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钢结构习题及答案
导读：钢结构习题，1.简述钢结构的特点和应用范围，2.试举例说明钢结构的主要发展趋势，3.《钢结构》课程主要包括哪些内容？学习本课程要注意哪些问题？，第二章钢结构的材料，2.钢结构材料的破坏形式有哪几种？破坏特点？，4.低合金结构钢的屈服强度是如何确定的？，第三章钢结构的设计方法，1．现行规范建筑结构的设计使用年限是如何规定的？，结构须满足哪些功能要求？，3.钢结构的容许应力设计法与按概率极限状态设
钢结构习题
第一章 绪论
1.简述钢结构的特点和应用范围。
2.试举例说明钢结构的主要发展趋势。
3.《钢结构》课程主要包括哪些内容？学习本课程要注意哪些问题？
第二章 钢结构的材料
1. 钢材力学性能指标包括哪几项？各项指标可用来衡量钢材哪些方面的性能？
2. 钢结构材料的破坏形式有哪几种？破坏特点？
3.解释概念：强度 塑性 韧性 冷弯性能
4.低合金结构钢的屈服强度是如何确定的？
5. 解释钢材牌号的含义：Q235-BF
Q235-D Q345-C
6.简述影响钢材脆性断裂的主要因素？如何避免不出现脆性断裂？
7.什么是疲劳破坏？简述疲劳破坏的发展过程。影响疲劳破坏的主要因素？
8.解释概念：应力集中
冷加工硬化和时效硬化
蓝脆 冷脆 热
脆 塑性破坏
9.试说明应力集中易引起脆性断裂的原因。
第三章 钢结构的设计方法
1．现行规范建筑结构的设计使用年限是如何规定的？
2．在规定的设计使用年限内，结构须满足哪些功能要求？
3.钢结构的容许应力设计法与按概率极限状态设计法有何不同？。目前《钢结构设计规范》主要采用何种设计方法？疲劳设计采用何种方法？
4.结构可靠性的含义是什么？它包含那些功能要求？什么是结构的可靠度？可靠指标的含义？如何确定结构的可靠指标？
5.“作用”和“荷载”有什么区别？影响结构可靠性的因素有哪些？
6.什么是结构的极限状态？结构的极限状态分为几类，其含义各是什么？
7．如何区别承载能力极限状态和正常使用极限？计算时两种极限状态为什麽要采用不同的荷载值？
8.标准荷载、设计荷载有何区别？设计时应如何选用？
9．什么叫疲劳强度？影响疲劳强度的主要因素有哪些？
10．应力幅和应力比的含义？请绘图说明各种类型的应力循环。
第四章 钢结构的连接
1．钢结构常用的连接方法有哪几种？它们各在哪些范围应用较合适？
2.简要说明常用的焊接方法和各自的优缺点。
3说明常用焊缝符号表示的意义.。
4.简要说明角焊缝有效截面的确定方法和原因。
5.简要说明角焊缝焊脚尺寸的确定方法？
6.如何区分角焊缝是受弯还是受扭，请推导围焊缝受扭时的计算公式。
7.简述焊接残余应力的类型和产生焊接残余应力的原因？
8.焊接残余应力对结构工作性能有何影响？
9.试绘出焊接工字型和箱型截面的残余应力分布状况？轧制工字型截面残余应力如何分布？
10.简述减小焊接残余应力和焊接残余变形的主要措施。
11.摩擦型和承压型高强螺栓的传力机理有何不同？
12.说明螺栓性能等级的含义。
13.简述螺栓的常见布置形式和考虑的因素？
14.简述螺栓连接的破坏形式和避免破坏发生所采取的措施。
15.如何确定单栓承载力？基本假定是什么？
16.如何确定连接摩擦面数？
17.高强螺栓预拉力是如何确定的？
18.推导栓群受轴力、剪力和弯矩时的计算公式。
第五章 轴心受力构件
1.轴心受拉构件和轴心受压构件验算内容有何不同？
2.简述轴心受拉构件的设计步骤。
3.轴心受压构件整体失稳的类型有哪几种？主要影响因素？
4.简述确定轴心受压构件承载力的计算准则。目前《钢规》采用何种方法？
5.说明柱子曲线的含义。柱子曲线是如何确定的？
6.简述实腹式轴心受压构件的设计步骤。
7.推导格构式受压构件换算长细比的计算公式。
