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钢结构的材料1．为什么能把钢材简化为理想的弹塑性材料？从钢材拉伸时的应力－应变曲线可以看到，钢材有较明显的弹性、屈服阶段，但当应力达屈服点后，钢材应变可达2％～3％，这样大的变形，虽然没有破坏，但结构或构件已不适于再继续承受荷载，所以忽略弹塑性阶段，而将钢材简化为理想的弹塑性材料。2.钢材的主要机械性能指标是什么？各由什么试验得到？钢材的主要机械性能指标是屈服强度、抗拉强度、伸长率、冲击韧性、冷弯性能。（1）屈服强度、抗拉强度和伸长率由拉伸试验得到；（2）冷弯性能是由冷弯试验得到；（3）冲击韧性是由冲击试验使试件断裂来测定。3.什么情况下会产生应力集中，应力集中对材性有何影响？当截面完整性遭到破坏，如有裂纹空洞刻槽，凹角时以及截面的厚度或宽度突然改变时，构件中的应力分布将变得很不均匀，在缺陷或截面变化处附近，会出现应力线曲折密集，出现高峰应力的现象即应力集中影响：在应力高峰出会产生双向或三向的应力，此应力状态会使材料沿力作用方向塑性变形的发展受到很大的约束，材料容易脆性变形。4.什么是疲劳断裂？它的特点如何？简述其破坏过程。概念:疲劳断裂是微观裂缝在连续重复荷载作用下不断扩展直至断裂的脆性破坏特点：出现疲劳断裂时，截面上的应力低于材料的抗拉强度，甚至低于屈服强度。同时，疲劳破坏属于脆性破坏，塑形变形很小，是一种无明显变形的突然破坏，危险性较大过程：分为三个阶段裂纹的形成裂纹缓慢扩展最后迅速断裂受弯构件(进行强度,整体稳定,局部稳定,刚度计算)稳定：整体稳定，局部稳定（翼缘：限制翼缘宽厚比；腹板：设置加劲肋）强度：正应力，剪应力，局部承压应力，折算应力刚度：挠度控制1.若设计一钢梁与混凝土组合而成的简支组合梁,应如何才为合理截面?其中钢与混凝土连接面受力如何?答：应使梁截面中钢材部分受拉，混凝土部分受压。钢与混凝土连接面受剪力作用。2.什么是梁的整体失稳？影响梁的整体稳定的主要因素有哪些？提高梁的整体稳定性的措施？答：梁在荷载作用下，虽然其截面的正应力还低于钢材的强度，但其变形会突然离开原来的弯曲平面，同时发生侧向弯曲和扭转，这就称为梁的整体失稳。失稳时构件的材料均处于弹性阶段，称为弹性失稳；失稳时构件的材料均处于塑性阶段，称为塑性失稳。整体失稳是受弯构件的主要破坏形式。主要因素：（1）梁的截面刚度：侧向抗弯刚度，抗扭刚度，抗翘曲刚度（2）梁侧向支撑点之间的距离（支撑点间距越小，梁越稳定）（3）梁的截面形式，加强受压翼缘可提高其临界弯矩（4）荷载的形式（5）荷载作用位置（如荷载作用在上翼缘，当其发生扭转时，外荷载会使扭转加剧，临界弯矩降低；如荷载作用在下翼缘，则有减缓截面扭转的作用，临界弯矩就提高。）（6）支座约束程度措施：加大梁的侧向抗弯刚度、抗扭刚度和抗翘曲刚度，设侧向支撑，加强受压翼缘。其中设侧向支撑最经济。3.请通过梁的临界弯矩表达式：lGIEIkMtycr.，说明影响钢梁整体稳定的主要因素。答：EIy：梁的侧向抗弯刚度。EIy越大，梁的整体稳定性越好。GIt：梁的抗扭刚度。GIt越大，梁的整体稳定性越好。k：与荷载种类、荷载作用位置、支承条件、截面形式等有关。l：梁受压翼缘的自由长度（受压翼缘侧向支撑点之间的距离）。4.在工字型截面梁中，翼缘与腹板的交界处对翼缘和腹板来说分别是怎样的支承？为什么？答：对翼缘是简支，对腹板是具有弹性约束的半刚性约束。因为，腹板比较高，对翼缘的转动约束比较小，而翼缘比较厚窄，对腹板可以有一定的转动约束。5.