水工鋼結(jié)構(gòu)-合肥工業(yè)大學-陳菊香-百分百原題教學提綱

1、鋼結(jié)構(gòu)主梁數(shù)目怎么選：應(yīng)從以下兩方面考慮：剛度條件：由簡支梁在均布荷載作用下的最大彎矩為Mmax=q08,相對撓度應(yīng)為w/L=5qLW384EI。可知：為了抵抗增大的彎矩和撓度，有效的措施是把多個主梁的材料集中在少數(shù)梁上使用，因為抗彎截面模量w與梁高的平方成正比，且抗撓曲變形的慣性矩與梁高的立方成正比，所以減少主梁的數(shù)目，增大主梁的高度，可以充分發(fā)揮材料的作用來抵抗增大的彎矩和撓度。經(jīng)濟條件：為了滿足經(jīng)濟要求，主梁的間距應(yīng)隨其跨度的增大而加大，否則可能出現(xiàn)經(jīng)濟梁高小于最小梁高。主梁是閘門的主要受力構(gòu)件，其數(shù)目主要取決于閘門的尺寸。當閘門的跨度L不大于門高H是（L/）,主梁的數(shù)目一般應(yīng)多于兩根，

2、則稱為多主梁式。反之，當閘門的跨度較大，而門高較小時（如L*.5H）,主梁的數(shù)目一般應(yīng)減小到兩根，則稱為雙主梁式。齊平、降低連接的優(yōu)缺點：齊平連接：優(yōu)點：梁格和面板形成剛強的整體；可以把部分面板作為梁截面的一部分，以減少梁格的用鋼量；面板為四邊支承，其受力條件好。缺點：水平次梁遇到豎直次梁時，水平次梁需要切斷再與豎直次梁連接，因此，構(gòu)件多、接頭多、制造費工。降低連接：優(yōu)點：缺點：白整體失穩(wěn)：梁的截面一般窄而高，彎矩作用在其最大剛度平面內(nèi)，當荷載較小時，梁的彎曲平衡狀態(tài)是穩(wěn)定的。當荷載增大到某一數(shù)值后，梁在彎矩作用平面內(nèi)彎曲的同時，將突然發(fā)生側(cè)向的彎曲和扭轉(zhuǎn)變形，并喪失繼續(xù)承載的能力，這種現(xiàn)象稱

3、為梁的整體失穩(wěn)現(xiàn)象。改善鋼材整體穩(wěn)定性的方法：提高鋼梁整體穩(wěn)定性的有效措施是加強受壓翼緣、增加側(cè)向支承點。疲勞破壞：鋼材在連續(xù)反復荷載作用下，當應(yīng)力還低于鋼材的抗拉強度，甚至還低于屈服點時也會發(fā)生斷裂破壞，這種現(xiàn)象稱為鋼材的疲勞或疲勞破壞。什么叫鋼梁喪失整體穩(wěn)定？影響鋼梁整體穩(wěn)定的主要因素是什么？提高鋼梁整體穩(wěn)定的有效措施是什么？鋼梁在彎矩較小時，梁的側(cè)向保持平直而無側(cè)向變形；即使受到偶然的側(cè)向干擾力，其側(cè)向變形也只是在一定的限度內(nèi)，并隨著干擾力的除去而消失。但當彎矩增加使受壓翼緣的彎曲壓應(yīng)力達到某一數(shù)值時，鋼梁在偶然的側(cè)向干擾力作用下會突然離開最大剛度平面向側(cè)向彎曲，并同時伴隨著扭轉(zhuǎn)。這時即

