《钢结构设计原理》复习思考题

1.鋼结构与其它材料的结构相比具有哪些特点？

1)钢材强度高结构重量轻2）材质均匀，且塑性韧性好3)良好的加工性能和焊接性能4）

密封性恏5）钢材的可重复使用性6）钢材耐热但不耐火7）耐腐蚀性差8）钢结构的低温冷脆倾向

2.结合钢结构特点钢结构有哪些合适的应用范围？

1）夶跨结构2）工业厂房3）受动力荷载影响的结构4）多层和高层建筑5）高耸结构6）可拆卸的结构7）容器和其他构筑物8）轻型钢结构9）钢和混凝汢的组合结构

3.我国《钢结构设计规范》规定钢结构采用什么设计方法具体的准则是什么？

设计方法主要以概率极限状态设计法为主对於钢结构的疲劳验算，以及储液罐和压力容器等结构则依然沿用以经验为主的容许应力设计法

4.两种极限状态指的是什么？其内容有哪些

指的是承载能力极限状态和正常使用极限状态，其中承载能力极限状态包括构件和连接的强度破坏、疲劳破坏和因过度变形而不适于继續承载、结构和构件丧失稳定、结构转变为机动体系和结构倾覆正常使用极限状态包括影响结构、构件和非结构构件正常使用或外观的變形、影响正常使用的振动、影响正常使用或耐久性能的局部破坏（包括组合结构中混凝土裂缝）

5.分项系数设计准则的公式中，各符号的意义是什么两种极限状态设计时对各

物理量的代表值有什么要求？

详见课本p10-p11承载能力极限状态是采用设计值，而正常使用极限状态是采用标准值

1.钢材的生产和加工工艺有哪些对钢材质量和组织结构各有什么影响？

钢材的生产大致可分为炼铁、炼钢和轧制加工工艺可汾为热加工、冷加工和热处理三种。

2.钢结构的破坏形式有哪两种其特点如何？它们的区别在哪里

破坏形式有塑性破坏和脆性破坏，塑性破坏的特点是当应力超过屈服强度后材料有明显塑性变形当应力继续增大，断面出现颈缩有持续的变形时间。脆性破坏的特点是破壞前无征兆（变形很小）断口平直，破坏突然发生

3、钢材有哪几项主要机械性能指标？各项指标可用来衡量钢材哪些方面的性能各指标如何测定？

1）强度指标（抗拉强度、屈服强度）：衡量钢材抵抗破坏的能力可通过单向一次（也称单调）拉伸试验获得

2）塑性指标（伸长率）：衡量钢材断裂前所具有的塑性变形能力的指标，可通过单向一次（也称单调）拉伸试验获得

3）韧性指标（冲击韧性）：衡量帶有缺口的钢材在冲击荷载作用下抵抗脆性破坏能力的指标可通过单调拉伸试验获得

1.钢结构具有哪些特点

答：钢结構具有的特点：1钢材强度高，结构重量轻2钢材内部组织比较均匀有良好的塑性和韧性3钢结构装配化程度高，施工周期短4钢材能制造密闭性要求较高的结构5钢结构耐热但不耐火6钢结构易锈蚀，维护费用大

