鋼結(jié)構(gòu)復(fù)習(xí)資料(總)期末復(fù)習(xí)資料1

1、鋼結(jié)構(gòu)復(fù)習(xí)題 角焊縫的最小計(jì)算長度不得小于i.5jimax和焊件厚度。 填空題 結(jié)構(gòu)有哪兩種極限狀態(tài)： 用極限狀態(tài) 工程結(jié)構(gòu)必須具備哪些功能:安全性，使用性，耐久性, 總稱為結(jié)構(gòu)的可靠性 疲勞破壞的三個(gè)階段：裂紋的形成，裂紋的緩慢擴(kuò)展， 迅速斷裂 鋼材的選擇: 結(jié)構(gòu)的重要性，荷載的性質(zhì)，連接方法， 工作環(huán)境，鋼材厚度 焊縫連接形式對(duì)接搭接 T形連接角部連接 焊縫殘余應(yīng)力：縱向焊接殘余應(yīng)力，橫向，厚度方向。 產(chǎn)生原因：焊接加熱和冷卻過程中不均勻收縮變形 梁的剛度用 梁在標(biāo)準(zhǔn)荷載作用下的撓度 來衡量 抗剪螺栓破壞形式： 螺栓桿剪斷，孔壁壓壞，板被拉斷， 板端剪斷，螺桿彎曲 承受動(dòng)力荷載作用的鋼結(jié)構(gòu)

2、， 的鋼材。 冷作硬化會(huì)改變鋼材的性能， 塑性和韌性降低。 承載能力極限狀態(tài)，正常使 應(yīng)選用塑性，沖擊韌性好 將使鋼材的屈服點(diǎn)提高, 鋼材五項(xiàng)機(jī)械性能指標(biāo)是屈服強(qiáng)度、抗拉強(qiáng)度、冷彎性、 伸長率、沖擊韌性。 鋼材中氧的含量過多，將使鋼材出現(xiàn)熱脆 現(xiàn)象。 鋼材含硫量過多，高溫下會(huì)發(fā)生熱脆，含磷量過多, 低溫下會(huì)發(fā)生冷脆。 時(shí)效硬化（老化）會(huì)改變鋼材的性能，將使鋼材的 提高，塑性韌性降低。 強(qiáng)度 鋼材在250OC度附近有抗拉強(qiáng)度、硬度提高伸長率 降低現(xiàn)象，稱之為藍(lán)脆現(xiàn)象。 鋼材的沖擊韌性值越大，表示鋼材抵抗脆性斷裂的能力 越強(qiáng)。 鋼材牌號(hào)Q235- BF,其中235表示屈服強(qiáng)度，B表示質(zhì) 量等級(jí)B級(jí)

3、，F(xiàn)表示沸騰鋼。 鋼材的三脆是指 熱脆、冷脆、藍(lán)脆。 焊接結(jié)構(gòu)選用焊條的原則是，計(jì)算焊縫金屬強(qiáng)度宜與母 材強(qiáng)度相適應(yīng)。 鋼材中含有 C、P、N S、O Cu Si、Mn V等元素，其 中SP0N為有害的雜質(zhì)元素。 衡量鋼材塑性性能的主要指標(biāo)是伸長率。 結(jié)構(gòu)的可靠指標(biāo)B越大，其失效概率越 小。 承重結(jié)構(gòu)的鋼材應(yīng)具有屈服強(qiáng)度、抗拉強(qiáng)度 伸長 率和冷彎性、硫磷極限含量 的合格保證，對(duì)焊接結(jié) 構(gòu)尚應(yīng)具有含碳量的合格保證;對(duì)于重級(jí)工作制和起 重量對(duì)于或大于50 t中級(jí)工作制焊接吊車梁類似結(jié)構(gòu)的 鋼材，應(yīng)具有常溫沖擊韌性的保證。 冷彎性能合格是鑒定鋼材在彎曲狀態(tài)下 和鋼材質(zhì)量的綜合指標(biāo) 薄板的強(qiáng)度比厚板略

