鋼結(jié)構(gòu)經(jīng)典總結(jié)

1、鋼結(jié)構(gòu)用鋼材機(jī)械性能指標(biāo)有哪幾些？承重結(jié)構(gòu)的鋼材至少應(yīng)保證哪幾項(xiàng)指標(biāo)滿足要求？

鋼材機(jī)械性能指標(biāo)有：抗拉強(qiáng)度、伸長率、屈服點(diǎn)、冷彎性能、沖擊韌性；承重結(jié)構(gòu)的鋼材應(yīng)保證下列三項(xiàng)指標(biāo)合格：抗拉強(qiáng)度、伸長率、屈服點(diǎn)。。3、鋼材的機(jī)械性能指標(biāo)有哪些？分別代表鋼材哪些方面的性能？（1）屈服強(qiáng)度：代表鋼材強(qiáng)度指標(biāo)，是鋼材可達(dá)到的最大應(yīng)力（2）抗拉強(qiáng)度：代表材料的強(qiáng)度儲(chǔ)備

（3）伸長率：代表材料在單向拉伸時(shí)的塑性應(yīng)變能力

（4）冷彎性能：代表鋼材的塑性應(yīng)變能力和鋼材質(zhì)量的綜合指標(biāo)

（5）沖擊韌性：代表鋼材抵抗沖擊荷載的能力，是鋼材強(qiáng)度和塑性的綜合指標(biāo)

3.強(qiáng)度與厚度的關(guān)系，厚度越大，強(qiáng)度越低，因?yàn)殡S著鋼材厚度的增加，金屬內(nèi)部缺陷就會(huì)增多，就會(huì)削弱鋼材的強(qiáng)度了。

1、沖擊韌性：采用帶缺口的標(biāo)準(zhǔn)試件進(jìn)行沖擊試驗(yàn)，根據(jù)試件破壞時(shí)消耗的沖擊功，即截面斷裂吸收的能量來衡量材料抗沖擊的能力，稱為沖擊韌性。

2、殘余應(yīng)力及其影響：焊接構(gòu)件在施焊過程中，由于受到不均勻的電弧高溫作用，在焊件中將產(chǎn)生變形和應(yīng)力冷卻后，焊件中將產(chǎn)生反向的應(yīng)力和變形稱為殘余應(yīng)力和殘余變形。殘余應(yīng)力的存在對(duì)構(gòu)件承受靜力荷載的強(qiáng)度沒有影響，但它將使構(gòu)件提前進(jìn)入彈塑性工作階段而降低構(gòu)件的剛度，當(dāng)構(gòu)件受壓時(shí)，還會(huì)降低構(gòu)件的穩(wěn)定性。1、軸心受壓構(gòu)件的穩(wěn)定承載力與哪些因素有關(guān)?

構(gòu)件的幾何形狀與尺寸；桿端約束程度；鋼材的強(qiáng)度；焊接殘余應(yīng)力；初彎曲；初偏心

8、疲勞的概念：鋼結(jié)構(gòu)構(gòu)件和其連接在多次重復(fù)加載和卸載的作用下，在其強(qiáng)度還低于鋼材抗拉強(qiáng)度甚至低于鋼材屈服點(diǎn)的情況下突然斷裂，稱為疲勞破壞。疲勞產(chǎn)生原因，構(gòu)件內(nèi)部缺陷，殘余應(yīng)力，以及連接應(yīng)力集中。

2、格構(gòu)式和實(shí)腹式軸心受壓構(gòu)件臨界力的確定有什么不同？雙肢綴條式和雙肢綴板式柱的換算長細(xì)比的計(jì)算公式是什么？為什么對(duì)虛軸用換算長細(xì)比？格構(gòu)式軸心受壓構(gòu)件臨界力的確定依據(jù)邊緣屈服準(zhǔn)則，并考慮剪切變形的影響；實(shí)腹式軸心受壓構(gòu)件臨界力的確定依據(jù)最大強(qiáng)度準(zhǔn)則，不考慮剪切變形的影響。雙肢綴條式柱的換算長細(xì)比的計(jì)算公式：

雙肢綴板式柱的換算長細(xì)比的計(jì)算公式：格構(gòu)式軸心受壓柱當(dāng)繞虛軸失穩(wěn)時(shí)，柱的剪切變形較大，剪力造成的附加撓曲影響不能忽略，故對(duì)虛軸的失穩(wěn)計(jì)算，常以加大長細(xì)比的辦法來考慮剪切變形的影響，加大后的長細(xì)比稱為換算長細(xì)比。

3、影響鋼材性能的主要因素有哪些？

化學(xué)成分；冶金缺陷；鋼材硬化；溫度影響；應(yīng)力集中；反復(fù)荷載作用。4、如何保證梁腹板的局部穩(wěn)定？①當(dāng)時(shí)，應(yīng)按構(gòu)造配置橫向加勁肋；②當(dāng)時(shí)，應(yīng)按計(jì)算配置橫向加勁肋；③，應(yīng)配置橫向加勁肋和縱向加勁肋；

④梁的支座處和上翼緣受有較大固定集中荷載處設(shè)支承加勁肋。5、簡要回答鋼結(jié)構(gòu)的特點(diǎn)？

答：鋼結(jié)構(gòu)自重輕而承載力高、鋼材最接近于勻質(zhì)等向體、鋼材的塑性和韌性好、鋼材具有良好的焊接性能、鋼結(jié)構(gòu)具有不滲漏的特性、鋼結(jié)構(gòu)制造工廠化、施工裝配化，鋼材有耐腐蝕性差耐熱性好但是防火性能差等的特點(diǎn)。6、高強(qiáng)螺栓連接有幾種類型？其性能等級(jí)分哪幾級(jí)？并解釋符號(hào)的含義。答：高強(qiáng)螺栓連接有兩種類型：摩擦型連接和承壓型連接。高強(qiáng)螺栓性能等級(jí)分8.8級(jí)和10.9級(jí)。

