【正文】 1 鋼結(jié)構(gòu)原理復(fù)習(xí)思考題 第一章緒論 什么是鋼結(jié)構(gòu)？ 鋼結(jié)構(gòu)是由鋼構(gòu)件制成的工程結(jié)構(gòu)。 鋼結(jié)構(gòu)的特點(diǎn)是什么？ ①?gòu)?qiáng)度高、重量輕；②材質(zhì)均勻、可靠性高；③塑性、韌性好；④工業(yè)化程度高；⑤安裝方便、施工期短；⑥密閉性好、耐火性差；⑦耐腐蝕性差。 在工業(yè)與民用建筑方面，鋼結(jié)構(gòu)的應(yīng)用范圍如何？ ①主要應(yīng)用形式為大跨度結(jié)構(gòu)；②高層建筑的骨架；③重型廠房結(jié)構(gòu)；④輕型鋼結(jié)構(gòu)；⑤塔桅結(jié)構(gòu)；⑥容器和管道；⑦移動(dòng)式結(jié)構(gòu)；⑧可拆卸、搬移的結(jié)構(gòu)；⑨在地震區(qū)抗震要求高的工程結(jié)構(gòu)。 第二章鋼結(jié)構(gòu)的材料 鋼結(jié)構(gòu)用鋼應(yīng)具有那 些性能？ 鋼結(jié)構(gòu)常需在不同的環(huán)境條件和情況下承受各種荷載，因此其鋼材應(yīng)具有良好的機(jī)械性能（靜力、動(dòng)力強(qiáng)度和塑性、韌性等）和加工工藝性能（冷、熱加工和焊接性能），以保證結(jié)構(gòu)安全、節(jié)省鋼材、便于加工制造，并降低價(jià)格和投資。 在眾多種類和型號(hào)的鋼材中，符合鋼結(jié)構(gòu)要求的鋼材有哪幾種？ 符合鋼結(jié)構(gòu)要求的鋼材，只有碳素結(jié)構(gòu)鋼和低合金結(jié)構(gòu)鋼中的少數(shù)幾種，如 Q235 鋼、 16Mn 鋼、15MnV 鋼等。 什么是鋼材的主要力學(xué)性能（機(jī)械性能）？ 鋼材的主要力學(xué)性能（機(jī)械性能）通常是指鋼廠生產(chǎn)供應(yīng)的鋼材在標(biāo)準(zhǔn)條件（ 20?5℃ ）下均勻拉伸、冷彎和沖擊等單獨(dú)作用下顯示的各種機(jī)械性能（靜力、動(dòng)力強(qiáng)度和塑性、韌性等）。 為什么鋼材的單向均勻拉伸試驗(yàn)是鋼材機(jī)械性能的常用試驗(yàn)方法？ 鋼材的單向均勻拉伸比壓縮、剪切等試驗(yàn)簡(jiǎn)單易行，試件受力明確，對(duì)鋼材缺陷的反應(yīng)比較敏感，試驗(yàn)所得各項(xiàng)機(jī)械性能指標(biāo)對(duì)于其它受力狀態(tài)的性能也具有代表性。因此，它是鋼材機(jī)械性能的常用試驗(yàn)方法。 凈力拉伸試驗(yàn)的條件有哪些？ ①規(guī)定形狀和尺寸的標(biāo)準(zhǔn)試件；②常溫（ 20?5℃）；③加載速度緩慢（以規(guī)定的應(yīng)力或應(yīng)變速度逐漸施加荷載）。 在鋼材靜力拉伸試驗(yàn)測(cè)定其機(jī)械性 能時(shí)，常用應(yīng)力 應(yīng)變曲線來表示。其中縱坐標(biāo)為名義應(yīng)力，試解釋 何謂名義應(yīng)力？ 所謂名義應(yīng)力即為試件橫截面上的名義應(yīng)力 ?=F/A0（ F、 A0為試件的受拉荷載和原橫截面面積）。 鋼材的彈性？ 對(duì)鋼材進(jìn)行拉伸試驗(yàn)，當(dāng)應(yīng)力 ?不超過某一定值時(shí)，試件應(yīng)力的增或減相應(yīng)引起應(yīng)變的增或減；卸除荷載后（ ?=0）試件變形也完全恢復(fù)（ε =0），沒有殘余變形。