4、高。 采用手工電弧焊焊接 Q345鋼材時(shí)應(yīng)采用 焊接殘余應(yīng)力不影響構(gòu)件的強(qiáng)度。 塑性變形能力 E50焊條。 承受靜力荷載的側(cè)面角焊縫的最大計(jì)算長度是 2do 在螺栓連接中，最小端距是 在螺栓連接中，最小栓距是 普通螺栓連接，當(dāng)板疊厚度刀 連接可能產(chǎn)生栓桿受彎。 60hf。 3do t5d時(shí)（d 螺栓直徑）, 鋼材的抗剪強(qiáng)度與屈服點(diǎn)的關(guān)系式是f v=0.58 f y 單個(gè)普通螺栓承壓承載力設(shè)計(jì)值N； = d X送t X fj，式 中送t表示受力方向承壓構(gòu)件總厚度的最小值 普通螺栓連接靠螺栓桿傳遞剪力；摩擦型高強(qiáng)度螺栓 連接靠摩擦力傳遞剪力。 手工焊焊接 Q235鋼，一般采用 E43型焊條。焊接結(jié)

5、構(gòu) 在焊縫附近形成熱影響區(qū)，該區(qū)材質(zhì)存在缺陷。 側(cè)面角焊縫連接或正面角焊縫的計(jì)算長度不宜 60hf。 承壓型高強(qiáng)度螺栓僅用于 承受非動(dòng)力荷載結(jié)構(gòu)的連接 中。 承受動(dòng)力荷載的側(cè)面角焊縫的最大計(jì)算長度是 40hf。 軸心受壓構(gòu)件的承載能力極限狀態(tài)有強(qiáng)度和穩(wěn)定 性。 格構(gòu)式軸心受壓構(gòu)件的等穩(wěn)定性的條件 軸的長細(xì)比相同 。 雙軸對(duì)稱的工字型截面軸壓構(gòu)件失穩(wěn)時(shí)的屈曲形式是 彎曲屈曲。 單軸對(duì)稱截面的軸心受壓構(gòu)件，當(dāng)構(gòu)件繞對(duì)稱軸失穩(wěn)時(shí) 發(fā)生彎扭屈曲。 軸心受壓構(gòu)件的缺陷有 殘余應(yīng)力、初始偏心、初始 曲率。 繞虛軸和繞實(shí) 軸心受壓構(gòu)件的屈曲形式有彎曲屈曲、扭轉(zhuǎn)屈曲、 彎扭屈曲 。 對(duì)于綴板式格構(gòu)柱，單肢不失

6、穩(wěn)的條件是單支穩(wěn)定承載 力不小于整體穩(wěn)定承載力，且不大于容許長細(xì)比。 綴條式格構(gòu)柱的綴條設(shè)計(jì)時(shí)按軸心受力構(gòu)件計(jì)算。 對(duì)于綴條式格構(gòu)柱，單肢不失穩(wěn)的條件是單支穩(wěn)定承載 力不小于整體穩(wěn)定承載力。 為做到軸心受壓構(gòu)件對(duì)兩主軸的等穩(wěn)定， 向長細(xì)比相同 。 應(yīng)使兩主軸方 軸壓柱的柱腳中錨栓直徑應(yīng)根據(jù)構(gòu)造確定。 在軸心壓力一定的前提下，軸壓柱腳底板的面積是由 礎(chǔ)砼的局壓強(qiáng)度 決定的。 工字形軸壓構(gòu)件翼緣局部穩(wěn)定保證條件是根據(jù) 支一邊自由的均勻受壓板導(dǎo)岀 三邊簡(jiǎn) 為保證組合梁腹板的局部穩(wěn)定性，當(dāng)滿足 80vh0 /tw 270 時(shí)，應(yīng).設(shè)置橫向加勁肋 。 （235 170時(shí)，為保證 I f y 腹板不發(fā)生局