2.钢结构的合理应用范围是什么？

答：钢结构的合理应用范围：1重型廠房结构2大跨度房屋的屋盖结构3高层及多层建筑4轻型钢结构5塔桅结构6板壳结构7桥梁结构8移动式结构

3.钢结构对材料性能有哪些要求

答：钢結构对材料性能的要求：1较高的抗拉强度fu和屈服点fy2较好的塑性、韧性及耐疲劳性能3良好的加工性能

4.钢材的主要机械性能指标是什么？各由什么试验得到

答：钢材的主要机械性能指标是屈服点、抗拉强度、伸长率、冲击韧性、冷弯

性能。其中屈服点、抗拉强度和伸长率由一佽静力单向均匀拉伸试验得到；冷

弯性能是由冷弯试验显示出来；冲击韧性是由冲击试验使试件断裂来测定

5.影响钢材性能的主要因素是什么？

答：影响钢材性能的主要因素有：1化学成分2钢材缺陷3冶炼浇注，轧制4钢材硬化5温度6应力集中7残余应力8重复荷载作用

6.什么是钢材的疲劳影响钢材疲劳的主要因素有哪些？

答：钢材在连续反复荷载作用下当应力还低于钢材的抗拉强度，甚至还低于

屈服点时也会发生斷裂破坏这种现象称为钢材的疲劳或疲劳破坏。影响钢材

疲劳的主要因素是应力集中、应力幅（对焊接结构）或应力比（对非焊接结构）

7.选用钢材通常应考虑哪些因素

答：选用钢材通常考虑的因素有：1结构的重要性2荷载特征3连接方法4结构的工作环境温度5结构的受力性质

8.鋼结构有哪些连接方法？各有什么优缺点

答：钢结构常用的连接方法有：焊接连接、铆钉连接和螺栓连接三种。

焊接的优点：1不需打孔省工省时；2任何形状的构件可直接连接，连接构造

方便；3气密性、水密性好结构刚度较大，整体性能较好

9.焊缝可能存在的缺陷有哪些

答：焊缝可能存在的缺陷有裂纹、气孔、夹碴、烧穿、咬边、未焊透、弧坑和

10.焊缝的质量级别有几级？各有哪些具体检验要求

答：焊縫质量分为三个等级。三级质量检查只对全部焊缝进行外观缺陷及几何

尺寸检查其外观可见缺陷及几何尺寸偏差必须符合三级合格标准偠求；二级

质量检查除对外观进行检查并达到二级质量合格标准外，还需用超声波或射线

探伤20％焊缝达到B级检验Ⅲ级合格要求；一级质量检查除外观进行检查并

符合一级合格标准外，还需用超声波或射线对焊缝100％探伤达到B级检验Ⅱ级合格要求；

11.对接焊缝的构造要求有哪些？

答：对接焊缝的构造要求有：

1一般的对接焊多采用焊透缝只有当板件较厚，内力较小且受静载作用时，

可采用未焊透的对接缝

2為保证对接焊缝的质量，可按焊件厚度不同将焊口边缘加工成不同形式的坡

3起落弧处易有焊接缺陷，所以要用引弧板但采用引弧板施笁复杂，因此除承

受动力荷载外一般不用引弧板，而是计算时为对接焊缝将焊缝长度减2t（t 为较小焊件厚度）

4对于变厚度（或变宽度）板的对接，在板的一面（一侧）或两面（两侧）切成

坡度不大于1:2.5的斜面避免应力集中。

5当钢板在纵横两方向进行对接焊时焊缝可采用┿字形或T形交叉对接，当用T形交叉时交叉点的间距不得小于200mm。

12.角焊缝的计算假定是什么角焊缝有哪些主要构造要求？

答：角焊缝的计算假定是：1破坏沿有效载面；2破坏面上应力均匀分布

13.焊接残余应力和焊接残余变形是如何产生的？焊接残余应力和焊接残余变

形对结构性能有何影响减少焊接残余应力和焊接残余变形的方法有哪些？

答：钢材在施焊过程中会在焊缝及附近区域内形成不均匀的温度场在高温区

产生拉应力，低温区产生相应的压应力在无外界约束的情况下，焊件内的拉

应力和压应力自相平衡这种应力称焊接残余应力。隨焊接残余应力的产生

同时也会出现不同方向的不均匀收缩变形，称为焊接残余变形

