钢结构考试知识点

中原福塔是河南第一高塔，总高338m河南第一座特大型公铁两用桥———郑新黄河大桥云南——兰津桥——是世界上最早的一座铁索桥琉璃砖塔——开封开宝寺塔1937年建成的杭州钱塘江大桥是我国自行设计和建造的第一座公铁两用的钢桥。

钢结构的特点：1.钢结构自重轻而承载能力高2.钢材最接近于均质等向体3.钢材的塑性和韧性好4.钢材具有良好的焊接性能5.钢结构具有不渗漏的特性6.钢结构制造工厂化、施工装配化7.钢材耐腐蚀性差8.钢结构耐热性能好，但防火性能差钢结构的合理应用范围：1.重型工业厂房2.大跨度结构3.高耸结构和高层建筑4.受动力荷载作用的结构5.可拆卸和移动的结构6.容器和管道7.轻型钢结构8.其他建筑物结构的可靠性是指：结构在规定的时间内、规定的条件下（正常设计、正常施工、正常使用和正常维护），完成预定功能的概率，是结构安全性、适用性和耐久性的概称，用来度量结构可靠性的指标称可靠指标。

钢结构设计规范采用了以概率理论为基础的极限状态设计方法，它是从结构可靠度设计法转变而来的。

两种极限状态：承载能力极限状态（包括：构件和连接的强度破坏，疲劳破坏和因过度变形而不适用于继续承载，结构和构件丧失稳定，结构转变为机动体系和结构倾覆）正常使用极限状态（包括：影响结构、构件和非结构构件正常使用或外观的变形，影响正常使用的振动，影响正常使用或耐久性能的局部破坏）Ro—结构的重要性系数，根据结构发生破坏时可能产生后果的严重程度，把建筑结构分为一、二、三级三个安全等级，规定不同的可靠指标，分别取1.1、1.0、0.9.钢材的强度设计值是钢材的标准屈服强度除以材料的分项系数。

对于轴心和偏心受力构件，正常使用极限状态用构件的长细比λ=Lo/i来保证。

第二章Q235钢属于碳素结构钢，Q345、Q390和Q420属于低合金高强度结构钢。

衡量塑形和韧性的指标fy、衡量抵抗拉断的指标fu、钢材弹性模量指标E、钢材剪切模量指标G、抵抗脆性破坏的性能指标：冲击韧性单向状态下的静力力学性能指标：屈服点、抗拉强度、伸长率和弹性模量。

伸长率是衡量钢材塑形性能的一个指标。

（弹性模量单位：Mpa）钢材在多轴应力状态下，当处于同号应力场时，钢材易发生脆性破坏；而当处于异号应力场时，钢材将发生塑形破坏。

钢材发生疲劳破坏的先决条件是形成裂缝。

影响疲劳强度的主要因素是：构造状况（包括应力集中程度和残余应力）、作用的应力幅及循环荷载重复的次数n，而和钢材的静力强度无明显关系。

我国钢结构设计规范根据使用情况的调查，规定疲劳寿命最低值为：5*10^4次碳素结构钢是由多种化学元素组成的，当然以铁的含量最多，约占99%。

硫（热脆）磷（冷脆）氧（热脆）氮（冷脆）锰是一种弱脱氧剂，硅是较强脱氧剂。

热处理低合金钢虽也有较好的塑形性能，却没有明显的屈服点。

当采用这类钢材时，以卸荷后试件的残余应变为0.2%所对应的应力作为屈服点，故称为条件屈服点或假想屈服点。

材质和捆扎次数有很大关系，捆扎次数越多，晶粒就越细，钢材的质量也就越好。

钢材应力达屈服点时，应变达2%~3%，钢材拉伸断裂后，残余应变可达20%~30%，属于脆性破坏。

使钢材发生脆性破坏的原因：1.冶金缺陷促使钢材变脆2.温度变化促使钢材变脆3.时间和间歇加载促使钢材变脆4.不合理构造促使钢材变脆—应力集中现象5.化学成分促使钢材变脆在250℃左右钢材的抗拉强度略有提高塑性却降低，因而呈现脆性，这种现象称为蓝脆现象我国北方地区，冬季寒冷，采用钢结构时，应特别重视对钢材的冲击韧性的要求（低温冷脆）当钢材受荷载作用进入弹塑性及以后时，间歇重复加载将使弹性变形范围扩大，这种现象称为冷作硬化。