7、部失穩(wěn)，應(yīng)設(shè)置橫向加勁肋和縱向加 勁肋。 梁的最小高度是由 強(qiáng)度 控制的。 焊接工字形梁腹板高厚比 8 A )。 C 藍(lán)脆 D 徐變 認(rèn)為鋼材屈服點(diǎn)是構(gòu)件可以達(dá)到的 設(shè)計(jì)應(yīng)力C 疲勞應(yīng)力D 7 .鋼結(jié)構(gòu)用鋼的含碳量一般不大于（ A 0.6% B 0.25% C 0.22% D 0.2% 反復(fù)荷載作用。 鋼結(jié)構(gòu)用鋼材機(jī)械性能指標(biāo)有哪些？承重結(jié)構(gòu)的鋼材 至少應(yīng)保證哪些指標(biāo)滿足要求？ 鋼材機(jī)械性能指標(biāo)有：抗拉強(qiáng)度、伸長率、 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： 伸長率、屈服點(diǎn) 鋼材兩種破壞現(xiàn)象和后果是什么？ 鋼材有脆性破壞和塑性破壞。塑性破壞前， 的變形，并有較長的變形持續(xù)時(shí)間

8、， 屈服點(diǎn)、冷 抗拉強(qiáng)度、 結(jié)構(gòu)有明顯 可便于發(fā)現(xiàn)和補(bǔ)救。 鋼材的脆性破壞，由于變形小并突然破壞，危險(xiǎn)性大。 為什么薄鋼板的強(qiáng)度比厚鋼板的強(qiáng)度高（或鋼材的強(qiáng)度 按其厚度或直徑分組）？ 鋼材的軋制能使金屬的晶粒彎細(xì)，并消除顯微組織的缺 陷，也可使?jié)沧r(shí)形成的氣孔，裂紋和疏松，在高溫和 壓力作用下焊合。因而經(jīng)過熱軋后，鋼材組織密實(shí)，改 善了鋼材的力學(xué)性能。薄板因輥軋次數(shù)多，其強(qiáng)度比厚 板略高。 為什么要規(guī)定角焊縫的最小計(jì)算長度和側(cè)面角焊縫的 最大計(jì)算長度？ 角焊縫的焊腳尺寸大而長度較小時(shí)，焊件的局部加熱嚴(yán) 重，焊縫起滅弧所引起的缺陷相距太近，以及焊縫中可 能產(chǎn)生的其他缺陷（氣孔、非金屬夾雜等），使

9、焊縫不夠 可靠，規(guī)定了側(cè)面角焊縫或正面角焊縫的最小計(jì)算長 度。 側(cè)面角焊縫在彈性階段沿長度方向受力不均勻，兩端大 中間小，故規(guī)定了側(cè)面角焊縫的最大計(jì)算長度 對(duì)接焊縫在哪種情況下才需要進(jìn)行計(jì)算？ 焊接缺陷對(duì)受壓、受剪的對(duì)接焊縫影響不大，故可認(rèn)為 受壓、受剪的對(duì)接焊縫與母材強(qiáng)度相等，但受拉的對(duì)接 焊縫對(duì)缺陷甚為敏感。由于一、二級(jí)檢驗(yàn)的焊縫與母材 強(qiáng)度相等，故只有三級(jí)檢驗(yàn)的焊縫才需進(jìn)行抗拉強(qiáng)度驗(yàn) 算。 普通受剪螺栓的破壞形式有哪些？在設(shè)計(jì)中應(yīng)如何避 免這些破壞（用計(jì)算方法還是構(gòu)造方法）？ 破壞形式有：栓桿被剪斷；板件被擠壞；板件被拉斷； 板件沖剪破壞；栓桿受彎破壞。前三種是通過計(jì)算避免 破壞，最后兩

