鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)原理簡(jiǎn)答題

<鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)原理簡(jiǎn)答題>簡(jiǎn)答題（30分)1、鋼結(jié)構(gòu)用鋼材機(jī)械性能指標(biāo)主要有哪幾些？承重結(jié)構(gòu)的鋼材至少應(yīng)保證哪幾項(xiàng)指標(biāo)滿足要求？（8分）答：鋼材機(jī)械性能指標(biāo)有：抗拉強(qiáng)度、伸長率、屈服點(diǎn)、冷彎性能、沖擊韌性（5分承重結(jié)構(gòu)的鋼材應(yīng)保證下列三項(xiàng)指標(biāo)合格：抗拉強(qiáng)度、伸長率、屈服點(diǎn)。2、影響梁整體穩(wěn)定性的因素有哪些？如何提高梁的整體穩(wěn)定性？（10分）面尺寸比例、支座約束性質(zhì)、殘余應(yīng)力與梁的幾何缺陷影響、鋼材強(qiáng)度等級(jí)（6分）提高梁的整體穩(wěn)定性可以考慮如下一些措施4分）增加側(cè)向支撐采用閉合箱形截面增大梁截面尺寸增加梁兩端約束3、梁腹板加勁肋的配置規(guī)定是什么？（7分）1）當(dāng)≤時(shí)，按構(gòu)造配置加勁肋2分）當(dāng)>時(shí)，按計(jì)算配置加勁肋（2分）當(dāng)>時(shí)，應(yīng)配置縱橫向加勁肋（2分）梁的支座和上翼緣受有較大固定集中荷載處宜設(shè)置支承加勁肋（1分）4、鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中什么叫換算長細(xì)比？（5分）細(xì)比。 1、格構(gòu)式受壓柱為什么要采用換算長細(xì)比？公式ox什么含義？（5分）

2727AAx1x

A1x分別是成構(gòu)件的臨界力降低不可忽略。因此采用換算長細(xì)比確定剪切變形的影響（3分）整個(gè)構(gòu)件對(duì)虛軸的長細(xì)比；為構(gòu)件截面中垂直于X軸各斜綴條的毛截面面積之和。2、對(duì)接焊縫在哪種情況下才需要進(jìn)行計(jì)算？（7分）強(qiáng)度相等，但受拉的對(duì)接焊縫對(duì)缺陷甚為敏感。由于一、二級(jí)檢驗(yàn)的焊縫與母材強(qiáng)度相等，故只有三級(jí)檢驗(yàn)的焊縫才需進(jìn)行抗拉強(qiáng)度驗(yàn)算。3、鋼結(jié)構(gòu)的破壞形式有哪兩種？其特點(diǎn)如何？（7分）現(xiàn)和搶修加固，因此不至發(fā)生嚴(yán)重后果。脆性破壞：破壞前塑性變形很小，或根本沒有塑性變形，而突然迅速斷裂。由于破壞前沒有任何預(yù)兆，破壞速度又極快，無法察覺和補(bǔ)救，而且一旦發(fā)生常引發(fā)整個(gè)結(jié)構(gòu)的破壞，后果非常嚴(yán)重，因此在鋼結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)、施工和使用過程中，要特別注意防止這種破壞的發(fā)生。4、影響鋼材機(jī)械性能的主要因素有哪些？各因素大致有哪些影響？（8分）答：主要的影響因素有：化學(xué)成分的影響：影響較大的幾種化學(xué)成分為CSi、Mn、PO,其中碳素結(jié)構(gòu)鋼中則是鐵以外的最主要元素，碳是形成鋼材強(qiáng)度的主要成分，隨著含碳量的提高，鋼SiMnS、O為有害元素，S可能引發(fā)剛才冷脆，氧與硫類似使鋼熱脆。