《鋼結構設計原理》複習思考題 2016.5.27修改
1. 鋼結構與其它材料的結構相比，具有哪些特點？
1) 鋼材強度高，結構重量輕
2）材質均勻，且塑性韌性好
3) 良好的加工效能和焊接效能
4）密封性好
5）鋼材的可重複使用性
6）鋼材耐熱但不耐火
7）耐腐蝕性差
8）鋼結構的低溫冷脆傾向
2. 根據鋼結構特點，鋼結構有哪些合適的應用範圍？
1）大跨結構2）工業廠房3）受動力荷載影響的結構4）多層和高層建築5）高聳結構6）可拆卸的結構7）容器和其他構築物8）輕型鋼結構9）鋼和混凝土的組合結構
（要和上面的鋼結構特點聯絡起來）
3. 我國《鋼結構設計規範》規定鋼結構採用什麼設計方法？具體的準則是什麼？
設計方法主要以概率極限狀態設計法為主，對於鋼結構的疲勞驗算，以及儲液罐和壓力容器等結構，則依然沿用以經驗為主的容許應力設計法
具體的準則:
結構在規定的設計使用年限內應滿足的功能：
⑴ 在正常施工和正常使用時，能承受可能出現的各種作用；
⑵ 在正常使用時具有良好的工作效能；
⑶ 在正常維護下具有良好的耐久性；
⑷ 在設計規定的偶然事件發生時（後），仍能保持整體穩定性。
可靠性：結構在規定的時間（設計基準期，一般為50年）內，在規定的條件（正常設計、正常施工、正常使用和正常維護）下，完成預定功能的能力。
可靠度：結構在規定的時間內，在規定的條件下，完成預定功能的的概率。是度量結構可靠性的指標。
可靠度指標β: β可以作為衡量結構可靠度的乙個數量指標，只要求出就β可獲得對應的失效概率。
兩種極限狀態指的是什麼？其內容有哪些？
指的是承載能力極限狀態和正常使用極限狀態，其中承載能力極限狀態包括構件和連線的強度破壞、疲勞破壞和因過度變形而不適於繼續承載、結構和構件喪失穩定、結構轉變為機動體系和結構傾覆，正常使用極限狀態包括影響結構、構件和非結構構件正常使用或外觀的變形、影響正常使用的振動、影響正常使用或耐久性能的區域性破壞（包括組合結構中混凝土裂縫）
4. 分項係數設計準則的公式中，各符號的意義是什麼？兩種極限狀態設計時對各物理量的代表值有什麼要求？
γo —— 結構重要性係數，不應小於：1.1（安全等級一級或使用年限100年）,1.0（50年）, 0.9（5年）， 0.95（25年）
γg —— 永久荷載分項係數
當其效應對結構不利時
--對可變荷載效應控制的組合，應取1.2;
--對永久荷載效應控制的組合，應取1.35;
當其效應對結構有利時
--一般情況下應取1.0；
--對結構的傾覆、滑移或漂浮驗算，應取0.9。
γq —— 可變荷載的分項係數
--一般情況下應取1.4；
--樓面活荷載標準值大於4kn/m2時應取1.3；
--對構件承載力有利時，取為0。
1. 鋼材的生產和加工工藝有哪些？對鋼材質量和組織結構各有什麼影響？
鋼材的澆鑄和脫氧
沸騰鋼—用錳作脫氧劑，成本低，但質量較差，不適合連鑄工藝；
鎮靜鋼—用錳加矽作脫氧劑，成本高，***，適合連鑄；
特殊鎮靜鋼—用鋁補充脫氧。
熱加工使金屬晶粒變細，壓合缺陷，效能得到改善。
軋制壓縮比大的鋼材強度較高。 （故鋼材的強度按板厚分組 ）
冷加工產生冷作硬化，強度提高但塑性、韌性減少。
應盡量避免區域性冷加工硬化。
熱處理退火:將鋼材加熱至850-900℃，保溫一段時間，隨爐溫下降至500℃以下，再放至空氣中冷卻；
正火:將鋼材加熱至850-900℃，保溫後從爐中取出在空氣中冷卻；