10、種通過構(gòu)造方法避免破壞。 焊接殘余應(yīng)力對(duì)結(jié)構(gòu)有哪些影響？ 對(duì)結(jié)構(gòu)的靜力強(qiáng)度不影響，降低結(jié)構(gòu)的剛度，增加鋼材 在低溫下的脆斷傾向。 對(duì)結(jié)構(gòu)的疲勞強(qiáng)度有明顯的不利影響。 與其他建筑材料的結(jié)構(gòu)相比，鋼結(jié)構(gòu)有哪些特點(diǎn)？ 建筑鋼材強(qiáng)度高，塑性、韌性好鋼結(jié)構(gòu)的重量輕（2） 鋼結(jié)構(gòu)的重量輕 材質(zhì)均勻，與力學(xué)計(jì)算假定比較符合4）鋼結(jié)構(gòu) 制作簡(jiǎn)便，施工工期短（5）鋼結(jié)構(gòu)密閉性較好 （6）鋼結(jié)構(gòu)耐腐蝕性差（7）鋼材耐熱但不耐火（ 鋼結(jié)構(gòu)低溫或其他條件下脆性斷裂 梁整體穩(wěn)定的保證條件有那些？ 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 2. 工字形截面簡(jiǎn)支梁受壓翼緣的自由長度

11、b1之比不超過規(guī)定的數(shù)值 3. 箱形截面簡(jiǎn)支梁，其截面尺寸滿足 li與其寬度 %嚴(yán)，且 % =95竿 什么叫做組合梁?jiǎn)适Ь植糠€(wěn)定？如何避免局部失穩(wěn)? 組合梁一般由翼緣和腹板等板件組成，如果將這些板件 不適當(dāng)?shù)販p薄加寬，板中壓應(yīng)力或剪應(yīng)力達(dá)到某一數(shù)值 后，腹板或受壓翼緣有可能偏離其平面位置，出現(xiàn)波形 鼓曲，這種現(xiàn)象稱為梁局部失穩(wěn)。采用限制寬厚比的辦 法來保證梁受壓翼緣板的穩(wěn)定性，采用設(shè)置加勁肋的方 法來保證腹板的局部穩(wěn)定性。 鋼結(jié)構(gòu)的連接方法：焊接連接 簡(jiǎn)單，節(jié)約鋼材，焊縫處薄弱 鉚釘連接 （不消弱構(gòu)件截面，構(gòu)造 ） （塑性韌性極好，質(zhì)量 容易檢查和保證，費(fèi)鋼又費(fèi)工） 螺栓連接 減少焊縫變形和焊

12、接應(yīng)力的方法： 序2.施焊前給一個(gè)相反的與變形 （操作簡(jiǎn)單，便于拆卸） 1.采取合理的焊接次 3.小尺寸焊件預(yù)熱，回 火 抗剪螺栓受力過程：當(dāng)連接處于彈性階段時(shí)，各螺栓受 力不等，兩端大中間小。隨著外力增加進(jìn)入塑性 階段后，內(nèi)力重分布使受力均勻。 四、名詞解釋 伸長率：試件被拉斷時(shí)的絕對(duì)變形值與試件原標(biāo)距之比 應(yīng)力集中系數(shù)：高峰區(qū)的最大應(yīng)力與凈截面的平均應(yīng)力 之比，系數(shù)越大越易變脆 冷作硬化：冷加工使鋼材產(chǎn)生很大的塑性變形，從而提 高了鋼的屈服點(diǎn)，降低了鋼的塑 性和韌性的現(xiàn)象 時(shí)效硬化（老化）：在高溫時(shí)融化于鐵中的碳和氮，逐 漸析出形成自由碳化物和氮化物， 使鋼材的強(qiáng)度提高，塑性韌性降低 的現(xiàn)

13、象 應(yīng)力幅準(zhǔn)則：應(yīng)力幅表示應(yīng)力變化的幅度，對(duì)于焊接結(jié) 構(gòu)，只要應(yīng)力幅相同，對(duì)構(gòu)件疲 勞的實(shí)際效果就相同，與應(yīng)力循環(huán)特征或 平均應(yīng)力無關(guān)。 形狀系數(shù)：梁的塑性彎矩與彈性彎矩的比值，只與截面 的幾何形狀有關(guān)，與材料無關(guān) 鋼結(jié)構(gòu)的連接計(jì)算題參考答案 已知A3F鋼板截面500mmx20mm用對(duì)接直焊縫拼 采用手工焊焊條 E43型，用引弧板，按川級(jí)焊縫質(zhì)量檢 試求焊縫所能承受的最大軸心拉力設(shè)計(jì)值。 解：查附表 1.2 得: ftW=185N/mm2 則鋼板的最大承載力為 ： N =btwftw =500 x20 x185x10=1850KN 焊接工字形截面梁，設(shè)一道拼接的對(duì)接焊縫，拼接處作 荷載設(shè)計(jì)值：