鋼材的硬化鋼材的硬化有三種情況：時(shí)效硬化、冷作硬化（或應(yīng)變硬化）和應(yīng)變時(shí)效硬化，鋼材的硬化使鋼材的強(qiáng)度提高，而塑性和韌性下降。應(yīng)力集中的影響應(yīng)力集中主要友構(gòu)件的截面突變引起，嚴(yán)重的應(yīng)力集中，能引起鋼材脆性破壞，在進(jìn)行鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)時(shí)，應(yīng)盡量使構(gòu)件和連接節(jié)點(diǎn)的形狀和構(gòu)造合理，防止截面的突然改變。4）殘余應(yīng)力的影響殘余應(yīng)力對(duì)構(gòu)件的靜力強(qiáng)度不會(huì)產(chǎn)生影響，但它降低構(gòu)件的剛度與穩(wěn)定承載力，在進(jìn)行鋼結(jié)構(gòu)的焊接構(gòu)造設(shè)計(jì)和施工時(shí)，應(yīng)盡量減少焊接殘余應(yīng)力。5、什么叫鋼材的疲勞斷裂？影響鋼材疲勞強(qiáng)度的因素有哪些？(7分)勞斷裂。影響因素有：應(yīng)力幅值（焊接結(jié)構(gòu)、應(yīng)力比（非焊接結(jié)構(gòu)作用次數(shù)對(duì)于理想的軸心受壓構(gòu)件，提高鋼材的牌號(hào)（即鋼材強(qiáng)度分)答：無影響。因?yàn)槔硐氲妮S心受壓構(gòu)件的穩(wěn)定承載力為Nk= ，與鋼號(hào)無關(guān)剪力作用下的普通螺栓連接節(jié)點(diǎn)可能發(fā)生哪些破壞形式分)答：栓桿被剪斷、栓桿（孔壁承壓）破壞、板件拉斷、栓桿受彎破壞、板端沖剪破壞分)從板件的受力來說，采用摩擦型高強(qiáng)螺栓連接更合理。4.（強(qiáng)度和塑性為什么？(8分)答：同一種類的鋼材，當(dāng)其厚度或直徑發(fā)生減小時(shí)，鋼材的強(qiáng)度和塑性會(huì)提高。因?yàn)殡S著鋼材厚度或直徑的減小，鋼材（型鋼）的軋制力和軋制次數(shù)增加，鋼材的致密性好，存在大缺陷的幾率減少，故強(qiáng)度和塑性會(huì)提高。焊接殘余應(yīng)力對(duì)結(jié)構(gòu)工作性能有何影響？（8分）答：焊接構(gòu)件由于存在高的拉伸殘余應(yīng)力，且焊縫部位存在熱影響區(qū)、焊趾缺陷、接頭應(yīng)力集中，形成構(gòu)件上組織和力學(xué)的薄弱部位，有可能導(dǎo)致構(gòu)件運(yùn)行時(shí)的變形、早期開裂、應(yīng)力腐蝕、疲勞斷裂和脆性斷裂。3、試述影響梁整體穩(wěn)定的因素通常有哪些？（7分）答：梁在荷載作用下，雖然其截面的正應(yīng)力還低于鋼材的強(qiáng)度，但其變形會(huì)突然離開原來的彎曲平面，同時(shí)發(fā)生側(cè)向彎曲和扭轉(zhuǎn)，這就稱為梁的整體失穩(wěn)。主要因素：梁的側(cè)向抗彎剛度，抗扭剛度，抗翹曲剛度，梁側(cè)向支撐點(diǎn)之間的距離，梁的截面形式，橫向荷載的形式、在截面上的作用位置等。4、簡(jiǎn)述螺栓受剪連接的破壞形式和避免破壞發(fā)生所采取的措施。(8分)答：螺栓桿剪斷，孔壁擠壓，鋼板被拉斷，鋼板剪斷，螺栓彎曲（5分）鋼板剪斷，螺栓彎曲3.何謂受彎構(gòu)件的整體失穩(wěn)？（7分）有整個(gè)截面的扭轉(zhuǎn)，這時(shí)我們稱其發(fā)生了整體失穩(wěn)。在角焊縫設(shè)計(jì)中，對(duì)焊腳尺寸和計(jì)算長度有哪些構(gòu)造要求？為什么？