鋼結構期末復習重點

1、鋼結構的材料1. 為什么能把鋼材簡化為理想的彈塑性材料？1 .答：從鋼材拉伸時的應力一應變曲線可以看到，鋼材有較明顯的彈性、屈服階段，但當應力達屈服點后，鋼材應變可達2%3%,這樣大的變形，雖然沒有破壞，但結構或構件已不適于再繼續(xù)承受荷載，所以忽略彈塑性階段，而將鋼材簡化為理想的彈塑性材料。2. 塑性和韌性的定義，兩者有何區(qū)別，冷彎性能和冷作硬化對結構設計的意義是什么？2.答：塑性是指當應力超過屈服點后，能產生顯著的殘余變形而不立即斷裂的性質；韌性是指塑性變形和斷裂過程中吸收能量的能力。韌性同塑性有關，但不完全相同，是強度和塑性的綜合表現(xiàn)。冷彎性能是指鋼材在冷加工產生塑性變形時，對發(fā)生裂縫的抵

2、抗能力，可檢驗鋼材的冷加工工藝和檢查鋼材的內部缺陷。鋼材冷加工過程中引起的鋼材硬化稱為冷作硬化，冷作硬化可能使材料變脆。3. 為什么承受動力荷載的重要結構要通過刨邊、擴孔等方法清除其冷加工的邊緣部分？3.答：鋼結構冷加工時會引起鋼材的局部冷作硬化，從而使材料強度提高，塑性、韌性下降，使鋼材變脆。因此，對承受動力荷載的重要結構要通過刨邊、擴孔等方法清除其冷加工的邊緣部分，從而防止脆性破壞。鋼結構的連接1、請說明角焊縫焊腳尺寸不應太大、太小的原因及焊縫長度不應太長、太短的原因？1 .答：焊腳尺寸太大施焊時較薄焊件容易燒穿；焊縫冷卻收縮將產生較大的焊接變形；熱影響區(qū)擴大容易產生脆裂。焊腳尺寸太小，焊

3、接時產生的熱量較小，焊縫冷卻快，容易產生裂紋；同時也不易焊透。焊縫長度過短，焊件局部加熱嚴重，會使材質變脆；同時起、落弧造成的缺陷相距太近，嚴重影響焊縫的工作性能。焊縫長度過長，應力沿長度分布不均勻，兩端應力可能達到極限值而先破壞，中部則未能充分發(fā)揮其承載能力。2、試述焊接殘余應力對結構工作的影響？2 .答：殘余應力對結構靜力強度一般沒有影響，因為它是自相平衡力系，只要材料能發(fā)生塑性變形，其靜力強度是不變的。但當材料不能發(fā)展塑性時，則可能發(fā)生脆性破壞，即各點的外加應力和其殘余應力相加達到材料的抗拉強度fy,該點即破壞，從而降低構件的承載力。殘余應力將減少構件的剛度，因殘余應力與外加應力相加，將

4、使某些部分提前進入塑性而不再承擔以后增加的荷載。殘余應力使構件剛度減小，因而對穩(wěn)定承載力有不利影響，特別是對工字形截面的弱軸影響更大。雙向或三向殘余拉應力場，將增加材料的脆性傾向，也將降低疲勞強度。3、正面角焊縫和側面角焊縫在受力上有什么不同？當作用力方向改變時，又將如何？3 .答：正面角焊縫受力較復雜，但沿焊縫長度方向應力分布比較均勻，且正面角焊縫承載力較高；側面角焊縫受力相對簡單，主要承受沿著焊縫長度方向的剪應力，剪應力沿焊縫長度方向分布不均勻，兩邊大、中間小，側縫的承載力較低，但側縫塑性較好，兩端出現(xiàn)塑性變形后，應力重分布，所以當焊縫長度在規(guī)定的范圍內時，剪應力應仍按均布計算。當作用力方

