鋼結構考前輔導

鋼結構考前輔導第1頁，共38頁，2023年，2月20日，星期四第1、2章材料與設計原理第一節(jié)鋼材的力學性能一、強度屈服強度fy－－設計標準值（設計時可達的最大應力）；抗拉強度fu－－鋼材的最大應力強度，fu/fy為鋼材的強度安全儲備系數。理想彈塑性－－工程設計時將鋼材的力學性能，假定為一理想彈塑性體二、塑性－－材料發(fā)生塑性變形而不斷裂的性質重要指標－－好壞決定結構安全可靠度，內力重分布，保證塑性破壞，避免脆性破壞。用伸長率衡量第2頁，共38頁，2023年，2月20日，星期四三、韌性－－鋼材在斷裂或塑變時吸收能量的能力，用于表征鋼材抗沖擊荷載及動力荷載的能力，動力指標，是強度與塑性的綜合表現。用沖擊韌性衡量，分常溫與負溫要求。四、冷彎性能－－鋼材發(fā)生塑變時對產生裂紋的抵抗能力。是判別鋼材塑性及冶金質量的綜合指標。五、可焊性－－鋼材在焊接過程中對產生裂紋或發(fā)生斷裂的抵抗能力，以及焊接后具備良好性能的指標。通過焊接工藝試驗進行評定第二節(jié)鋼結構的破壞形式塑性破壞與脆性破壞影響因素－－化學成分、冶金質量、溫度、冷作硬化、時效、應力集中、復雜應力。第3頁，共38頁，2023年，2月20日，星期四第3節(jié)鋼材性能的影響因素一、化學成分－C、S、P、Mn、Si二、冶金與軋制三、時效四、溫度－正溫與負溫，熱塑現象、冷脆現象五、冷作硬化六、應力集中與殘余應力－殘余應力的概念以及它的影響。七、復雜應力狀態(tài)－強度理論，同號應力，異號應力。第4節(jié)設計原理以概率論為基礎的極限狀態(tài)設計方法；分項系數表達式。兩種極限狀態(tài)－正常使用與承載能力極限狀態(tài)?？煽啃裕踩?、適用性、耐久性的通稱失效概率－－結構不能完成預定功能的概率。第4頁，共38頁，2023年，2月20日，星期四可靠度－－可靠性的概率度量，在規(guī)定的時間內（設計基準期－分5、25、50以及100年），規(guī)定的條件（正常設計、施工、使用、維護）完成預定功能的概率?？煽慷鹊目刂疲刂剖Ц怕市〉揭欢ㄋ?。第五節(jié)鋼材的品種、牌號與選擇品種－炭素鋼Q235；低合金鋼Q345、Q390、Q420牌號的表示方法－Q、屈服強度值、質量等級（碳素鋼A~D，低合金鋼A~E）,冶金脫氧方法（F、b、Z、TZ）影響選擇的因素結構的重要性（結構的安全等級分一級（重要），二級（一般），三級（次要））、荷載情況（動、靜荷載）、連接方法（Q235A不能用于焊接結構）、環(huán)境溫度。第5頁，共38頁，2023年，2月20日，星期四第3章鋼結構的連接第1節(jié)鋼結構的連接方法與特點焊接連接－對接焊縫，角焊縫螺栓連接－普通螺栓，高強螺栓鉚釘連接－已基本被高強螺栓代替。第2節(jié)焊縫連接一、焊接特性1、焊接方法－電弧焊（手工，自動埋弧以及氣體保護焊）、電阻焊和氣焊。2、特點－省材、方便、適用強；熱影響區(qū)變脆，殘余應力與變形，質量變動大。3、焊縫缺陷－裂紋、氣孔、未焊透、夾渣、燒穿等。第6頁，共38頁，2023年，2月20日，星期四4、焊接形式按焊件相對位置－平接（對接）、搭接以及垂直連接。按施焊位置－俯焊（平焊）、橫焊、立焊以及仰焊。按截面構造－對接焊縫及角焊縫第3節(jié)對接焊縫的構造與計算一、構造破口形式－I型、單邊V型、雙邊V型、U型、K型及X型。引、落弧板變厚度與變寬度的連接－≥1：4斜面。質量等級與強度－一級綜合性能與母材相同；二級強度與母材相同；三級折減強度二、計算－－同構件。