8.8級(jí)和10.9級(jí)：小數(shù)點(diǎn)前數(shù)字代表螺栓抗拉強(qiáng)度分別不低于和，小數(shù)點(diǎn)后數(shù)字表示屈強(qiáng)比。

2、螺栓在構(gòu)件上的排列有幾種形式？應(yīng)滿足什么要求？最小的栓距和端距分別是多少？答：螺栓在構(gòu)件上的排列有兩種形式：并列和錯(cuò)列。應(yīng)滿足三方面要求：①受力要求②施工要求③構(gòu)造要求最小的栓距為，最小的端距為

3、選擇軸心受壓實(shí)腹柱的截面時(shí)應(yīng)考慮哪些原則？

答：①面積的分布應(yīng)盡量開展，以增加截面的慣性矩和回轉(zhuǎn)半徑，提高柱的整體穩(wěn)定性和剛度；

②使兩個(gè)主軸方向等穩(wěn)定性，以達(dá)到經(jīng)濟(jì)效果；③便于與其他構(gòu)件連接；

④盡可能構(gòu)造簡單，制造省工，取材方便。

4、格構(gòu)式軸壓柱應(yīng)滿足哪些要求，才能保證單肢不先于整體失穩(wěn)？

答：①柱對(duì)實(shí)軸的長細(xì)比和對(duì)虛軸的換算長細(xì)比均不得超過容許長細(xì)比；②綴條柱的分肢長細(xì)比

③綴板柱的分肢長細(xì)比且不應(yīng)大于

5、為保證梁腹板的局部穩(wěn)定，應(yīng)按哪些規(guī)定配置加勁肋？答：①當(dāng)時(shí)，應(yīng)按構(gòu)造配置橫向加勁肋；②當(dāng)時(shí)，應(yīng)按計(jì)算配置橫向加勁肋；③，應(yīng)配置橫向加勁肋和縱向加勁肋；

④梁的支座處和上翼緣受有較大固定集中荷載處設(shè)支承加勁肋。6、簡述哪些因素對(duì)鋼材性能有影響

答：化學(xué)成分；冶金缺陷；鋼材硬化；溫度影響；應(yīng)力集中；反復(fù)荷載作用。

4．簡述角焊縫的焊腳尺寸為什么既不能太大也不能太小為了避免焊縫區(qū)的基本金屬過熱，減少焊件的焊接殘余應(yīng)力和殘余變形，角焊縫的焊腳尺寸不宜過大；另外角焊縫的焊腳尺寸不宜過小，否則焊縫因輸入能過小，而焊件厚度較大，以致施焊時(shí)冷卻速度過快，產(chǎn)生的淬硬組織，導(dǎo)致母材開裂5．解釋下列符號(hào)的含義？

（1）Q345BF（2）L100×80×8Q代表屈服點(diǎn)的字母L代表角鋼235代表屈服點(diǎn)100代表長邊寬B代表質(zhì)量等級(jí)80代表短邊寬F代表沸騰鋼

2．簡述普通受剪螺栓連接的破壞形式有哪些種類？（1）螺栓桿被剪斷；（2）擠壓破壞；（3）板件被拉斷；（4）板件端部剪切破壞。2、軸心受壓構(gòu)件的穩(wěn)定承載力與哪些因素有關(guān)?

構(gòu)件的幾何形狀與尺寸；桿端約束程度；鋼材的強(qiáng)度；焊接殘余應(yīng)力；初彎曲；初偏心4、不用計(jì)算梁整體穩(wěn)定的條件？（1）有剛性鋪板密鋪在梁的受壓翼緣上并與其牢固連接，能阻止梁受壓翼緣的側(cè)向位移時(shí)；（2）工字形截面簡支梁受壓翼緣的自由長度與其寬度之比不超過規(guī)定的數(shù)值時(shí)；（3）箱形截面簡支梁，其截面尺寸滿足，且時(shí)。

2、螺栓在構(gòu)件上的排列有幾種形式？應(yīng)滿足什么要求？最小的栓距和端距分別是多少？螺栓在構(gòu)件上的排列有兩種形式：并列和錯(cuò)列。

應(yīng)滿足三方面要求：①受力要求②施工要求③構(gòu)造要求最小的栓距為，最小的端距為

4、圖示實(shí)腹式軸壓柱截面，柱長細(xì)比,鋼材Q345，試判斷該柱腹板的局部穩(wěn)定有無保證？如無保證應(yīng)采取何種措施（至少回答出二種方法）？腹板高厚比為：

該柱腹板的局部穩(wěn)定無保證。采取的措施：①可加大腹板厚度；②可設(shè)置縱向加勁肋1、簡述普通螺栓的五種破壞形式，其中哪幾種破壞形式通過構(gòu)造保證，如何保證，哪幾種破壞形式通過計(jì)算保證？

1螺栓桿被剪斷2孔壁擠壓破壞3板件被拉斷4板件端部沖剪破壞5螺栓桿彎曲破壞4、5是通過構(gòu)造來保證的，4是通過限制端距大于等于2d05是通過被連接構(gòu)件的厚度小于等于螺栓直徑的5倍123是通過計(jì)算來保證3是通過構(gòu)件的強(qiáng)度計(jì)算12是通過抗剪螺栓的計(jì)算來保證

4、簡述鋼材選用的原則。

1結(jié)構(gòu)的重要性2荷載情況3連接方式4結(jié)構(gòu)所處的溫度和環(huán)境5鋼材的厚度5、格構(gòu)柱繞虛軸的穩(wěn)定設(shè)計(jì)為什么要采用換算長細(xì)比？寫出換算長細(xì)比的公式。

格構(gòu)式軸心受壓柱當(dāng)繞虛軸失穩(wěn)時(shí)，剪力主要由綴材分擔(dān)，柱的剪切變形較大，剪力造成的附加撓曲影響不能忽略，故對(duì)虛軸的失穩(wěn)計(jì)算，常以加大長細(xì)比的辦法來考慮剪切變形的影響，加大后的長細(xì)比稱為換算長細(xì)比。雙肢綴條式柱的換算長細(xì)比的計(jì)算公式：雙肢綴板式柱的換算長細(xì)比的計(jì)算公式：