5、向改變時，將它分解成分別垂直于焊縫長度方向和沿焊縫長度方向的應力，分別按正面角焊縫和側面角焊縫算出仃f和七4、對接焊和角焊縫有何區(qū)別?4 .答：對接焊縫為即由相連兩板件接觸面間填充焊條施焊形成，為保證質量，對接焊縫常需坡口；角焊縫如即在焊件側邊施焊形成。從受力上講，對接焊縫受力無偏心，但對接焊縫常需坡口，施工麻煩，且對焊件的長度精確度要求較高；而角焊縫則相反，受力偏心，但焊接無需坡口，施工較方便。5、如何減小焊接應力和焊接變形？5 .答：減小焊接應力和焊接變形的方法有：采取合理的施焊次序；盡可能采用對稱焊縫；施焊前給構件一個和焊接變形相反的預變形；可能情況下焊前預熱，焊后保溫慢慢冷卻；焊后采用

6、人工或機械方法消除焊接變形。6 .高強度螺栓的預拉力起什么作用？預拉力的大小與承載力之間有什么關系？7 .答：通過高強螺栓的預拉力，使連接構件受壓，從而在連接面上產生摩擦力來抗剪。在傳力摩擦面的抗滑移系數(shù)一定的情況下，預拉力越大，高強螺栓的抗剪承載力就越大，每個摩擦型高強螺栓的抗剪承載力為：N：=0.9nfPN。高強度螺栓的抗拉承載力也隨預拉力的增大而增大，即Ntb=0.8P。8 .摩擦型高強度螺栓與承壓型高強度螺栓有什么區(qū)別？7 .答：摩擦型高強度螺栓連接的板件間無滑移，靠板件接觸面間的摩擦力來傳遞剪力，而承壓型高強螺栓容許被連接板件間產生滑移，其抗剪連接通過螺栓桿抗剪和孔壁承壓來傳遞剪力，

7、所以承壓型高強度螺栓比摩擦型高強度螺栓抗剪承載力大，但變形也大。8 .為什么要控制高強度螺栓的預拉力，其設計值是怎樣確定的？8 .答：高強螺栓的應用，不論是受剪力連接、受拉力連接還是拉剪連接中，其受力性能主要是基于螺栓對板件產生的壓力，即緊固的預拉力，即使是承壓型的連接，也是部分利用這一性能，因此，控制預拉力是保證高強螺栓連接質量的一個關鍵性因素。高強螺栓預拉力設計值是這樣確定的：基于鋼材的屈服強度，考慮材料的不均勻性，為防止預拉力的松弛而需要的超張拉以及擰緊螺栓扭矩產生的剪力等因素進行綜合確定，即：P=0.675fy.Ae。9 .普通螺栓和高強度螺栓在受力特性方面有什么區(qū)別？單個螺栓的抗剪承

8、載力設計值是如何確定的？9 .答：高強螺栓分摩擦型高強螺栓和承壓型高強螺栓，摩擦型高強螺栓是靠接觸面間的摩擦力來傳遞剪力的，而承壓型高強螺栓的抗剪性能同普通螺栓，高強度螺栓抗拉承載力由預拉力決定，為預拉力的80%。普通螺栓是通過栓桿受剪和板件孔壁受壓來傳遞剪力的，通過螺栓桿抗拉來承受拉力。單個螺栓的抗剪承載力設計值對于普通螺栓為螺栓抗剪承載力和承壓承載力的較小值；對于高強螺栓為0.9nfPR，其中nN分別為摩擦面數(shù)和抗滑移系數(shù)，P為預拉力。10 .螺栓群在扭矩作用下，在彈性受力階段受力最大的螺栓其內力值是在什么假定條件下求得的？11 .答：螺栓群在扭矩作用下，其內力計算基于下列假定：被連接板件

9、為絕對剛性體；螺栓是彈性體；各螺栓繞螺栓群的形心旋轉，使螺栓沿垂直于旋轉半徑r的方向受剪，各螺栓所受的剪力大小與r成正比。受彎構件1 .若設計一鋼梁與混凝土組合而成的簡支組合梁，應如何才為合理截面？其中鋼與混凝土連接面受力如何？2 .答：應使梁截面中鋼材部分受拉，混凝土部分受壓。鋼與混凝土連接面受剪力作用。3 .什么是梁的整體失穩(wěn)？影響梁的整體穩(wěn)定的主要因素有哪些？4 .答：梁在荷載作用下，雖然其截面的正應力還低于鋼材的強度，但其變形會突然離開原來的彎曲平面，同時發(fā)生側向彎曲和扭轉，這就稱為梁的整體失穩(wěn)。主要因素：梁的側向抗彎剛度，抗扭剛度，抗翹曲剛度，梁側向支撐點之間的距離，梁的截面形式，橫