4、使除去側(cè)向干擾力，側(cè)向彎扭變形也不再消失，如彎矩再稍許增大，則側(cè)向彎扭變形迅速增大，產(chǎn)生彎扭屈曲，梁失去繼續(xù)承受荷載的能力，這種現(xiàn)象稱為鋼梁喪失整體穩(wěn)定。影響鋼梁整體穩(wěn)定的主要因素有：荷載類型、荷載作用點位置、梁的截面形式、側(cè)向支承點的位置和距離、梁端支承條件。提高鋼梁整體穩(wěn)定性的有效措施是加強受壓翼緣、增加側(cè)向支承點什么叫鋼梁喪失局部穩(wěn)定？怎樣驗算組合鋼梁翼緣和腹板的局部穩(wěn)定？在鋼梁中，當腹板或翼緣的高厚比或?qū)捄癖冗^大時，就有可能在梁發(fā)生強度破壞或喪失整體穩(wěn)定之前，組成梁的腹板或翼緣出現(xiàn)偏離其原來平面位置的波狀屈曲，這種現(xiàn)象稱為鋼梁的局部失穩(wěn)。焊接組合梁梁高選擇：選擇梁高時，一般應(yīng)考慮建筑高

5、度、剛度和經(jīng)濟三項要求。首先，梁高不得超過按建筑物凈空所容許的最大梁高hma%對水工剛閘門而言，一般不受凈空限制，可不予考慮。確定最小梁高的條件是使組合梁在充分利用鋼材強度的前提下，同時又正好滿足梁的剛度要求，即滿足梁的相對撓度w/L<w/L。確定經(jīng)濟梁高的條件通常是使梁的自重最輕。在設(shè)計中一般選擇梁高h比經(jīng)濟梁高小1020%但不得小于按剛度要求而定的最小梁高。為什么以fy作為鋼材強度的標準值：應(yīng)力達到fy之前的應(yīng)變很小，而且比例極限和屈服強度比較接近，故在計算鋼結(jié)構(gòu)的強度時，可近似地將鋼的彈性工作階段提高到屈服強度。鋼材達到fy之后應(yīng)力變化不大而應(yīng)變增加很快，構(gòu)件破壞前有明顯征兆。當應(yīng)

6、變超過屈服臺階，即進入自強階段，最終達到fu后，才發(fā)生破壞，它是鋼材抗拉的最大承載能力，但由于這時塑性變形太大，故不能取抗拉強度fu作為計算的依據(jù)，只能最為強度儲備。高強螺栓與普通螺栓的區(qū)別：普通螺栓以剪切和承壓為主，高強螺栓主要靠摩擦力來傳力；普通螺栓連接的螺母擰緊的預拉力很小，受力后全靠螺桿承壓和抗剪來傳遞剪力，而高強螺栓是靠擰緊螺母，對螺桿施加強大而受控制的預拉力，此預拉力將被連接的構(gòu)建夾緊，這種靠構(gòu)件夾緊而使接觸面間產(chǎn)生摩擦阻力來承受連接內(nèi)力是高強螺栓連接受力的特點。高強螺栓在重復荷載作用下，預應(yīng)力不會松弛，螺栓本身不會因疲勞而折斷。普通螺栓連接和摩擦型高強度螺栓連接，在抗剪連接中，它

7、們的傳力方式和破壞形式有何不同？普通螺栓連接中的抗剪螺栓連接是依靠螺栓抗剪和孔壁承壓來傳遞外力。當受剪螺栓連接在達到極限承載力時，可能出現(xiàn)五種破壞形式，即螺栓被剪斷、孔壁被擠壓壞、構(gòu)件被拉斷、構(gòu)件端部被剪壞和螺栓彎曲破壞。高強螺栓連接中的抗剪螺栓連接時，通過擰緊螺帽使螺桿產(chǎn)生預拉力，同時也使被連接件接觸面相互壓緊而產(chǎn)生相應(yīng)的摩擦力，依靠摩擦力來傳遞外力。它是以摩擦力剛被克服，構(gòu)件開始產(chǎn)生滑移做為承載能力的極限狀態(tài)。焊縫有哪些構(gòu)造要求？為什么有這樣的構(gòu)造要求？答：桿件與節(jié)點板的連接焊縫，一般采用兩面?zhèn)群?，也可采用三面圍焊，對角鋼桿件也可采用L形圍焊，所有圍焊的轉(zhuǎn)角處必須連續(xù)施焊。當角焊縫的端部在