（8分）答：最大焊腳尺寸：，防止焊縫過燒焊件；最小焊腳尺寸：防止焊縫冷裂;最大計(jì)算長度：防止應(yīng)力沿焊縫長度不均勻分布；最小計(jì)算長度：，防止焊縫沿長度缺陷幾率增加普通螺栓連接與摩擦型高強(qiáng)度螺栓連接的工作性能有何不同？答：高強(qiáng)度螺栓抗剪強(qiáng)度不一定比普通螺栓高，二者破壞的機(jī)理不同，高強(qiáng)度螺栓摩擦型連接以摩擦力被克服作為承載能力的極限狀態(tài)，普通螺栓以螺栓桿被剪壞或者連接板分）特點(diǎn)有：是一種低應(yīng)力水平下的突然破壞3）脆性斷口，可分為裂紋源、裂紋擴(kuò)展區(qū)和斷裂區(qū)2）該類型破壞對(duì)缺陷十分敏感。螺栓在構(gòu)件上的排列有幾種形式？應(yīng)滿足什么要求？最小的栓距和端距分別是多少？（8分）（2分）應(yīng)滿足三方面要求要求、②施工要求、③構(gòu)造要求分）最小的栓距為，最小的端距為（3分）2、簡(jiǎn)述抗剪螺栓連接的破壞類型，并指出哪些是通過構(gòu)造來避免的（9分）簡(jiǎn)述軸心受壓構(gòu)件整體穩(wěn)定性的主要影響因素（6分）答：(1)初偏心和初彎曲的影響。由于構(gòu)造的原因和截面尺寸的變異，作用在桿端的軸向壓力實(shí)際上不可避免地偏離截面形心而產(chǎn)生初偏心e0e0軋制邊的焊接工字形截面，其翼緣兩端為先行屈服區(qū)，若取屈服區(qū)寬度為b/φ時(shí)，由于1/2()，即前者的降低率為后者的三次方。l0來反映分答：屈服強(qiáng)度：代表鋼材強(qiáng)度指標(biāo)，是鋼材可達(dá)到的最大應(yīng)力分抗拉強(qiáng)度：代表材料的強(qiáng)度儲(chǔ)備分）伸長率：代表材料在單向拉伸時(shí)的塑性應(yīng)變能力（2分）冷彎性能：代表鋼材的塑性應(yīng)變能力和鋼材質(zhì)量的綜合指標(biāo)（2分）沖擊韌性：代表鋼材抵抗沖擊荷載的能力，是鋼材強(qiáng)度和塑性的綜合指標(biāo)（2分）簡(jiǎn)述鋼材塑性破壞的特征和意義。答：塑性破壞的主要特征是；破壞前具有較大的塑性變形，常在鋼材表面出現(xiàn)相互垂直交錯(cuò)的透跡剝落線。只有當(dāng)構(gòu)件中的應(yīng)力達(dá)到抗拉強(qiáng)度后才會(huì)發(fā)生破壞，破壞后的斷口容易被子發(fā)現(xiàn)和搶修理工加固，因此不發(fā)生嚴(yán)重后果。鋼材塑性破壞前的較大塑性變形能力，可以實(shí)現(xiàn)構(gòu)件和結(jié)構(gòu)中的內(nèi)力重分布，鋼結(jié)構(gòu)的塑性設(shè)計(jì)就是建立在這種足夠的塑性變形能力上。建筑鋼材的伸長率是通過什么實(shí)驗(yàn)確定的？實(shí)驗(yàn)時(shí)如何取值？伸長率反映了鋼材的什么性質(zhì)？(8分)答：建筑鋼材的伸長率是通過單向拉伸實(shí)驗(yàn)確定的（4.0分）取試件拉斷后的伸長量與原標(biāo)距的比值的百分率，即（公式反映了鋼材的塑性變形能力。請(qǐng)?jiān)u價(jià)鋼材經(jīng)過常溫時(shí)的加工（冷作硬化）答：鋼材經(jīng)過冷作硬化后，其強(qiáng)度提高5.0分，塑性變形能力下降。分)答：1、焊縫長度對(duì)設(shè)計(jì)來說沒啥大用，一般是用來計(jì)算焊絲或焊條定額的；2、焊腳尺寸與設(shè)計(jì)有關(guān)，那就是強(qiáng)度設(shè)計(jì)，先看你的結(jié)構(gòu)的受力大小，方向，簡(jiǎn)單的可以通過材料力學(xué)復(fù)雜的可以通過軟件分析計(jì)算焊縫受力情況，進(jìn)而確定焊腳尺寸大小；3、焊腳尺寸計(jì)算也可分為靜強(qiáng)度和疲勞強(qiáng)度計(jì)算兩種需要區(qū)分一下。