10、向荷載的形式、在截面上的作用位置等。5 .如何提高梁的整體穩(wěn)定性？其最有效而經濟的方法是什么？3.答：加大梁的側向抗彎剛度、抗扭剛度和抗翹曲剛度，設側向支撐，加強受壓翼緣其中設側向支撐最經濟。4何謂截面的剪力中心？它與材料、受力情況有關嗎？6 .答：荷載作用于截面平面內一點，而不會使截面發(fā)生扭轉，這一點稱為截面的剪力中心。它與材料和受力無關，它是截面的一個幾何特性。7 .判別梁是否需要驗算其整體穩(wěn)定，用l1/b1來衡量，其意義是什么？11,b1分別代表什么？5.答：當11/b1小到一定程度可以保證阻止受壓翼緣的側向變形，從而保證不會發(fā)生整體失穩(wěn)。11表示受壓翼緣的自由長度，b1表示受壓翼緣寬度

11、。8 .其他條件都相同的兩根梁，3號鋼的hmin較16Mn鋼的是大還是??？為什么？9 .答：16Mn鋼的最小高度較大，因為f與H成正比，所以f越大則hmin越大。10 梁翼緣和腹板常采用連續(xù)的角焊縫連接，其長度為何不受最大長度60hf或40hf限制？11 答：因為梁翼緣和腹板連接處，內力沿焊縫全長分布。12 在工字型截面梁中，翼緣與腹板的交界處對翼緣和腹板來說分別是怎樣的支承？為什么？8.答：對翼緣是簡支，對腹板是具有彈性約束的半剛性約束。因為，腹板比較高，對翼緣的轉動約束比較小，而翼緣比較厚窄，對腹板可以有一定的轉動約束。9設置加勁肋來提高腹板的局部穩(wěn)定性，其作用是如何發(fā)揮的？橫向加勁肋寬度

12、，厚度的確定原則是什么？9答：設置加勁肋可以細分腹板區(qū)格，從而減小每一區(qū)格的寬厚比，進而提高局部穩(wěn)定性。橫向加勁肋寬度bs,厚度ts的確定原則是：有足夠的剛度，使其成為腹板的不動支承。10.梁的拼接焊縫位置如何合理確定？10答：梁的翼緣板和腹板的拼接位置最好錯開，并避免與加勁肋以及與次梁連接處重合，以防止焊縫密集交叉。腹板的拼接焊縫與平行它的加勁肋間至少應相距10tw。11工字型梁的受壓翼緣與軸壓桿件的翼緣受力狀態(tài)相近，其局部穩(wěn)定的寬厚比要求有何不同？11答：梁翼緣的局部穩(wěn)定是根據(jù)板件的屈曲應力達到材料的屈服點的95%,來計算板的寬厚比；而柱子中是以翼緣局部穩(wěn)定與柱子整體穩(wěn)定的臨界應力相等的等

13、穩(wěn)定條件求板的寬厚比。EIy.GIt12.請通過梁的臨界彎矩表達式：Mcr=k,說明影響鋼梁整體穩(wěn)定的主要因素。l12答：Ely:梁的側向抗彎剛度。Ely越大，梁的整體穩(wěn)定性越好。Glt:梁的抗扭剛度。Glt越大，梁的整體穩(wěn)定性越好。k:與荷載種類、荷載作用位置、支承條件、截面形式等有關。l:梁受壓翼緣的自由長度（受壓翼緣側向支撐點之間的距離）。13焊接工字形等截面簡支梁的整體穩(wěn)定系數(shù)為%=鼠蟲20.弛竹拉桿為何要控制剛度？如何驗算？拉桿允許長細比與什么有關？1.答：拉桿要控制剛度是為了保證構件在使用過程中不產生過大的橫向振動而使桿件連接受到損害及改變桿件軸心受拉的性質。驗算：構件長細比小于或