第7頁，共38頁，2023年，2月20日，星期四第4節(jié)角焊縫的構造與計算一、構造第8頁，共38頁，2023年，2月20日，星期四角焊縫分直角與斜角（銳角與鈍角）兩種截面。直角型又分普通、平坡、深熔型（凹面型）；板件厚度懸殊時角焊縫設計及邊緣焊縫（P56，圖3.21）二、受力特性正面焊縫應力狀態(tài)復雜，但內力分布均勻，承載力高；側面焊縫應力狀態(tài)簡單，但內力分布不均，承載力低。破壞為45o喉部截面，設計時忽略余高。三、角焊縫的計算第9頁，共38頁，2023年，2月20日，星期四第5節(jié)普通螺栓連接一、連接性能與構造受剪連接的破壞形式－－板端沖剪、螺桿受彎、螺桿剪切、孔壁擠壓、板件凈截面（直線、折線）。構造滿足前兩種，（e≥2do；∑t≤5d）。受剪連接受力方向螺栓受力不均，一定長度時需折減。受拉連接以螺桿抗拉強度為承載力極限。施工及受力要求，螺栓有排布距離要求（栓距、線距、邊距、端距）。分精制（A、B級）及粗制（C級，不能用于主要受力連接）二、計算1、單個連接承載力⑴、受剪連接抗剪與承壓：第10頁，共38頁，2023年，2月20日，星期四⑵、受拉連接⑶、拉剪共同作用2、螺栓群連接計算⑴、軸力或剪力作用⑵、彎矩軸力共同作用⑶、扭矩、軸力、剪力共同作用其中：第11頁，共38頁，2023年，2月20日，星期四第6節(jié)高強度螺栓連接一、高強螺栓的受力性能與構造按計算原則分摩擦型與承壓型兩種。摩擦型抗剪連接的最大承載力為最大摩擦力。承壓型抗剪連接的對答承載力同普通螺栓（Nbmin）。注意當連接板件較小時承壓型的承載力小于摩擦型。受拉連接時兩者無區(qū)別，都以0.8P為承載力。板件凈截面強度計算與普螺的區(qū)別為50％的孔前傳力。受剪連接時，螺栓受力不均，同普螺應考慮折減系數η。由于承壓型設計的變形較大，直接承受動荷不易采用。設計認為摩擦力主要分布在螺栓周圍3d0范圍內。第12頁，共38頁，2023年，2月20日，星期四二、計算㈠、摩擦型螺栓連接計算1、抗剪連接2、抗拉連接（抗彎時旋轉中心在中排）3、拉剪共同作用㈡、承壓型螺栓連接計算計算方法同普通螺栓連接，應注意抗拉承載力拉剪共同作用抗彎時旋轉中心在中排第13頁，共38頁，2023年，2月20日，星期四第7節(jié)例題詳解例題1、某T型牛腿，角焊縫連接，F=250kN，Q235鋼，E43型焊條，靜荷載，確定焊腳尺寸。解：1、確定焊縫計算長度（兩條L型焊縫)豎焊縫：lw1＝200－5＝195mm，水平焊縫：lw2＝（200－16）/2-5＝87mm,取lw2＝85mm第14頁，共38頁，2023年，2月20日，星期四2、求焊縫形心及慣性矩：3、力向形心轉移4、受力控制點分項應力（下點）第15頁，共38頁，2023年，2月20日，星期四5、焊縫強度結算：6、焊腳尺寸確定：取：第16頁，共38頁，2023年，2月20日，星期四例題2、

圖示摩擦型高強螺栓連接，M20，10.9級，噴砂生赤銹，驗算連接強度。已知：M=106k.m；N=384kN；V=450kN。解：1、查取有關參數預拉力：P=155kN;摩擦系數：μ=0.452、確定控制點經受力分析控制點為最

上排螺栓。第17頁，共38頁，2023年，2月20日，星期四3、最上排螺栓分項受力

軸力N：各螺栓均勻受拉彎矩M作用：最上排受最大拉力其中總拉力：剪力V：各螺栓均勻受剪4、承載力驗算5、結論：連接承載力滿足要求