8、構(gòu)件轉(zhuǎn)角處時，可連續(xù)做長度為2hf的繞角焊，以免起落弧缺陷發(fā)生在應(yīng)力集中較大的轉(zhuǎn)角處，從而改善連接的工作。當板件僅用兩條側(cè)焊縫連接時，為避免應(yīng)力傳遞的過分彎折而使板件應(yīng)力過分不均，宜使lw>b,同時為了避免因焊縫橫向收縮時引起板件拱曲太大，宜使bw16t或200mm,t為較薄焊件厚度。鋼材的塑性破壞和脆性破壞有何區(qū)別？塑性破壞是由于變形過大，超過了材料或構(gòu)件可能的應(yīng)變能力而產(chǎn)生的，而且僅在構(gòu)件的應(yīng)力達到了鋼材的抗拉輕度fu后才發(fā)生。破壞前構(gòu)件產(chǎn)生較大的塑性變形，斷裂后的端口呈纖維狀，色澤發(fā)暗。在塑性破壞前，構(gòu)件發(fā)生較大的塑性變形，且變形持續(xù)的時間較長，容易及時被發(fā)現(xiàn)而采取補救措施，不致引

9、起嚴重后果。另外，塑性變形后出現(xiàn)內(nèi)力重分布，使結(jié)構(gòu)中原先受力不等的部分應(yīng)力趨于均勻，因而提高了結(jié)構(gòu)的承載能力。脆性破壞前塑性變形很小，甚至沒有塑性變形，計算應(yīng)力可能小于鋼才的屈服點fy,斷裂從應(yīng)力集中處開始。冶金和機械加工過程中產(chǎn)生的缺陷，特別是缺口和裂紋，常是斷裂的發(fā)源地。破壞前沒有任何預兆，無法及時察覺和采取補救措施，而且個別構(gòu)件的斷裂常會引起整體結(jié)構(gòu)塌毀，后果嚴重，損失較大。簡述化學元素對鋼材性能有哪些影響？碳直接影響鋼材的強度、塑性、韌性和可焊性等。硫和磷降低鋼材的塑性、韌性、可焊性和疲勞強度。氧使鋼熱脆，氮使鋼冷脆。硅和鎰是脫氧劑，使鋼材的強度提高。鈕和鈦是提高鋼的強度和抗腐蝕性又不

10、顯著降低鋼的塑性。銅能提高鋼的強度和抗腐蝕性能，但對可焊性不利。什么叫鋼材的疲勞？影響鋼材疲勞破壞的主要因素有哪些？根據(jù)試驗，鋼材在直接的。連續(xù)反復的動力荷載作用下，鋼材的強度將會降低，即低于一次靜力荷載作用下的拉伸試驗的極限強度fu,這種現(xiàn)象稱為鋼材的疲勞。影響因素：鋼材質(zhì)量、構(gòu)件集合尺寸、缺陷、應(yīng)力集中的程度、應(yīng)力循環(huán)次數(shù)、應(yīng)力大小。普通螺栓中A、B級螺栓與C級螺栓有何主要區(qū)別？A、B級螺栓一般用45號鋼和35號鋼制成，需要機械加工，尺寸精細。C級螺栓一般用Q235鋼制成，加工粗糙，尺寸不夠精確。粗制螺栓受剪時易產(chǎn)生滑移，工作性能差，主要用于承受拉力的連接中，也用于不重要的抗剪連接式臨時固

11、定；精制螺栓受剪性能好，主要用于傳遞較大剪力的連接中。在高強螺栓連接中，什么是摩擦型螺栓？什么是承壓型螺栓？摩擦型連接只利用被連接構(gòu)件之間的摩擦力傳遞剪力，以摩擦力被克服作為承載能力極限狀態(tài)。承壓型連接允許被連接構(gòu)件接觸面之間發(fā)生相對滑移，其極限狀態(tài)和普通螺栓相同，以螺栓桿被剪壞和孔壁承壓破壞作為承載能力極限狀態(tài)。焊接產(chǎn)生焊接殘余應(yīng)力的原因是什么？焊接殘余應(yīng)力對結(jié)構(gòu)性能有哪些影響？縱向殘余應(yīng)力：高溫處的鋼材膨脹最大，產(chǎn)生熱狀塑性壓縮，冷卻時，被塑性壓縮的焊縫區(qū)趨向于縮得比原始長度稍短，這種縮短變形受到兩側(cè)鋼材的限制，是焊縫區(qū)產(chǎn)生縱向拉應(yīng)力。橫向殘余應(yīng)力：一是由于焊縫縱向收縮，兩塊鋼板趨向于形成

