鋼結(jié)構(gòu)基本原理期末考試題

根據(jù)您提供的內(nèi)容，**鋼結(jié)構(gòu)基本原理期末考試題旨在檢驗學(xué)生對鋼結(jié)構(gòu)基本概念、原理、材料、構(gòu)件和連接的理解程度，以及鋼結(jié)構(gòu)分析的方法和標(biāo)準(zhǔn)掌握情況**。以下是根據(jù)您提供的內(nèi)容直接生成的一段100-200個字的摘要：，，本課程介紹鋼結(jié)構(gòu)的基本概念、原理、材料、構(gòu)件和連接，以及鋼結(jié)構(gòu)分析的方法和標(biāo)準(zhǔn)。適合土木工程專業(yè)的學(xué)生學(xué)習(xí)，需要有預(yù)備知識的力學(xué)基礎(chǔ)。課程以同濟(jì)大學(xué)土木工程專業(yè)《鋼結(jié)構(gòu)基本原理》近二十年的教學(xué)經(jīng)驗為基礎(chǔ)，以建立鋼結(jié)構(gòu)基本概念、闡釋鋼結(jié)構(gòu)基本原理為重，以新版《鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)》為用，力圖搭建從力學(xué)原理到工程設(shè)計的橋梁，以使學(xué)生對鋼結(jié)構(gòu)材料、構(gòu)件、連接與節(jié)點的工作性有系統(tǒng)地掌握。

鋼結(jié)構(gòu)基本原理期末考試題相關(guān)內(nèi)容

一、鋼結(jié)構(gòu)的特點

優(yōu)點
- 鋼材強(qiáng)度高，能承受較大荷載，例如在大跨度橋梁和高層建筑中，鋼材的高強(qiáng)度特性可以有效減少結(jié)構(gòu)構(gòu)件的尺寸和重量。鋼材的強(qiáng)度遠(yuǎn)高于木材和混凝土等傳統(tǒng)建筑材料。
- 塑性和韌性好，在承受較大變形時不會突然斷裂，具有較好的抗震性能。比如在地震作用下，鋼結(jié)構(gòu)能夠通過自身的塑性變形吸收能量，減少結(jié)構(gòu)的破壞程度。
- 材質(zhì)均勻，接近各向同性，這使得鋼結(jié)構(gòu)的力學(xué)計算模型相對簡單準(zhǔn)確，結(jié)構(gòu)的可靠性更高。
- 制作簡便，施工工期短。鋼結(jié)構(gòu)構(gòu)件可以在工廠預(yù)制，然后運(yùn)輸?shù)浆F(xiàn)場進(jìn)行安裝，大大縮短了施工時間。像一些大型工業(yè)廠房采用鋼結(jié)構(gòu)，能夠快速建成投入使用。
- 密閉性好，適用于一些對密封要求較高的結(jié)構(gòu)，如儲油罐、煤氣罐等。
缺點
- 耐腐蝕性差，在潮濕、有腐蝕性介質(zhì)的環(huán)境中容易生銹，需要采取防腐措施，如涂漆、鍍鋅等。
- 耐火性差，在高溫下鋼材的強(qiáng)度會顯著降低，因此鋼結(jié)構(gòu)建筑需要進(jìn)行防火處理，如涂刷防火涂料等。在一定溫度下（一般在500 - 600°C左右），鋼材的屈服強(qiáng)度會下降到常溫時的一半左右。

二、鋼結(jié)構(gòu)的應(yīng)用范圍

大跨度結(jié)構(gòu)，如大型體育場館、展覽館等，由于鋼材的高強(qiáng)度和良好的力學(xué)性能，可以實現(xiàn)較大的跨度而不需要過多的中間支撐。
重型工業(yè)廠房，能夠承受重型設(shè)備的荷載，例如鋼鐵廠、機(jī)械廠的廠房。
高聳結(jié)構(gòu)，像電視塔、通信塔等，鋼結(jié)構(gòu)的輕質(zhì)高強(qiáng)特點有利于減輕結(jié)構(gòu)自重，提高結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性。
多層和高層結(jié)構(gòu)，在現(xiàn)代城市建設(shè)中廣泛應(yīng)用，可有效利用空間并滿足建筑功能需求。
承受振動荷載影響和地震作用的結(jié)構(gòu)，憑借其良好的韌性和塑性變形能力來抵抗振動和地震作用。
可拆卸或移動的結(jié)構(gòu)，鋼結(jié)構(gòu)便于拆卸和重新組裝，適用于臨時性建筑或需要經(jīng)常移動的設(shè)施。
板殼結(jié)構(gòu)及其他結(jié)構(gòu)，如各種容器結(jié)構(gòu)、空間網(wǎng)架結(jié)構(gòu)等。
輕型鋼結(jié)構(gòu)，常用于小型建筑、住宅等，具有經(jīng)濟(jì)、實用的特點。

