答

1 .简述影响钢材性能的因素吗？

化学成分； 冶金缺陷； 钢材硬化； 温度影响； 应力集中； 反复载荷作用。

2 .钢结构用钢材的机械性能指标是什么？ 承重结构的钢材至少应该保证哪些指标符合要求？

钢材机械性能指标为拉伸强度、延伸率、屈服点、冷弯性能、冲击韧性；

承重结构的钢材必须保证抗拉强度、延伸率、屈服点三项指标合格。

3 .钢材的两种破坏现象和后果是什么？

钢材有脆性断裂和塑性断裂。 塑性破坏前，结构有明显变形，有较长的变形持续时间，易于发现和修复。 钢材的脆性破坏，因为变形小突然破坏，所以危险性大。

4 .选择钢材屈服强度作为静力强度的标准值，将钢材视为理想弹性单塑性材料的依据是什么？

选择屈服强度fy作为钢材静力强度标准值的依据是：他是钢材弹性与塑性功的分界点，且钢材屈服后塑性张开较大，容易被人察觉，能及时处理，避免突然破坏； 从屈服开始到断裂，塑性工作区约为弹性工作区的200倍，钢材支撑强度极大，且抗拉强度与屈服强度比例较大，为构件提供了可靠的以fy为强度极限的安全储备。

认为钢材是理想弹性—塑性材料的依据是：对于没有缺陷和残余应力影响的试件，比较极限和屈服强度比较接近。 另外，由于钢材开始屈服时的应变小，所以可以近似认为屈服点以前的钢材是完全弹性的。 屈服点之前的图被简化为斜线。 钢材流宽相当长，强化阶段强度不用于计算，故将屈服点后的-图简化为水平线。

5 .冲击韧性是什么？ 在什么情况下需要保证这个指标？

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6 .为什么薄钢板的强度高于厚钢板的强度？

钢材的轧制也可以使金属晶粒变细，消除显微组织的缺陷，在高温和压力下焊接浇注时形成的气孔、裂纹、疏松。 因此，热轧后钢材组织严密，改善了钢材的力学性能。 薄板由于轧制次数多，所以强度比厚板稍高。

7 .同样的钢材延伸率指标为什么是510

如果圆形段原尺寸长度l0=10d0(d0为圆柱试验片的直径)，则得到的延伸率为10； 圆柱段的原标间距l0=5d0时，得到的增长率使用5。 试验片断裂时绝对变形值l内有两个部分，一个是工作段整体的均匀伸长，另一个是\”颈\”部分的局部伸长； 由于均匀伸长率与原尺寸长度有关，局部伸长率仅与原尺寸长度的横截面尺寸有关，伸长率的大小与试样的原尺寸长度和横截面尺寸之比有关，因此510； 另外，由于局部伸长占原规格长度小的试验片的比例大，因此为510。

8 .对于重要的受拉或弯曲的焊接结构，必须保证抗拉强度、延伸率、屈服强度和硫、磷、碳含量、冷弯试验合格，为什么还要保证常温冲击韧性合格？

重要的拉伸或弯曲焊接结构由于焊接残余应力r的存在，往往会出现多向拉伸应力场，存在发生脆性断裂的较大危险。 同时，受拉、受弯构件受力状态不同，缺陷反映速度不同，受拉、受弯构件反映速度快，对钢材质量要求高。 因此，这类构件要求常温冲击韧性合格保证。

9 .为什么要规定角焊缝的最小计算长度和侧面角焊缝的最大计算长度？

当角焊缝焊缝尺寸大、长度小时，焊接构件局部加热严重，焊缝灭弧造成的缺陷太近，存在焊接中可能出现的其他缺陷(气孔、非金属夹杂等)，导致焊接可靠性不够高

侧角焊缝在弹性阶段纵向受力不均匀，两端大中间小，因此规定了侧角焊缝的最大计算长度。

10 .对接焊缝在什么情况下需要计算？

焊接缺陷对受压、剪切的对接焊缝影响不大，受压、剪切的对接焊缝与母材强度相当，但拉伸的对接焊缝对缺陷非常敏感。 一、由于二次检测焊缝与母材强度相等，只有三次检测焊缝需要进行抗拉强度验算。