什么叫梁的内力重分布，如何进行塑性设计？答：随着荷载的增大，塑性铰发生塑性转动，结构内力产生重分布，使其它截面相继出现塑性铰，直至形成机构。塑性设计就是利用内力塑性重分布，以充分发挥材料的潜力。6.截面塑性发展系数的意义是什么？试举例说明其应用条件？答：对不需要计算疲劳的受弯构件，允许考虑截面有一定程度的塑性发展7、钢梁进行刚度检算时，按结构正常使用极限状态进行计算、荷载应按标准值采用；进行强度、稳定检算时，按结构承载能力极限状态计算，荷载应按设计值采用8.组合梁腹板的加劲肋种类？横向加劲肋、纵向加劲肋和短加劲肋9.什么叫做组合梁丧失局部稳定？如何避免局部失稳？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。对于翼缘板可限制其宽厚比；对于腹板可配置加劲肋；考虑腹板的屈服后强度。10.设置加劲肋来提高腹板的局部稳定性，其作用是如何发挥的？横向加劲肋宽度bs，厚度ts的确定原则是什么？答：设置加劲肋可以细分腹板区格，从而减小每一区格的宽厚比，进而提高局部稳定性。横向加劲肋宽度bs，厚度ts的确定原则是：有足够的刚度，使其成为腹板的不动支承。受拉构件(强度，刚度)刚度：限制长细比1．拉杆为何要控制刚度？如何验算？拉杆允许长细比与什么有关？答：拉杆要控制刚度是为了保证构件在使用过程中不产生过大的横向振动而使杆件连接受到损害及改变杆件轴心受拉的性质。验算：构件长细比小于或等于容许长细比。拉杆允许长细比，与拉杆所受荷载的性质有关。拉弯和压弯构件刚度：限制长细比1.实腹式压弯构件在弯矩作用平面内失稳是何种失稳？在弯矩作用平面外失稳是何种失稳？两者有何区别？答：在弯矩作用平面内是弯曲屈曲，在弯矩作用平面外是弯扭屈曲。前者只在弯矩作用平面内变形，后者除弯矩平面内变形外，还有侧移和扭转。2.何为偏心受力构件？答：偏心受力构件就是既受轴力又受弯矩的构件。3.对于弯矩作用在对称轴内的T型截面，在验算了弯矩作用平面内的稳定性时，为什么除了按一般实腹式压弯构件稳定计算外，还需补充验算受拉翼缘的稳定？答：因为T型截面单轴对称，当弯矩作用在对称轴平面内使翼缘受压，另一侧腹板受拉时，受拉的这侧腹板可能先进入塑性区，从而导致构件失稳。钢结构连接1.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。随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，对静力强度无影响；（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正。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，手工焊时避免仰焊。2.简述钢结构连接的类型和特点？答：钢结构最主要的连接类型：（1）焊缝连接（2）铆钉连接（3）普通螺栓连接和高强螺栓连接（1）焊缝连接：构造简单、不削弱构件截面、节约钢材、加工方便，易于采用自动化操作、连接密封性好、刚度大。焊接残余应力和残余变形对结构有不利影响，低温冷脆问题比较突出。（2）铆钉连接：塑性和韧性较好，传力可靠，质量易于检查，适用于直接承受动载结构的连接。构造复杂，用钢量多。（3）螺栓连接：施工简单、拆装方便。用钢量多。3.受剪普通螺栓有哪几种可能的破坏形式？如何防止？答：五种破坏形式：（1）螺栓杆剪断（2）孔壁挤压（3）钢板被拉断（4）钢板剪断（5）螺栓弯曲。针对前三种破坏，通过强度验算避免出现破坏。