三、鋼結(jié)構(gòu)的受力方式

鋼結(jié)構(gòu)的五種受力方式為拉、壓、彎曲、扭轉(zhuǎn)、剪切。

拉力：當(dāng)構(gòu)件受到軸向拉力作用時，例如在懸索結(jié)構(gòu)中的拉索，構(gòu)件內(nèi)部的應(yīng)力表現(xiàn)為拉應(yīng)力，主要承受拉力。
壓力：像柱子等豎向構(gòu)件，承受上部結(jié)構(gòu)傳來的荷載時，主要承受壓力。如果柱子的長細(xì)比過大，在壓力作用下可能會發(fā)生失穩(wěn)現(xiàn)象。
彎曲：梁在豎向荷載作用下會產(chǎn)生彎曲變形，梁的上部纖維受壓，下部纖維受拉，內(nèi)部產(chǎn)生彎曲應(yīng)力。
扭轉(zhuǎn)：當(dāng)構(gòu)件受到繞其縱軸的扭矩作用時，就會產(chǎn)生扭轉(zhuǎn)應(yīng)力，例如一些受偏心荷載的軸類構(gòu)件。
剪切：在連接部位或者構(gòu)件受到橫向力作用時，會產(chǎn)生剪切應(yīng)力。如螺栓連接中的螺栓，在傳遞荷載時會承受剪切力。

四、鋼結(jié)構(gòu)中的應(yīng)力集中現(xiàn)象

應(yīng)力集中現(xiàn)象的產(chǎn)生
- 在鋼結(jié)構(gòu)的構(gòu)件中，如果存在孔洞、槽口、凹角、缺陷以及截面突然改變時，構(gòu)件中的應(yīng)力分布不再保持均勻，而是在這些缺陷以及截面突然改變處附近，出現(xiàn)應(yīng)力線密集，產(chǎn)生高峰應(yīng)力，這種現(xiàn)象稱為應(yīng)力集中現(xiàn)象。例如在鋼梁上開洞時，洞口附近的應(yīng)力分布就會發(fā)生變化，出現(xiàn)應(yīng)力集中。
應(yīng)力集中對鋼材性能的影響
- 在應(yīng)力集中處應(yīng)力線發(fā)生彎曲、變密，出現(xiàn)高峰應(yīng)力區(qū)，并常使構(gòu)件處于同號的雙向或三向應(yīng)力場的復(fù)雜應(yīng)力狀態(tài)。這種復(fù)雜應(yīng)力狀態(tài)會阻礙鋼材塑性變形的發(fā)展，促使鋼材轉(zhuǎn)入脆性狀態(tài)，從而造成脆性破壞。例如在低溫環(huán)境下，鋼材本身韌性降低，應(yīng)力集中更容易導(dǎo)致脆性破壞。

五、鋼材的疲勞破壞

疲勞破壞的定義
- 鋼材在直接的、連續(xù)反復(fù)的動力荷載作用下，鋼材的強(qiáng)度降低，結(jié)構(gòu)的抗力和性能發(fā)生重大變化而產(chǎn)生脆性破壞稱為疲勞破壞。例如，橋梁結(jié)構(gòu)在長期承受車輛荷載的反復(fù)作用下，可能會發(fā)生疲勞破壞。
影響疲勞強(qiáng)度的因素
- 疲勞強(qiáng)度與應(yīng)力集中和應(yīng)力循環(huán)次數(shù)有關(guān)。應(yīng)力集中程度越高，鋼材越容易發(fā)生疲勞破壞；應(yīng)力循環(huán)次數(shù)越多，鋼材疲勞破壞的可能性也越大。