11 .在抗剪连接中，普通螺栓连接和摩擦型高强度螺栓连接的工作性能有什么不同？

普通螺栓断开时，从受力到破坏经过4个阶段，为允许接触面滑动，以连接达到破坏极限为设计标准； 拧紧高强度螺栓时，会对螺杆产生较大的预压力，被紧固板之间会产生较大的预压力。 受力后，接触面产生的摩擦力可以通过相当大的载荷阻止板之间的相对滑动，从而延长弹性工作阶段。 当外力超过板块之间的摩擦力时，板块之间会产生相对滑动。 高强度螺栓摩擦型紧固是将板材间产生滑动作为剪切耐力极限状态，

12 .螺栓如何摆放在钢板上比较合理？

螺栓在钢板上的排列有并列和错误的列两种形式。 并联布置紧凑、整齐简单，使用的连接板尺寸小，但螺栓对构件截面的削弱较大； 列布置平缓，连接板尺寸较大，但可以减少螺栓孔对截面的削弱。 螺栓在钢板上的排列应符合3个要求。 受力要求施工要求结构要求，并应满足规范规定的最大最小允许距离。 最小的针间距离为3d0，最小的端间距离为2d0

13 .选择钢材时需要考虑的因素是什么？

结构的重要性、载荷情况、连接方法、结构所处的温度和环境、钢材的厚度

14 .轴心受压构件的稳定承载力与哪些因素有关？

的几何形状和尺寸杆端约束程度； 钢材强度； 焊接残馀应力； 第一个转弯； 初偏心

15 .普通卡子螺栓的破坏形式是什么？ 如何在设计中避免这些破坏？

破坏形式为销子被切断； 板被挤压后的板被撕裂的板材的冲裁破坏； 针脚弯曲破坏。 前三种是通过计算避免破坏，最后两种是通过构造方法避免破坏。

16 .焊接残馀应力对结构有什么影响？

不影响结构静力强度，降低结构刚度，增加钢材低温下脆断倾向。

对结构的疲劳强度有明显的不良影响。

17 .与其他建筑材料的结构相比，钢结构有哪些特点？

建筑钢材是一种强度高、塑性、韧性优良的钢结构轻型钢结构

材质均匀，与力学计算假设相比4 )钢结构制作简便，施工工期短，钢结构密封性好，钢结构耐蚀性差于钢材耐热性，但在耐火钢结构低温或其他条件下会发生脆性破坏

18 .格构柱绕虚轴稳定设计为何采用换算长细比？

格构轴受压柱绕虚轴失稳时，剪力主要由装订材料分担，柱剪切变形较大，剪力附加挠度的影响不容忽视。 因此，在虚轴失稳计算中，总是通过增大长细比来考虑剪切变形的影响，将增大后的长细比称为换算长细比。

19 .高强度螺栓连接有几种类型？ 其性能等级分为几个等级？

高强度螺栓连接有摩擦型连接和受压型连接两种。 高强度螺栓的性能等级分为8.8级和10.9级。

20 .梁整体稳定的保证条件有那些吗？

刚性垫板紧密铺在梁受压翼缘上并与其牢固连接，能阻止梁受压翼缘侧向位移的；

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29 .组合梁局部稳定丧失是什么？ 如何避免局部失稳？

组合梁一般由翼缘和腹板等板材组成，如果这些板材不当减薄加宽，当板的中压应力和剪应力达到一定值后，腹板和受压翼缘可能会偏离其平面位置，出现波纹，这称为梁的局部失稳。 通过限制宽窄比来保证梁受压翼缘板的稳定性，通过设置加强筋来保证腹板的局部稳定性。

30 .上翼缘承载的梁和下翼缘承载的梁的临界应力哪个高？ 为什么？

荷载作用于下翼缘而发生侧向扭转时，在剪切中心产生的附加力矩是约束梁扭转的荷载在上翼缘横向扭转时，在剪切中心产生的附加力矩会促进梁的扭转。

三.选题

1、最容易发生脆性断裂的应力状态为b。

( a )单向压缩应力状态

) b )三向拉应力状态

) c )单向拉伸应力状态

( d )双向拉伸常压应力状态

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2、用摩擦型高强度螺栓连接的2块钢板，如图所示，I-I危险截面受力为b。