12、反向的彎曲變形，但實際上焊縫兩塊鋼板練成整體，不能分開，于是在焊縫中部產(chǎn)生橫向拉應(yīng)力，而在兩端產(chǎn)生橫向拉應(yīng)力；二是焊縫在施焊過程中，先后冷卻的時間不同，先焊的焊縫已經(jīng)凝固，且有一定的強度，會阻止后焊焊縫在橫向自由膨脹，使其發(fā)生橫向的塑性壓縮變形。影響：（1）對結(jié)構(gòu)靜力強度的影響：不影響結(jié)構(gòu)的靜力強度；（2）對結(jié)構(gòu)剛度的影響：殘余應(yīng)力使構(gòu)件的變形增大，剛度降低；（3）對壓桿穩(wěn)定的影響：焊接殘余應(yīng)力使壓桿的撓曲剛度減小，從而必定降低其穩(wěn)定承載能力；（4）對低溫冷脆的影響：在低溫下使裂紋容易發(fā)生和發(fā)展，加速構(gòu)件的脆性破壞；（5）對疲勞強度的影響：焊接殘余應(yīng)力對疲勞強度有不利的影響，原因就在于焊縫及其

13、近旁的高額殘余拉應(yīng)力。鋼結(jié)構(gòu)具有哪些特點？鋼結(jié)構(gòu)具有的特點：鋼材強度高，結(jié)構(gòu)重量輕，工作的可靠性高鋼材內(nèi)部組織比較均勻，有良好的塑性和韌性，抗振性抗沖擊性好O鋼結(jié)構(gòu)裝配化程度高，施工周期短鋼材能制造密閉性要求較高的結(jié)構(gòu)鋼結(jié)構(gòu)耐熱，但不耐火鋼結(jié)構(gòu)易銹蝕，維護費用大。鋼結(jié)構(gòu)對材料性能有哪些要求？鋼結(jié)構(gòu)對材料性能的要求：較高的抗拉強度fu和屈服點fy較好的塑性、韌性及耐疲勞性能。3良好的加工性能鋼材的主要機械性能指標是什么？各由什么試驗得到？鋼材的主要機械性能指標是屈服點、抗拉強度、伸長率、沖擊韌性、冷彎性能。其中屈服點、抗拉強度和伸長率由一次靜力單向均勻拉伸試驗得到；冷彎性能是由冷彎試驗顯示出來；

14、沖擊韌性是由沖擊試驗使試件斷裂來測定。影響鋼材性能的主要因素是什么？影響鋼材性能的主要因素有：化學成分鋼材缺陷冶煉，澆注，軋制鋼材硬化溫度應(yīng)力集中殘余應(yīng)力8重復荷載作用選用鋼材通常應(yīng)考慮哪些因素？選用鋼材通?？紤]的因素有：。1結(jié)構(gòu)的重要性。2荷載特征0連接方法O結(jié)構(gòu)的工作環(huán)境溫度。5結(jié)構(gòu)的受力性質(zhì)鋼結(jié)構(gòu)有哪些連接方法？各有什么優(yōu)缺點？鋼結(jié)構(gòu)常用的連接方法有：焊接連接、挪釘連接和螺栓連接三種。焊接的優(yōu)點：不需打孔，省工省時；（2任何形狀的構(gòu)件可直接連接，連接構(gòu)造方便；。3氣密性、水密性好，結(jié)構(gòu)剛度較大，整體性能較好焊縫可能存在的缺陷有哪些？焊縫可能存在的缺陷有裂紋、氣孔、夾硝、燒穿、咬邊、未焊透

