5．钢材疲劳破坏的机理是什么？影响钢材疲劳强度的主要因素是什么？通常钢结构的疲劳破坏属什么情况？

答：钢材疲劳破坏的机理：

材料总是有“缺陷”的，在反复荷载作用下，先在其缺陷处生成一些极小的裂痕，此后这种微观裂痕逐渐发展成宏观裂纹，试件截面削弱，而在裂纹根部出现应力集中现象，使材料处于三向拉伸应力状态，塑性变形受到限制，当反复荷载达到一定的循环次数时，材料终于破坏，并表现为突然的脆性断裂。

钢材的疲劳强度取决于应力集中和应力循环次数。

通常钢结构的疲劳破坏属高周低应变疲劳，即总应变幅小，破坏前荷载循环次数多。《规范》规定，循环次数N≥105，应进行疲劳计算。

6．钢按用途、冶炼方法、脱氧方法和化学成分是如何分类的？

答：钢的分类：

按用途，可分为结构钢、工具钢和特殊钢。结构钢又分为建筑用钢和机械用钢。

按冶炼方法，可分为转炉钢和平炉钢。转炉钢主要采用氧气顶吹转炉钢。平炉钢质量好，但冶炼时间长，成本高。氧气转炉钢质量与平炉钢相当但成本较低。

按脱氧方法，可分为沸腾钢（F）、半xx钢（b）、xx钢（Z）和特殊xx钢（TZ），xx钢和特殊xx钢的代号可以省去。xx钢脱氧充分，沸腾钢脱氧较差，半xx钢介于xx钢和沸腾钢之间。一般采用xx钢。

按化学成分，钢可分为碳素钢和合金钢。在建筑工程中采用的是碳素结构钢、低合金高强度结构钢、优质碳素结构钢以及高强钢丝和钢索。

7．碳素结构钢、低合金高强度结构钢是如何分级的？钢的牌号是如何表示的？

答：（1）碳素结构钢

按质量等级分为A、B、C、D四级，A级钢只保证抗拉强度、屈服点、伸长率，必要时尚可附加冷弯试验的要求，化学成分碳、锰可以不作为交货条件。B、C、D钢保证抗拉强度、屈服点、伸长率、冷弯和冲击韧性（分别为＋20℃，0℃，－20℃）等力学性能，化学成分碳、硫、磷的极限含量。

钢的牌号由代表屈服点的字母Q、屈服点数值、质量等级符号（A、B、C、D）、脱氧方法符号四个部分按顺序组成。根据钢材厚度（直径）＜l6mm时的屈服点数值，分为Q195、Q2l5、Q235、Q255、Q275，钢结构一般仅用Q235，钢的牌号根据需要可为Q235－A；Q235－B；Q235－C；Q235－D等。冶炼方法一般由供方自行决定，设计者不再另行提出，如需方有特殊要求时可在合同中加以注明。

（2）低合金高强度结构钢

采用与碳素结构钢相同的牌号表示方法，仍然根据钢材厚度（直径）＜l6mm时的屈服点大小，分为Q295、Q345、Q390、Q420、Q460。钢的质量等级有A、B、C、D、E五个等级，E级要求－40℃的冲击韧性。低合金高强度结构钢一般为xx钢，钢的牌号中不注明脱氧方法。冶炼方法也由供方自行选择。

A级钢应进行冷弯试验，其他质量级别钢，如供方能保证弯曲试验结果符合规定要求，可不作检验。

8．选择钢材时应考虑哪些因素？

答：选择钢材时考虑的因素有：

（1）结构的重要性

重型工业建筑结构、大跨度结构、高层或超高层的民用建筑结构或构筑物等重要结构，应考虑选用质量好的钢材，对一般工业与民用建筑结构，可按工作性质分别选用普通质量的钢材。

（2）荷载情况  直接承受动力荷载的结构和强烈地震区的结构，应选用综合性能好的钢材；一般承受静力荷载的结构则可选用价格较低的Q235钢。

（3）连接方法  焊接过程会产生焊接变形、焊接应力以及其他焊接缺陷，存在导致结构产生裂缝或脆性断裂的危险。因此，焊接结构对材质的要求应严格一些。

（4）结构所处的温度和环境  钢材处于低温时容易冷脆，因此在低温条件下工作的结构，尤其是焊接结构，应选用具有良好抗低温脆断性能的xx钢。此外，露天结构的钢材容易产生时效，有害介质作用的钢材容易腐蚀、疲劳和断裂，也应加以区别地选择不同材质。

（5）钢材厚度  薄钢材辊轧次数多，轧制的压缩比大，厚度大的钢材压缩比小，所以厚度大的钢材不但强度较小，而且塑性、冲击韧性和焊接性能也较差。因此，厚度大的焊接结构应采用材质较好的钢材。

9．钢结构采用的型材规格有哪些？

答：钢材的规格

钢结构采用的型材有热轧成型的钢板和型钢以及冷弯（或冷压）成型的薄壁型钢。

热轧钢板有厚钢板（4.5~60mm）、薄钢板（0.35~4mm）和扁钢（厚度为4~60mm，宽度为30~200mm）。热轧型钢有角钢、工字钢、槽钢和钢管（图2.15）。

角钢分等边和不等边两种。

工字钢有普通工字钢、轻型工字钢和H型钢。普通工字钢和轻型工字钢用号数表示，号数即为其截面高度的厘米数。20号以上的工字钢，同一号数有三种腹板厚度分别为a、b、c三类，a类腹板较薄。轻型工字钢的腹板和翼缘均较普通工字钢薄。H型钢与普通工字钢相比，其翼缘内外两侧平行，便于与其他构件相连。各种H型钢均可剖分为T型钢。

槽钢有普通槽钢和轻型槽钢两种，也以其截面高度的厘米数编号。

钢管有无缝钢管和焊接钢管两种。

薄壁型钢是用薄钢板（一般采用Q235或Q345钢）经模压或弯曲而制成，其壁厚一般为1.5~5mm。有防锈涂层的彩色压型钢板，所用钢板厚度为0.4~1.6mm，用作轻型屋面及墙面等构件。

10．什么情况下会产生应力集中，应力集中对钢材材性能有何影响？

答：实际的钢结构构件有时存在着孔洞、槽口、凹角、截面突然改变以及钢材内部缺陷等。此时，构件中的应力分布将不再保持均匀，产生应力集中。在负温或动力荷载作用下，应力集中的不利影响将十分突出，往往是引起脆性破坏的根源。

11．化学成分碳、硫、磷对钢材的性能有哪些影响？

答：碳含量增加，强度提高，塑性、韧性和疲劳强度下降，同时恶化可焊性和抗腐蚀性。硫使钢热脆，磷使钢冷脆。但磷也可提高钢材的强度和抗锈性。

12．简述钢结构对钢材的基本要求。

答：(1)较高的抗拉强度 和屈服点 ； (2)较高的塑性和韧性；(3)良好的工艺性能，包括冷加工、热加工和可焊性能；(4) 根据结构的具体工作条件，有时还要求钢材具有适应低温、高温和腐蚀性环境的能力。

13．什么是疲劳断裂？它的特点如何？

答：钢材的疲劳断裂是微观裂纹在连续反复荷载作用下不断扩展直至断裂。它的特点是脆性断裂