14、等于容許長細比。拉桿允許長細比與拉桿所受荷載的性質有關。計算軸心受壓綴條柱時，如何考慮柱的剪切變形的影響？此時柱的整體等穩(wěn)定條件是什么？2.答：軸心受壓柱的臨界力。對格構式綴條柱的虛軸，單位剪切角較大，剪力產生的剪切變形不能忽略，它將降低整體穩(wěn)定臨界力，因此設計中將構件計算長度定為W,N1+”空卜WxJI4.4h,ify解釋：1.阿的物理意義。-2352.式比、九、各代表什么含義。fy13答：1.為梁的整體穩(wěn)定系數(shù)，。2.為梁整體穩(wěn)定的等效彎矩系數(shù)，與荷載種類、作用位置、梁的截面尺寸有關；為梁在受壓翼緣側向支承點間對弱軸yy的長細比；為截面不對稱影響系數(shù)；為采用不同鋼號的系數(shù)。14 .梁的彎曲

15、正應力強度計算公式中，匕代表何含義？確定此值時，為何限定塑性發(fā)展區(qū)高度的范圍15 .答：為截面的塑性發(fā)展系數(shù)。以截面邊緣屈服為標準的彈性設計，過于保守；以截面成塑性較為標準的塑性設計，梁的變形可能過大。因而規(guī)定采用截面部分發(fā)展塑性，限制截面上塑性發(fā)展深度為（1/81/4）h。為放大系數(shù)，以考慮這一不利影響，用換算長細比7gx來替代九（X為虛軸）。柱的整體軸心受力構件等穩(wěn)定條件為hx=九（y為實軸）。3. 試述提高軸心受壓構件整體穩(wěn)定性的措施。3.答：軸壓構件當較大時為彈性失穩(wěn)，此時臨界力只與長細比有關，所以可通過改變支承條件（如桿端將錢支改為固定，中間加支承點等）來減小計算長度，或改變截面形狀

16、，增大回轉半徑來提高整體穩(wěn)定性；當軸壓構件長細比較小時為彈塑性失穩(wěn)，此時其臨界力與材料強度也有關，因此提高鋼號對提高整體穩(wěn)定性也有一定作用。此外，截面形式與整體穩(wěn)定性也有關，在三類截面a、b、c中，a類最好，c類最差。4. 在綴條式軸心受壓格構柱中，為什么要限制單肢的長細比？如何限制？4.答：為使格構柱單肢不先于整體失穩(wěn)，要限制單肢的長細比。通過保證單肢長細比（為兩個主軸方向長細比中的較大值）。5. 鋼結構軸心受壓構件整體穩(wěn)定承載力時按什么原理確定的？5 .答：考慮桿長千分之一的初始撓度，忽略初始偏心，計入焊接殘余應力的影響，根據(jù)壓潰理論用有限元方法確定構件的臨界應力。6 .請說明軸心受壓焊接

17、工字型截面鋼柱采用有效截面驗算穩(wěn)定的概念。6 .答：當軸心受力工字型截面中的腹板發(fā)生局部失穩(wěn)時，在不采取措施的情況下可以采用有效截面的概念進行計算。即計算時僅考慮腹板兩邊緣各20tw叵。如圖。：fy7 .一軸心受壓柱，有兩種可能的荷載作用方式1）重力集中荷載P作用在柱頂2）一重力集中荷載0.7P作用在柱頂，另一重力集中荷載0.3P作用在柱高的中點問哪一種穩(wěn)定承載力較高，為什么？7 .答：后一種穩(wěn)定承載力較高。從能量法角度分析，前者全部荷載作用在頂部引起的變形較大，所以其臨界應力較小，穩(wěn)定承載力較低。8 .軸心受壓構件在何種情況下采用高強度鋼比較有利？說明理由。8 .答：軸壓構件一般由穩(wěn)定控制。

