钢结构答案版.docx

1. 钢结构的主要特点和合理应用范围。特点：（1）钢材强度高，结构重量轻。（2）材质均匀，且塑性韧性好。（3）良好的加工性能和焊接性能。（4）密封性好。（5）钢材的可重复使用性。（6）钢材耐热但不耐火。（7）耐腐蚀性差。（8）钢结构的低温冷脆倾向。（9）可靠性高。（10）抗震抗振动性能好。应用范围：（1）大跨结构。（2）工业厂房。（3）受动力荷载影响的结构。（4）多层和高层建筑。（5）高耸结构（6）可拆卸的结构。（7）容器和其他构筑物。（8）轻型钢结构。（9）钢和混凝土的组合结构。2. 极限状态设计法：两种极限状态及其内容；设计表达式中各分项系数的意义和取值。我国《规范》规定，承重结构应按下列两类极限状态进行设计：（1）承载能力极限状态。包括：构件和连接强度破坏、疲劳破坏和因过度变形而不适于继续承载，结构和构件丧失稳定，结构转变为机动体系和结构倾覆。（2）正常使用极限状态。包括：影响结构、构件和非结构构件正常使用或外观的变形，影响正常使用的振动，影响正常使用或耐久性能的局部损坏（包括组合结构中混凝土裂缝）。荷载分项系数γS（包括永久、可变荷载分项系数γG、γQ）和结构构件抗力分项系数γR应根据结构功能函数中基本变量的统计参数和概率分布类型，以及表1.3.2规定的结构构件可靠指标，通过计算分析，并考虑工程经验确定。考虑到施加在结构上的可变荷载往往不止一种，这些荷载不可能同时达到各自的最大值，因此，还要根据组合荷载效应分布来确定荷载的组合系数ψci和ψ。结构重要性系数γ0（1.1、1.0、0.9）3. 钢材的两种破坏形式及其主要特点；钢材的静力单向拉伸试验：曲线、四个阶段及其特征值；钢材的理想弹性—塑性体的应力应变曲线。塑性破坏的主要特征是，破坏前具有较大的塑性变形，常在钢材表面出现明显的相互垂直交错的锈迹剥落线。只有当构件中的应力达到抗拉强度后才会发生破坏，破坏后的断口呈纤维状，色泽发暗。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。钢材塑性破坏前的较大塑性变形能力，可以实现构件和结构中的内力重分布，钢结构的塑性设计就是建立在这种足够的塑性变形能力上。脆性破坏的主要特征是，破坏前塑性变形很小，或根本没有塑性变形，而突然迅速断裂。破坏后的断口平直，呈有光泽的晶粒状或有人字纹。由于破坏前没有任何预兆，破坏速度又极快，无法察觉和补救，而且一旦发生常引发整个结构的破坏，后果非常严重，因此在钢结构的设计、施工和使用过程中，要特别注意防止这种破坏的发生。（1）弹性阶段，比例极限σP。（2）弹塑性阶段。（3）塑性阶段（屈服阶段），屈服点fy。无明显屈服点时，名义屈服点或f0.2。（4）强化阶段，抗拉强度fu。（5）颈缩阶段，断面收缩率Ψ、伸长率δ。fy（即标准值fk）这前材料为完全弹性体，fy之后则为完全塑性体（忽略应变硬化作用），从而将钢材视为理想的弹—塑性材料。4. 钢材的主要机械（力学）性能及其性能指标。强度、塑性、冷弯性能、冲击韧性。5. 影响钢材力学性能（强度、塑性、韧性）的主要因素：化学成分、硬化、温度、应力集中、复杂应力状态。化学成分不利影响或现象有利影响C随着含碳量的增加，塑性和冲击韧性尤其是低温冲击韧性下降，冷弯性能、可焊性和抗锈蚀性能也明显恶化，容易脆断。随着含碳量的增加，钢材的屈服点和抗拉强度提高。S（有害）会产生热脆，降低钢材的冲击韧性、疲劳强度、抗锈蚀性能和焊接性能等。非金属硫化物夹杂经热轧加工后还会在厚钢板中形成局部分层现象，在采用焊接连接的节点中，沿板厚方向承受拉力时，会发生层状撕裂破坏。P严重地降低钢的塑性、韧性、冷弯性能和焊接性能，特别是在温度较低时促使钢材变脆，称为冷脆。提高钢的强度和抗锈蚀能力。Mn（有益）对焊接性能不利，含量不宜过多。提高钢材强度，消除硫对钢的热脆影响，改善钢的冷脆倾向，同时不显著降低塑性和韧性。Si（有益）过量的硅会恶化焊接性能和抗锈蚀性能。常与锰共同除氧，生产镇静钢。适量的硅，可以细化品粒，提高钢的强度，而对塑性、韧性、冷弯性能和焊接性能无显著不良影响。O（有害）与硫相似会产生热脆现象。N与磷类似。采用特殊的合金组分配时，氮可作为一种合金元素来提高低合金钢的强度和抗腐蚀性。H（有害）氢脆，在破裂面上常见到白点，称为氢白点。含碳量较低且硫、磷含量较少的钢，氢脆敏感性低。钢的强度等级越高，对氢脆越敏感。其他元素钒、铌、钛等元素在钢中形成微细碳化物，加入适量，能起细化晶粒和弥散强化作用，从而提高钢材的强度和韧性，又可保持良好的塑性。铝是强脱氧剂，还能细化晶粒，可提高钢的强度和低温韧性。铬、镍是提高钢材强度的合金元素，用于Q390及以上牌号的钢材中，但其含量应受限制，以免影响钢材的其他性能。铜和铬、镍、钼等其他合金元素，可在金属基体表面