3、為什么要規(guī)定螺栓排列的最大和最小間距？螺栓在構(gòu)件上的排列有兩種形式：并列和錯(cuò)列。無論哪一種排列形式，都應(yīng)滿足三方面要求：①受力要求：端距過小，端部撕裂；受壓，順內(nèi)力方向，中距過大，鼓曲。②施工要求：外排拴距過大，潮氣易侵入。③構(gòu)造要求：螺栓間距不能太近，滿足凈空要求，便于安裝。根據(jù)以上要求，規(guī)范規(guī)定螺栓排列要滿足最大和最小間距。

4.三種屈曲：彎曲屈曲：彎矩平面內(nèi)屈曲，繞其非對(duì)稱形心軸屈曲扭轉(zhuǎn)屈曲：扭矩作用產(chǎn)生的屈曲，

彎扭屈曲：彎矩平面外，繞其對(duì)稱形心軸屈曲

6.梁的整體失穩(wěn)：梁的跨度中間無側(cè)向支撐時(shí)，當(dāng)荷載較大的時(shí)候，梁將同時(shí)產(chǎn)生較大的側(cè)向彎曲和扭轉(zhuǎn)變形，最后很快地使梁喪失繼續(xù)承載的能力，便是梁的整體失穩(wěn)。

影響因素：側(cè)向支撐點(diǎn)之間的距離；截面尺寸，包括各種慣性矩；梁端支座對(duì)截面的約束；梁所受荷載類型；梁沿荷載高度方向的荷載作用點(diǎn)位置

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小結(jié)

一英漢互譯

強(qiáng)度strength碳素鋼carbonsteel變截面梁non-uniformcross-sectionbeam壓彎構(gòu)件beam-column應(yīng)力集中stress

concentration塑性破壞plasticfailure連接connection整體穩(wěn)定overallstability截面彎曲剛度flexuralrigidityofsection高強(qiáng)度螺栓High-strengthbolt

屈強(qiáng)比：是鋼材的屈服強(qiáng)度與抗拉強(qiáng)度的比值。抗拉強(qiáng)度fu是鋼材破壞前能承受的最大應(yīng)力，fu高則可提高結(jié)構(gòu)的安全保障，屈強(qiáng)比愈低鋼材的安全儲(chǔ)備愈大。

鋼材的三項(xiàng)主要力學(xué)性能指標(biāo)為抗拉強(qiáng)度、屈服點(diǎn)、伸長率。

用結(jié)構(gòu)鋼材制成的拉伸試件進(jìn)行拉伸試驗(yàn)時(shí)，得到的平均應(yīng)力-應(yīng)變關(guān)系曲線(σ-ε關(guān)系曲線)可分為彈性階段、彈塑性階段、塑性階段、強(qiáng)化階段和頸縮階段。

塑性破壞：也成延性破壞。破壞特征是構(gòu)件應(yīng)力超過屈服點(diǎn)fy，并達(dá)到抗拉強(qiáng)度極限fu后，構(gòu)件產(chǎn)生明顯的變形并斷裂；塑性破壞的斷口常為杯形，呈纖維狀，色澤發(fā)暗。塑性破壞前有很明顯的變形，便于發(fā)現(xiàn)和補(bǔ)救。是由于剪應(yīng)力超過晶�？辜裟芰Χ�產(chǎn)生。

脆性破壞：脆性破壞在破壞前無明顯變形，平均應(yīng)力亦小，沒有任何預(yù)兆。是突然發(fā)生的，危險(xiǎn)性大，應(yīng)盡量避免。脆性破壞是由于拉應(yīng)力超過晶粒抗拉能力而產(chǎn)生。

影響鋼材脆斷的直接因素：裂紋尺寸，作用應(yīng)力和材料的韌性。此外冷加工、加載速率都有影響。

疲勞破壞：鋼材在反復(fù)荷載作用下，應(yīng)力雖然還低于極限強(qiáng)度，甚至還低于屈服點(diǎn)，也會(huì)發(fā)生破壞，這種破壞稱為疲勞破壞。首先由于鋼材內(nèi)部結(jié)構(gòu)不均勻和應(yīng)力分布不均勻引起。應(yīng)力集中可以使個(gè)別晶粒很快出現(xiàn)塑性變形及硬化等，從而大大降低鋼材的疲勞強(qiáng)度。

鋼材的疲勞破壞與反復(fù)荷載引起的應(yīng)力種類、應(yīng)力循環(huán)形式、應(yīng)力循環(huán)次數(shù)、應(yīng)力集中程度和殘余應(yīng)力有關(guān)。

損傷：塑性損傷、疲勞損傷、材質(zhì)的變化及蠕變損傷。

軋制的鋼材愈小，其強(qiáng)度也愈高，塑性和沖擊韌性也愈好。

時(shí)效使鋼材強(qiáng)度提高，塑性降低，特別是沖擊韌性大大降低，鋼材變脆。

冷作硬化：鋼結(jié)構(gòu)制造時(shí)，在冷（常溫）加工過程中引起的鋼材硬化現(xiàn)象，通常稱為冷作硬化。冷作硬化會(huì)改變鋼材力學(xué)性能，即強(qiáng)度（比例極限、屈服點(diǎn)和抗拉強(qiáng)度等）提高，但是降低了鋼材的塑形和沖擊韌性，增加出現(xiàn)脆性破壞的可能性，對(duì)鋼結(jié)構(gòu)是有害的。

應(yīng)力集中：在鋼結(jié)構(gòu)構(gòu)件中不可避免的存在著孔洞、槽口、凹角、裂縫、厚度變化、形狀變化、內(nèi)部缺陷等，此時(shí)軸心受力構(gòu)件在截面變化處應(yīng)力不在保持均勻分布，而是在一些區(qū)域產(chǎn)生局部高峰應(yīng)力，在另外一些區(qū)域則應(yīng)力降低，形成所謂的應(yīng)力集中現(xiàn)象。