8.简述格构式压杆的设计步骤。
9.柱头、柱脚的常用构造形式有哪些？简述设计步骤。
1.简述型钢梁的设计步骤，并给出验算内容和验算公式。
2.请推导矩形截面塑性抵抗矩的计算公式。
3.说明梁整体失稳的形式和影响失稳的主要因素。
4.说明组合梁截面的设计步骤和主要的验算内容、验算部位。
6.请说明梁变截面的常用方法？
7.说明钢梁翼缘和腹板局部失稳的形式。避免局部失稳各采取什么措施？
8.简述腹板加劲肋的设置方法。
第七章 拉弯和压弯构件
1.试述压弯构件的失稳类型和设计方法。
2. 试述拉弯构件的设计步骤和验算内容。
第八章 屋盖结构
1.屋盖结构主要组成部分是哪些？它们的作用是什麽？
2．屋盖支撑有哪些作用？它分哪几种类型？布置在哪些位置？
3．三角形、梯形、拱形和平行玄（人字形）屋架各适用于何种情况？它们各有哪些腹杆体系 ？优缺点如何？
4．为什麽梯形、平行玄、人字形和拱形屋架除按全跨何载计算外，还要根据使用和施工中可能遇到的半跨荷载组合情况进行计算？
5．屋架杆件的计算长度在屋架平面内和屋架平面外及斜平面有何区别？应如何取值？
6．屋架节点设计有哪些基本要求？节点板的尺寸应怎样确定？
7．屋架施工图应表示哪些内容？
《钢结构》考前辅导
第一、二章
材料与设计原理
第一节 钢材的力学性能
屈服强度fy－－设计标准值（设计时可达的最大应力）；
抗拉强度fu－－钢材的最大应力强度，fu/fy为钢材的强度安全储备系数。 理想弹塑性－－工程设计时将钢材的力学性能，假定为一理想弹塑性体
二、塑性－－材料发生塑性变形而不断裂的性质
重要指标－－好坏决定结构安全可靠度，内力重分布，保证塑性破坏，避免脆性破坏。
用伸长率衡量
三、韧性－－钢材在断裂或塑变时吸收能量的能力,用于表征钢材抗冲击荷载及动力荷载的能力，动力指标，是强度与塑性的综合表现。用冲击韧性衡量，分常温与负温要求。
四、冷弯性能－－钢材发生塑变时对产生裂纹的抵抗能力。是判别钢材塑性及冶金质量的综合指标。
五、可焊性－－钢材在焊接过程中对产生裂纹或发生断裂的.抵抗能力，以及焊接后具备良好性能的指 标。通过焊接工艺试验进行评定.
钢结构的破坏形式
塑性破坏与脆性破坏
影响因素－－化学成分、冶金质量、温度、冷作硬化、时效、应力集中、复杂应力。
钢材性能的影响因素
一、化学成分－C、S、P、Mn、Si
二、冶金与轧制
四、温度－正温与负温，热塑现象、冷脆现象
五、冷作硬化
六、应力集中与残余应力－残余应力的概念以及它的影响。
七、复杂应力状态－强度理论，同号应力，异号应力。
以概率论为基础的极限状态设计方法；分项系数表达式。
两种极限状态－正常使用与承载能力极限状态。
可靠性－－安全性、适用性、耐久性的通称
失效概率－－结构不能完成预定功能的概率。
可靠度－－可靠性的概率度量,在规定的时间内（设计基准期－分5、25、50以及100年），规定的条 件（正常设计、施工、使用、维护）完成预定功能的概率。 可靠度的控制－－控制失效概率小到一定水平。
第五节 钢材的品种、牌号与选择
品种－炭素钢Q235；低合金钢Q345、Q390、Q420
牌号的表示方法－Q、屈服强度值、质量等级（碳素钢A~D，低合金钢A~E）,
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钢结构与砌体防止开裂的措施以及方法跪求解决办法？
提问者采纳
密封胶处理，外做耐候胶，产生裂纹：交接处采用柔性连接。大概有1。如果要解决就要看设计你的开裂是否在交接处
提问者评价
谢谢了，很有用。请问还有其他解决方法么
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钢材一般不会发生脆性破坏，砌筑方法 质量等原因；在冬雪天气钢材易发生冷脆破坏，我国规范对钢结构构件的可靠性计算一般根据塑性破坏来取值。砌体开裂是由多方面的因素引起的，砂浆强度和砂浆的和易性 保水性，比如说：块材强度等级和尺寸钢结构中常用的连接方法有焊接和螺栓连接