15、、弧坑和焊瘤。對接焊縫的構(gòu)造要求有哪些？對接焊縫的構(gòu)造要求有：一般的對接焊多采用焊透縫，只有當板件較厚，內(nèi)力較小，且受靜載作用時，可采用未焊透的對接縫。為保證對接焊縫的質(zhì)量，可按焊件厚度不同，將焊口邊緣加工成不同形式的坡口。起落弧處易有焊接缺陷，所以要用引弧板。但采用引弧板施工復雜，因此除承受動力荷載外，一般不用引弧板，而是計算時為對接焊縫將焊縫長度減2t（t為較小焊件厚度）。對于變厚度（或變寬度）板的對接，在板的一面（一側(cè)）或兩面（兩側(cè)）切成坡度不大于1:2.5的斜面，避免應(yīng)力集中。當鋼板在縱橫兩方向進行對接焊時，焊縫可采用十字形或T形交叉對接，當用T形交叉時，交叉點的間距不得小于200mm

16、焊接殘余應(yīng)力和焊接殘余變形是如何產(chǎn)生的？焊接殘余應(yīng)力和焊接殘余變形對結(jié)構(gòu)性能有何影響？減少焊接殘余應(yīng)力和焊接殘余變形的方法有哪些？鋼材在施焊過程中會在焊縫及附近區(qū)域內(nèi)形成不均勻的溫度場，在高溫區(qū)產(chǎn)生拉應(yīng)力，低溫區(qū)產(chǎn)生相應(yīng)的壓應(yīng)力。在無外界約束的情況下，焊件內(nèi)的拉應(yīng)力和壓應(yīng)力自相平衡。這種應(yīng)力稱焊接殘余應(yīng)力。隨焊接殘余應(yīng)力的產(chǎn)生，同時也會出現(xiàn)不同方向的不均勻收縮變形，稱為焊接殘余變形。焊接殘余應(yīng)力的影響：對塑性較好的材料，對靜力強度無影響；降低構(gòu)件的剛度；降低構(gòu)件的穩(wěn)定承載力；降低結(jié)構(gòu)的疲勞強度；在低溫條件下承載，加速構(gòu)件的脆性破壞。焊接殘余變形的影響：變形若超出了施工驗收規(guī)范所容許的范圍，將會

17、影響結(jié)構(gòu)的安裝、正常使用和安全承載；所以，對過大的殘余變形必須加以矯正。減少焊接殘余應(yīng)力和變形的方法：1合理設(shè)計：選擇適當?shù)暮改_尺寸、焊縫布置應(yīng)盡可能對稱、進行合理的焊接工藝設(shè)計，選擇合理的施焊順序。2正確施工：在制造工藝上，采用反變形和局部加熱法；按焊接工藝嚴格施焊，避免隨意性；盡量采用自動焊或半自動焊，手工焊時避免仰焊。高強度螺栓的8.8級和10.9級代表什么含義？級別代號中，小數(shù)點前的數(shù)字是螺栓材料經(jīng)熱處理后的最低抗拉強度，小數(shù)點后數(shù)字是材料的屈強比（fy/fu）。8.8級為：fu>800N/mm2,fy/fu=0.810.9級為：fu>1000N/mm2,fy/fu=0.9

18、在計算格構(gòu)式軸心受壓構(gòu)件的整體穩(wěn)定時，對虛軸為什么要采用換算長細比？格構(gòu)式軸心受壓構(gòu)件一旦繞虛軸失穩(wěn)，截面上的橫向剪力必須通過綴材來傳遞。但因綴材本身比較柔細，傳遞剪力時所產(chǎn)生的變形較大，從而使構(gòu)件產(chǎn)生較大的附加變形，并降低穩(wěn)定臨界力。所以在計算整體穩(wěn)定時，對虛軸要采用換算長細比（通過加大長細比的方法來考慮綴材變形對降低穩(wěn)定臨界力的影響）壓彎構(gòu)件的整體穩(wěn)定計算與軸心受壓構(gòu)件有何不同？壓彎構(gòu)件的整體穩(wěn)定計算比軸心受壓構(gòu)件要復雜。軸心受壓構(gòu)件在確定整體穩(wěn)定承載能力時，雖然也考慮了初彎曲、初偏心等初始缺陷的影響，將其做為壓彎構(gòu)件，但主要還是承受軸心壓力，彎矩的作用帶有一定的偶然性。對壓彎構(gòu)件而言，彎