18、軸心壓桿在較小時的失穩(wěn)為彈塑性失穩(wěn)，此時臨界應力與材料強度有關，所以短粗構件采用高強度的鋼材比較有利，能提高桿件承載力。9 .影響軸心壓桿穩(wěn)定極限承載力的初始缺陷有那些？現(xiàn)行鋼結構設計規(guī)范中主要考慮了其中那些最不利的初始缺陷？10 答：影響軸心壓桿穩(wěn)定極限承載力的初始缺陷有：（1）初始變形；（2）初始偏心；（3）殘余應力；（4）材質不均；等。規(guī)范中主要考慮的有：（1）初始彎曲（2）殘余應力。11 .圖示箱形柱，柱內均填素混凝土，在軸心壓力作用下，是否會發(fā)生局部屈曲？若改為圓管柱是否會發(fā)生局部屈曲？12 .答：前者會發(fā)生局部屈曲，腹板或翼緣向外曲鼓；后者不會局部屈曲，因為在內部碎擠壓下鋼管環(huán)向受

19、拉。拉彎和壓彎構件1. 實腹式壓彎構件在彎矩作用平面內失穩(wěn)是何種失穩(wěn)？在彎矩作用平面外失穩(wěn)是何種失穩(wěn)？兩者有何區(qū)別？1 .答：在彎矩作用平面內是彎曲屈曲，在彎矩作用平面外是彎扭屈曲。前者只在彎矩作用平面內變形，后者除彎矩平面內變形外，還有側移和扭轉。2. 何為偏心受力構件？2.答：所謂偏心受力構件是縱向力不作用在截面的形心或者同時受到軸向力和橫向力的構件?？偠灾?，偏心受力構件就是既受軸力又受彎矩的構件。3. 對壓彎構件，當彎矩作用在實腹式截面的弱軸平面內時，為什么要分別進行在彎矩作用平面內、外的兩類穩(wěn)定驗算？它們分別屬于第幾類穩(wěn)定問題？3.答：當彎矩作用在實腹式截面的弱軸平面內時，構件可能在

20、彎矩作用平面內彎曲屈曲，也可能在彎矩作用平面外彎扭屈曲，失穩(wěn)的可能形式與構件的抗扭剛度和側向支承的布置等情況有關，所以彎矩作用平面內、外的兩類穩(wěn)定都要驗算。彎矩作用平面內為極值型穩(wěn)定，即屬于第二類穩(wěn)定問題；彎矩作用平面外為分枝型穩(wěn)定，屬于第一類穩(wěn)定問題。4. 對于壓彎構件，當彎矩繞格構式柱的虛軸作用時，為什么不驗算彎矩作用平面外的穩(wěn)定性？4.答：當彎矩繞格構式柱的虛軸作用時，肢件在彎矩作用平面外的穩(wěn)定性已經在單肢計算中得到保證，所以整個格構柱平面外穩(wěn)定性不必再計算。5. 對于彎矩作用在對稱軸內的T型截面，在驗算了彎矩作用平面內的穩(wěn)定性時，為什么除了按一般實腹式壓彎構件穩(wěn)定計算外，還需補充驗算受

21、拉翼緣的穩(wěn)定？5.答：因為T型截面單軸對稱，當彎矩作用在對稱軸平面內使翼緣受壓，另一側腹板受拉時，受拉的這側腹板可能先進入塑性區(qū)，從而導致構件失穩(wěn)。屋蓋結構1. 說明鋼屋蓋橫向水平支撐的作用。1.答：橫向水平支撐包括上弦橫向水平支撐和下弦橫向水平支撐。其主要作用是：(1)橫向水平支撐的桿件交點是不動點，這些不動點可起到屋架弦桿側向支撐點的作用，減小弦桿在屋架平面外的計算長度，使長細比減小，并提高受壓弦桿的側向穩(wěn)定性；(2)水平荷載也能通過橫向水平支撐，再通過縱向水平支撐、柱間支撐等傳到基礎；(3)橫向水平支撐、屋架和垂直支撐可形成一個幾何不可變的穩(wěn)定體系，保證整個屋蓋的空間整體性，提高空間剛度。2. 說明鋼屋架橫向水平支撐的布置方法。2.答：橫向水平支撐一般設置在房屋兩端或溫度區(qū)段兩端的第一個柱間，當廠房采用封閉結構時，第一個柱間距離往往小于標準柱距，這時則宜設在第二個柱間，屋架有天窗時，也宜設在第二個柱間，且橫向水平支撐間距離不宜超過60米。當需要設置