承壓型高強(qiáng)螺栓和摩擦型高強(qiáng)螺栓承受剪力作用時(shí)在傳力和螺栓的驗(yàn)算上有什么區(qū)別？(7分)力。影響鋼材機(jī)械性能的主要因素有哪些？各因素大致有哪些影響？1）化學(xué)成分的影響：影響較大的幾種化學(xué)成分為CSiPO,其中碳素結(jié)Si、MnPO為可能引發(fā)剛才冷脆，氧與硫類似使鋼熱脆。鋼材的硬化鋼材的硬化有三種情況：時(shí)效硬化、冷作硬化（或應(yīng)變硬化）和應(yīng)變時(shí)效硬化，鋼材的硬化使鋼材的強(qiáng)度提高，而塑性和韌性下降。應(yīng)力集中的影響應(yīng)力集中主要友構(gòu)件的截面突變引起，嚴(yán)重的應(yīng)力集中，能引起鋼材脆性破壞，在進(jìn)行鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)時(shí)，應(yīng)盡量使構(gòu)件和連接節(jié)點(diǎn)的形狀和構(gòu)造合理，防止截面的突然改變。殘余應(yīng)力的影響殘余應(yīng)力對(duì)構(gòu)件的靜力強(qiáng)度不會(huì)產(chǎn)生影響，但它降低構(gòu)件的剛度與穩(wěn)定承載力，在進(jìn)行鋼結(jié)構(gòu)的焊接構(gòu)造設(shè)計(jì)和施工時(shí)，應(yīng)盡量減少焊接殘余應(yīng)力。什么是格構(gòu)式軸心受壓構(gòu)件的換算長細(xì)比？切變形的影響，加大后的長細(xì)比稱為換算長細(xì)比。承壓型高強(qiáng)螺栓和摩擦型高強(qiáng)螺栓承受剪力作用時(shí)在傳力和螺栓的驗(yàn)算上有什么區(qū)別？載能力。摩擦型高強(qiáng)螺栓承受剪力作用時(shí)螺栓不直接承受剪力，需驗(yàn)算螺栓的受剪承載能力。簡(jiǎn)述哪些因素對(duì)鋼材性能有影響？（7分）化學(xué)成分；冶金缺陷；鋼材硬化；溫度影響；應(yīng)力集中；反復(fù)荷載作用。分答：3、鋼材有哪幾項(xiàng)主要機(jī)械性能指標(biāo)？各項(xiàng)指標(biāo)可用來衡量鋼材哪些方面的性能？（7分）答：屈服強(qiáng)度：代表鋼材強(qiáng)度指標(biāo)，是鋼材可達(dá)到的最大應(yīng)力（2分）抗拉強(qiáng)度：代表材料的強(qiáng)度儲(chǔ)備（2分）伸長率：代表材料在單向拉伸時(shí)的塑性應(yīng)變能力（2分）冷彎性能：代表鋼材的塑性應(yīng)變能力和鋼材質(zhì)量的綜合指標(biāo)（2分）沖擊韌性：代表鋼材抵抗沖擊荷載的能力，是鋼材強(qiáng)度和塑性的綜合指標(biāo)（2分）對(duì)接焊縫坡口的型式主要由什么條件決定？通常用的坡口型式有幾種？（7分）答主要由對(duì)接的鋼板厚度和焊接方式?jīng)Q定，板件愈后和手工焊時(shí),坡口要相應(yīng)加大，但應(yīng)盡量減少對(duì)接焊縫的截面面積或體積。常用坡口形式有I形（口VU形、單邊V形，單邊U形、K形等。試述提高板件局部穩(wěn)定的措施通常有哪些？（8分）答：1）增加板件厚度、2）減小板件寬度3）設(shè)置加勁肋增強(qiáng)板件平面外的約束承重結(jié)構(gòu)的鋼材應(yīng)具有哪些機(jī)械性能及化學(xué)成分的合格保證？