六、普通螺栓與摩擦型高強(qiáng)度螺栓在剪力作用下的比較

普通螺栓
- 計算假定：在抗剪時依靠桿身承壓和螺栓抗剪來傳遞剪力，不計預(yù)拉力的影響，在計算中只考慮栓桿剪斷和孔壁承壓破壞這兩種破壞形式，以螺桿剪斷或孔壁擠壓破壞為其承載能力的極限狀態(tài)。
- 計算公式：單個抗剪承載力設(shè)計值、單個承壓承載力設(shè)計值以及單個螺栓承載力設(shè)計值驗算時基于上述假定進(jìn)行計算。
摩擦型高強(qiáng)度螺栓
- 計算假定：單純依靠被連接構(gòu)件間的摩擦阻力傳遞剪力，以剪力達(dá)到最大摩擦力作為承載能力的極限狀態(tài)。
- 計算公式：單個抗剪承載力設(shè)計值驗算時基于上述假定進(jìn)行計算。

七、格構(gòu)式柱的特點及與實腹式柱在計算上的區(qū)別

格構(gòu)式柱的特點
- 格構(gòu)式柱一般采用對稱截面，由肢件和綴材組成。它的優(yōu)點是容易使壓桿實現(xiàn)兩主軸方向的等穩(wěn)定性，同時剛度大，抗扭性能好，用料較省。例如在大型工業(yè)廠房中的柱結(jié)構(gòu)，采用格構(gòu)式柱可以在滿足承載能力要求的同時節(jié)省材料。
計算區(qū)別
- 在格構(gòu)式柱中當(dāng)繞實軸發(fā)生彎曲失穩(wěn)時，其整體穩(wěn)定的計算同實腹式柱，由實軸的長細(xì)比查值，計算公式為相應(yīng)公式；當(dāng)繞虛軸發(fā)生彎曲失穩(wěn)時，用換算長細(xì)比來代替對虛軸的長細(xì)比，求出相應(yīng)的值，計算公式同實腹式軸心壓桿。

八、梁的整體失穩(wěn)現(xiàn)象及影響梁臨界彎矩的因素

整體失穩(wěn)現(xiàn)象
- 梁的截面一般窄而高，彎矩作用在其最大剛度平面內(nèi)，當(dāng)荷載較小時，梁的彎曲平衡狀態(tài)是穩(wěn)定的。但隨著荷載的增加，當(dāng)達(dá)到一定臨界值時，梁可能會突然發(fā)生側(cè)向彎曲和扭轉(zhuǎn)，這種現(xiàn)象稱為梁的整體失穩(wěn)。
影響臨界彎矩的因素
- 梁的臨界彎矩 $M_{cr}$ 主要和梁的側(cè)向抗彎剛度、抗扭剛度、翹曲剛度、梁的截面形狀、荷載類型、荷載作用位置以及梁的跨度等有關(guān)。例如，增加梁的側(cè)向支撐可以提高梁的側(cè)向抗彎剛度，從而提高梁的臨界彎矩。

九、軸心受壓構(gòu)件、受彎構(gòu)件和壓彎構(gòu)件翼緣局部穩(wěn)定設(shè)計方法的異同

軸心受壓構(gòu)件
- 工字型截面的軸心壓桿其翼緣板的局部穩(wěn)定是根據(jù)局部穩(wěn)定和整體穩(wěn)定的等穩(wěn)定性，即板件的局部穩(wěn)定臨界應(yīng)力不小于構(gòu)件整體穩(wěn)定的臨界應(yīng)力（等穩(wěn)原則）來確定其寬厚比，翼緣的寬厚比計算公式為相應(yīng)公式，其中當(dāng)滿足某些條件時，取值有所不同。
受彎構(gòu)件
- 未提及受彎構(gòu)件翼緣局部穩(wěn)定設(shè)計方法單獨的特殊之處，可理解為受彎構(gòu)件翼緣局部穩(wěn)定在滿足鋼結(jié)構(gòu)整體設(shè)計要求下進(jìn)行，如在梁的設(shè)計中，要考慮翼緣在彎曲應(yīng)力下的性能等。
壓彎構(gòu)件
- 工字型截面的壓彎構(gòu)件其翼緣板的局部穩(wěn)定是由受壓翼緣的臨界應(yīng)力不低于鋼材的屈服點（等強(qiáng)原則）確定的，翼緣的寬厚比計算公式為不同塑性狀態(tài)下（塑性、部分塑性、彈性）