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钢 结 构 设 计 思 考 题
1. 钢结构有哪些特点？钢结构对材料的要求有那些? 2. 现规范钢结构采用的是哪种设计方法？
3. 说明下列各词语的含义：结构极限状态、结构可靠性、可靠度(可靠概率)pf、失效概率pf、可靠指标?、荷载标准值与荷载设计值、强度标准值与强度设计值的关系。
4. 钢材的破坏形式有哪些？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？
5. 影响钢材机械性能的因素有哪些？（要知道有害化学成分、钢材硬化、温度变化对钢材性能的具体影响）
6. 钢材在复杂应力作用下是否仅产生脆性破坏？为什么？ 7. 什么是应力集中现象？应力集中对钢材的机械性能有什么影响？
8. 什么叫钢材的疲劳？影响疲劳强度的主要因素有哪些？怎样区别常幅应力循环和变幅应力循环？
9. 钢结构中常用的钢材有哪几种？钢材牌号的表示方法是什么？
10. Q235钢中四个质量等级的钢材在脱氧方法和机械性能上有何不同？选用钢材规范的规定有哪些？
11. 钢结构常用的连接方法有哪几种？
12. 手工焊条应根据什么选择？ Q235和Q345应分别采用什么牌号的焊条焊接？ 13. 焊缝的质量分几个等级？与钢材等强的受拉和受弯的对接焊缝须采用几级？ 14. 角焊缝按与外力作用方向的关系划分的焊缝形式各有哪些, 受力性能分别怎样？ 15. 角焊缝有哪些构造要求？
16. 在计算正面角焊缝时，强度设计值增大系数βf按照什么原则取值？ 17. 焊接应力分为几类，焊接应力对结构性能的影响有哪些？ 18. 螺栓排列的形式有哪些？螺栓排列的间距应满足哪几个方面要求？ 19. 受剪普通螺栓的破坏形式有哪些？其中哪几项需要计算？
20. 在受剪连接中，摩擦型高强度螺栓、承压型高强度螺栓和普通螺栓各自靠什么传递外力，受力性能分别怎样？分别写出它们在受剪时单个螺栓承载力的计算公式。 21. 普通螺栓连接在偏心拉力作用时，应怎样计算？
22. 轴心压杆的整体失稳形式有几种？常见的是哪种失稳形式？
23. 确定轴心受压构件整体稳定临界应力的方法有几种？我国现行钢结构设计规范所采用的轴心受压柱子曲线是按哪种方法确定的?
24. 影响实际轴心压杆的整体稳定承载力的缺陷有哪些？
25. 十字形截面的实腹式轴心受压构件，如果?x和?y均大于5.07b/t，是否会发生扭转屈曲？
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26. 实腹式轴心压杆须作哪几个方面的验算？局部稳定的设计原则是什么？
27. 确定轴心压杆的稳定系数的截面类型有几类？根据什么来划分的？依据哪些因素确定轴心压杆稳定系数φ？
28. 格构式轴心压杆计算整体稳定时，对虚轴为什么采用换算长细比确定稳定系数？写出换算长细比的计算公式。分肢稳定满足的条件是什么？
29. 画出工字形实腹式轴心受压柱和梁铰接连接的构造图，说明连接处各构件名称和梁支反力由连接处传到柱身的传力路线。
30. 画出工字形实腹式轴心受压柱的柱脚构造图，说明组成柱脚的各构件名称和柱的轴力由柱脚传到基础上的传力路线。
31. 实腹式轴心压杆、偏心压杆的腹板不满足局部稳定要求时，可采用什么方法解决？ 答：
1、钢结构的特点：建筑钢材强度高，塑性和韧性好；钢结构的重量轻；材质均匀，与力学计算的假定比较符合；钢结构制作简便，施工工期短；钢结构密闭性好；钢结构耐腐蚀性差；钢结构耐热但不耐火；钢结构可能发生脆性断裂。
钢结构对材料的要求：（1）较高的强度（抗拉强度fu和屈服点fy）；（2）足够的变形能力（塑性和韧性）；（3）良好的工艺性能（冷加工、热加工和可焊性能）；（4）根据结构的具体工作条件，有时还要求钢材具有适应低温、高温和腐蚀性环境的能力）。
2、现规范钢结构采用的是概率的极限设计方法.
