【正文】 這時(shí)焊件中的應(yīng)力稱(chēng)為焊接殘余應(yīng)力。 ( √ ) 9．螺栓錯(cuò)列排列比較簡(jiǎn)單整齊，布置緊湊，所用連接板尺寸小，但對(duì)構(gòu)件截面的削弱較大。（ ） 普通螺栓連接的抗剪承載力，應(yīng)考慮螺栓桿受剪和孔壁承壓兩種情況。 ( √ ) 高強(qiáng)度螺栓連接時(shí)的摩擦力隨外力增大而增大，接近破壞時(shí)，與桿身共同承擔(dān)剪力。（ ） 高強(qiáng)度螺栓群在扭矩或扭矩、剪力共同作用時(shí)的剪力計(jì)算方法與普通螺栓群完全不同，其應(yīng)采用高強(qiáng)度螺栓承載力的極限值進(jìn)行計(jì)算。 ( √ ) 軸心受力構(gòu)件包括軸心受拉構(gòu)件和軸心受壓構(gòu)件。 (√ ) 軸心受力構(gòu)件的強(qiáng)度制其長(zhǎng)細(xì)比來(lái)保證。 (√ ) 單軸對(duì)稱(chēng)截面構(gòu)件繞對(duì)稱(chēng)軸屈曲時(shí)，在發(fā)生彎曲變形的同時(shí)絕對(duì)不發(fā)生扭轉(zhuǎn)。（） 殘余應(yīng)力對(duì)軸心受壓構(gòu)件承載力的影響，主要考慮縱向殘余應(yīng)力。 (√ ) 具有初始彎曲的壓桿，壓力一開(kāi)始作用，桿件就產(chǎn)生撓曲，并隨著荷載的增大而增加。 (√ ) 組成軸心受壓構(gòu)件的板件過(guò)薄，在壓力作用下容易發(fā)生局部失穩(wěn)。 (√ ) 實(shí)腹式軸心受壓構(gòu)件一般采用單軸對(duì)稱(chēng)截面來(lái)避免彎曲失穩(wěn)。 (√ ) 格構(gòu)式構(gòu)件軸心受壓構(gòu)件撓實(shí)軸的穩(wěn)定性計(jì)算與實(shí)腹式軸心受壓構(gòu)件相同。 ( √ ) 軸心受壓柱的柱頭構(gòu)造應(yīng)使柱身的內(nèi)力可靠地 傳給基礎(chǔ)，并和基礎(chǔ)牢固地連接。 ( ) 組合梁相比型鋼梁加工簡(jiǎn)單，成本較低，因而應(yīng)優(yōu)先選用組合梁。 ( √ ) 梁主要用于承受彎矩，為了充分發(fā)揮材料的強(qiáng)度，其截面通常設(shè)計(jì)成高而窄的形式。 （√） 橫向荷載的臨界值僅與它自身大小有關(guān)，而與沿梁高的作用位置無(wú)關(guān)。 （） 對(duì)于承受靜力荷載和間接承受動(dòng)力荷載的組合梁，堅(jiān)決不允許腹板在梁整體失調(diào)之前屈曲。 （√） 型鋼梁腹板和翼緣的寬厚比都比較小，局部穩(wěn)定?？傻靡员ＷC，不需要進(jìn)行驗(yàn)算 （√） 鋼結(jié)構(gòu)中主梁和次梁的連接形式一般有疊接和平接兩種。 （ √） 同時(shí)承受軸向拉力或彎矩的構(gòu)件稱(chēng)為拉彎構(gòu)件，同時(shí)承受軸向壓力或彎矩的構(gòu)件稱(chēng)為壓彎構(gòu)件。（√） 壓彎構(gòu)件的受壓翼緣板，其應(yīng)力情況與梁受拉翼緣基本相同，因此其受壓翼緣寬厚比限梁受拉翼緣的寬厚比限制相同。 （√） 梁與柱的剛性連接要求連接節(jié)點(diǎn)不僅能可靠地傳遞剪力而且能有效地傳遞彎矩。 （√） 鋼材的切割有剪切、鋸切和氣割等方法，其中剪切機(jī)切割最復(fù)雜。 （） 焊接鋼結(jié)構(gòu)最費(fèi)工的工序是制孔、裝配和打鉚。 （） 三、簡(jiǎn)答題 鋼結(jié)構(gòu)和其他材料的結(jié)構(gòu)相比具有哪些特點(diǎn)？ 