钢结构设计原理课后思考题答案

1.钢结构对钢材性能有哪些要求答:较高的强度,较好的变形能力,良好的工艺性能。
2.钢材的塑性破坏和脆性破坏有何区别答:塑性破坏是由于变形过大,超过了材料或构件可能 的应变能力而产生的,而且仅在构件的应力达到了钢材的抗拉轻度自制化妆水fu后才发生。破坏前构件 产生较大的塑性变形,断裂后的端口呈纤维状,泽发暗。在塑性破坏前,
构件发生较人的塑性变形,且变形持续的时间较长,容易及时被发现而采取补救措施,不致引 起严重后果。另外,塑性变形后出现内力重分布,使结构中原先受力不等的部分应力趋于均匀, 因而捉高了结构的承载能力。脆性破坏前塑性变形很小,甚至没有塑性变形,计算应力可能小 于钢才的屈服点信息提取fy断裂从应力集中处开始。冶金和机械加工过程中产生的缺陷,特别是缺口 和裂纹,常是断裂的发源地。破坏前没有任何预兆,无法及时察觉和采取补救措施,而且个 别构件的断裂常会引起整体结构塌毁,后果严重,损失较大。
3.刚才有哪几项主要性能,分别可用什么指标来衡量答:屈服点fy.抗拉强度fy,伸长率6, 冷弯性能,冲击韧性
4.影响钢材性能的主要性能有哪些答:化学成分的影响。冶炼、浇注、轧制过程及热处理的影 响。钢材的硬化。温度的影响。应力集中的影响。重复荷载作用的影响。
5.简述化学元素对钢材性能有哪些影响答;碳直接影响钢材的强度、塑性、韧性和可焊性等。硫 和磷降低钢材的塑性。韧性。可焊性和疲劳强度。氧使钢热脆,氮使钢冷脆。硅和镒是脱氧剂, 使钢材的强度提高。帆和钛是提高钢的强度和抗腐蚀性又不显若降低钢的塑性。铜能捉高钢的 强度和抗腐蚀性能,但对可焊性不利。
6.旋转座椅什么是冷作硬化和时效駛化答:钢材受荷超过弹性范围以后,若重复地卸载加载,将使钢材 弹性极限提高,塑性降低,这种现象称为钢材的应变硬化或冷作硬化。轧制钢材放置•段时间 后,强度提高,塑性降低,称为时效破化。
7简述温度对钢材的主要性能有哪些影响答:温度升高,钢材强度降低,应变增人,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。
8.什么是钢材的应力集中,它对钢材的性能有哪些影响答:钢结构的构件中有时存在孔洞、槽 口、凹角、缺陷以及藏而突然改变时,构件中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。产生烏峰应力,这种现象称为应力集中现象。应 力集中是引起脆性破坏的根源。
9.什么叫钢材的疲劳影响钢材疲劳破坏的主要因素有哪些答:根据试验,钢材在直接的。连续 反复的动力荷载作用下,钢材的强度将会降低,即低于•次静力荷载作用
下的拉伸试验的极限强度fu ,这种现象称为钢材的疲劳。应力集中 的程度。应力循环次数。应力大小。
10.复杂应力作用下钢材的屈服条件是什么复杂应力对钢材的性能有何影响答:
□.钢结构中选择钢材时要考虑哪些因素答:结构的重要性。荷载情况。连接方法。工作条件。 钢材厚度。
12.钢结构的连接方法有哪几种答:焊缝连接、挪钉连接、普通螺栓连接和高强度螺栓连接。
13.焊接的连接有何优缺点答:优点:构造简单,制造加工方便。不消弱构件截面,节约钢材。 易于采取自动化操作,保证焊接结构的质虽。连接密封性好、结构刚度大。
缺点:由于焊缝附近的热影响区,使钢材的性能发生变化,导致材质变脆。焊接残余应力
和 残余变形对结构的受力有不利影响。焊接结构的低温冷脆问题比较突曲。焊接结构对裂缝比较 敬感,局部裂缝一经发生便容易扩展到整体。
14.钢结构在焊接时,焊条或焊缝应如何选择答:手匸电弧焊焊条与焊件金属强度相适应,Q235 E43, Q345E50.对不同钢材连接时,宜用与低强度钢材相适应的焊条。
15.焊缝有哪些焊缝缺陷焊缝的质量有几个级别,分别有何要求答:裂纹、气孔、烧穿、夹渣、 未焊透、咬边和焊瘤等。焊缝的质量检査标准分为三级:第三级只要求通过外观检査。第二级 是在外观检査的基础上再做无损检验,二级检查要求采用超声波检验每条焊缝的20%长度, …级检査要求检验每条焊缝的全部长度。
16.普通螺栓中AB级螺栓与C级螺栓有何主要区别答:AB级螺栓•般用45号钢和35 号钢制成,需要机械加工,尺寸精细。C级螺栓•般用Q235钢制成,加工粗糙,尺寸不够精 确。
摩擦型连接只利用答:什么是摩擦型螺栓什么是承压型螺栓在高强螺栓连接中,17.
