建筑结构习题：钢结构的材料习题及答案

第十五章 钢结构的材料试题

一、选择题（单项选择）

1、在钢材所含化学元素中，均为有害杂质的一组是（ C ）

A、碳磷硅 B、硫磷锰 C、硫氧氮 D、碳锰矾

2、钢材的性能因温度而变化，在负温范围内钢材的塑性和韧性（B ）

A、不变 B、降低 C、升高 D、稍有提高，但变化不大

3、体现钢材塑性性能的指标是（ C ）

A、屈服点 B、强屈比 C、延伸率 D、抗拉强度

4、同类钢种的钢板，厚度越大（ A ）

A、强度越低 B、塑性越好 C、韧性越好 D、内部构造缺陷越少

5、在构件发生断裂破坏前，有明显先兆的情况是（ B）的典型特征

A、脆性破坏 B、塑性破坏 C、强度破坏 D、失稳破坏

6、构件发生脆性破坏时，其特点是（ D ）。

A、变形大 B、破坏持续时间长 C、有裂缝出现 D、变形小或无变形

7、钢材中磷含量超过限制时，钢材可能会出现（ A ）。

A、冷脆 B、热脆 C、蓝脆 D、徐变

8、在钢结构设计中，认为钢材屈服点是构件可以达到的（ A ）。

A、最大应力 B、设计应力 C、疲劳应力 D、稳定临界应力

9、钢结构用钢的含碳量一般不大于（ C ）。

A、 0.6% B、 0.25% C、 0.22% D、0.2%

10、在构件发生断裂破坏前，无明显先兆的情况是（ A ）的典型特征。

A、脆性破坏 B、塑性破坏 C、强度破坏 D、失稳破坏

11、钢材中硫的含量超过限值时，钢材可能会出现（ B ）。

A、冷脆 B、热脆 C、蓝脆 D、徐变

12、钢结构具有良好的抗震性能是因为（ A ）。

A、钢材的强度高 B、钢结构的质量轻

C、钢材良好的吸能能力和延性 D、钢结构的材质均匀

13、钢材的强度指标是（ C ）。

A、延伸率 B、韧性指标 C、屈服点 D、冷弯性能

14、钢材的设计强度是根据（ C ）确定的。

A、比例极限 B 、弹性极限 C、 屈服强度 D、 极限强度

15、焊接结构的疲劳强度的大小与（ A ）关系不大。

A 、钢材的种类 B、应力循环次数

C、连接的构造细节 D、残余应力大小

16、有二个材料分别为3号钢和16Mn钢的构件需焊接，采用手工电弧焊，焊条应选用（ A ）型。

A、 E43 B、 E50 C、 E55 D、 T50

17、在低温工作的钢结构选择钢材除强度、塑性、冷弯性能指标外，还需（ C ）指标。

A 、低温屈服强度 B、低温抗拉强度 C、 低温冲击韧性 D、 疲劳强度

18、钢材脆性破坏同构件（ B ）无关。

A、应力集中 B、低温影响 C、残余应力 D 、弹性模量

19、 3号镇静钢设计强度可以提高5%，是因为镇静钢比沸腾钢（ A ）好。

A、脱氧 B、炉种 C、屈服强度 D、浇注质量

20、普通碳素钢强化阶段的变形是（ B ）。

A、完全弹性变形 B、完全塑性变形

C 、弹性成分为主的弹塑性变形 D、 塑性成分为主的弹塑性变形

21、下列因素中，（ C ）与钢构件发生脆性破坏无直接关系。

A 、钢材屈服点的大小 B、钢材含碳量 C、负温环境 D、 应力集中

22、αk是钢材的（ D ）指标。

A 、韧性性能 B、强度性能 C 、塑性性能 D、 冷加工性能

二、简答题

1、影响钢材强度和脆性破坏的因素有哪些?