答：（ 1）建筑鋼材強(qiáng)度高 ，塑性和韌性好；（ 2）鋼結(jié)構(gòu)的重量輕；（ 3）材質(zhì)均勻，與力學(xué)計(jì)算的假定比較符合；（ 4）鋼結(jié)構(gòu)制作簡(jiǎn)便，施工工期短；（ 5）鋼結(jié)構(gòu)密閉性好；（ 6）鋼結(jié)構(gòu)耐腐蝕性差；（ 7）鋼材耐熱不耐火；（ 8）鋼結(jié)構(gòu)可能發(fā)生脆性斷裂。 “耐熱不耐火”的含義是什么？規(guī)范對(duì)其有何規(guī)定？ 答： 鋼材受熱，當(dāng)溫度在 200℃ 以?xún)?nèi)時(shí)，其主要力學(xué)性能，如屈服點(diǎn)和彈性模量降低不多。溫度超過(guò) 200℃ 后，材質(zhì)發(fā)生較大變化，不僅強(qiáng)度逐步降低，還會(huì)發(fā)生藍(lán)脆和徐變現(xiàn)象。溫度達(dá) 600℃ 時(shí)，鋼材進(jìn)入塑性狀態(tài)不能繼續(xù)承載。 因此，《鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范》規(guī)定鋼材 表面溫度超過(guò) 150℃后即需加以隔熱防護(hù)，對(duì)需防火的結(jié)構(gòu)，應(yīng)按相關(guān)的規(guī)范采取防火保護(hù)措施。 鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)必須滿足的功能包括哪些方面？ 答：（ 1）應(yīng)能承受在正常施工和正常使用時(shí)可能出現(xiàn)的各種情況，包括荷載和溫度變化、基礎(chǔ)不均勻沉降以及地震作用等；（ 2）在正常使用情況下結(jié)構(gòu)具有良好的工作性能；（ 3）在正常維護(hù)下結(jié)構(gòu)具有足夠的耐久性；（ 4）在偶然事件發(fā)生時(shí)及發(fā)生后仍能保持必需的整體穩(wěn)定性。 時(shí)效硬化和人工時(shí)效各指什么？ 答：時(shí)效硬化：在高溫時(shí)熔化于鐵中的少量碳和氮，隨著時(shí)間的增長(zhǎng)逐漸從純鐵中析出，形成自由碳化 合物和氮化物，對(duì)純鐵體的塑性變形起遏制作用，從而使鋼材的強(qiáng)度提高，塑性、韌性下降，這種現(xiàn)象稱(chēng)為時(shí)效硬化，俗稱(chēng)老化。 人工時(shí)效：時(shí)效硬化的過(guò)程一般很長(zhǎng)，在材料塑性變形后加熱，可以使時(shí)效硬化發(fā)展特別迅速，這種方法稱(chēng)為人工時(shí)效。 什么情況下會(huì)產(chǎn)生應(yīng)力集中，應(yīng)力集中對(duì)鋼材性能有何影響？ 答：在鋼結(jié)構(gòu)的構(gòu)件中可能存在孔洞、槽口、凹角、截面突然改變以及鋼材內(nèi)部缺陷等，使構(gòu)件中的應(yīng)力分布將不再保持均勻，而是在某些區(qū)域產(chǎn)生局部高峰應(yīng)力，在另外一些區(qū)域則應(yīng)力降低，形成所謂應(yīng)力集中現(xiàn)象。應(yīng)力集中會(huì)使鋼材變脆的趨勢(shì)。 簡(jiǎn) 述鋼材的疲勞破壞過(guò)程 答： 鋼材在反復(fù)荷載作用下，結(jié)構(gòu)的抗力及性能都會(huì)發(fā)生重要變化，甚至發(fā)生疲勞破壞。根據(jù)試驗(yàn)，在直接的連續(xù)反復(fù)的動(dòng)力荷載作用下，鋼材的強(qiáng)度將降低，即低于一次靜力荷載作用下的拉伸試驗(yàn)的極限強(qiáng)度 ，這種現(xiàn)象稱(chēng)為鋼材的疲勞。疲 勞破壞表現(xiàn)為突發(fā)的脆性斷裂。 鋼材常見(jiàn)的冶金缺陷有哪些，各自的具體含義是什么？ 答：鋼材常見(jiàn)的冶金缺陷包括偏析、非金屬夾雜、氣孔、裂紋及分層等。 