材料的性质差异是造成开裂的主要原因，楼上说得很好，用柔性的材料来连接两种材料。
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２Ｑ！Ｑ生垒日刊
商品皇质量
理ｉ金班究
钢结构脆性断裂破坏的影响因素及防止措施
（中南大学土木建筑学院
湖南长沙４１００７５）
摘要：文章介绍了钢结构脆性断裂的破坏特征，影响其脆性破坏的因素，最后提出了防治铜结构脆性断裂的措施．
关键词：铜结构：脆性断裂；影响因素；防止措施
结构的脆性破坏是各种结构可能破坏形式中最令人头痛的一
种破坏。脆性断裂破坏前结构没有任何征兆，不出现异样的变形，没ｒ彳１Ｊ早期裂缝：脆性断裂破坏时，荷载可能很小，甚至没有任何外荷载的作用。脆性断裂的突发性，实现毫无警告，破坏过程的瞬间
性，根本来不及补救，大大增加了结构破坏的危险性。所以断裂力学这门学科在２０世纪５０年代以来得到了迅速的发展。目前在脆
断理论方面，还有许多问题并末解决，还远末达到用理论进行分析
的阶段，但对常见的钢结构讲，凭已有的经验和知识来制定措施，
以防止它的ｆｌｊ现，还是有把握的。
一、脆性断裂的特征
脆件破坏，破坏时几乎不发生变形，而且瞬间发生，破坏时应
力低于极限承载力。钢材晶格之间的剪切滑移受到限制，使变形无法发生，脆性破坏结果足钢材晶格问被拉断。发生的机会较多，
因此非常危险。
在处于韧性状态的材料中，裂纹的扩展必须有外力做功，如果
外力停止做功，裂纹也就停Ｉ｝：扩展。在处于脆性状态的材料中，裂
纹的扩展几乎小需要外力做功，仅在裂纹起裂时，从拉应力场中释放出的弹性能可驱动裂纹极为迅速的扩展。对于钢结构，发生脆性破坏时，已经注意到土要有以下一些共同的特征：
残余应力的存在要在某些焊接部分引起二三轴向挣力；所用钢
材对含有大量非金属杂质很敏感：多数破坏发牛在低温情况下：板厚度过大影响，应力集【｜】的影响；焊接和钢材中冶金质量影响；脆性断裂在所有情况下都是突然发生的。
二、影响钢结构脆性断裂的因素１．裂纹
断裂力学认为，对脆性断裂必须从结构内部存在的微小裂纹的情况出发进行分析。用断裂力学珲论可以计算裂纹住荷载和侵蚀性介质下的扩展情况；当裂纹扩展剑临界尺寸时，脆性断裂就会
发生。线弹件断裂力学指出，当一块板处于甲面应变状态下如果应力强度因ｆＫ。＝ｑ√兀ａｄ≥Ｋ。则裂纹将迅速扩展而造成断裂。
其中：ｔｌｒ为板所受的拉力，ａ为裂纹尺寸，ａ为系数，与裂纹形状、
板的宽度以及应力集中等有关，Ｋ。为断裂韧性，代表材料抵抗断
裂的能力，叮由实验得到。
２．鹿力集中的影响
应力集中越严重，就越易发生脆性破坏，原因是应力集中是产生三向拇应力的根源，这三向拉应力来束缚着钢材的龌性变形，而
增加钢材的脆性，极易造成高峰应力处应力集中使钢材脆性增强。
构件巾的应力集中和残余应力与构件的细节和焊缝化置、施工工艺等有关。在设计时应避免焊缝过于集中、构件截面的土壤变化
以及在施焊时会产生严重拘束应力的构造等。
３．化学成份的影响
在普通碳素钢中，硫和氧是钢材的有害元素，他们的含量过多，
易使钢材产牛热脆（即在焊接时，在焊缝附近产生热裂纹），磷、氮
含量过多易使钢材产生冷脆（即钢材在常温下，随温度的降低而脆
性增强）。
４．钢材的冶金质量影响
镇静钢和低合金钢化学成份较均匀，脱氧较充分，钢的组织较
致密，非金属夹杂较少。因而对脆性破坏的抵抗能力比冶金质量差
的沸腾钢高，更适于制造在较低温度Ｆ的使用结构。
５．＿［作温度
材料的冲击韧性与温度有密切关系。随着温度的下降．冲击韧性也不断下降。当温度下降到某一个温度时，材料出现脆性破
坏，冲击韧性降得很低，且摹本为一常量。因此，当一［作温度很低时，所用材料的韧性彳；应处十脆性破坏范围，而应接近于塑性破坏