淬火:將鋼材加熱至900℃以上，保溫後快速在水中或油中冷卻；
回火:將淬火後的鋼材加熱到某一溫度進行保溫，而後在空氣中冷卻；
調質處理=淬火＋高溫回火
2. 鋼結構的破壞形式有哪兩種？其特點如何？它們的區別在**？
塑性破壞的特點是當應力超過屈服強度後材料有明顯塑性變形，當應力繼續增大，斷面出現頸縮，有持續的變形時間。可以採取補救措施。
脆性破壞的特點是破壞前無徵兆（變形很小），斷口平直，破壞突然發生。往往瞬間發生破壞，無法察覺和補救，後果嚴重！
3、鋼材有哪幾項主要機械效能指標？各項指標可用來衡量鋼材哪些方面的效能？ 各指標如何測定？
鋼材的單調拉伸應力—應變曲線提供了三個重要的力學效能指標：
（1）屈服點fy——鋼結構設計中應力允許達到的最大限值。
（2）抗拉強度fu——鋼材受拉時能承受的極限應力
（3）伸長率δ5 ，伸長率是衡量鋼材塑性應變能力的重要指標。
(4）冷彎效能：衡量鋼材塑性變形能力和冶金質量的綜合指標，可通過冷彎試驗確定。
(5) 衝擊韌性：衡量帶有缺口的鋼材在衝擊荷載作用下抵抗脆性破壞能力的指標，可通過由衝擊試驗確定。
4、複雜應力狀態下鋼材的工作效能和單向應力狀態下有什麼不同？
（1）當σ1、 σ2、σ3為同號應力且數值接近時，雖應力很大但σzs很難達到fy ，很難進入塑性狀態，變現表現為脆性破壞；
（2）有異號應力時，則σzs容易達到fy ，會較早進入塑性狀態。
5、影響鋼材機械效能的主要因素有哪些？各因素的影響規律有哪些？
因素：1）化學成分的影響
1. 碳（c）：鋼材強度的主要**。（純鐵—軟）
含碳量↗ ，強度↗ ，塑性韌性↘ ，焊接效能↘ ，抗腐蝕性↘
2.硫（s）：有害元素，使鋼材「熱脆」。
3.磷（p）：有害元素，使鋼材「冷脆」 。
4.錳（mn）：有益元素。弱脫氧劑。提高鋼材強度，同時不顯著降低塑性和韌性。
5.矽（si）：有益元素。強脫氧劑。提高鋼材強度，同時不顯著降低塑性和韌性。
6.釩（v）：有益元素。細化晶粒，既提高強度又可保持塑性。
7.氧（o）：有害元素，使鋼材「熱脆」。
8.氮（n）：有害元素，使鋼材「冷脆」 。
9.銅（cu）：提高鋼材抗鏽蝕性，用於耐候鋼。
10.氫（h) ：有害元素，使鋼材「氫脆」
2）鋼材的焊接效能
含碳量0.12%～0.20%最好，焊接結構宜用q235b、c、d的碳素鋼，及碳當量不超過0.38的低合金鋼。
3）鋼材的硬化
見下題4）應力集中的影響
出現同號應力場，阻礙了塑性變形 —鋼材變脆。
截面改變的尖銳程度越大，應力集中越嚴重，鋼材越脆。
5）荷載型別的影響
速度↗，屈服點↗，脆性↗。
常溫（200c）時影響不大；低溫時應考慮加荷速率的影響。
6）溫度的影響
200℃以內對鋼材效能無大影響，該範圍內隨溫度公升高總的趨勢是強度、彈性模量降低，塑性增大。
250℃左右抗拉強度略有提高，塑性降低，脆性增加—蘭脆現象，該溫度區段稱為「蘭脆區」。
260～320℃產生徐變現象。
600℃左右彈性模量趨於零。
6、什麼是鋼材的硬化，硬化有哪些型別？其定義是什麼？
時效硬化——隨時間的增長，碳和氮的化合物從晶體中析出，使使鋼材的強度提高，塑性和韌性下降。
冷作硬化——當荷載超過材料比例極限解除安裝後，再次載入則鋼材的屈服點提高，塑性和韌性降低。
應變時效——鋼材產生塑性變形時，碳、氮化合物更易析出。即冷作硬化的同時可以加速時效硬化，也稱「人工時效」。