( a ) n

( b ) 0.875N

( c ) 0.75N

( d ) 0.5N

3、焊接两块钢板，如图所示，根据手工焊接结构要求，焊角高度hf应符合a要求。

( a )6HF 8至9mm

( b )6HF 12毫米

( c ) 5HF8至9mm

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aaa

( d )6HF 10毫米

4、考虑被弯曲构件弯曲后的强度时，以下说法正确的是b。

( a )腹板弯曲耐力提高

) b )网抗剪能力提高

) c )腹板弯曲阻力、剪切阻力均提高

( d )腹板弯曲耐力提高，剪切耐力降低

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a .受压大纤维的毛截面阻力矩b .受压小纤维的毛截面阻力矩

c .受压大纤维的净截面阻力矩d .受压小纤维的净截面阻力矩

8 .板材宽度变宽，其临界应力( d )。

a提高b降低c不变d关系不定

9 .格构式压弯构件计算装订机时，应采取剪力。

a构件的实际剪力设计值b由式

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计算的剪切力

c上述两者取较大值d

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计算价格

10 .工形截面受弯构件腹板的允许高度比由确定。

a位于轴压杆腹板和梁腹板高度比之间

b ) b

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腹板应力梯度a0、与构件的长细比的关系

C腹板应力梯度a0

d部件的长细比

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A W1x和W2x是以单轴对称截面非对称轴为中心的最大的凸缘和最小的凸缘的最外纤维的毛截面阻力矩，gx值也不同

B W1x和W2x是大翼缘和小翼缘最外纤维的毛截面阻力矩，gx值也不同

C W1x和W2x为大翼缘和小翼缘最外纤维的毛截面阻力矩，gx值相同

D W1x和W2x是以单轴对称截面非对称轴为中心的最大的凸缘和最小的凸缘的最外纤维的毛截面阻力矩，gx值相同

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13 .焊工字形截面简支梁，材料为Q235，fy=235N/mm2梁受均布荷载作用，支座设有支撑加劲肋。 梁的腹板高度和厚度分别为900mm和12mm，考虑到腹板的稳定性。

a不需要为了配置纵向和横向加劲肋b而配置加劲肋

C按结构要求布置加筋d，按计算布置横加筋

14 .以下简支梁整体稳定性最差的是

a .两端纯弯曲作用b .全跨度均布荷载作用

c .跨中高负荷作用d .跨中高负荷作用的三分点

15 .梁的横向加筋板应

a .弯曲应力大区段b .剪切应力大的区段

c .有较大固定集中力的部位d .有悬吊车轮压力的部位

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17 .双向对称截面梁，强度刚满足要求，腹板在弯曲应力作用下可能局部失稳。 比较以下方案，应该采用。