第18頁，共38頁，2023年，2月20日，星期四第4章軸心受力構件第1節(jié)概述鋼結構各種構件應滿足正常使用及承載能力兩種極限狀態(tài)的要求。正常使用極限狀態(tài)：剛度要求－控制長細比承載能力極限狀態(tài)：受拉－強度；受壓－強度、整體穩(wěn)定、局部穩(wěn)定。截面形式：分實腹式與格構式第2節(jié)強度與剛度凈截面強度－軸壓構件如無截面消弱，整穩(wěn)控制可不驗算強度。剛度－注意計算長度。第19頁，共38頁，2023年，2月20日，星期四第3節(jié)軸壓構件的整體穩(wěn)定典型的失穩(wěn)形式－彎曲失穩(wěn)、扭轉失穩(wěn)及彎扭失穩(wěn)；理想構件的彈性彎曲穩(wěn)定－歐拉公式；彈塑性彎曲失穩(wěn)－切線模量理論；實際構件的初始缺陷－初彎曲、初偏心、殘余應力；初始缺陷的影響；肢寬壁薄的概念；格構式截面－綴條式與綴板式；格構式軸壓構件換算長細比的概念與計算；格構軸壓構件兩軸等穩(wěn)的概念（實腹式同）；單肢穩(wěn)定性的概念。掌握整體穩(wěn)定的計算公式與方法；第20頁，共38頁，2023年，2月20日，星期四第4節(jié)實腹式截面局部穩(wěn)定局部穩(wěn)定的概念－板件的屈曲，局部失穩(wěn)并不意味構件失效，但是局部的失穩(wěn)會導致整體失穩(wěn)提前發(fā)生；局部穩(wěn)定承載力與支承條件、受力形式與狀態(tài)及板件尺寸有關。局部穩(wěn)定的保證原則－保證整體失穩(wěn)之前不發(fā)生局部失穩(wěn)等穩(wěn)原則－局部穩(wěn)定承載力等于整體穩(wěn)定承載力。等強原則－局部穩(wěn)定承載力等于某一整體穩(wěn)定達不到的強度值。局部穩(wěn)定的控制方法－限制板件的寬（高）厚比。掌握工字形截面局部穩(wěn)定的計算公式與方法。第21頁，共38頁，2023年，2月20日，星期四第5節(jié)例題詳解例題1右圖示軸心受壓構件，Q235鋼，截面無消弱，翼緣為軋制邊。問：1、此柱的最大承載力設計值N？2、此柱繞y軸失穩(wěn)的形式？3、局部穩(wěn)定是否滿足要求？第22頁，共38頁，2023年，2月20日，星期四解：1、整體穩(wěn)定承載力計算對x軸：翼緣軋制邊，對x軸為b類截面，查表有：對x軸：翼緣軋制邊，對y軸為c類截面，查表有：由于無截面消弱，強度承載力高于穩(wěn)定承載力，故構件的最大承載力為：2、繞y軸為彎扭失穩(wěn)第23頁，共38頁，2023年，2月20日，星期四3、局部穩(wěn)定驗算⑴、較大翼緣的局部穩(wěn)定結論：滿足要求⑵、腹板的局部穩(wěn)定結論：滿足要求第24頁，共38頁，2023年，2月20日，星期四第5章受彎構件（梁）第1節(jié)概述正常使用極限狀態(tài)：控制梁的變形承載能力極限狀態(tài)：強度、整體穩(wěn)定、局部穩(wěn)定梁的截面：型鋼梁與組合梁梁格布置：簡單梁格、普通梁格、復雜梁格。第二節(jié)梁的強度與剛度梁的工作狀態(tài)彈性階段－邊緣屈服塑性鉸－全截面屈服考慮部分發(fā)展塑性，塑性發(fā)展系數不考慮塑性發(fā)展的情況－p142（動力荷載、翼緣寬厚比）掌握工字型截面的塑性發(fā)展系數梁的強度－抗彎、抗剪、局部承壓及折算應力（掌握計算方法－系數的取用、驗算部位）第25頁，共38頁，2023年，2月20日，星期四梁的剛度－控制撓跨比第3節(jié)梁的整體穩(wěn)定失穩(wěn)機理－－重點掌握梁的失穩(wěn)形式－－彎扭失穩(wěn)（側向彎扭失穩(wěn)）提高梁整體穩(wěn)定的措施梁的支座問題梁的側向支承的受力－第4節(jié)梁的截面設計梁高度的確定－最小高度、最大高度及經濟高度。