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(zhǎng)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(zhǎng)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(zhǎng)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(lái)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(guò)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(méi)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(zhǎng)細(xì)比的計(jì)算公式是什么？為什么對(duì)虛軸用換算長(zhǎng)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(zhǎng)細(xì)比的計(jì)算公式：

雙肢綴板式柱的換算長(zhǎng)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(zhǎng)細(xì)比的辦法來(lái)考慮剪切變形的影響，加大后的長(zhǎng)細(xì)比稱為換算長(zhǎng)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(jiǎn)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(kāi)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(jiǎn)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(zhǎng)細(xì)比和對(duì)虛軸的換算長(zhǎng)細(xì)比均不得超過(guò)容許長(zhǎng)細(xì)比；②綴條柱的分肢長(zhǎng)細(xì)比

③綴板柱的分肢長(zhǎng)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(jiǎn)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(jiǎn)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(guò)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(guò)大；另外角焊縫的焊腳尺寸不宜過(guò)小，否則焊縫因輸入能過(guò)小，而焊件厚度較大，以致施焊時(shí)冷卻速度過(guò)快，產(chǎn)生的淬硬組織，導(dǎo)致母材開(kāi)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(zhǎng)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(jiǎn)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(jiǎn)支梁受壓翼緣的自由長(zhǎng)度與其寬度之比不超過(guò)規(guī)定的數(shù)值時(shí)；（3）箱形截面簡(jiǎn)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(zhǎng)細(xì)比,鋼材Q345，試判斷該柱腹板的局部穩(wěn)定有無(wú)保證？如無(wú)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(wú)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(jiǎn)述普通螺栓的五種破壞形式，其中哪幾種破壞形式通過(guò)構(gòu)造保證，如何保證，哪幾種破壞形式通過(guò)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(guò)構(gòu)造來(lái)保證的，4是通過(guò)限制端距大于等于2d05是通過(guò)被連接構(gòu)件的厚度小于等于螺栓直徑的5倍123是通過(guò)計(jì)算來(lái)保證3是通過(guò)構(gòu)件的強(qiáng)度計(jì)算12是通過(guò)抗剪螺栓的計(jì)算來(lái)保證

4、簡(jiǎn)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(zhǎng)細(xì)比？寫(xiě)出換算長(zhǎng)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(zhǎng)細(xì)比的辦法來(lái)考慮剪切變形的影響，加大后的長(zhǎng)細(xì)比稱為換算長(zhǎng)細(xì)比。雙肢綴條式柱的換算長(zhǎng)細(xì)比的計(jì)算公式：雙肢綴板式柱的換算長(zhǎng)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(wú)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(guò)小，端部撕裂；受壓，順內(nèi)力方向，中距過(guò)大，鼓曲。②施工要求：外排拴距過(guò)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(wú)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?jiǎn)适Ю^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f(wàn)lexuralrigidityofsection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�？估瓘�(qiáng)度f(wàn)u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(zhǎng)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(guò)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(guò)晶�？辜裟芰Χ�產(chǎn)生。

脆性破壞：脆性破壞在破壞前無(wú)明顯變形，平均應(yīng)力亦小，沒(méi)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(guò)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(guò)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(zhǎng)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(lái)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(guò)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)：?jiǎn)蜗蚴軓潣?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(lái)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(zhǎng)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(jiǎn)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(zhǎng)度為焊縫實(shí)際長(zhǎng)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(zhǎng)度為實(shí)際長(zhǎng)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(guò)外觀檢查，二級(jí)檢驗(yàn)要求通過(guò)外觀檢查和超聲波探傷檢查，一級(jí)檢驗(yàn)要求通過(guò)外觀檢查，超聲波探傷檢查和X射線檢查。

簡(jiǎn)答題

1．簡(jiǎn)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f(wàn)u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(guò)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(zhǎng)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(lái)，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(zhǎng)細(xì)比來(lái)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(guò)螺栓計(jì)算保證。（5）限制板疊厚不超過(guò)5d一避免螺桿彎曲過(guò)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(jiǎn)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(jiǎn)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(jiǎn)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(wèn)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(guò)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(jiǎn)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(zhǎng)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(zhǎng)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(zhǎng)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(jiǎn)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(guò)增加其厚度，使其寬厚比不超過(guò)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(guò)增加其厚度，使其高厚比不超過(guò)一定的限值，也可在腹板中央沿腹板全長(zhǎng)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(shuō)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(zhǎng)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(jiǎn)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(jiǎn)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(guò)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(guò)5d，一避免螺栓桿彎曲過(guò)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(wú)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(wú)削弱，所以這里無(wú)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(zhǎng)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(jiǎn)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(zhǎng)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(xiě)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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