彼连接构件之间的摩擦力传递剪力,以摩擦力被克服作为承载能力极限状态。承压型连接
允 许彼连接构件接触而之间发生和对滑移,其极限状态和普通螺栓相同,以螺栓杆彼剪坏和孔壁 承压破坏作为承载能力极限状态。
1&正而角焊缝和侧而角焊缝在受力性能方而有何区别答:正面角焊缝:应力状态复杂,破坏强 度高,塑性变形差,角焊缝长度垂直于力的作用方向;侧面角焊缝:主要承受剪力作用,弹性 状态不均匀,塑性逐渐均匀,角焊缝长度平行于力的作用方向。
19.角焊缝有哪些构造要求为什么有这样的构造要求答:杆件与节点板的连接焊缝,•般采用 两而侧焊,也可采用三而围焊,对角钢杆件也可采用L形围焊,所有围焊的转角处必须连续施 焊。当角焊缝的端部在构件转角处时,可连续做长度为2hf的绕角焊,以免起落弧缺陷发生在 应力集中较大的转角处,从而改善连接的工作。当板件仅用两条侧焊缝连接时,为避免应力传 递的过分弯折而使板件应力过分不均,宜使lw>b.同时为了避免因焊缝横向收缩时引起板件 拱曲太大,宜使bW16t200mm, t为较薄焊件厚度。
20.焊接产生焊接残余应力的原因是什么焊接残余应力对结构性能有哪些影响答:纵向残余应力: 高温处的钢材膨胀最大,产生热状塑性压缩,冷却时,彼塑性压缩的焊缝区趋向于缩得比原始 长度稍短,这种缩短变形受到两侧钢材的限制,是焊缝区产生纵向拉应力。横向
残余应力:
•是由于焊缝纵向收缩,两块钢板趋向于形成反向的弯曲变形,但实际上焊缝两块钢板练成整 体,不能分开,于是在焊缝中部产生横向拉应力,而在两端产生横向拉应力:二是焊缝在施焊 过程中,先后冷却的时间不同,先焊的焊缝已经凝固,且有•定的强度,会阻」1后焊焊缝在横 向自由膨胀,使其发生横向的塑性压缩变形。对结构静力强度的影响。对结构刚度的影响。对 低温冷脆的影响。对疲劳强度的影响。
21.螺栓在钢板上的容许距离都有最人和最小的限制,他们是根据哪些要求制定的答:受力妥 求,构造要求,施工要求。
22.普通螺栓的受剪螺栓连接有哪几种破坏形式答:彼剪断(抗剪强度),挤压坏(抗压强度), 被拉坏或压坏(净截面强度不够),端部板件剪坏(端距过小),栓件弯曲过大(板厚不大 于 5d) o
23.简述高强度螺栓连接和普通螺栓连接的受力特点有何不同答:高强的螺栓连接除f材料强度 高之外,在拧紧螺帽时,螺栓内施加了很大的预拉力,连接件间的挤压力就很大,
因而接触而的摩擦力就很人,这种预拉力和摩擦力对高强度螺栓传递外力的机制产生了很人的 影响。
24.轴心受力构件的两种极限状态,包拾哪些内容答:对*栽能力极限状态的要求,轴心受拉构 件只有强度问题,而轴心受压构件则有强度和稳定问题;对正常使用极限状态的要求,每类构 件都有刚度问题。
25.为什么弹性阶段的临界应力只和构件的长细比有关,而弹塑性阶段的临界应力不仅仅只和构 件的长细比有关答:弹性阶段弹性模量E为常数,公式只是长细比入的单•函数,弹塑性阶段, 截而应力在屈曲前已超过钢材的比例极限,构件处于弹塑性阶段,公式中切线模量虽然仍是 入的函数,但同时还和切线模量Et有关,而Et和材料的抗压强度有关。
<t>Wf中的稳定系数”需要根据哪几个因素确定答:应根据构件的长细比、钢材屈服强度以及 农4-4和农4-5的截而分类按附录4采用。