第五節(jié)梁的局部穩(wěn)定與加勁肋一、翼緣的局部穩(wěn)定保證原則－等強原則第26頁，共38頁，2023年，2月20日，星期四二、腹板加勁肋腹板局部穩(wěn)定的設計原則限制高厚比－不經濟，不采用允許局部失穩(wěn)－考慮屈曲后強度（輕鋼結構采用）用加勁肋減小腹板支承尺寸提高局穩(wěn)承載力（普鋼）加勁肋的種類－橫向、縱向及短加勁肋。加勁肋的布置p169表5.10加勁肋的構造p169表5.10注及p172支承加勁肋－加強的橫向肋，除滿足橫向肋的構造要求外，還應滿足受力要求。支承肋分平板式與凸緣式－凸緣式應控制凸緣長度≤2t第27頁，共38頁，2023年，2月20日，星期四第6章拉彎與壓彎構件第1節(jié)概述拉彎、壓彎構件實際為軸力構件與受彎的組合三種典型的拉、壓彎構件正常使用極限狀態(tài)－控制構件的長細比承載能力極限狀態(tài)－強度、整體穩(wěn)定及局部穩(wěn)定截面形式－實腹式、格構式（一般選用綴條式）第2節(jié)拉、壓彎構件的強度與剛度理解公式中的±號意義與應用（單對稱截面，彎矩作用在對稱軸平面內，且使較大翼緣受壓）。注意塑性發(fā)展系數的取用（同梁）剛度－－控制構件的長細比第28頁，共38頁，2023年，2月20日，星期四第3節(jié)壓彎構件的整體穩(wěn)定整體穩(wěn)定包括兩方面－彎矩作用平面內的彎曲失穩(wěn)及彎矩作用平面外的彎扭失穩(wěn)。整體穩(wěn)定的計算第4節(jié)實腹式壓彎構件的局部穩(wěn)定應力梯度的概念梁：軸力構件：拉、壓彎構件：第29頁，共38頁，2023年，2月20日，星期四翼緣的局部穩(wěn)定－受力簡單，同梁按等強原則腹板的局部穩(wěn)定－受力復雜，影響因素多，等強原則。腹板局部穩(wěn)定的主要影響因素:剪、正應力比：正應力梯度：塑性區(qū)發(fā)展深度第5節(jié)格構式截面壓彎構件一般宜采用綴條式，當彎矩較小時也可以采用綴板式。一般彎矩繞虛軸作用，特殊情況彎矩也可繞實軸作用。彎矩繞實軸作用時，整體穩(wěn)定計算同實腹式截面，但平面外穩(wěn)定計算時，穩(wěn)定系數應按換算長細比λ0x計算，梁彎穩(wěn)定系數φb＝1.0。第30頁，共38頁，2023年，2月20日，星期四彎矩繞實軸作用時：彎矩作用平面內的整體穩(wěn)定－－不考慮塑性發(fā)展彎矩作用平面外的整體穩(wěn)定－－不需驗算，但需保證單肢的兩向穩(wěn)定性。單肢穩(wěn)定－－分肢相同時驗算較大分肢；分肢不同時應分別驗算兩單肢。綴材設計－－按實際剪力及中較大值。局部穩(wěn)定：兩肢件應按軸壓構件控制局部穩(wěn)定。第31頁，共38頁，2023年，2月20日，星期四第6節(jié)例題驗算下圖示壓彎構件的強度及平面內、外的整體穩(wěn)定性。已知：Q235鋼，A=20cm2，Ix＝346.8cm4，Iy＝43.6cm4，y1＝4.4cm，翼緣側向1/3跨處設置兩個側向支承。解：1、參數計算第32頁，共38頁，2023年，2月20日，星期四2、強度計算結論：強度滿足要求。3、彎矩作用平面內的穩(wěn)定性第33頁，共38頁，2023年，2月20日，星期四結論：平面內整穩(wěn)不滿足。4、平面外的整體穩(wěn)定性結論：平面外整穩(wěn)滿足。第34頁，共38頁，2023年，2月20日，星期四試卷題型分析一、填空題－主要考查一些基本概念

根據題意在空格處添上相關內容，涉及1～6章所有內容，共計10道題。例題：1、冷彎性能是判別鋼材塑性及冶金質量的綜合指標。