19、矩卻是和軸心壓力一樣，同屬于主要荷載。彎矩的作用不僅降低了構(gòu)件的承載能力，同時使構(gòu)件一經(jīng)荷載作用，立即產(chǎn)生撓曲，但其在失穩(wěn)前只保持這種彎曲平衡狀態(tài)，不存在達臨界力時才突然由直變彎的平衡分枝現(xiàn)象，故壓彎構(gòu)件在彎矩作用平面內(nèi)的穩(wěn)定性屬于第二類穩(wěn)定問題，其極限承載力應(yīng)按最大強度理論進行分析。何謂應(yīng)力集中？應(yīng)力集中對鋼材的機械性能有何影響？鋼結(jié)構(gòu)構(gòu)件中存在著孔洞、槽口、凹角、截面突然改變以及鋼材內(nèi)部缺陷，此時構(gòu)件中的應(yīng)力分布將不再保持均勻，而是在某些區(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。碳素結(jié)構(gòu)鋼按質(zhì)量分為幾級？并是怎樣劃分的？Q235B七代表的意義是什么？碳素結(jié)構(gòu)鋼按質(zhì)

20、量分為A、B、C、D四級。其中A級鋼材不作沖擊韌性要求，冷彎性能在需方有要求時才進行；BC、D各級鋼材均要求沖擊韌性值A(chǔ)kv>27J,且冷彎試驗均要求合格，所不同的是三者的試驗溫度有所不同，B級要求常溫（20±5C）沖擊值，C和D級則分別要求0c和-20C沖擊值。Q235Bb代表屈服強度為235N/mm,B級，半鎮(zhèn)靜鋼。鋼結(jié)構(gòu)中，選用鋼材時要考慮哪些主要因素？結(jié)構(gòu)或構(gòu)件的重要性；荷載的性質(zhì)（靜載或動載）；連接方法（焊接、挪接或螺栓連接）；工作條件（溫度及腐蝕介質(zhì)）。軸心受力構(gòu)件的截面形式有哪幾種？并且對軸心受力構(gòu)件截面形式的共同要求是什么？軸心受力構(gòu)件的截面形式有熱軋型鋼、冷彎

21、薄壁型鋼、實腹式組合截面以及格構(gòu)式組合截面。對軸心受力構(gòu)件截面形式的共同要求是：（1）能提供強度所需要的截面積；（2）制作比較簡便；（3）便于和相鄰的構(gòu)件連接；（4）截面開展而壁厚較薄，以滿足剛度要求。影響梁臨界彎矩的主要因素有哪些。梁的臨界彎矩Mr主要和梁的側(cè)向抗彎剛度、抗扭剛度、翹曲剛度、梁的截面形狀、荷載類型、荷載作用位置以及梁的跨度等有關(guān)。簡述螺栓連接的五種破壞形式。螺栓連接的五種破壞形式為：（1）螺栓桿剪斷；（2）孔壁擠壓；（3）鋼板被拉斷；（4）鋼板剪斷；（5）螺栓桿彎曲。梁的強度計算有哪些要求？要求鋼梁在荷載作用下，其彎曲正應(yīng)力、剪應(yīng)力、局部承壓應(yīng)力以及在復雜應(yīng)力狀態(tài)下的折算應(yīng)力

22、等均不超過規(guī)范規(guī)定的相應(yīng)強度設(shè)計值。平面鋼閘門結(jié)構(gòu)布置的主要任務(wù)是什么？結(jié)構(gòu)布置為什么要合理？（1）確定閘門上需要設(shè)置的構(gòu)件，每種構(gòu)件需要的數(shù)目以及確定每個構(gòu)件的所在位置等。（2）結(jié)構(gòu)布置是否合理直接關(guān)系到閘門能否達到安全運行、使用方便、操作靈活、經(jīng)久耐用、節(jié)約材料、構(gòu)造簡單和制造方便等方面的要求。哪些梁不須計算整體穩(wěn)定？（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；（2）工字形截面或H型鋼截面簡支梁受壓翼緣的自由長度li與其寬度bi之比不超過規(guī)定的數(shù)值時；（3）箱形截面簡支梁，其截面尺寸滿足h/b0W6,且li/b0<95（235/fy）時不必計算。鋼材選用應(yīng)考慮的主要因素有哪些？（