解答钢结构工程中经常遇到的30种钢铁问题

1.与其他材料的结构相比，钢结构的特征是什么？答：建筑用钢强度高，可塑性和韧性好，钢结构重量轻，材料均匀，这与力学计算的假设更加吻合，钢结构易于制造且工期短，钢结构良好。气密性，钢结构耐腐蚀性差，钢结构耐热但不防火，钢结构可能会发生脆性断裂。 2.钢结构设计必须满足哪些功能？答：（1）应能够承受正常施工和正常使用过程中可能发生的各种情况，包括载荷和温度变化，地基不均匀沉降和地震影响等；（2）结构应在以下条件下正常工作正常使用条件性能，（3）结构在正常维护下具有足够的耐久性，（4）事故发生后仍能保持必要的整体稳定性。 3.简要描述钢结构对钢的基本要求。答：（1）高强度（抗拉强度fu和屈服点fy），（2）足够的可变形性（可塑性和韧性），（3）良好的加工性能（冷加工，热加工和焊接性）（4）根据具体要求在结构的工作条件下，有时要求钢具有适应低温，高温和腐蚀性环境的能力）。 4.钢的塑性破坏和脆性破坏是指什么？答：塑性破坏是由过度变形引起的，变形超过材料或组件的可能应变能力，并且仅在组件的应力达到钢的抗拉强度fu之后发生，并且组件在破坏前产生更大的塑性变形，脆性破坏意味着塑性变形非常小，甚至没有塑性变形。计算得出的应力可能小于钢的屈服点fy。断裂从应力集中开始。 5.碳，硫和磷的化学成分对钢的性能有什么影响？答：随着碳含量的增加，强度增加，而塑性，韧性和疲劳强度下降，而可焊接性和耐蚀性下降。硫使钢变热和变脆，而磷使钢变冷和变脆。但是磷也可以提高钢的强度和防锈性。 6.在什么情况下会发生应力集中，应力集中对钢材的性能有什么影响？答：实际的钢结构有时会出现孔，缺口，凹角，横截面突然变化以及钢内部缺陷。此时，部件中的应力分布将不再保持均匀，而是在某些区域中会产生局部峰值应力，而在其他区域中应力会减小，即会生成应力集中图像。在负温度或动态载荷下，应力集中的不利影响将非常突出，这通常是脆性破坏的根源。 7.什么是疲劳断裂？哪些因素影响钢的疲劳强度？答：钢的疲劳断裂是一种脆性破坏，在这种破坏中，微观裂纹持续扩展，直到在连续重复载荷下断裂。钢的疲劳强度取决于结构条件（应力集中和残余应力），施加的应力幅值Delta，σ和重复加载的循环次数。 8.为确保钢结构安全可靠，所用材料经济合理，选择钢时应考虑哪些因素？答：结构或部件的重要性，载荷的性质，连接方法，结构的工作条件，钢的厚度9。简要描述钢结构连接方法的类型。答：钢结构的连接方式可分为焊接连接，螺栓连接和铆钉连接。 10.简要描述钢结构连接方法的类型。钢结构焊接连接方法的优缺点有哪些？一个注：钢结构的连接方式可分为焊接连接，螺栓连接和铆钉连接。焊接连接的优点：焊接室可直接连接，结构简单，生产方便，不削弱截面，节省材料，连接具有良好的气密性和结构刚性，可以实现自动化操作，提高焊接结构质量。焊接连接的缺点：钢的金相组织在焊缝附近的热影响区发生变化，导致局部材料变脆，焊接残余应力和残余变形降低了压缩元件的承载能力，并且焊接结构非常对裂缝敏感。一旦发生裂纹，就很容易扩展到整个截面，并且低温冷脆性问题更加突出。 11.高强度螺栓连接和普通螺栓连接之间的主要区别是什么？答：高强度螺栓连接与普通螺栓连接之间的主要区别在于，普通螺栓连接依赖于螺栓的压力和抗剪强度来传递剪切过程中的剪切力。拧紧螺母时螺栓产生的预紧力很小，其影响可以忽略。除了高强度螺栓的高材料强度外，紧固螺栓还施加较大的预拉力，以在连接的板的接触表面之间产生按压力，因此，板之间存在较大的摩擦力。 12.普通剪力螺栓可能出现的故障模式是什么？怎么预防呢？答：当螺栓剪切连接达到极限承载力时，有四种可能的失效形式：①螺栓被剪切，②螺栓在压力下损坏，③板的净截面被破坏，④端板被冲孔并剪切。