鋼材種類：碳素結(jié)構(gòu)鋼和低合金結(jié)構(gòu)鋼。采用低合金鋼的主要目的是減輕結(jié)構(gòu)重量，節(jié)約鋼材和延長使用壽命。

鋼材選用的原則：既能使結(jié)構(gòu)安全可靠和滿足使用要求，又要最大可能節(jié)約鋼材和降低造價(jià)。

鋼結(jié)構(gòu)可能破壞形式：結(jié)構(gòu)整體失穩(wěn)、結(jié)構(gòu)和構(gòu)件的局部失穩(wěn)、結(jié)構(gòu)的塑性破壞、結(jié)構(gòu)的脆性斷裂、結(jié)構(gòu)的疲勞破壞、結(jié)構(gòu)的損傷累積破壞。

結(jié)構(gòu)整體失穩(wěn)破壞是指作用在結(jié)構(gòu)上的外荷載尚未達(dá)到按強(qiáng)度計(jì)算得到的結(jié)構(gòu)破壞荷載時(shí)，結(jié)構(gòu)已不能承擔(dān)并產(chǎn)生較大變形，整體結(jié)構(gòu)偏離原來的平衡位置而倒塌。

結(jié)構(gòu)和構(gòu)件局部失穩(wěn)是指結(jié)構(gòu)和構(gòu)件在保持整體穩(wěn)定的條件下，結(jié)構(gòu)中局部構(gòu)件或構(gòu)件中的板件已不能承受外荷載作用而失去穩(wěn)定。殘余應(yīng)力：鋼結(jié)構(gòu)構(gòu)件在軋制、冷加工和焊接制作等過程中都會(huì)在鋼結(jié)構(gòu)的截面上產(chǎn)生應(yīng)力，稱為殘余應(yīng)力。

應(yīng)力塑形重分布：在靜態(tài)荷載和塑性破壞的情況下，殘余應(yīng)力的存在或應(yīng)力集中現(xiàn)象的出現(xiàn)并不影構(gòu)件的強(qiáng)度。因?yàn)楫?dāng)應(yīng)力達(dá)到屈服點(diǎn)時(shí)，由于流幅的存在，不均勻的應(yīng)力會(huì)逐漸趨向平均，出現(xiàn)了應(yīng)力塑形重分布。

受彎構(gòu)件的強(qiáng)度破壞常以截面形成塑性鉸喂破壞標(biāo)志。在超靜定結(jié)構(gòu)中，一個(gè)截面形成塑性鉸并不標(biāo)志結(jié)構(gòu)喪失承載能力。

影響疲勞強(qiáng)度的主要因素是應(yīng)力集中。

影響結(jié)構(gòu)脆性斷裂的因素：裂紋、應(yīng)力、材料：鋼板厚度，應(yīng)力狀態(tài)，工作溫度，加荷速率。

防止鋼材脆性斷裂的措施:設(shè)計(jì)時(shí)注意使荷載能多路徑傳遞，正確選用鋼材，合理制造、安裝。

拉彎構(gòu)件強(qiáng)度計(jì)算準(zhǔn)則：1）邊緣纖維屈服準(zhǔn)則“在構(gòu)件最大截面上，截面邊緣處的最大應(yīng)力達(dá)到屈服時(shí)即認(rèn)為拉彎構(gòu)件達(dá)到了強(qiáng)度計(jì)算準(zhǔn)則；2）全截面屈服準(zhǔn)則構(gòu)件最大受力截面的全部受拉和受壓區(qū)的應(yīng)力都達(dá)到屈服。此時(shí)，這一截面在拉力和彎矩共同作用下形成塑性鉸；3）部分發(fā)展塑性準(zhǔn)則構(gòu)件的最大受力截面的部分受拉和受壓區(qū)的應(yīng)力達(dá)到屈服點(diǎn)。

軸心受壓構(gòu)件可能破壞形式：強(qiáng)度破壞、整體失穩(wěn)破壞和局部失穩(wěn)。整體失穩(wěn)包括彎曲失穩(wěn)、彎扭失穩(wěn)、扭轉(zhuǎn)失穩(wěn)。

格構(gòu)式壓桿繞虛軸失穩(wěn)時(shí)，其整體穩(wěn)定性與實(shí)腹式不完全相同，需要考慮在剪力作用下柱肢和綴條或綴板變形的影響。

軸心受壓綴條格構(gòu)構(gòu)件的局部穩(wěn)定：受壓構(gòu)件單肢截面板件的局部穩(wěn)定、受壓構(gòu)件單肢自身的穩(wěn)定以及綴條的穩(wěn)定。

當(dāng)綴條采用單角鋼時(shí)，考慮到受力偏心的不利影響，引入折減系數(shù)r0.受彎構(gòu)件：只受彎矩作用或彎矩與剪力共同作用的構(gòu)件稱為受彎構(gòu)件。

受彎構(gòu)件的整體失穩(wěn)：單向受彎構(gòu)件在荷載作用下，雖然最不利截面上的彎矩或者彎矩與其他內(nèi)力的組合效應(yīng)還低于截面的承載強(qiáng)度，但構(gòu)件可能突然偏離原來的彎曲變形平面，發(fā)生側(cè)向撓曲和扭轉(zhuǎn)，稱為受彎構(gòu)件的整體失穩(wěn)。

自由扭轉(zhuǎn)的特點(diǎn)：截面上的應(yīng)力為扭轉(zhuǎn)引起的剪應(yīng)力；構(gòu)件單位長度的扭轉(zhuǎn)角處處相等。

翹曲應(yīng)力：雙力矩和約束力矩分別引起截面上的正應(yīng)力和剪應(yīng)力。

影響臨界彎矩的主要因素：1）截面的側(cè)向抗彎剛度EIy、抗扭剛度GIt和抗翹曲剛度EIw愈大，臨界彎矩愈大；2）構(gòu)件的跨度L愈小，臨界彎矩愈大；3）By值愈大則臨界彎矩愈大；4）構(gòu)件受純彎曲時(shí)，彎矩圖為矩形，梁中所有截面的彎矩都相等；5)橫向荷載在截面上的作用位置；6）支承對(duì)位移的約束程度愈大，則臨界彎矩愈大。