3、结构极限状态：当结构或其组成部分超过某一特定状态就不能满足设计规范的某一功能要求时，此特定状态就称为该功能的极限状态。
结构可靠性：结构应具有的安全性 适用性 耐火性统称为结构的可靠性。
可靠度（可靠概率）Ps ：结构在规定的时间内在规定的条件下完成预定功能的概率。 失效概率Pf :结构不能完成预定功能的概率。 可靠指标 ：度量结构可靠度的数值指标.
荷载标准值与设计值的关系：荷载设计值＝荷载标准值Ｘ荷载分次系数 强度标准值与强度设计值的关系：强度设计值ｆ＝强度标准值／抗力分项系数
4、钢材的破坏形式：塑性破坏和脆性破坏。屈服强度ｆｙ衡量塑性性能 抗拉强度ｆｕ衡量弹塑性性能
钢材的主要机械性能包括 强度，塑性，冷弯性能，冲击韧性和可焊性。 各项指标可用来衡量钢材哪些方面的性能？
屈服点（屈服强度ｆｙ）抗拉强度ｆｕ 反映钢材强度，其值越大承载力越高。 伸长率反映刚才塑性的指标之一，另外还有截面收缩率。冷弯试验：是衡量钢材在弯曲变形状态下塑性应变能力和钢材质量的综合指标。 冲击韧性：是衡量钢材强度 塑性及材质的一项综合指标。
5、影响钢材机械性能的主要因素有哪些？ （要知道有害化学、钢材硬化、温度变化对钢材性能的具体影响） 答：主要的影响因素有： 1）化学成分的影响：
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影响较大的几种化学成分为C、Si、Mn、S、P、O,其中碳素结构钢中则是铁以外的最主要元素，碳是形成钢材强度的主要成分，随着含碳量的提高，钢的强度逐渐增高，而塑性和韧性下降，冷弯性能、焊接性能和抗锈蚀性能等也变劣。Si、Mn为有益元素，在普通碳素钢中，它们是脱氧剂，可提高钢材强度。S、P、O为有害元素，S可能引发刚才热脆，P可能引发刚才冷脆，氧与硫类似使钢热脆。 2） 钢材的硬化
钢材的硬化有三种情况：时效硬化、冷作硬化（或应变硬化）和应变时效硬化，钢材的硬化使钢材的强度提高，而塑性和韧性下降。 3）应力集中的影响
应力集中主要友构件的截面突变引起，严重的应力集中，能引起钢材脆性破坏，在进行钢结构设计时，应尽量使构件和连接节点的形状和构造合理，防止截面的突然改变。 4）残余应力的影响
残余应力对构件的静力强度不会产生影响，但它降低构件的刚度与稳定承载力，在进行钢结构的焊接构造设计和施工时，应尽量减少焊接残余应力。 6、钢材在复杂应力作用下是否仅产生脆性破坏？为什么？
答：不是。因为在复杂应力作用下，钢材按能量强度理论计算的折算应力σred与单向应力下的屈服点相比较： 若σred＜fy为弹性状态；若σred≥fy为塑性状态，即发生塑性破坏。当平面或立体应力皆为拉应力时材料处于脆性破坏。
7、什么是应力集中状态？应力集中对钢材的机械性能有什么影响？
答：钢结构构件中的应力分布固构件中的孔洞，槽口，凹角，截面突变及刚才内部缺陷等而不能保持均匀分布，在局部产生高峰应力，在另外一些区域则应力降低，形成应力集中现象。
在应力高峰区域总存在着同号的双向或三向应力，使材料处于复杂应力状态，由能量强度理论得知，这种同号的平面或立体应力场导致钢材塑性降低，脆性增加，使结构发生脆性破坏的危险性增大。 8、什么是钢材的疲劳？影响钢材疲劳的主要因素有哪些？怎样区别常幅应力循环和变幅应力循环？
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断裂破坏，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）以及应力循环次数.