螺栓损坏。第三种故障形式由组件的强度检查计算保证，第四种故障形式由螺栓端部距离ge 2d0保证。通过螺栓计算可以保证第一和第二损坏模式。 13.为什么必须指定螺栓布置的较大和较小的允许距离？答：为避免螺栓周围应力集中的相互影响，钢板截面过度削弱，钢板在末端受到冲孔和剪切作用而损坏钢板，连接板之间的鼓胀现象并满足建筑空间要求，规定了螺栓布置。大和小允许距离。 14.选择实心腹板轴向压缩构件的横截面时应考虑的主要原则是什么？答：（1）应尽可能进行面积分布，以增加截面的惯性矩和回转半径，并提高柱的整体稳定承载力和刚度，（2）两根主轴方向应尽可能稳定，以达到经济效果。（3））易于与其他组件连接，结构尽可能简单，制造省力，材料方便。 15.为什么在计算围绕假想轴线的点阵式轴向压缩构件的整体稳定性时使用转换后的细长比？答：当格状轴向压缩分量失去围绕假想轴的稳定性时，由于肢体不是连续的板，而是仅通过带或斑块以一定距离连接，因此该分量的剪切变形相对较高。剪切力的附加作用不容忽视。因此，使用转换后的细长比来考虑材料的剪切变形对围绕假想轴的点阵式轴向压缩结构的稳定承载力的影响。 16.梁的整体不稳定性是多少？答：梁主要用于承受弯矩。为了充分发挥材料的强度，通常将其横截面设计得较高且较窄。当负载较小时，它仅在弯矩作用平面内弯曲。当载荷增加到一定值时，梁在弯矩作用下会突然弯曲扭曲平面，并且将失去继续承载的能力。这种现象称为弯曲扭转屈曲或梁的整体不稳定性。 17.影响光束整体稳定性的因素有哪些？有哪些措施可以提高光束的整体稳定性？答：影响梁整体稳定性的因素包括载荷的形式和位置，梁的横截面形式，侧向支撑的间距以及支撑的形式。改善梁的整体稳定性的措施包括加强压缩法兰和设置侧向支撑。 18.设计拉伸弯曲和压缩弯曲部件时应计算什么？答：拉伸和弯曲构件需要计算强度和刚度（有限的细长比），压缩和弯曲构件需要计算强度，整体稳定性（弯曲力矩的面内稳定性和弯曲力矩的面外稳定性） ，局部稳定性和刚度（有限长度的精细比）19.选择实心幅材压缩弯曲构件横截面的具体步骤是什么？答案：（1）计算并构造内力设计值；（2）选择截面形式；（3）确定钢和强度设计值；（4）确定计算出的弯矩平面内外的长度动作，（5）根据经验或现有数据选择的初级部分的大小，（6）计算初级部分的强度，刚度和稳定性是否满足要求。 20.为什么必须在由桁架组成的屋顶结构中安装支撑系统？支持系统的具体功能是什么？答：屋顶桁架在其自身平面中是几何不变的系统，并且具有更高的刚度，可以承受屋顶桁架平面中的各种载荷。然而，垂直于屋顶桁架平面的平面屋顶桁架自身的侧向刚度和稳定性非常差并且不能承受水平载荷。因此，需要支持系统。支撑系统的具体功能主要体现在：保证结构的整体空间功能，避免压杆横向不稳，防止横拉杆过度振动，承受和传递水平载荷，确保支撑结构的稳定性和便利性。安装过程中的结构。 21.钢“不耐热”是什么意思？代码说明了什么？答：加热钢时，其主要机械性能（例如屈服点和弹性模量）在200℃内不会降低很多。温度超过200℃后，材料发生很大变化，不仅强度逐渐降低，而且还发生蓝脆和蠕变现象。当温度达到600°C时，钢进入塑性状态，无法继续承受负荷。因此，《钢结构设计规范》规定，当钢的表面温度超过150℃时，需要进行隔热保护。对于需要防火的结构，应按照有关规定采取防火措施。 22.时效硬化和人工时效是什么意思？答：时效硬化：随着时间的流逝，在高温铁中熔化的少量碳和氮会逐渐从纯铁中沉淀出来，形成游离的碳化合物和氮化物，从而抑制纯铁的塑性变形，从而提高钢的强度并降低其可塑性和韧性。这种现象称为时效硬化，通常称为老化。人工时效：时效硬化过程通常很长。塑性变形后加热材料可使时效硬化特别迅速地发展。