14、彎矩M =1122KN .mm ,剪力 = 374KN，鋼材為Q235B，焊條為E43型，半自動(dòng)焊， 1. 接， 驗(yàn)， 川級(jí)檢驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)，試驗(yàn)算該焊縫的強(qiáng)度。 解：查附表1.2得： = 125N/mm2。 fvW = 185N/mm2 截面的幾何特性計(jì)算如下： 慣性矩： 1313 lx = x8xi0003 +2咒 |X 280咒 143 + 28014咒5（ 12L12 翼緣面積矩：Sx1 =280咒 14咒 507= 1987440mm4 則翼緣頂最大正應(yīng)力為： M h 1122天 103勺0282 小 =0.215N/mm ft C = lx 2 26820102 ，取 25cm 每面肢尖焊

15、縫長度 滿足要求。 腹板高度中部最大剪應(yīng)力： 374X103 X（1987440 + 5OOX8X500 6 = 52.07N/mm2 fvw ，取 10cm VSx T = 1 xt w 268206x10 X8 滿足要求。 上翼緣和腹板交接處的正 500 ccdL 500 C CCC F 2 =c X= 0.215 X= 0.208 N/mm 507507 上翼緣和腹板交接處的剪 374 X103 咒1987440 C C2 =4= 34.64 N/mm Ixtw268206咒104天8 折算應(yīng)力： + 3彳=J0.2082 + 3X34.642 =60.00 N/mm2 VSx1 滿足要

16、求。 3. Q235B ,焊條E43型，手工焊，軸心拉力設(shè)計(jì)值 N =500KN （靜力荷載）。采用側(cè)焊縫；采用三面圍焊。 解：查附表 1.2 得：ffw =160N/mm2 采用兩邊側(cè)焊縫 因采用等肢角鋼，則肢背和肢尖所分擔(dān)的內(nèi)力分別為： N1 =0.7N =0.7x500 =350KN N2 =0.3N =0.x500 =150KN 肢背焊縫厚度取hft =8mm，需要： 試設(shè)計(jì)如圖所示雙角鋼和節(jié)點(diǎn)板間的角焊縫連接。鋼材 | _ N1 I w1 一w 一2 0.7hf1 ff20.7咒0.8咒160咒10 350 X103 N2 l - =1w25N2mm7hfffw 4. 設(shè)計(jì)值N =

17、1000 KN。鋼材為 驗(yàn)算此連接焊縫是否滿足要求。 76天103 2x 0.7x 0.6x 160 x 1 如圖所示焊接連接，采用三面圍焊，承受的軸心拉力 Q235B，焊條為 E43型，試 d03%si n60。 2咒 0.7 咒8x200 Tf N cos 6 Aw 2x0.7xhflw 390 天 103xcos60 2x0.7x8x200 2+ 2 150.78$ +5 1 1.22 丿 7.試求如圖所示連接的最大設(shè)計(jì)荷載。鋼材為Q235B，焊 條E43型，手工焊，角焊縫焊腳尺寸hf = 8mm ,8= 30cm。 解：查附表 1.2 得: ff =160N/mm2 在偏心力F作用下，

18、牛腿和柱搭接連接角圍焊縫承受 剪力V=F和扭矩T=Fe的共同作用。 Aw =2c0.7hf2 Iw =2咒 0.7x0.8x(50+2x20.5-1： =150.78 N/mm焊縫有效截面形心0距豎焊縫距離： 20 2X 0.7X0.8X 20X“， x J _ 2244 44cm = 87.05Nmn- 0.7x 0.8x (2x 20+50 ) 50.4 一 . 曲 兩個(gè)圍焊縫截面對(duì)形心的極慣性矩IP = I x + I y: 0.7 咒 0.8 天 503 丄 C (20(0.7咒0.8)3 丄 + 2 咒+ 0.7X 212!12 mmV I X = 2區(qū) +87.052 =151.1