时的数值。
６．钢板厚度的影响
在温度和使用应力都相同的情况下，材料厚度对脆性断裂的
影响是很显著的。这不仅冈为厚度较大，可能使材料处于甲面应
变状态，还冈为较厚的材料辊轧次数较小，质量较差，韧性性能较低，可能存在的冶金缺陷义较多，从而增加材料对脆性的敏感性。
三、防止脆性断裂的措施为防止脆性断裂一般应注意合理设计和选用钢材以及合理制造和安装。脆性断裂造成最严重的后果是造成结构倒塌，为Ｊ，防止出现这种情况，在设计时应注意荷载能多路径传递。例如采用
超静定结构，一日．个别结构断裂，结构仍维持几何稳定时，荷载能通过其他路径传递，结构不致倒塌，可以赢的时『ⅡＪ及时补救。
设计卜，首先要合理地选择材料，特别是承受动力荷载或低温下工作的钢结构构件，就不应选用沸腾钢；其次，各构件卜应避免尖锐突变和开ｕ，避免多条焊缝交汇，因为此处往往是三向应力产生的位置；再次，设计时应考虑施工工艺，为施工留有适当的工作
面。因为有的焊接缺陷是由于工作面窄，造成施工困难而留下的。
在施Ｔ上，要求操作人员熟练掌握焊接技术并严格遵守施Ｔ工
艺，尽量减少气孔、夹渣，并应杜绝未焊透和母材未熔合的现象。焊
接后应轻敲构件以释放部分残余应力，必要时焊接前进行预热，焊接后进行热处理。
在使用上，要求使用者不能在主要构件上任意焊接附件或作
为受力支承，必须时要经设计Ｉ司意：尽量避免超载，要注意定期油漆防护，及时检修，避免对结构的猛烈敲打、撞击和机械损伤；当气
温低于结构的设计上作温度时，应对结构进行保暖。
关于脆性断裂的发生，目前研究Ｌ三形成共识的是，事故大部分发生在焊接结构中，且破坏时气温较低。因此，对这类结构的合理
设计和施工必须引起足够的重视。
此外，冷加工、加载速度等对钢材脆性断裂性能都有影响，在
设计时应加以注意。
四、结束语
随着经济的发展和技术的进步，钢材的质量、数量都有很大的
提高。钢结构由十其独特的优越性，在Ｉ：程中的应用越来越广泛。间时，由十设计、施工、使用等方面的原因，使钢结构工程存在着脆性破坏的隐患。一旦发生，损失巨大。本文通过工程事例，对脆性破坏做一简要探讨，旨在引起工程实际中对钢结构脆性断裂的重视。
参考文献：
【１】苏益声，许安邦，陈宗平．钢结构脆性破坏浅析．广西大学学报（自然科学版）．２００３（３）．
［２】刘渠，刘忠明，刘影学．钢结构脆性断裂对工程危害及防治．低温建筑技术，１９９９（Ｉ）．
［３】底素卫，郭全花，陈永强．焊接钢结构的脆性断裂．河北建筑工程学院学报．２００３（２）．
【４】秦荷成．对钢结构破坏的认识．大众科技．２００９（５）．
【５Ｊ沈祖炎，陈扬骥，陈以一．钢结构摹本原理．中国建筑工业出
版社．２００５．
作者简介：粟淼，男，汉族，湖南长沙人，中南大学十木建筑学院士木工程专业本科在读，主要研究方向：土木工程结构及材料
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2．2．1设计时尽可能减少焊接结构或接头部位的应力集中
a)在结构截面需要改变的地方，必须设计成平滑过渡，不要形成尖角。见图1
b)设计时尽量采用应力集中系数小的对接接头，尽可能避免采用应力集中系数大的角接接头和搭接接头。
C）重视的部位产生，会扩展到整个结构。因此，不要在受力构件上随意加焊附件，对于附件或不受力焊缝的设计，应和主要焊缝一样重视。
2．3合理安排结构的制造工艺
图1尖角过渡箱平滑过渡的接头 结构生产中，应合理选择焊接材料、焊接方法和
c)不同厚度构件的对接接头应尽可能采用圆
滑过度，减少尺寸突变。见图3，图3c焊缝部位的
应力集中最小，图3a和图3b虽然将厚板削薄，但焊
缝部位仍有较大的应力集中。
d)焊缝应布置在结构中便于焊接和检验的部
位，保证生产中焊接和...
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