腹板局部穩(wěn)定的保證及加勁肋的種類：1)限制板件寬厚比2）在腹板設(shè)置加勁肋

加勁肋種類：1僅用橫向加勁肋加強(qiáng)2同時(shí)用橫向加勁肋和縱向加勁肋加強(qiáng)3在受壓翼緣與縱向加勁肋之間設(shè)短加勁肋

鋼結(jié)構(gòu)的連接通常有焊接、鉚接和螺栓連接。

鋼結(jié)構(gòu)連接原則：安全可靠、傳力明確、構(gòu)造簡單、制造方便、節(jié)約鋼材。

高強(qiáng)度螺栓摩擦型連接和承壓性連接。

引弧板的作用：對(duì)接焊縫的起點(diǎn)和終點(diǎn)常因不能熔透而出現(xiàn)凹形的焊口，受力后易出現(xiàn)裂縫及應(yīng)力集中。為避免這種不利情況的出現(xiàn)，施焊時(shí)常將焊縫兩端施焊至引弧板上，然后將多余部分割掉。

對(duì)接焊縫的計(jì)算長度為焊縫實(shí)際長度減去2t，t在對(duì)接接頭中為連接件的較小厚度，在T形板連接中為腹板厚度。

角焊縫的計(jì)算長度為實(shí)際長度減去焊縫起點(diǎn)和終點(diǎn)各hf.hf角焊縫焊腳尺寸。

直角角焊縫的截面形式有普通焊縫、平坡焊縫、深熔焊縫等。焊接方法：電弧焊、電渣焊、電阻焊和氣焊。

Q235焊件E43型系列焊條Q345E50型系列焊條Q390/Q420E55型

部分焊透的對(duì)接焊縫的計(jì)算應(yīng)按角焊縫計(jì)算。彎矩作用在實(shí)軸平面內(nèi)的雙肢格構(gòu)式壓彎柱應(yīng)進(jìn)行彎矩作用平面內(nèi)穩(wěn)定性、彎矩作用平面外的穩(wěn)定性和綴材的計(jì)算。

對(duì)接焊縫三級(jí)檢驗(yàn)：三級(jí)檢驗(yàn)只要求通過外觀檢查，二級(jí)檢驗(yàn)要求通過外觀檢查和超聲波探傷檢查，一級(jí)檢驗(yàn)要求通過外觀檢查，超聲波探傷檢查和X射線檢查。

簡答題

1．簡述鋼結(jié)構(gòu)對(duì)鋼材的基本要求。答：(1)較高的強(qiáng)度（抗拉強(qiáng)度fu和屈服點(diǎn)fy）；(2)足夠的變形能力（塑性和韌性）；(3)良好的工藝性能（冷加工、熱加工和可焊性能）；(4)根據(jù)結(jié)構(gòu)的具體工作條件，有時(shí)還要求鋼材具有適應(yīng)低溫、高溫和腐蝕性環(huán)境的能力。

2．為何要規(guī)定螺栓排列的最大和最小容許距離？答：為了避免螺栓周圍應(yīng)力集中相互影響、鋼板的截面削弱過多、鋼板在端部被螺栓沖剪破壞、被連接板件間發(fā)生鼓曲現(xiàn)象和滿足施工空間要求等，規(guī)定了螺栓排列的最大和最小容許距離。

3．計(jì)算格構(gòu)式軸心受壓構(gòu)件繞虛軸的整體穩(wěn)定時(shí)，為什么采用換算長細(xì)比？答：格構(gòu)式軸心受壓構(gòu)件，當(dāng)繞虛軸失穩(wěn)時(shí)，因肢件之間并不是連續(xù)的板而只是每隔一定距離用綴條或綴板聯(lián)系起來，構(gòu)件的剪切變形較大，剪力造成的附加影響不能忽略。因此，采用換算長細(xì)比來考慮綴材剪切變形對(duì)格構(gòu)式軸心受壓構(gòu)件繞虛軸的穩(wěn)定承載力的影響

4．化學(xué)成分碳、硫、磷對(duì)鋼材的性能有哪些影響？答：碳含量增加，強(qiáng)度提高，塑性、韌性和疲勞強(qiáng)度下降，同時(shí)惡化可焊性和抗腐蝕性。硫使鋼熱脆，磷使鋼冷脆。但磷也可提高鋼材的強(qiáng)度和抗銹性。

5．抗剪普通螺栓有哪幾種可能的破壞形式？如何防止？

答：有五種情況：螺栓桿被剪斷、孔壁擠壓、板被拉斷、鋼板剪斷、螺栓桿彎曲破壞。防止方法：。第③種破壞形式采用構(gòu)件強(qiáng)度驗(yàn)算保證；第④種破壞形式由螺栓端距≥2d0保證。第①、②種破壞形式通過螺栓計(jì)算保證。（5）限制板疊厚不超過5d一避免螺桿彎曲過大而破壞

6．哪些因素影響軸心受壓構(gòu)件的穩(wěn)定承載力？答：構(gòu)件的初彎曲、荷載的初偏心、殘余應(yīng)力的分布以及構(gòu)件的約束情況等。

7.化學(xué)成分碳、硫、磷對(duì)鋼材的性能有哪些影響？答：碳含量增加，強(qiáng)度提高，塑性、韌性和疲勞強(qiáng)度下降，同時(shí)惡化可焊性和抗腐蝕性。硫使鋼熱脆，磷使鋼冷脆。但磷也可提高鋼材的強(qiáng)度和抗銹性。

8.簡述鋼結(jié)構(gòu)連接方法的種類。答：鋼結(jié)構(gòu)的連接方法可分為焊接連接、螺栓連接和鉚釘連接三種。

9.格構(gòu)式構(gòu)件截面考慮塑性發(fā)展嗎？答：格構(gòu)式構(gòu)件截面不考慮塑性發(fā)展，按邊緣屈服準(zhǔn)則計(jì)算，因?yàn)榻孛嬷胁靠招摹?/p>