19、7N/mm2 c ff =160 滿足要求。 6.試設(shè)計(jì)如圖所示牛腿與柱的連接角焊縫，。鋼 材為Q235B，焊條E43型，手工焊。_ 2H07竺空+0X0加20咒 ly =2 曲 L 123 I 丄 50 x(0.7x0.8) i 12 込 4.44 k2 丿 + 0.7X0.8X 50X4.442 -H 11 It Fl (II 1 1 奧0-sewn設(shè)計(jì)值)則 J p =丨 X + y 圍焊縫最 大應(yīng)力點(diǎn)A處各 量： = 39668 284442516cm4 解：查附表1.2得：f. = 160N/mm2 Aw100.8X102 V =98KN M =Fe =98X120 =11760KN

20、 mm 故翼緣焊縫多承受的水平 H皿=57.09KN h 206 設(shè)號(hào)焊縫只承受剪力 V，取hf3 =8mm 故號(hào)焊縫的強(qiáng)度為： Eg K 11 X 11 .000099；F 102 Fey max Ip F (20.5 2 42516X104 =0.00027 F 98 咒103 FeXmax =FSO30 一 仙皿04.441。2 . 0.0 5 _2helw2冥0.7%8%200 _43.75N/mm f, =160N/mm2 4 42516X10 V 12 Tvy + Ty 但應(yīng)力在5%范圍內(nèi)，認(rèn)為滿足要求。 15 |O.OOOO99O.OOO17FL(O.OOO27F 2 =160N

21、/mm2 0.00035F =160N/mm2 則得 F =458989 N =458.989 KN 9.如圖所示的普通螺栓連接，材料為 Q235鋼，采用螺栓 直徑20mm，承受的荷載設(shè)計(jì)值 V =240KN。試按下列條 件驗(yàn)算此連接是否安全： 托承受剪力。 解：查附表1.3 ftb =170N/mm2 , fj 1）假定支托不承受剪力；2）假定支 得：螺栓 fvb =140N/mm2 =305N/ mm2。 8 如圖所示兩塊鋼板截面為 18咒400，鋼材A3F， 心力設(shè)計(jì)值N =1180KN，采用M22普通螺栓拼接 孔， 承受軸 ,1類螺 試設(shè)計(jì)此連接。 解：查附表1.3得：螺栓fvb =1

22、7ON/ 2 mm = 400N/mm2。 查附表 1.1 得：f =205N/mm2。 每個(gè)螺栓抗剪和承壓承載力設(shè)計(jì)值分別為: 1）假定支托只起安裝作用，不承受剪力，螺栓同時(shí)承 受拉力和剪力。 設(shè)螺栓群繞最下一排螺栓旋轉(zhuǎn)。查表得 2 = 2.448cm。 每個(gè)螺栓的抗剪和承壓的承載力設(shè)計(jì)值分別為： .2- .2. Jbi兀 d . bhx 2.0一 c 1 lNvJ=nv fv =1xX140X一: 4410 =d2 tff =2.0 x1.8x305x丄=109, 10 M20螺栓 2 Nbv也fvb=2沢咤 44 2wO=129.3KN 10 = 2.4417 = 41.62KN 10 NC 】 =tfcb =2.2 咒 1.8 咒 400 咒 1 10 = 158.4KN 取 N爲(wèi)= 129.3KN N 1180 =9.1 129.3 Ntb 二 Aeftb 取10個(gè) I n rn 10個(gè)螺栓，排列如圖所示。 故穴 拼接板每側(cè)采用 T II I n rn 驗(yàn)算鋼板凈截面強(qiáng)度: 彎矩作用下螺栓所受的最大拉力: Myi 1180咒103 Ar400J18804：O22r210N/mmf 205N/mm2 Nt = 2送 yi2 240X 0.1仔102咒30 cc . 22仁一28.2 2天(102 + 202 +302 ) 剪