27.为什么不通过验算应力而验算宽厚比来保证局部稳定性为什么有的宽厚比限值与X有关,有 的无关如X x^y X,代入验算公式中的X为何值答:轧制型钢的翼缘和腹板•般都有
较大的厚 度,宽厚比相对较小,都能满足局部稳定要求,可不做验算。对焊接组合截面构件,•般釆 用限制板件的宽厚比办法来保证局部稳定。取构件两方向长细比的较大值。
28.格构式柱应通过等稳定条件确定分肢间的距离,试问等稳定条件是:Xox=XxXox= Ay 还是A. x= X y答:
网站生成系统29.为什么格构式柱分肢稳定验算只考虑X 1为什么不用X K X max进行分肢稳定计算 答:分肢失稳的临界应力应大于整个构件失稳的临界应力,规范采用控制分肢入1不人于构 件Xmax的规定来实现。考虑到制造配置偏差、初始弯曲等缺陷的影响,格构式轴心受压构件 受力时呈弯曲变形,故各分肢内力并不相等,其强度和稳定性计算很复杂。
计算缀条时,为什么只算斜杆不算横杆为什么只按压杆计算缀条稳定验算公式中为30.
什么要对钢材的设计值乘以折减系数答:由于剪力的方向取决于杆的初弯曲,可以向左也可以 向右,因此缀条可能承受拉力也可能承受压力,缀条藏而应按轴心压杆设计。缀条•般采用单 面连接的单角钢,由于构造原因,它实际上处于偏心受力状态。为了简化计算,对单面连接的 单角钢杆件按轴心受力构件计算,但考虑偏心的影响,应对钢材强度设计值f
乘以相应的折减系数。
包装盒fonmoo31.柱脚底板厚度的计算公式是如何导出的答:
32柱头和柱脚的构造及其传力途径如何答:柱头承受和传递梁以上结构的荷载,柱脚承受自身 的荷载冰传递给基础。
33.梁在弯矩作用下经过哪几个主要的受力阶段简述各受力阶段的特点。答:a.adsl分离器弹性工作阶段。 梁全而工作.,应力与应变成正比,此时截而的应力为直线分布。b.弹塑性工作阶段。藏而上下 两端各有…个高位a的区域,此区域中正应力为恒定值,中间部分区域仍保持弹性,应力与应 变成正比。c.塑性工作阶段。梁截而的塑性区不断向内发展,弹性核心不断缩小,最后形成塑 性狡,梁的承载能力达到极限。
34.梁的自由扭转和约束扭转有何不同答:自由扭转时,各截面的翘曲变形和同,纵向纤维保持 直线且长度保持不变,藏而上只有剪应力,没有纵向正应力,因此又称纯扭转。约束扭转时, 构件产生弯曲变形,裁而上将产生纵向正应力,称为翘曲正应力,同时还必然产生与翘曲正应 力保持平衡的翘曲剪应力。
35.简述梁整体稳定的临界弯矩与那些因素有关各有什么影响答:力的作用方式。荷载作用点 与剪切中心的距离。截面类型。剪切中心的纵向坐标。
36.在什么情况下可不进行梁的整体稳定计算如不能保证,须采取哪些有效措施防止失稳答:a. 有刚性辅助板密铺在梁的受压翼缘上并与其牢固相连,能阻止梁受压翼缘的侧向位移。型钢 或等截而工字型截而简支梁受压翼缘的自由长度与其宽度之比不超过衣5-3
所规定的数值。c.两端简支的箱型藏而受弯构件,当截面高度h与两腹板的间距b0,满足h/bO W6, ll/b0<95时,梁的整体稳定性能够得到保证,不必进行计算。如不能保证,可采用加 大梁的截面尺寸或增加侧向支撐的办法。

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