钢结构原理与设计作业--土木工程.pdf

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1、2018 年 2 月发布钢结构理论与设计作业1.简述钢结构的特点。2。简述横向焊接残余应力产生的原因。3。简述钢结构应用范围.4。影响钢材性能的主要因素有哪些?5。钢结构对材料的要求有哪些？6。简述塑性和韧性的定义以及两者有何区别。7。钢材拉伸时脆性破坏的特征会什么？8。影响钢材脆性断裂的因素有哪些?9。什么叫梁的失稳？影响梁的整体稳定的主要因素有哪些？10。.简述钢材拉伸时的塑性破坏特征。11.列举防止钢材脆性断裂的措施。12.简述焊缝连接的优点。作业要求：1.至少选做 8 个题目，在系统上传提交；2.要求不能抄袭，雷同人员全部 0 分处理；3.按系统要求时间提交，过期系统关闭提交不了，作业

2、成绩为分。钢结构原理与设计作业钢结构原理与设计作业1。简述钢结构的特点。答:钢结构的特点主要是：钢结构强度高重量轻；塑性韧性好，适用于承受冲击荷载；钢材接近于各向同性,计算结果与实际基本相符；钢结构制造简便,易于工业化生产,施工安装周期短；钢结构耐热性好，但防火性差，抗腐蚀性差。2、简述横向焊接残余应力产生的原因。答:横向焊接残余应力产生的原因：是因为焊接接头的局部不均匀加热；焊缝金属的热胀冷缩;焊接接头的组织变化；由于焊接接头的刚性拘束约束焊缝变形.3.简述钢结构应用范围。答：钢结构主要用于工业厂房、大跨度结构、高耸结构、多高层民用建筑、承受动力荷载和抗震要求较高的结构、板壳结构、可拆卸的结

3、构、轻型钢结构和钢筋混凝土的组合结构等。4、影响钢材性能的主要因素有哪些？答：影响钢材性能的主要因素有:化学成分；冶炼缺陷；钢材硬化;温度。5。钢结构对材料的要求有哪些？答：较高的强度(抗拉强度 fu 和屈服点 fy）足够的变形能力(塑性和韧性)良好的工艺性能(冷加工、热加工和可焊性能）根据结构的具体工件条件，有时还要求钢材具有适应低温、高温和腐蚀性环境的能力。6.简述塑性和韧性的定义以及两者有何区别.答：塑性是指在外力作用下，材料能稳定地发生永久变形而不破坏其完整性的能力。韧性表示材料在塑性变形和断裂过程中吸收能量的能力.韧性越好，则发生脆性断裂的可能性越小。韧性是指当承受应力时对折断的抵抗

4、，其定义为材料在破裂前所能吸收的能量与体积的比值。塑性是反映材料塑性变形的能力，韧性是反映抵抗裂纹产生和抗展的能力。两者是不同的概念，但两者似乎又是密切相关的，并且是正相关的关系.材料拉伸断裂韧窝深且大，说明塑性好。7。钢材拉伸时脆性破坏的特征会什么?答:脆性破坏的特征是:钢材在断裂破坏时没有明显的变形征兆，其断口平齐，呈有光泽的晶粒状。钢材的脆性破坏可通过采用一种比标准圆棒试件更粗，并在其中部位置车有小凹槽（凹槽处的净截面积与标准圆棒相同)的试件进行拉伸破坏试验加以验证。由于脆性破坏具有突然性，无法预测，故比塑性破坏要危险得多，在钢结构工程设计、施工与安装中应采取适当措施尽力避免。8。影响钢

5、材脆性断裂的因素有哪些？答：影响钢材脆性断裂的因素有钢材的质量；钢板的厚度；加荷速度；应力的性质（拉，弯等）和大小;最低使用温度;连接方法;应力集中程度。9.什么叫梁的失稳？影响梁的整体稳定的主要因素有哪些？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。影响梁的整体稳定的主要因素有：梁的侧向抗弯刚度，抗扭刚度,抗翘曲刚度，梁侧向支撑点之间的距离，梁的截面形式，横向荷载的形式、在截面上的作用位置等。10.简述钢材拉伸时的塑性破坏特征。答:塑性破坏的主要特征是塑性破坏前具有较大的塑性变形，常在钢材表面出现明显

6、的相互垂直交错的锈迹剥落线.由于塑性破坏前总有较大的塑性变形发生，且变形持续时间较长,容易被发现和抢修加固，因此不至发生严重后果.11.列举防止钢材脆性断裂的措施。答：为了防止钢材的脆性断裂，可以从以下几个方面着手：裂纹.当焊接结构的板厚较大时（大于25mm）,如果含碳量高，连接内部有约束作用，焊肉外形不适当，或冷却过快,都有可能在焊后出现裂纹,从而产生断裂破坏.针对这个问题，把碳控制在 0。22%左右，同时在焊接工艺上增加预热措施使焊缝冷却缓慢，解决了断裂问题。焊缝冷却时收缩作用受到约束，有可能促使它出现裂纹。措施是：在两板之间垫上软钢丝留出缝隙，焊缝有收缩余地，裂纹就不会出现。把角焊缝的表

7、面作成凹形，有利于缓和应力集中.凹形表面的焊缝，焊后比凸形的容易开裂，原因是凹形缝的表面有较大的收缩拉应力，并且在 45截面上焊缝厚度最小.凸形缝表面拉力不大，而45截面又有所增强，情况要好的多。在凹形焊缝开裂的条件下，改用凸形焊缝，就不再开裂。应力。考察断裂问题时,应力 是构件的实际应力，它不仅和荷载的大小有关，也和构造形状及施焊条件有关.几何形状和尺寸的突然变化造成应力集中，使局部应力增高，对脆性破坏最为危险。施焊过程造成构件内的残余拉应力,也是不利的。因此,避免焊缝过于集中和避免截面突然变化，都有助于防止脆性断裂。材料选用。为了防止脆性断裂，结构的材料应该具有一定的韧性。材料断裂时吸收的

8、能量和温度有密切关系。吸收的能量可以划分为三个区域，即变形是塑性的、弹塑性的和弹性的。要求材料的韧性不低于弹性，以避免出现完全脆性的断裂，也没有必要高于弹塑性，对钢材要求太高，必然会提高造价。钢材的厚度对它的韧性也有影响。厚钢板的韧性低于薄钢板。构造细部。发生脆性断裂的原因是存在和焊缝相交的构造缝隙,或相当于构造缝隙的未透焊缝。构造焊缝相当于狭长的裂纹，造成高度的应力集中，焊缝则造成高额残余拉应力并使近旁金属因热塑变形而时效硬化，提高脆性。低温地区结构的构造细部应该保证焊缝能够焊透。因此，设计时必须注意焊缝的施工条件，以保证施焊方便,能够焊透。12.简述焊缝连接的优点.答：焊缝连接的优点：构造简单，制造加工方便；不削弱构件截面,节约钢材；易于采用自动化操作，保证焊接结构的质量；连接的密封性好、结构刚度大。