常幅应力循环在各次应力循环中，最大应力σ max和最小应力 σ min 保持恒定的循环应力，否则为变幅应力循环.
常幅疲劳荷载—所有应力循环中，应力幅保持常量。 变幅疲劳荷载—在应力循环过程中，应力幅是变量。
9、钢结构中常用的钢材有哪几种？钢材牌号的表示方法是什么？
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答：在建筑工程中常用的是碳素结构钢，低合金高强度结构钢和优质碳素结构钢。 碳素结构钢的牌号由代表屈服强度字母Q，屈服强度数值，质量等级符号（ABCD）脱氧方法符号（ F Z TZ）四个部分按顺序组成。
10、Q235钢中的四个质量等级的钢材在脱氧方法和机械性能上有何不同？选用钢材规范的规定有哪些？
答：Q235钢有ABCD共4个质量等级，其中AB级有沸腾钢，半镇静钢，镇静钢，C级只有镇静钢，D级只有特殊镇静钢。除A级钢不保证冲击韧性值和Q235-A钢不保证冷弯试验合格外其余各级各类钢材均应保证抗拉强度屈服点伸长率冷弯试验及冲击韧性值达到标准规定要求。 《规范》推荐采用碳素结构中的Q235钢及低合金高强度钢中的Q345、Q390、Q420钢。 11、钢结构常用的连接方法有哪些？
答：钢结构的连接方法可分为焊接连接 螺栓连接（普通螺栓 高强度螺栓） 铆钉连接三种。
12、手工焊条应根据什么选择？Q235和Q345应分别采用什么牌号的焊条焊接？ 1）焊接材料的机械性能和化学成分要求2）焊件的使用性能和工作条件要求 3）焊件的结构特点和受力状态4）施工条件及设备5）操作工艺性能6）经济效益.
Q235这类一般强度碳钢可采用一般强度碳钢焊条，如E43类焊条，Q345这类低合金高强度钢一般采用E50类焊条.
13、焊缝的质量分为几个等级？与钢材等强的受拉和受弯的对接焊缝须采用几级？
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答：寒风的质量等级分为一级二级三级三个等级。与钢材登墙的受拉和受弯的对接焊缝不应低于二级。受压时宜为二级。
14、角焊缝按外力作用方向的关系划分的焊缝形式各有哪些，受力性能分别怎样？
答：角焊缝按外力作用方向的关系划分正面角焊缝、侧面角焊缝和斜焊缝. 正面角焊缝：作用力与焊缝长度方向垂直，其受力复杂，截面中的各面均存在正应力和剪应力焊根处存在着很严重的应力集中.它的静力破坏强度高于侧面角焊缝，但塑性变形要差些.
侧面角焊缝主要承受剪应力，塑性较好，弹性模量低，强度也低。传力线通过侧面角焊缝产生弯折，因而应力沿焊缝长度方向的分布不均匀，呈两端大而中间小的状态.焊缝越长，应力分布不均匀性越显著，但随着进入塑性工作阶段会产生应力重分布，可使应力分布不均匀现象渐趋缓和.
斜焊缝的受力性能和强度值介于正面角焊缝和侧面角焊缝之间，即塑性比正面角焊缝好、强度比侧面角焊缝高.
15、角焊缝有哪些构造要求？
答：最大焊脚尺寸： ，防止焊缝过烧焊件； 最小焊脚尺寸： ，防止焊缝冷裂；
最大计算长度： ，防止应力沿焊缝长度不均匀分布； 最小计算长度： ，防止焊缝沿长度缺陷几率增加
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重大继续教育学院周末专升本钢结构思考题