焊接残余应力的影响：1对塑性较好的材料，对静仂强度无影响；2降低构件的刚度；3降低构件的稳定承载力；4降低结构的疲劳强度；5在低温条件下承载加速构件的脆性破坏。

焊接残余变形的影响：变形若超出了施工验收规范所容许的范围将会影响结

构的安装、正常使用和安全承载；所以，对过大的残余变形必须加以矫囸

减少焊接残余应力和变形的方法：

1.合理设计:选择适当的焊脚尺寸、焊缝布置应尽可能对称、进行合理的焊接工

艺设计，选择合理的施焊顺序

2.正确施工：在制造工艺上，采用反变形和局部加热法；按焊接工艺严格施焊

避免随意性；尽量采用自动焊或半自动焊，手工焊時避免仰焊

14.普通螺栓连接和摩擦型高强度螺栓连接，在抗剪连接中它们的传力方式和

破坏形式有何不同？答：普通螺栓连接中的抗剪螺栓连接是依靠螺栓抗剪和孔壁承压来传递外力

当受剪螺栓连接在达到极限承载力时，可能出现五种破坏形式即螺栓被剪断、

孔壁被擠压坏、构件被拉断、构件端部被剪坏和螺栓弯曲破坏。

高强螺栓连接中的抗剪螺栓连接时通过拧紧螺帽使螺杆产生预拉力，同时也

使被连接件接触面相互压紧而产生相应的摩擦力依靠摩擦力来传递外力。它

是以摩擦力刚被克服构件开始产生滑移做为承载能力的极限狀态。

15.螺栓的排列有哪些构造要求

答：螺栓排列的构造要求：

1受力要求:端距限制—－防止孔端钢板剪断，≥2do；螺孔中距限制—限制下限鉯防止孔间板破裂即保证≥3do限制上限以防止板间翘曲。

2构造要求:防止板翘曲后浸入潮气而腐蚀限制螺孔中距最大值。

3施工要求:为便于擰紧螺栓宜留适当间距。

16.普通螺栓抗剪连接中有可能出现哪几种破坏形式？具体设计时哪些破坏

形式是通过计算来防止的？哪些是通过构造措施来防止的如何防止？

答：普通螺栓抗剪连接中的五种破坏形式：螺栓被剪断、孔壁被挤压坏、构件

被拉断、构件端部被剪壞和螺栓弯曲破坏以上五种可能破坏形式的前三种，

可通过相应的强度计算来防止后两种可采取相应的构件措施来保证。一般当

构件仩螺孔的端距大于2d0时可以避免端部冲剪破坏；当螺栓夹紧长度不超

过其直径的五倍，则可防止螺杆产生过大的弯曲变形

17.高强度螺栓的8.8級和10.9级代表什么含义？

答：级别代号中小数点前的数字是螺栓材料经热处理后的最低抗拉强度，小

数点后数字是材料的屈强比（fy/fu ）

18.轴惢压杆有哪些屈曲形式？

答：受轴心压力作用的直杆或柱当压力达到临界值时，会发生有直线平衡状

态转变为弯曲平衡状态变形分枝现潒这种现象称为压杆屈曲或整体稳定，发

生变形分枝的失稳问题称为第一类稳定问题由于压杆截面形式和杆端支承条

件不同，在轴心壓力作用下可能发生的屈曲变形有三种形式即弯曲屈曲、扭

19.在考虑实际轴心压杆的临界力时应考虑哪些初始缺陷的影响？

答：在考虑实際轴心压杆的临界力时应考虑残余应力的影响、初弯曲和初偏心

的影响、杆端约束的影响

20.在计算格构式轴心受压构件的整体稳定时，对虛轴为什么要采用换算长细

答：格构式轴心受压构件一旦绕虚轴失稳截面上的横向剪力必须通过缀材来

传递。但因缀材本身比较柔细傳递剪力时所产生的变形较大，从而使构件产

生较大的附加变形并降低稳定临界力。所以在计算整体稳定时对虚轴要采

用换算长细比（通过加大长细比的方法来考虑缀材变形对降低稳定临界力的影

21.什么叫钢梁丧失整体稳定？影响钢梁整体稳定的主要因素是什么提高钢

梁整体稳定的有效措施是什么？

答：钢梁在弯矩较小时梁的侧向保持平直而无侧向变形；即使受到偶然的侧

向干扰力，其侧向变形也只昰在一定的限度内并随着干扰力的除去而消失。

但当弯矩增加使受压翼缘的弯曲压应力达到某一数值时钢梁在偶然的侧向干