偏析：是指鋼材中化學(xué)成分不一到和不均勻，特別是硫、磷偏析嚴(yán)重造成鋼材的性能惡化；非金屬夾雜：是指鋼中含有硫化物與氧化物等雜質(zhì)；氣孔：是澆鑄鋼錠時(shí)，由氧化鐵與碳作用所生成的一氧化碳?xì)怏w不能充分逸出而形成的。 8． 簡(jiǎn)述 溫度對(duì)鋼材性能產(chǎn)生的影響。 答：鋼材性能隨溫度改變而有所變化，總的趨勢(shì)是溫度升高，鋼材強(qiáng)度降低，應(yīng)變?cè)龃?；反之溫度降低，鋼材?qiáng)度會(huì)略有增加， 同時(shí)鋼材會(huì)因塑性和韌性降低而變脆。 鋼結(jié)構(gòu)焊接連接方法的優(yōu)點(diǎn)和缺點(diǎn)有哪些？ 答：優(yōu)點(diǎn)（ 1）焊件間可以直接相連，構(gòu)造簡(jiǎn)單，制作加工方便；（ 2）不削弱截面，節(jié)省材料；（ 3）連接的密閉性好，結(jié)構(gòu)的剛度大；（ 4）可實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化操作，提高焊接結(jié)構(gòu)的質(zhì)量。 缺點(diǎn)（ 1）焊縫附近的熱影響區(qū)內(nèi)，鋼材的金相組織發(fā)生改變，導(dǎo)致局部材質(zhì)變脆；（ 2）焊接殘余應(yīng)力和殘余變形使受壓構(gòu)件承載力降低；（ 3）焊接結(jié)構(gòu)對(duì)裂紋很敏感，局部裂紋一旦發(fā)生，容易擴(kuò)展至整個(gè)截面，低溫冷脆問(wèn)題也較為突出。 高強(qiáng)度螺栓的預(yù)拉力設(shè)計(jì)值 P的計(jì)算公式中，系數(shù) 的確定考慮了哪些因素？ 答：（ 1）擰緊螺栓時(shí)螺栓同時(shí)受到由預(yù)拉力引起的拉應(yīng)力和由扭矩引起的扭轉(zhuǎn)剪應(yīng)力作用；（ 2）施工時(shí)為了彌補(bǔ)高強(qiáng)度螺栓預(yù)拉應(yīng)力的松弛損失，一般超張拉 5%∽ 10%，為此考慮一個(gè)超張拉系數(shù) ；（ 3）考慮螺栓材質(zhì)的不均勻性，引入一個(gè)折減系數(shù) ；（ 4）由于以螺栓的抗拉引吭高歌為準(zhǔn)，為了安全引入一個(gè)安全系數(shù) 。 抗剪普通螺栓有哪幾種可能的破壞形式？如何防止？ 答：破壞形式：（ 1）當(dāng)螺栓桿直徑較小而板件較厚時(shí)，螺栓桿可能被剪斷；（ 2）當(dāng)螺栓桿直徑較大、板件較薄時(shí)，板件可能被擠壞，由于螺 栓桿和板件的擠壓是相對(duì)的，故也把這種破壞叫做螺栓承壓破壞；（ 3）板件截面可能因螺栓孔削弱太多而被拉斷；（ 4）端距太小，端距范圍內(nèi)的板件可能被螺栓桿沖剪破壞。 防止：第（ 3）種破壞形式屬于構(gòu)件的強(qiáng)度計(jì)算，第（ 4）種破壞形式通過(guò)限制螺栓端距大于或等于2d0 加以避免。因此，抗剪螺栓連接計(jì)算只考慮第（ 1）、（ 2）種破壞形式。 減少焊接應(yīng)力和焊接變形的設(shè)計(jì)措施有哪些？ 答：（ 1）盡可能使焊縫對(duì)稱(chēng)于構(gòu)件截面的中性軸，以減少焊接變形；（ 2）采用適宜的焊腳尺寸和焊縫長(zhǎng)度；（ 3）焊縫不宜過(guò)分集中 （ 4）盡量避免兩條或三條焊 縫垂直交叉 （ 5）盡量避免在母材厚度方向的收縮應(yīng)力。 實(shí)腹式軸心受壓構(gòu)件進(jìn)行截面選擇時(shí)，應(yīng)主要考慮的原則是什么？ 答；（ 1）面積的分布應(yīng)盡量開(kāi)展，以增加截面的慣性矩和回轉(zhuǎn)半徑，提高柱的整體穩(wěn)定承載力和剛度；（ 2）兩個(gè)主軸方向盡量等穩(wěn)定，以達(dá)到經(jīng)濟(jì)的效果；（ 3）便于與其他構(gòu)件進(jìn)行連接，盡量能構(gòu)造簡(jiǎn)單，制造省工，取材方便。 