2013年二级结构工程师结构设计原理思考题3

　　第三章 结构材料

　　3.1 学习要点

　　本章介绍工程结构常用之钢材、混凝土、砖石、砌块等材料的力学性能和强度取值，是后续构件承载能力、变形等设计计算的基础。

　　1.材料的力学性能由强度指标，变形指标，冷弯、冲击韧性等构成。作为强度指标的有比例极限、弹性极限、屈服极限(屈服点)和强度极限等参数，结构设计用屈服极限作为强度指标。衡量变形能力除弹性模量(或变形模量)以外，还有延伸率、截面收缩率等塑性指标。冷弯是一个综合性指标，冲击韧性用冲击功来定义。不同质量等级的钢材除化学成分要求不同以外，对不同温度下的冲击韧性指标有要求。

　　2.材料强度有平均值fm，标准值fk和设计值f之分。平均值是若干标准试件按规范规定进行试验，测得的材料屈服极限的平均值;而标准值则为具有95%保证率的材料强度取值，即低于平均值1.645倍标准差;材料强度设计值由标准值除以材料的分项系数(>1)而得到。

　　3.了解钢材、钢筋的分类和规格，掌握钢材各种强度设计值(抗拉、抗压、抗剪、承压)的确定方法，熟悉钢材的本构模型。

　　4.掌握钢材焊接连接，螺栓连接的设计计算方法。

　　5.混凝土属于人工石材，是典型的脆性材料，抗压能力远远高于抗拉能力，其性能和配合比有关。了解混凝土受压破坏机理、变形特点，掌握抗拉、抗压、抗剪强度之间的差异，熟悉砼的应力-应变关系。

　　6.砌体的承载力和变形能力和块体、砂浆，砌筑质量密不可分。了解块体、砂浆的种类和强度等级，掌握砌体种类和强度取值，熟悉砌体的变形特性。

　　3.2 思考题

　　1.试绘出有明显流幅的钢材(钢筋)的拉伸图，说明各阶段的特点，指出比例极限、屈服极限和强度极限(极限强度)的含义。

　　2.软钢和硬钢的拉伸图有何不同，抗拉强度设计值fy各对应于图中何处的应力值?

　　3.钢材的冲击韧性如何定义?

　　4.钢材质量等级分A、B、C、D、E级的依据是什么?

　　5.为什么说冷弯性能是衡量钢材力学性能的一项综合指标?

　　6.钢材抗剪强度取抗拉强度的58%，依据何在?

　　7.何谓伸长率?何谓屈强比?

　　8.钢材强度取值与尺寸有关，Q345钢何时fy=345N/mm2?在其他情况下fy是小于还是大于345N/mm2?

　　9.角焊缝在弯矩、轴力、剪力、扭矩作用下的焊接强度是按哪种形式计算的?与对接焊缝有何区别?

　　10.高强度螺栓的预拉力起什么作用?预拉力的大小与承载能力有什么关系?高强度螺栓与普通螺栓计算有什么不同?摩擦型高强度螺栓与承压型高强度螺栓有何区别?

　　11.在交变受力过程中，钢材的疲劳计算是用最大应力、最小应力、平均应力、还是用应力幅?为什么不采用材料力学中的“疲劳极限”这一概念?

　　12.钢筋进行冷加工的目的是什么?冷加工的方法有哪几种?每种加工方法对强度有何影响?

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