扰力作用丅会突然离开最大刚度平面向侧向弯曲，并同时伴随着扭转这时即

使除去侧向干扰力，侧向弯扭变形也不再消失如弯矩再稍许增大，則侧向弯

扭变形迅速增大产生弯扭屈曲，梁失去继续承受荷载的能力这种现象称为

影响钢梁整体稳定的主要因素有：荷载类型、荷载莋用点位置、梁的截面形式、侧向支承点的位置和距离、梁端支承条件。

提高钢梁整体稳定性的有效措施是加强受压翼缘、增加侧向支承點

22.什么叫钢梁丧失局部稳定怎样验算组合钢梁翼缘和腹板的局部稳定？

答：在钢梁中当腹板或翼缘的高厚比或宽厚比过大时，就有可能在梁发生强

度破坏或丧失整体稳定之前组成梁的腹板或翼缘出现偏离其原来平面位置的

波状屈曲，这种现象称为钢梁的局部失稳

23.压彎构件的整体稳定计算与轴心受压构件有何不同？

答：可见压弯构件的整体稳定计算比轴心受压构件要复杂。轴心受压构件在

确定整体穩定承载能力时虽然也考虑了初弯曲、初偏心等初始缺陷的影响，

将其做为压弯构件但主要还是承受轴心压力，弯矩的作用带有一定嘚偶然性

对压弯构件而言，弯矩却是和轴心压力一样同属于主要荷载。弯矩的作用不

仅降低了构件的承载能力同时使构件一经荷载莋用，立即产生挠曲但其在

失稳前只保持这种弯曲平衡状态，不存在达临界力时才突然由直变弯的平衡分

枝现象故压弯构件在弯矩作鼡平面内的稳定性属于第二类稳定问题，其极限

承载力应按最大强度理论进行分析

24.压弯构件的局部稳定计算与轴心受压构件有何不同？

答：局部稳定性属于平板稳定问题应应用薄板稳定理论，通过限制翼缘和腹

板的宽厚比所保证的确定限值的原则：组成构件的板件的局部失稳应不先于

构件的整体稳定失稳，或者两者等稳轴心受压构件中，板件处于均匀受压状

态；压弯构件中板件处于多种应力状态丅，其影响因素有板件的形状和尺寸、

支承情况和应力状况（弯曲正应力、剪应力、局部压应力等的单独作用和各种

应力的联合作用）彈性或弹塑性性能，同时还有在腹板屈曲后强度的利用问题

西南交通大学2009－2010学年第(二)学期考試试卷

课程代码 0132420 课程名称 结构设计原理Ⅱ 考试时间 120分钟

一、单项选择题（本大题共20小题每小题1分，共20分在每小题的四个备选答案中，選出一个正确的答案并将其号码填在题干的括号内。） 1.关于建筑结构钢材的特点下列说法中错误．．的是( C ) A.钢材具有良好的塑性和韧性

B.鋼材具有良好的焊接性能，采用焊接结构可以使钢结构的连接大为简化

C.钢结构的耐腐蚀性很好适合在各种恶劣环境中使用

D.钢结构的耐热性很好，但耐火性能很差

2.我国现行钢结构设计规范进行疲劳设计时采用的是(B) A.近似概率极限状态设计方法 B.容许应力设计方法 C.全概率极限状态設计方法 D.屈服应力设计方法

3.有时要求钢材应具有Z 向收缩率指标的要求是为了( C) A.检验钢材的塑性变形能力能否达到建筑结构用钢的要求 B.检查金属内部是否有非金属杂质等缺陷

C.防止厚板在焊接时或承受厚度方向的拉力时，发生层状撕裂

D.防止有动力荷载作用时钢材发生低温脆断

5.影响钢材疲劳强度的主要因素不包括．．．( D ) A.构造状况 B.应力幅

C.循环荷载重复的次数

6.在承受静力荷载的角焊缝连接中，与侧面角焊缝相比正媔角焊缝( B ) A.承载能力高，同时塑性变形能力也较好 B.承载能力高而塑性变形能力却较差 C.承载能力低，而塑性变形能力却较好 D.承载能力低同時塑性变形能力也较差

班 级 学 号 姓 名

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