a在梁腹板上设置纵、横加劲肋b，在梁腹板上设置横加劲肋

在c梁腹板上设置纵向加强肋d，沿着梁长度方向在腹板上设置横向的水平支承

18 .梁上作用一定较大集中荷载时，其作用点为：

a设置纵向加劲肋b设置横向加劲肋

C减少腹板宽度d增加凸缘的厚度

19 .钢梁腹板局部稳定采用标准。

a腹板局部的弯曲应力与部件整体的弯曲应力相等

B腹板实际应力不超过腹板的弯曲应力

C腹板实际应力在板的屈服应力以上

d腹板局部临界应力在钢材屈服应力以上

20 .梁支撑加劲肋为

a .弯矩大的部分b .剪力大的部分

c .有固定集中载荷的部位d .有悬挂车轮压力的部位

22 .双通道钢格构轴压接条形柱，为了提高虚轴方向的稳定承载力

a .增大通道强度b .增大通道间距

c .减小后缘截面积d .增大后缘与分肢所成的角

23 .与轴心受压构件稳定系数相关的因素是

a .断面类别、钢号、长细比b .断面类别、计算长度系数、长细比

c .断面类别、两端连接结构、长细比d .断面类别、两个方向的长度、长细比

24 .与压杆稳定承载力无关的因素有

a .螺柱约束情况b .残余应力

c .构件初始偏心d .钢材中有益金属元素的含量

25 .轴压部件失去整体稳定是因为

a .个别截面承载力不足导致b .个别截面刚性不足导致

c .构件整体承载力不足导致d .构件整体刚性不足导致

26 .工字型截面受压构件腹板高度与厚度之比不能满足全腹板计算的要求时。

a在计算时可以只考虑腹板两端的各个

的截面的一部分受到载荷

b必须加厚腹板c，纵向加劲肋d必须设置横向加劲肋

27 .实腹式轴压杆在x、y轴周围的长细比分别为x、y，对应的稳定系数分别为fx、fy，x=y。

A fxfy Bfx=fy Cfxfy D需要通过稳定性分类来判别

28 .为防止钢构件中板材失稳而采取加劲措施，就是为此。

改变a板的宽度比b来增大截面积

当改变c截面上应力分布状态d时，截面的惯性矩增加

30 .为了确保格构构件单肢的稳定承载力，应当：

a控制肢间距离b控制截面换算长细比

C控制片肢长细比D控制构件的计算长度

31 .轴心受压柱柱脚、底板厚度的计算依据是底板的

a抗压作业b抗拉作业c抗弯作业d抗剪作业

32 .摩擦型高强度螺栓连接和受压型高强度螺栓连接

a没有本质差异。根据b施工方法的不同，c承载力计算方法的不同，d材料也不同

33 .某受轴心拉力钢板采用摩擦型高强度螺栓连接，接触面摩擦系数为0.5，

销中的预张力为155KN，销的剪切面为1个，是作用于钢板的外部拉力

在180KN下，该连接所需的螺栓个数为

A. 1个B. 2个C. 3个D. 4个

34 .某侧角焊缝长度为600 mm，圆角为8 mm，该焊缝的计算长度为以下哪一项

a、600 mm B、584 mm C、496 mm D和480 mm

35 .以下哪一项是螺栓连接力造成的破坏？

a、钢板切割后的b、螺栓杆弯曲的c、螺栓杆受拉的d、c级螺栓连接滑动

36 .某角焊缝连接的两块钢板厚度分别为8mm和10mm，合适的焊缝尺寸为：

A.4mm B.6mm C.10mm D.12mm

37 .角焊缝的角焊缝尺寸为8mm，焊缝的最小长度是以下哪一项

a、40 mm B、64 mm C、80 mm D、90 mm

C级焊缝D A、B、C都是正确的

39 .热轧型钢冷却后产生的残馀应力。

a以拉伸应力为主，b以压缩应力为主

c是包括拉伸、压缩应力d在内拉伸、压缩应力都小

40 .产生纵向焊接残馀应力的主要原因是。

a )冷却速度过快，b焊接体各纤维不能自由变形，c钢材的弹性模量过大，构件的刚性大，在d焊接时焊接体出现冷塑性和热塑性区

41 .用侧焊搭接连接角钢和钢板之间。 角钢的肢背和肢尖焊缝的脚的尺寸和焊缝长度相同时。

A山形钢肢背的侧焊接和山形钢肢尖的侧焊接受力

山形钢肢前端侧的焊接比山形钢肢背侧的焊接受力大

C山形钢肢背侧焊接比山形钢肢尖的侧焊接受力大

D角钢肢背与肢尖焊接由于受力不相等，受到弯矩作用

42 .对于直接受动力载荷的结构，计算正面直角焊缝时。

a考虑提高正面焊缝强度

b考虑焊接刚度的影响

c与侧面角焊缝的计算公式相同

取得d

43 .下一个螺栓破坏是结构破坏。

A钢板被破坏B钢板被破坏C螺栓被破坏D螺栓被破坏

44 .承担静力荷载时，正面角焊缝强度高于侧面角焊缝强度。

无法判断a高b低c相等的d

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四.计算问题

3、如图所示，双槽钢格构式轴心受压连接板柱，轴心压力设计值N=1450kN，所有钢材均采用Q345，f=310N/mm2，计算长度l0x=6000mm，l0y=3000mm，柱截面抗弯

2[18b的截面积A=229.3=5860mm2，iy=68.4mm； 满足同一截面后板线刚度大于大柱脚线刚度6倍的要求； 肢体相对于自身1-1轴的惯性力矩I1=1110000mm4，旋转半径i1=19.5mm； h=320mm，b=180mm，c=283.2mm； 其他相关参数请参考图。

验算该柱的整体稳定是否满足要求。

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