7、什麼是藍脆現象？
250℃左右抗拉強度略有提高，塑性降低，脆性增加—蘭脆現象，該溫度區段稱為「蘭脆區」。
8、什麼是鋼材的疲勞？影響疲勞強度的主要因素是哪些？鋼結構疲勞承載力的設計方法是什麼？
鋼材在連續交變荷載作用下，會逐漸累積損傷、產生裂紋及裂紋逐漸擴充套件，直到最後破壞，此現象稱為疲勞。
因素：應力幅、應力迴圈次數、缺陷
設計方法：
1）疲勞計算仍然採用容許應力設計法；
2）計算時用荷載的標準值；
3）由於**於試驗，已考慮動力效應，計算
時不再考慮動力係數。
9、鋼結構採用的鋼材主要有哪幾類？牌號如何表示？
1） 碳素結構鋼 q235-a ·f 代表屈服點為235n/mm2的a級沸騰碳素結構鋼
鋼號表示方法：代表屈服點的字母q、屈服點數值（n/mm2）、質量等級符號（a/b/c/d）、脫氧方法符號（f/b/z/tz）四個部分組成。
「f」代表沸騰鋼，「b」代表半鎮靜鋼，「z」代表鎮靜鋼,「tz」代表特種鎮靜鋼。標註時z和tz可省略。
2）低合金高強度結構鋼低合金高強度結構鋼的牌號命名與碳素結構鋼相似，只是質量等級分為a、b、c、d、e五等，低合金高強度結構鋼採用的脫氧方法均為鎮靜鋼或特殊鎮靜鋼，故可不加脫氧方法的符號。
3）優質碳素結構鋼
鋼號：用平均含碳量的萬分數表示，按錳含量分兩類。
35mn——含碳量為0.35%的較高錳含量的優質碳素結構鋼
合金結構鋼 35mn2——含碳量為0.35%，含錳量為1.5%~2.49%的合金結構鋼
10、熱軋型鋼的規格如何表示？
1）h型鋼，「hw高度×寬度×腹板厚度×翼緣厚度」如 「hw300×300×11×19」 「hn200×100×5.6×8.5」
2）工字鋼，i+截面高度的厘公尺數+腹板厚度類別如 「i20a」
3）槽鋼 ，與工字鋼相似如「[ 20b」
4）角鋼等肢角鋼，邊長×厚度如 「l63×5」
不等肢角鋼，長邊寬×短邊寬×厚度如 「l125×80×8」
11、承重結構的鋼材應具有哪些機械效能及化學成分的合格保證？
(1)一般的承重結構，要求鋼材應具有抗拉強度、伸長率、屈服強度和硫、磷含量的合格保證；對焊接結構尚應具有含碳量的合格保證；
(2)焊接承重結構以及重要的非焊接承重結構採用的鋼材，還應具有冷彎試驗的合格保證；
(3)對需要疲勞驗算的鋼結構，規範建議：—根據結構工作溫度直接查表2.6.4。
1. 鋼結構有哪幾種連線方法？它們各在哪些範圍應用較合適？
連線方法：焊接連線、鉚釘連線、螺栓連線、緊韌體連線
焊縫連線：優點構造簡單、用料經濟、製造加工方便、密閉性好、結構剛度大；缺點：熱影響區變脆、有殘餘應力及殘餘變形、裂紋易擴充套件、易低溫冷脆。
鉚釘連線：優點塑性和韌性較好，傳力可靠，質量易於檢查。缺點：勞動強度大，施工條件差，施工速度慢。費鋼費工，現已很少採用。
鋼結構設計原理複習思考題
鋼結構設計原理 複習思考題 2012.04 第1章緒論 鋼結構與其它材料的結構相比，具有哪些特點？鋼結構採用什麼設計方法？其原則是什麼？兩種極限狀態指的是什麼？其內容有哪些？概率極限狀態設計法和分項係數設計公式中，各符號的意義？第2章鋼結構的材料 鋼材的生產和加工工藝有哪些？對鋼材質量和組織結構各有...
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