这种方法称为人工时效。 23.简要描述钢的疲劳破坏过程。答：在反复加载钢的情况下，结构的电阻和性能将发生重要变化，甚至会发生疲劳破坏。根据测试，钢的强度将在直接和连续的动态载荷下降低，即低于在静态载荷下的拉伸试验的极限强度fu。这种现象称为钢的疲劳。疲劳失效表现为突然的脆性碎裂好24.钢的常见冶金缺陷是什么，它们的具体含义是什么？答：钢的常见冶金缺陷包括偏析，非金属夹杂物，气孔，裂纹和分层。偏析：是指钢中化学成分的不一致和不均匀，尤其是硫和磷的严重偏析，会导致钢的性能下降。非金属夹杂物：是指含有诸如硫化物和氧化物，孔隙率：铸钢锭此时，由于氧化铁和碳的作用而产生的一氧化碳气体无法充分逸出。 25.在高强度螺栓的预拉力设计值P的计算公式中，确定系数时应考虑哪些因素？答案：（1）拧紧螺栓时，螺栓同时承受由预应力引起的拉伸应力和由扭矩引起的扭转剪切应力，（2）为了补偿高强度螺栓的松弛损失。强度螺栓在施工过程中的预拉力，一般过应力为5％∽10％，为此考虑过应力系数为0.9，（3）考虑螺栓材料的不均匀度，引入减小系数0.9，（4）以螺栓的拉伸强度为准，安全系数为0.9。安全系数为0.9。 26.有哪些减少焊接应力和焊接变形的设计措施？答案：（1）尽可能使焊缝相对于部件截面的中性轴对称，以减少焊接变形；（2）使用合适的焊脚尺寸和焊缝长度； 3（3）焊缝不应过于集中。 （4）尽量避免两三个焊缝的垂直交叉，（5）尽量避免在母材厚度方向的收缩应力。 27.简要描述实心腹板型轴向压缩构件的设计步骤。答案：（1）假设构件的长径比为λ，则求出所需的横截面面积A。（2）计算两个主轴所需的回转半径（3）选择优先于计算的型钢横截面积A和回转的两个主要半径。 （4）根据所需的A，h，b等，并考虑结构要求，局部稳定性和钢材规格，确定横截面的主要尺寸。 （5）检查构件强度，稳定性和刚度的计算28.如何计算钢梁腹板高度的值？答案：（1）轧制钢梁是腹板与上下凸缘相交的两个内弧起点之间的距离；（2）焊接复合梁是腹板的高度；（3）铆接复合梁是将上下法兰连接到腹板上的铆钉（或高强度螺栓）非常靠近。 29.根据弹性稳定性理论确定框架柱的计算长度时，有哪些假设？答案：（1）框架只承受垂直荷载，忽略梁荷载和水平荷载对梁端弯矩的影响，（2）所有框架柱同时失去稳定性，即，所有框架柱同时达到临界载荷，（3）不稳定时，梁两端的角相等。 30.选择实心腹板压缩弯曲构件横截面的具体步骤是什么？答案：（1）计算构件内力的设计值，即弯矩MX的设计值，轴向压力N的设计值和剪切力V的设计值：（2）选择截面形式，（3）确定钢材和强度设计值，（4）确定在弯矩平面内外的计算长度，（5）根据经验或现有数据初步选择截面尺寸，（ 6）在弯矩平面内检查主要部分的强度，刚度和整体稳定性。检查性能计算，弯矩的平面外整体稳定性计算和局部稳定性检查计算。如果检查计算不符合要求，则应调整并重新计算主要选择的部分，直到满足要求。 31.简要介绍普通螺栓连接的区别弯矩作用下的高强度螺栓摩擦式连接计算。答：在弯矩的作用下，在计算普通螺栓连接时，假定中性轴位于以下螺栓处，在计算高强度螺栓摩擦时，中性轴位于螺栓形心轴上类型连接。 32.格子构件部分是否考虑塑性发展？为什么？答：格构构件的截面不考虑塑性发展，而是根据边缘屈服准则计算的，因为截面的中间是中空的。 33。哪些因素会影响轴向压缩构件的稳定承载力？答案：零部件的初始弯曲，载荷的初始偏心率，残余应力的分布以及零部件的约束力等。34.设计拉伸弯曲和压缩弯曲零部件时应计算什么？答：拉伸和弯曲构件需要计算强度和刚度（受限的细长比），压缩弯曲构件需要计算强度，整体稳定性（弯曲力矩的面内稳定性和弯曲力矩的面外稳定性） ），局部稳定性和刚度（有限长度更细）