10．什么情況下會(huì)產(chǎn)生應(yīng)力集中，應(yīng)力集中對(duì)鋼材材性能有何影響？答：實(shí)際的鋼結(jié)構(gòu)構(gòu)件有時(shí)存在著孔洞、槽口、凹角、截面突然改變以及鋼材內(nèi)部缺陷等。此時(shí)，構(gòu)件中的應(yīng)力分布將不再保持均勻，產(chǎn)生應(yīng)力集中。在負(fù)溫或動(dòng)力荷載作用下，應(yīng)力集中的不利影響將十分突出，往往是引起脆性破壞的根源。

11．簡述普通螺栓連接與高強(qiáng)度螺栓摩擦型連接在彎矩作用下計(jì)算時(shí)的不同點(diǎn)。答：在彎矩作用下，普通螺栓連接計(jì)算時(shí)假定中和軸位于彎矩所指的最下列螺栓處，高強(qiáng)度螺栓摩擦型連接計(jì)算時(shí)中和軸位于螺栓形心軸處。

12．格構(gòu)式構(gòu)件截面考慮塑性發(fā)展嗎？為什么？答：格構(gòu)式構(gòu)件截面不考慮塑性發(fā)展，按邊緣屈服準(zhǔn)則計(jì)算，因?yàn)榻孛嬷胁靠招?/p>

13．鋼結(jié)構(gòu)焊接連接方法的優(yōu)點(diǎn)和缺點(diǎn)有哪些？答：焊接連接的優(yōu)點(diǎn)：焊接間可以直接連接，構(gòu)造簡單，制作方便；不削弱截面，節(jié)省材料；連接的密閉性好，結(jié)構(gòu)的剛度大；可實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化操作，提高焊接結(jié)構(gòu)的質(zhì)量。焊接連接的缺點(diǎn)：焊縫附近的熱影響區(qū)內(nèi)，鋼材的金相組織發(fā)生改變，導(dǎo)致局部材質(zhì)變脆；焊接殘余應(yīng)力和殘余變形使受壓構(gòu)件承載力降低；焊接結(jié)構(gòu)對(duì)裂紋很敏感，局部裂紋一旦發(fā)生，容易擴(kuò)展至整個(gè)截面，低溫冷脆問題較為突出。

14．什么是疲勞斷裂?影響鋼材疲勞強(qiáng)度的因素?答：鋼材的疲勞斷裂是微觀裂紋在連續(xù)反復(fù)荷載作用下不斷擴(kuò)展直至斷裂的脆性破壞。鋼材的疲勞強(qiáng)度取決于構(gòu)造狀況(應(yīng)力集中程度和殘余應(yīng)力)、作用的應(yīng)力幅△盯、反復(fù)荷載的循環(huán)次數(shù)15．高強(qiáng)度螺栓連接和普通螺栓連接的主要區(qū)別是什么．答：高強(qiáng)度螺栓連接和普通螺栓連接的主要區(qū)別在于普通螺栓連接在受剪時(shí)依靠螺栓栓桿承壓和抗剪傳遞剪力，在擰緊螺帽時(shí)螺栓產(chǎn)生的預(yù)拉力很小，其影響可以忽略。而高強(qiáng)度螺栓除了其材料強(qiáng)度高之外，擰緊螺栓還施加很大的預(yù)拉力，使被連接板件的接觸面之間產(chǎn)生壓緊力，因而板件間存在很大管摩擦力

16．什么是梁的整體失穩(wěn)現(xiàn)象?答：梁主要用于承受彎矩，為了充分發(fā)揮材料的強(qiáng)度，其截面通常設(shè)計(jì)成高而窄的形式。當(dāng)荷載較小時(shí)，僅在彎矩作用平面內(nèi)彎曲，當(dāng)荷載增大到某一數(shù)值后，梁在彎矩作用平面內(nèi)彎曲的同時(shí)，將突然發(fā)生側(cè)向彎曲和扭轉(zhuǎn)，并喪失繼續(xù)承載的能力，這種現(xiàn)象稱為梁的彎扭屈曲或整體失穩(wěn)

17、為什么要限制最大最小焊腳尺寸？

答：1）焊腳尺寸不宜太小，以保證焊縫的最小承載能力，并防止焊縫因冷卻過快而產(chǎn)生裂隙；2）焊腳尺寸不宜太大，以避免焊縫穿透較薄的焊件，hf不宜大于較薄焊件厚度的1、2倍。

18、軸心受力構(gòu)件常用什么樣的截面形式；他們各有何特點(diǎn)？

答：實(shí)腹式和格構(gòu)式；特點(diǎn)：實(shí)腹式：構(gòu)件制作簡單，與其他構(gòu)件的連接也比較方便。格構(gòu)式：容易使壓桿實(shí)現(xiàn)兩主軸方向的等穩(wěn)性，剛度大，抗扭性好，用料較省

19、實(shí)腹式軸心受壓柱和格構(gòu)式軸心受壓柱的設(shè)計(jì)計(jì)算步驟有何不同？答：實(shí)腹式：（1）先假定桿件的長細(xì)比，求出需要的截面面積。

（2）計(jì)算出對(duì)應(yīng)于假定長細(xì)比兩個(gè)主軸的回轉(zhuǎn)半徑（3）計(jì)算出截面特征。（4）局部穩(wěn)定性驗(yàn)算。(5)剛度驗(yàn)算。軸心受壓格構(gòu)式構(gòu)件的設(shè)計(jì)和軸心受壓實(shí)腹式構(gòu)件相似，應(yīng)考慮強(qiáng)度、剛度（長細(xì)比）、整體穩(wěn)定和局部穩(wěn)定。此外軸心受壓格構(gòu)式構(gòu)件設(shè)計(jì)還包括材的設(shè)計(jì)。