鋼材的這種性質(zhì)叫彈性。 1 解釋名詞：比例極限。 比例極限：它是對(duì)鋼材靜力拉伸試驗(yàn)時(shí)，應(yīng)力 應(yīng)變曲線中直線段的最大值，當(dāng)應(yīng)力不超過比例極限時(shí)，應(yīng)力應(yīng)變成正比關(guān)系。 1 解釋名詞：屈服點(diǎn) 屈服點(diǎn)：當(dāng)鋼材的應(yīng)力不增加而應(yīng)變繼續(xù)發(fā)展時(shí)所對(duì)應(yīng)的應(yīng)力值為鋼材的屈服點(diǎn)。 1解釋名詞：彈性變形 彈性變形：卸除荷載后，可以完全恢復(fù)的變形為彈性變形。 1解釋名詞：塑性變形 塑性變形：卸除荷載后，不能恢復(fù)的變形。 2 1解釋名詞：抗拉強(qiáng)度 抗拉強(qiáng)度：鋼構(gòu)件受拉斷裂時(shí)所對(duì)應(yīng)的強(qiáng)度值。 1解釋名詞：伸長(zhǎng)率 伸長(zhǎng)率是鋼結(jié)構(gòu)試件斷裂時(shí)相對(duì)原試件標(biāo)定長(zhǎng)度的伸長(zhǎng)量與原試件標(biāo)定長(zhǎng)度的比值，用δ 5；或δ 10表示。δ 5 表示試件標(biāo)距 l0與橫截面直徑 d0之比為 5；δ 10 表示試件標(biāo)距 l0與橫截面直徑 d0之比為 10。對(duì)于板狀試件取等效直徑 d0=2 ?0? A0為板件的橫截面面積。 1鋼材承載力極限狀態(tài)的標(biāo)志是什么、并做必要的解釋。 鋼材在彈性階段工作即σ﹤ fy時(shí)，應(yīng)力與應(yīng)變間大體呈線性正比關(guān)系，其應(yīng)變或變形值很小，鋼材具有持續(xù)承受荷載的能力；但當(dāng)在非彈性階段工作即σ﹥ fy時(shí)，鋼材屈服并暫時(shí)失去了繼續(xù)承受荷載的能力，伴隨產(chǎn)生很大的不適于繼續(xù)受力或使用的變形。因此鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中常把屈服強(qiáng)度 fy 定為構(gòu)件應(yīng)力可以達(dá)到的限值，亦即把 鋼材應(yīng)力達(dá)到屈服強(qiáng)度 fy作為強(qiáng)度承載力極限狀態(tài)的標(biāo)志。 1解釋屈強(qiáng)比的概念及意義。 鋼材屈服強(qiáng)度與抗拉強(qiáng)度之比稱為屈強(qiáng)比。屈強(qiáng)比表明設(shè)計(jì)強(qiáng)度的一種儲(chǔ)備，屈強(qiáng)比愈大，強(qiáng)度儲(chǔ)備愈小，不夠安全；屈強(qiáng)比愈小，強(qiáng)度儲(chǔ)備愈大，結(jié)構(gòu)愈安全，但當(dāng)鋼材屈強(qiáng)比過小時(shí)，其強(qiáng)度利用率低，、不經(jīng)濟(jì)。 1什么是鋼材的冷彎性能？ 鋼材的冷彎性能是衡量鋼材在常溫下彎曲加工產(chǎn)生塑性變形時(shí)對(duì)產(chǎn)生裂紋的抵抗能力的一項(xiàng)指標(biāo)。 鋼材的冷彎性能和哪些因素有關(guān)？ 鋼材的冷彎性能取決于鋼材的質(zhì)量，并與試驗(yàn)所取彎心直徑 d 對(duì)鋼材厚度 a 的比值有關(guān) 。 2能否用鋼材的冷彎性能考察鋼材在復(fù)雜應(yīng)力狀態(tài)下發(fā)展塑性變形能力，為什么？ 