計(jì)算格構(gòu)式軸心受壓構(gòu)件繞軸的整體穩(wěn)定時(shí)，為什么采用換算長(zhǎng)細(xì)比？ 答：對(duì)于格構(gòu)式軸心受壓構(gòu)件，當(dāng)繞虛軸失穩(wěn)時(shí)，因肢件之間并不是連續(xù)的板而只是每隔一定距離用綴條或綴板聯(lián)系起來(lái)，構(gòu)件的剪切變 形較大，剪力造成的附加影響不能忽略，通常采用換算長(zhǎng)細(xì)比來(lái)考慮綴材剪切變形對(duì)格構(gòu)式軸心受壓構(gòu)件繞虛軸的穩(wěn)定承載力的影響。 簡(jiǎn)述實(shí)腹式軸心受壓構(gòu)件的設(shè)計(jì)步驟？ 答：（ 1）假定構(gòu)件的長(zhǎng)細(xì)比λ，求出需要的截面面積 A。（ 2）計(jì)算兩個(gè)主軸所需要的回轉(zhuǎn)半徑 (3)由計(jì)算的截面面積 A 和兩個(gè)主回轉(zhuǎn)半徑優(yōu)先選用型鋼。（ 4）由所需要的 A、 h、 b 等，以及同時(shí)考慮構(gòu)造要求、局部穩(wěn)定以及鋼材規(guī)格等，確定截面的初選尺寸。（ 5）構(gòu)件強(qiáng)度、穩(wěn)定和剛度驗(yàn)算 鋼梁腹板計(jì)算高度如何取值？ 答：（ 1）軋制型鋼梁，為腹板在與上下翼緣相交接處兩 內(nèi)弧起點(diǎn)間的距離；（ 2）焊接組合梁，為腹板高度；（ 3）鉚接組合梁，為上下翼緣與腹板連接的鉚釘（或高強(qiáng)螺栓 ）線間最近距離。 什么是梁的整體失穩(wěn)現(xiàn)象？ 答：梁主要用于承受彎矩，為了充分發(fā)揮材料的強(qiáng)度，其截面通常設(shè)計(jì)成高而窄的形式。荷載作用在最大剛度平面內(nèi)。當(dāng)荷載較小時(shí)，僅在彎矩作用平面內(nèi)彎曲；當(dāng)荷載增大到某一數(shù)值后，梁在彎矩作用平面彎曲同時(shí)，將突然發(fā)生側(cè)向彎曲和扭轉(zhuǎn)，并喪失繼續(xù)承載的能力，這種現(xiàn)象稱(chēng)為梁的彎扭屈曲或整體失穩(wěn)。 根據(jù)彈性穩(wěn)定理論確定框架柱的計(jì)算長(zhǎng)度時(shí)，都做了哪些假定？ 答：（ 1）框架只承 受作用于節(jié)點(diǎn)的豎向荷載，忽略橫梁荷載和水平荷載產(chǎn)生梁端彎矩的影響；（ 2）所有框架柱同時(shí)喪失穩(wěn)定，即所有框架柱同時(shí)達(dá)到臨界荷載；（ 3）失穩(wěn)時(shí)橫梁兩端的轉(zhuǎn)角相等。 實(shí)腹式壓彎構(gòu)件截面選擇的具體步驟有哪些？ 答：（ 1）計(jì)算構(gòu)件的內(nèi)力設(shè)計(jì)值；即彎矩設(shè)計(jì)值 MX、軸心壓力設(shè)計(jì)值 N和剪力設(shè)計(jì)值 V；（ 2）選擇截面形式；（ 3）確定鋼材及強(qiáng)度設(shè)計(jì)值；（ 4）確定彎矩作用平面內(nèi)和平面外的計(jì)算長(zhǎng)度；（ 5）根據(jù)經(jīng)驗(yàn)或已有資料初選截面尺寸；（ 6）對(duì)初選截面進(jìn)行強(qiáng)度驗(yàn)算、剛度驗(yàn)算、彎矩作用平面內(nèi)整體穩(wěn)定性驗(yàn)算、彎矩作用平面外整體穩(wěn)定驗(yàn) 算和局部穩(wěn)定性驗(yàn)算，如驗(yàn)算不滿足要求，則對(duì)初選截面進(jìn)行調(diào)整，重新計(jì)算，直至滿足要求。 為什么要在桁架組成的屋蓋結(jié)構(gòu)中設(shè)置支撐系統(tǒng)，支撐系統(tǒng)具體作用體現(xiàn)在哪些方面？ 