通过限制端距e3≥2d0避免钢板剪断，限制板叠厚度不超过5d以避免螺栓弯曲。4.在抗剪连接中,普通螺栓连接与摩擦型高强度螺栓连接的工作性能有何不同？普通螺栓扭紧螺帽时螺栓产生的预拉力很小，由板面挤压产生的摩擦力可以忽略不计。普通螺栓连接抗剪时是依靠孔壁承压和栓杆抗剪来传力。高强度螺栓除了其材料强度高之外，施工时还会给螺栓杆施加很大的预拉力使被连接构件的接触面之间产生挤压力，因此板面之间垂直于螺栓杆方向受剪时有很大的摩擦力。依靠接触面间的摩擦力来阻止其相互滑移，以达到传力的目的，因而变形较小。5.高强螺栓连接有几种类型？其性能等级分哪几级？并解释符号的含义。答：高强螺栓连接有两种类型：摩擦型连接和承压型连接。高强螺栓性能等级分8.8级和10.9级。小数点前数字代表螺栓抗拉强度分别不低于800MPa和1000MPa，小数点后数字表示屈强比。6.对于直接承受动力荷载的结构，宜采用摩擦型高强度螺栓连接。7、摩擦型和承压型高强螺栓连接有何区别答：摩擦型高强度螺栓连接的板件间无滑移，靠板件接触面间的摩擦力来传递剪力，以滑移作为承载能力极限状态；承压型连接起初由摩擦传力，后期则依靠栓杆抗剪和承压传力，所以承压型高强度螺栓比摩擦型高强度螺栓抗剪承载力大，但变形也大。受压构件(进行强度,整体稳定,局部稳定,刚度计算)强度：正应力刚度：控制长细比λ=μl/i：两端铰支的细长压杆，μ=1；一端固定、一端自由的细长压杆μ=2；两端固定的细长压杆，μ=0.5；一端固定一端铰支的细长压杆，μ=0.7整体稳定:轴心受压整体稳定性系数φ(与长细比λ有关)局部稳定：（翼缘：限制翼缘宽厚比；腹板：算高厚比，高厚比不满足时，设置加劲肋）1.轴心压杆有哪些屈曲形式？受轴心压力作用的直杆，由于压杆的截面形式和杆端支承条件不同，在轴心压力作用下可能发生的整体失稳形式有(a)弯曲失稳(b)扭转失稳(c)弯扭失稳2.轴心受压构件与压弯构件的腹板局部稳定设计原则是什么？轴心受压构件的稳定设计原则是选择适当高的截面或减小计算长度，以减小长细比获得较大的φ值。压弯构件的腹板局部稳定，经计算在腹板受压区加设加劲肋。3.轴心受压构件的稳定承载力与哪些因素有关?（4分）构件的几何形状与尺寸；钢材的强度；焊接残余应力；初弯曲；初偏心；杆端约束程度4.提高轴心受压构件临界应力的措施有？增大截面尺寸、侧向设支承、加强端固作用5.保证实腹式轴压杆件组成板件的局部稳定的方法？（1）限制翼缘宽厚比（2）设置腹板加劲肋。6.试述提高轴心受压构件整体稳定性的措施。答：轴压构件当长细比λ=μl/i较大时为弹性失稳，此时临界力只与长细比有关，所以可通过改变支承条件（如杆端将铰支改为固定，中间加支承点等）来减小计算长度，或改变截面形状，增大回转半径来提高整体稳定性；当轴压构件长细比较小时为弹塑性失稳，此时其临界力与材料强度也有关，因此提高钢号对提高整体稳定性也有一定作用。此外，截面形式与整体稳定性也有关，在三类截面a、b、c中，a类最好，c类最差（97页）。7.轴心受压构件在何种情况下采用高强度钢比较有利？说明理由。答：轴压构件一般由稳定控制。轴心压杆在长细比较小时的失稳为弹塑性失稳，此时临界应力与材料强度有关，所以短粗构件采用高强度的钢材比较有利，能提高杆件承载力。8.影响轴心受压构件的整体稳定性的主要因素？（哪些因素影响轴心受压构件的稳定系数？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？）（1）截面的纵向残余应力（2）构件的初弯曲（3）荷载作用点的初偏心（4）构件的端部约束条件