鋼材的冷彎性能不但是檢驗(yàn)鋼材適應(yīng)冷加工能力和顯示鋼材內(nèi)部缺陷（如分層、離析、非金屬夾雜、氣泡等）狀況的一項(xiàng)指標(biāo)；而且由于冷加工時(shí)試件中部受彎部位受到?jīng)_頭擠壓以及彎曲和剪切的復(fù)雜作用，因此也是考察鋼材在復(fù)雜應(yīng)力狀態(tài)下發(fā)展塑性變形能力的一項(xiàng)標(biāo)志。 2什么是鋼材的沖擊韌性？ 鋼材的沖擊韌性是指鋼材在沖擊荷載作用下斷裂時(shí)吸收機(jī)械能的一種能力，是衡量鋼材抵抗可能因低溫、應(yīng)力集中、沖擊荷載作用等而導(dǎo)致脆性斷裂能力的一項(xiàng)機(jī)械性能。 2測(cè)定鋼材沖擊韌性時(shí)，常用標(biāo)準(zhǔn)試件的型式有哪幾種？ 測(cè)定鋼材沖擊韌性時(shí)，常用標(biāo)準(zhǔn)試件的型式有梅氏（ Mesnager） U 型缺口試件和夏比（ Charp） V型缺口試件兩種。 2如何測(cè)定鋼材的沖擊韌性？ 鋼材的沖擊韌性通常采用有特定缺口的標(biāo)準(zhǔn)試件，在材料試驗(yàn)機(jī)上進(jìn)行沖擊荷載試驗(yàn)，使試件斷裂來測(cè)定。 2何謂鋼材的彈性極限？ 對(duì)鋼材進(jìn)行拉伸試驗(yàn)，當(dāng)應(yīng)力 ?不超過某一定值時(shí)，試件應(yīng)力的增或減相應(yīng)引起應(yīng)變的增或減；卸除荷載后（ ?=0）試件變形也完全恢復(fù)（ε =0），沒有殘余變形。鋼材的這種性質(zhì)叫彈性。在應(yīng)力 應(yīng)變曲線上 ，彈性階段所對(duì)應(yīng)的最高應(yīng)力點(diǎn) fe稱為彈性極限。 2試解釋鋼材 U 型缺口試件的沖擊韌性指標(biāo)α k的含義。 鋼材 U 型缺口試件的沖擊韌性指標(biāo)一般用沖擊值α k表示，即用沖擊荷載使試件斷裂時(shí)試件所吸收（消耗）的功 Ak除以缺口處橫截面面積所得的值，其單位為 J/mm2（即 Nmm/mm2）或 Nmm/mm2。 2試解釋鋼材 V 型缺口試件的沖擊韌性指標(biāo) Akv的含義。 鋼材 V 型缺口試件的沖擊韌性指標(biāo)一般用沖擊功 Akv來表示。 2我國(guó)現(xiàn)行規(guī)范如何測(cè)定鋼材的沖擊韌性？ 我國(guó)現(xiàn)行規(guī)范規(guī)定鋼材的沖擊韌性用 V 型試件做試驗(yàn)，以所得的沖 擊功 Akv來測(cè)定。對(duì)碳素結(jié)構(gòu) 3 鋼 Q235 鋼，質(zhì)量等級(jí)為 A 級(jí)時(shí)，不要求做沖擊韌性試驗(yàn)； B、 C、 D 級(jí)鋼分別要求的沖擊韌性指標(biāo)為常溫（ 20℃）、 0℃、 20℃時(shí)沖擊功（軋制縱向試樣） Akv≥ 27J。 2鋼材的沖擊韌性和哪些因素有關(guān)？ 鋼材的沖擊韌性與①鋼材質(zhì)量、②試件缺口狀況、③加載速度、④溫度、⑤鋼材厚度有關(guān)。其中溫度越低、鋼材厚度越大，其沖擊韌性越差。 決定鋼材機(jī)械和加工工藝性能的主要因素是什么？什么因素與鋼材的機(jī)械性能有密切關(guān)系？什么因素 對(duì)鋼材的機(jī)械性能有重要影響？ 決定鋼材機(jī)械和加工工藝性能的主要 因素是①鋼材的化學(xué)成分及其②微觀組織結(jié)構(gòu)； 鋼材的①冶煉、②澆注、③軋制等生產(chǎn)工藝與鋼材的機(jī)械性能有密切關(guān)系； 鋼結(jié)構(gòu)的①加工、②構(gòu)造、③尺寸、④受力狀態(tài)、及其所處的⑤環(huán)境溫度等對(duì)鋼材的機(jī)械性能有重要影響？ 