19、鋼梁腹板配置加勁肋的種類有哪些；其各自的主要作用是什么？答：有三種（1）橫向加勁肋：防止由剪力和局部壓應(yīng)力可能引起的腹板失穩(wěn)；（2）縱向加勁肋：主要是防止由彎曲壓應(yīng)力可能引起的腹板失穩(wěn)；（3）短加勁肋：主要防止局部壓應(yīng)力可能引起的腹板失穩(wěn)。梁腹板的主要左永生抗剪，相比下，剪應(yīng)力是最容易引起腹板失穩(wěn)，因此，三種加勁肋中橫向加勁肋是最常采用的。20、鋼梁的設(shè)計(jì)主要包括哪幾項(xiàng)內(nèi)容？答：（1）確定結(jié)構(gòu)方案，（2）確定梁的高度，（3）梁的截面選擇，（4）驗(yàn)算梁的強(qiáng)度。（5）驗(yàn)算梁的整體穩(wěn)定，（6）驗(yàn)算梁的剛度，（7）驗(yàn)算梁的局部穩(wěn)定，（8）驗(yàn)算腹板屈曲后梁的強(qiáng)度（9）構(gòu)造設(shè)計(jì)（10）繪制設(shè)計(jì)圖

21、拉彎構(gòu)件和壓彎構(gòu)件時(shí)什么樣的極限狀態(tài)作為設(shè)計(jì)依據(jù)？

答：滿足承載能力極限狀態(tài)和正常使用極限狀態(tài)的要求。拉彎構(gòu)件一般只計(jì)算其強(qiáng)度和剛度，但當(dāng)構(gòu)件一承受彎矩為主、近乎于壓彎構(gòu)件時(shí)也要計(jì)算構(gòu)件的整體穩(wěn)定及受壓板件和分肢的局部穩(wěn)定，對(duì)壓彎構(gòu)件，則要計(jì)算強(qiáng)度、整體穩(wěn)定（在單向彎矩作用時(shí)，應(yīng)計(jì)算彎矩作用平面內(nèi)穩(wěn)定和彎矩作用平面外穩(wěn)定）、局部穩(wěn)定和剛度。

22、鋼結(jié)構(gòu)的特點(diǎn)是什么，主要體系有哪些？

答：優(yōu)點(diǎn):1，強(qiáng)度高，塑性好和韌性好；2，材質(zhì)均勻，工作可靠性高；3，制造簡便，施工周期短，具有良好的裝配性；4，有可焊性；5，具有不滲漏性，便于做成密閉結(jié)構(gòu)；6，是綠色建筑，具備可持續(xù)發(fā)展的特性；6，抗震性好，耐熱性好。不足：耐腐蝕性差，耐熱但不耐火，且價(jià)格較貴。

23、為了保證實(shí)腹式軸壓桿件組成板件的局部穩(wěn)定，有哪幾種處理方法?

答：對(duì)翼緣板，可通過增加其厚度，使其寬厚比不超過一定的限值以確保其滿足局部穩(wěn)定性要求；對(duì)腹板，一方面可以通過增加其厚度，使其高厚比不超過一定的限值，也可在腹板中央沿腹板全長設(shè)置一根縱向加勁肋，以保證其局部穩(wěn)定性要求。

24、受彎構(gòu)件采用什么樣的截面形式較合理？

受彎構(gòu)件常用矩形、T形、I字形、環(huán)形、槽形板、空心板等對(duì)稱截面和倒L形等不對(duì)稱截面

25、請(qǐng)說出單向應(yīng)力狀態(tài)下鋼材的基本力學(xué)性能指標(biāo)。

答：屈服強(qiáng)度，極限抗拉強(qiáng)度，伸長率，彈性模量，冷彎性能26、焊縫的質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)分為幾級(jí)？應(yīng)分別對(duì)應(yīng)于哪些受力性質(zhì)的構(gòu)件和所處部位。

答：焊縫的質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)分為三級(jí)。角焊縫和一般對(duì)接焊縫采用三級(jí)即可，與鋼材等強(qiáng)度的受拉受彎對(duì)接焊縫則應(yīng)用一級(jí)或二級(jí)，須對(duì)焊縫附近主體金屬作疲勞計(jì)算的橫向?qū)�接焊縫用一級(jí)，縱向?qū)�接焊縫和翼緣連接焊縫用二級(jí)。

27、請(qǐng)簡述實(shí)腹式受壓構(gòu)件的截面設(shè)計(jì)原則。

答：等穩(wěn)定性，寬肢薄壁，制造省工，連接簡便

28、試列出普通螺栓抗剪連接破壞的5種破壞形式及解決措施？。答:螺栓桿被剪壞，螺栓桿受彎破壞，孔壁擠壓破壞，連接板被拉壞，連接板被剪壞。

措施：對(duì)于螺栓桿被剪斷、孔壁擠壓及板被拉斷，要進(jìn)行計(jì)算；對(duì)于鋼板剪斷和螺栓桿彎曲，可通過限制端距e3≥2d0,以避免板應(yīng)受螺栓桿擠壓而被剪斷；限制板疊厚度不超過5d，一避免螺栓桿彎曲過大而影響承載能力

三、計(jì)算題

31.試計(jì)算題31圖所示角焊縫連接的焊腳尺寸(hf?)

已知:連接承受靜力荷載設(shè)計(jì)值P300kN,N240kN,鋼材為Q235BF,焊條為E43型,ffw160N/mm2。

解:N240kN,V300kN,M3001202401500

N240103591Ae20.7hf(30010)hfNV300103739Ae20.7hf(30010)hfVN259127932()(V)2()()≤ffw160N/mm2122.122.hfhfhf≥552.mm

.t115.104.7mmhfmin15.t212.89.6mmhfmax12取hf6mm

32.試驗(yàn)算題32圖所示摩擦型高強(qiáng)度螺栓連接的強(qiáng)度是否滿足設(shè)計(jì)要求。已知：被連接構(gòu)件鋼材為Q235BF，8.8級(jí)M的高強(qiáng)度螺栓,高強(qiáng)度螺栓的設(shè)計(jì)預(yù)拉力P=110kN,接觸面噴砂后涂無機(jī)富鋅漆，抗滑移系數(shù)為0.35。解:NF250200kN