答：屋架在其自身平面內(nèi)為幾何形狀不變體系并具有較大的剛度，能承受屋架平面內(nèi)的各種荷載。但是，平面屋架本身在垂直于屋架平面的側(cè)向（屋架平面外）剛度和穩(wěn)定性則很差，不能承受水平荷載。因此，為使屋架結(jié)構(gòu)有足夠的空間剛度和穩(wěn)定性，必須在屋架間設(shè)置支撐系統(tǒng)。保證結(jié)構(gòu)的空間整體作用；避免壓桿側(cè)向失穩(wěn)，防止拉桿產(chǎn)生過(guò)大的振動(dòng)承擔(dān)和傳遞水平荷載保證結(jié)構(gòu)安裝時(shí) 的穩(wěn)定與方便。 四、計(jì)算題 ：已知焊縫承受的斜向靜力荷載設(shè)計(jì)值 230?F kN， o45?? ，偏心 e 為 30mm，角焊縫的焊腳尺寸 mm8?fh，實(shí)際長(zhǎng)度 mm220?l ，鋼材為 Q235B，焊條為 E43 型（ wff=160N/mm2）， 焊縫強(qiáng)度增大系數(shù) f? 取 1． 22。驗(yàn)算直角角焊縫的強(qiáng)度。 圖 1 解：將 F 分解為垂直于焊縫和平行于焊縫的分力 )(.61622 223045s i ns i n kNFFN ????? o? )(. mkNeNM ?????? e F l θ )(.271)16220( 23 mmNlhN weNf ????? ???? 6 2226 6 4 . 9 1 0 6 3 . 1 ( )2 2 0 . 7 8 ( 2 2 0 1 6 )Mf ewM N m mhl? ??? ? ?? ? ? ? 271 .2 63 .1 13 4. 3 ( )NMf f f N m m? ? ?? ? ? ? ? 2c o s c o s 4 5 2 0 0 1 6 2 . 6 ( )2V F F k N?? ? ? ? ? 3 21 4 1 .4 1 0 7 1 .2 ( )2 0 .7 8 ( 2 2 0 1 6 )f wV N m mA? ?? ? ?? ? ? ? 222222 160)(.) .3134()( mmNfmmN wffff ?????? ??? 直角 角焊縫的強(qiáng)度滿足要求 。支柱長(zhǎng)度為 9m，在兩個(gè)三分點(diǎn)處均有側(cè)向支撐，以阻止柱在弱軸方向的過(guò)早失穩(wěn)。構(gòu)件的設(shè)計(jì)壓力為 N＝ 250kN，容許長(zhǎng)細(xì)比 ? ? 150?? 。支柱截面為工字形 I20a， ?A ， ?xi ， ?yi。鋼材為 Q235（ 2mmN215?f ）。驗(yàn)算此支柱的整體穩(wěn)定和剛度。（截面撓 x軸屬于 a類(lèi)截面，截 面撓 y軸屬于 b類(lèi)截面） a類(lèi)截面的整體穩(wěn)定系數(shù)： ? 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 110 b類(lèi)截面的整體穩(wěn)定系數(shù)： ? 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 140 圖 1 解：先計(jì)算長(zhǎng)細(xì)比 ][ ?? ???x ， ][ ?? ???y 計(jì)算得 ?x? ， ?y? ，取 ?? 根據(jù) 23 2 1 0 7)1 0 3 (102 5 0)( mmNAN ??????? 所以此柱的整體穩(wěn)定性和剛度均滿足要求。 2 所示簡(jiǎn)支梁長(zhǎng) 6m，采用 I36a（ 2mmN215?f , 2mmN125?vf ），已知單 位長(zhǎng)度得質(zhì)量為，梁的自重為 ＝ 587N/m， 15760?xI cm4， 875?xW cm3， ?xx SI cm， 10?wt mm。梁上作用恒荷載，荷載密度 q=3500