3鋼的主要化學(xué)成分是什么？鋼材中的微量元素包括什么？ 鋼材主要化學(xué)成分是鐵，在普通的碳素鋼中約占 99%； 鋼材中的微量元素有①碳（ C）；②有利元素錳（ Mn）、硅（ Si）；③有害雜質(zhì)元素硫（ S）、磷（ P）、氧（ O）、氮（ N）、氫（ H）；④在合金鋼中還有特意添加以改善鋼材性能的某些合金元素，如錳（ Mn） 、釩（ V）等。 3碳元素對(duì)鋼材的性能有哪些影響？ 碳含量對(duì)鋼的強(qiáng)度、塑性、韌性和焊接性有決定性的影響。（其中焊接性是指鋼材對(duì)焊接的適應(yīng)性，主要指在一定的焊接工藝條件下獲得優(yōu)質(zhì)焊接接頭的難易程度。）隨著碳含量的增加，鋼材的抗拉強(qiáng)度和屈服強(qiáng)度提高；但其塑性、冷彎性能和沖擊韌性、特別是低溫沖擊韌性降低，焊接性也變壞。結(jié)構(gòu)鋼材的碳含量不能過高，通常不超過 %。 3錳元素對(duì)鋼材的性能有哪些影響？ 錳是結(jié)構(gòu)鋼中的常有元素。碳素鋼中的錳多是煉鋼時(shí)作為脫氧劑加入鋼液中的元素，通常含量為 ～ %；在低合 金鋼中，錳是作為合金元素而特意摻加的，其中 16Mn 鋼和 15MnV 鋼中錳含量為 ～ %。 適量的錳①可以顯著改善鋼材的冷脆性能，②并提高其屈服強(qiáng)度和抗拉強(qiáng)度，同時(shí)，③又不過多地降低塑性和沖擊韌性；④錳對(duì)脫除鋼中有害元素氧的含量有作用；⑤錳還能與鋼中的硫在高溫下化合成熔點(diǎn)很高（約 1600℃，遠(yuǎn)高于鋼材的一般加工溫度）的硫化錳，所以可以減除硫的有害作用，使鋼材熱加工時(shí)因硫而產(chǎn)生裂紋的“熱脆”現(xiàn)象減少。 過量的錳含量⑥會(huì)使鋼材變脆并降低其塑性。 3硅元素對(duì)鋼材的性能有哪些影響？ ①硅與鋼液中的氧有較強(qiáng)的 化合作用，能使鋼中的純鐵體晶粒細(xì)小和散布均勻，②硅是冶煉較好性能鎮(zhèn)靜鋼的常用脫氧劑。 適量的硅可以①提高鋼材的強(qiáng)度，②而且對(duì)其塑性、冷彎性能、沖擊韌性和焊接性無顯著不良影響。 過量的硅將①降低鋼材的塑性和沖擊韌性，②惡化鋼材的抗銹蝕能力和焊接性。 結(jié)構(gòu)鋼中硅的含量一般為：≤ ％ (Q235 鋼 )；≤ ％ (16Mn、 15MnV 鋼 )。 3釩元素對(duì)鋼材的性能有哪些影響？ 釩元素是熔煉錳釩低合金鋼時(shí)特意添加的一種合金元素。合金鋼中加入釩元素后，①可提高鋼材強(qiáng)度和②細(xì)化鋼的晶粒；釩的化合物具有高溫穩(wěn)定性，③使 鋼的高溫硬度提高。 3硫元素對(duì)鋼材的性能有哪些影響？ 硫是鋼中十分有害的元素。①硫的化合物使鋼的焊接性變壞；②硫降低鋼材的塑性和沖擊韌性。 3磷元素對(duì)鋼材的性能有哪些影響？ 磷是鋼中十分有害的元素。磷的有害作用主要是①使鋼在低溫時(shí)韌性降低并容易產(chǎn)生脆性破壞；在高溫時(shí)，②磷會(huì)降低鋼的塑性。 4 3何為“熱脆”？ 硫與鐵的化合物硫化鐵（ FeS），散布在鋼材純鐵體的間層中，當(dāng)溫度在 800～ 1200℃時(shí)熔化而使鋼材出現(xiàn)裂紋，這種現(xiàn)象稱為“熱脆”?！盁岽唷睍?huì)使鋼的焊接性變壞。 3何為“冷脆”？ 鋼材中由于 某些有害元素的存在