454533VF250150kN

55M201*014000KNmmNtNMy201*4000140202040kN222nmyi1022(70140)Nt40kN08.P08.11088kN

bNv09.nf(p125.Nt)09.1035.(110125.40)189.kN

NvV150b15kNNv18.9kN安全n10四、計(jì)算題

1.如圖所示，鋼牛腿與鋼柱采用對(duì)接焊縫進(jìn)行連接。已知鋼牛腿的截面尺寸為：翼緣板寬b=250mm，厚度為t=14mm；腹板高度h0=300mm，厚度為tw=12mm。作用于牛腿上的偏心荷載設(shè)計(jì)值為250KN(靜力荷載)，偏心距為e=170mm。鋼材為Q235，采用手工焊，焊條為E43型，采用引弧板，焊縫質(zhì)量等級(jí)為二級(jí)，試對(duì)此連接進(jìn)行驗(yàn)算。(15分)(已知fwv=125N/mm2，fwt=fwc=215N/mm2)注意：為降低計(jì)算量，這里已給出構(gòu)件截面的部分幾何特性參數(shù)：對(duì)接焊縫截面形心軸距翼緣外邊緣距離為y0=86.6mm，y1=y0=86.6mm,y2=227.4mm,Ix=7074cm4,Aw=36cm2。

1.解：由于翼緣處剪應(yīng)力很小，可以認(rèn)為全部剪力由腹板處的豎直焊縫均勻承

受，而彎矩由整個(gè)T形截面焊縫承受。荷載設(shè)計(jì)值計(jì)算：V=F=250KN

M=250×0.17=42.5KNm驗(yàn)算正應(yīng)力：σσ

M

My142.510686.62w

=52N/mmIy=ix=

1×2×1.2×253=3125cm412IxA23237=15.64cm95iy=λx=λy=

IyA3125=5.74cm95lox1200=76.7ix15.64loy400=69.7iy5.74(2)強(qiáng)度驗(yàn)算：

因截面無削弱，所以這里無需驗(yàn)算強(qiáng)度。(3)整體穩(wěn)定性驗(yàn)算：

截面對(duì)x、y軸彎曲屈曲都屬于b類截面，故整體穩(wěn)定性由繞x軸屈曲控制。

由λx=76.7查表得：y=0.709

N1201*032

=178.2N/mm

解：荷載設(shè)計(jì)值計(jì)算。

P=1.2×40+1.4×70=146KN

PL1466=219KNm44PV==73KN

2M=

(1)構(gòu)件截面幾何特性計(jì)算：iy=

IyA7861=7.88cm126.6λy=

loy600=76.1iy7.88(2)強(qiáng)度驗(yàn)算：抗彎強(qiáng)度σ=

Mymax2191062372

=101.5N/mmbbyt22354320Ah1()24.4hfyyWx43201*6.647.476.11.221()176.1221584.447.4=0.81×

=1.834>0.6b1.10.46460.12690.46460.1269=0.8983/21.1bb1.8341.8341.5M2191062=113N/mm已知：鋼材為Q235BF，焊條為E43型，ff160N/mm2

．NP,VP,MP120

4p103N5N0.33pAe20.762903p103N5N0.25pAe20.76290453535

M3p1201*3M50.61p

1Wf220.762906NM20.33P0.61P2()(V)2()(0.25P)2ffw160N/mm21.221.22P197.5kN

6．題33圖所示為一軸心受壓柱的工字形截面，該柱承受軸心壓力設(shè)計(jì)值N=4500kN,計(jì)算長度為ox7m,oy3.5m,鋼材為Q235BF，f205N/mm2，驗(yàn)算該柱的剛度和整體穩(wěn)定性。

A27500mm2,Ix1.5089109mm4,Iy4.1667108mm4[]150。

150.983200.970250.953300.936350.918400.899450.878解：ixIx234.2mm

AiyIyA123.1mm

（1）剛度驗(yàn)算：xmax29.9[]150

lox700029.9ix234.2yloyiy350028.4123.1（2）整體穩(wěn)定算：當(dāng)29.9時(shí)，0.936

N4500103192.3N/mm2f205N/mm2A0.9362757.焊接工字形截面簡支梁跨度6m,上翼緣受集中荷載作用,設(shè)計(jì)值如題7圖所示,鋼材為Q235BF,f315N/mm2,fy345N/mm2.忽略梁自重,試驗(yàn)算梁的整體穩(wěn)定性和

局部穩(wěn)定性。

Ix6.14108mm4,Iy3.125107mm4,A9456mm2,Wx2.05106mm3,iy57.5mm4320Ah1t122353/2。1()0.68,b1.10.4646/b0.1269/b24.4hfyyWxb0.82(1)整體穩(wěn)定計(jì)算：

最大彎矩Mx201*400kMm

b0.680.6,b0.64b0.680.6,b0.64Mx/(bWx)

400106/(0.642.05106)305N/mm2f滿足要求

（3）驗(yàn)算局部穩(wěn)定

翼緣b122mm,tf12mm,b/tf10.213235/fy10.7滿足要求

腹板h0/tw576/69680235/fy66

h0/tw96170235/fy140

應(yīng)布置橫向加勁肋

8．題8圖所示天窗架側(cè)腿為2L100×80×6長肢相連組成的T形截面，高度為l，兩端鉸接，N和q為荷載的設(shè)計(jì)值，W1x，W2x分別為截面上1點(diǎn)、2點(diǎn)的抵抗矩，鋼材為Q235BF。寫出：（1）如題35圖所示q方向作用時(shí)，彎矩作用平面內(nèi)穩(wěn)定的計(jì)算公式和彎矩作用平面外穩(wěn)定的計(jì)算公式。

（2）當(dāng)q方向相反時(shí)，相應(yīng)的計(jì)算公式。

NmxMxf（1）平面內(nèi)：

xAx2W2x(10.8N/NEX)ql2Mx8

M平面外：NtxxfyAbW2x

（2）平面內(nèi)：NmxMxf平面外：xAx1W1x(10.8N/NEX)

NmxMxAf

x2W2x(11.25N/NEX)NtxMxf

yAbW1x

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