答: 两种破坏形式 ：钢材的破坏分塑性破坏和脆性破坏两种。

塑性破坏：塑性变形很大，经历时间又较长的破坏称塑性破坏。断裂时断口与作用力方向呈45°，且呈纤维状，色泽发暗。

脆性破坏：几乎不出现塑性变形的突然破坏称脆性破坏。断裂时断口平直，呈有光泽的晶粒状。脆性破坏危险性大，必须加以防止。

导致脆性破坏的因素：化学成分 ．冶金缺陷（偏析．非金属夹杂．裂纹．起层）．温度（热脆．低温冷脆）． 冷作硬化和时效硬化． 应力集中． 同号三向主应力状态

2、在钢材的化学成分中，应严格控制哪些有害成分的含量，为什么？

答：硫（S）硫属于有害元素：硫引起钢材热脆，降低钢材的塑性．冲击韧性．疲劳强度和抗锈性等。一般建筑用钢含硫的质量分数应严格控制在0.05%以内，在焊接结构中应不超过0.050%。

磷（P）磷也属于有害元素：磷虽可提高强度．抗锈性，但严重降低塑性．冲击韧性．冷弯性能和可焊性，尤其低温时发生冷脆。含量需严格控制，一般不超过0.050%，焊接结构中不超过0.045%。

3、钢材的复杂应力作用下，采用什么理论核算其折算强度？钢材的抗剪强度与抗拉强度之间存在什么关系？

答：钢材在单向应力作用下，当应力达到屈服点 fy时，钢材屈服而进入塑性状态。当钢材处于复杂应力作用下（平面应力或立体应力），按能量强度理论（第四强度理论），以折算应力σred是否大于fy来判断钢材是否由弹性状态转变为塑性状态。

=

若σred < fy 为弹性状态， 若σred ≥ fy为塑性状态；

纯剪情况下= ,即 时为弹性状态。

因此，《钢结构设计规范》确定钢材抗剪设计强度为抗拉设计强度的0.58倍。

当二向或三向应力皆为拉应力时，材料破坏时没有明显的塑性变形产生，即材料处于脆性状态。

4、为什么说应力集中是影响钢材性能的重要因素？哪些原因使钢材产生应力集中？

答：钢结构构件中存在的孔洞．槽口．凹角裂纹．厚度变化．形状变化及内部缺陷等使一些区域产生局部高峰应力，此谓应力集中现象。应力集中越严重，钢材变脆的倾向越严重。

5、钢材有哪几种规格？型钢用什么符号来表示？选择钢材应考虑哪些主要因素？

答：钢结构所用的钢材主要有热轧型钢和冷弯薄壁型钢。

热轧型钢：包括钢板、工字钢、角钢、槽钢、钢管、H型钢和一些冷弯薄壁型钢。

热轧钢板包括厚钢板和薄钢板，表示方法为“－宽度×厚度×长度”，单位为mm。

工字钢有普通工字钢和轻型工字钢： 普通工字钢用号数表示，号数为截面高度的厘米数。20号以上的工字钢。同一号数有三种腹板厚度不同分a、b、c三类，如工30a．工30b．工30c。轻型工字钢的腹板和翼缘均较普通工字钢薄。

角钢有等边角钢和不等边角钢两种：如┗100×10表示肢宽为100㎜，厚度为10mm的等边角钢，┗100×80×8表示长肢宽100㎜，短边为80mm，厚度为10mm的不等边角钢。

槽钢：用号数表示，号数为截面高度的厘米数编号。如

钢管常用热轧无缝钢管和焊接钢管：用“外径×壁厚”表示，单位为mm。

H型钢：比工字钢的翼缘宽度大而且等厚，因此更高效。依据《热轧H型钢和剖分T型钢》（GB/T11263－1998），热轧H型钢分为宽翼缘H型钢．中翼缘H型钢和窄翼缘H型钢，代号分别为HW、HM和HN，型号采用高度×宽度来表示，如HW400×400、HM500×300、HN700×300。

选择钢材应考虑哪些主要因素：

（1）结构的重要性。

（2）荷载特性。

（3）连接方式。

（4）结构所处的环境温度。

（5）钢材厚度

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