钢材性能的这种随时间的变化称为时效硬化。

钢材的选择应满足：结构安全可靠和使用要求，同时尽可能的节约钢材、降低造价，根据结构的重要性、所受荷载情况、结构形式、应力状态、采用的连接方法、工作温度及钢材的厚度等因素，选择合适的钢材牌号和等级。

下列情况的承重结构和构件不应采用Q235F：的焊接结构（1）直接承受动力荷载或振动荷载且需验算疲劳的结构：（2）工作温度低于-20℃的直接承受动力荷载或振动荷载但可不验算疲劳的结构，以及承受静力荷载的受弯及受拉的重要承重结构。

非焊接结构，工作温度低于或等于-20℃的直接承受动力荷载且需验算疲劳的结构。

钢材的力学性能指标：屈服点、抗拉强度、伸长率、冷弯180、冲击韧性。

普通工字钢的号码用截面高度的厘米数来表示，槽钢的号码也是用截面高度的厘米数表示。

第三章钢结构常用的连接方法:焊接连接和螺栓连接。

焊接连接的优点：1.不削弱构件截面，节约钢材2.可焊成任何形状的构件，焊接间可直接焊接，一般不需要其他的连接件，构造简单制造省工；3.连接的密封性好，刚度大4.易于采用自动化作业，生产效率高。

缺点：1.位于焊缝附近热影响区的材质有些变脆2.在焊接件中产生焊接残余应力和残余变形，对结构工作有不利影响3.焊接结构对裂纹很敏感，一旦局部发生裂纹便有可能迅速扩展到整个截面，尤其在低温下易发生脆断。

焊条的选用原则：选择手工电弧焊使用的焊条，宜使焊缝金属与主体金属的强度相适应。

只对外观检测的是三级焊缝。

普通螺栓连接分两种：一种是A级或B级螺栓（5.6级钢和8.8级钢，旧称精致螺栓）连接，另一种是C级螺栓（4.6级钢和4.8级钢，旧称粗制螺栓）连接。

螺栓连接有普通螺栓和高强度螺栓两大类。

高强度螺栓连接的计算有两种类型：摩擦型连接和承压型连接。

（所采用的极限状态不同）高强度螺栓承压型连接不得用于直接承受动力荷载的结构中。

高强度螺栓连接的优点：施工简便，受力好，耐疲劳，可拆卸，工作安全可靠及计算简单，所以已广泛用于钢结构连接中，尤其是承受动力荷载的结构。

当采用对接焊缝连接不同宽度或不同厚度的钢板时应从板的一侧或两侧做成坡度不大于1：2.5的斜坡，形成平缓的过度。

钢板拼接时，若采用对接焊缝，纵、横两方面可采用十字行交叉或T型交叉，当为T形交叉时，交叉点的间距a不得小于200mm。

对接焊缝连接的两种形式：对接连接和T形连接。

角焊缝分为：直角焊缝和斜角焊缝。

侧面角焊缝的计算长度不宜大于60hf，即l w≤60hf。

为了减小连接中偏心弯矩的影响，在用正面焊缝的搭接中，其搭接长度不得小于较薄焊件厚度的5倍，同时不得小于25mm。

角焊缝的连接形式：对接连接、搭接连接、T形连接。

当角焊缝的有效截面面积相等时，正面角焊缝的承载能力是侧面角焊缝的1.22倍。

对承受静力荷载和间接承受动力荷载的结构，βf=1.22；对直接承受动力荷载的结构，βf=1.0 产生纵向焊接应力和焊接变形的原因有三种：1.焊接时在焊件上形成了一个温度分布很不均匀的温度场，且最高温度不超过500℃2.焊件合纤维的自由变形受到约束3.施焊时在焊件上出现了冷塑和热塑区。

焊接应力对结构工作的影响：1.焊接应力对静力强度的影响（对静力无影响）2.焊接应力对构件刚度的影响3.焊接应力对构件稳定性的影响4.焊接应力对疲劳强度的影响5.焊接应力对低温冷脆的影响。

最小端距为2d,在任意方向的最小栓距为3d，最小边距为1.5d，及最小线距为3d。

单个螺栓连接的工作经历是那个阶段：弹性工作阶段、相对滑移阶段、弹塑形工作阶段。

螺栓受剪时的破坏形式：1.螺栓被剪断（当螺栓直径较小，而钢板较厚时，栓杆是最薄弱部位，栓杆有可能被剪断而导致连接破坏）2.板件被挤压破坏（当螺栓直径较大而板件较薄时，板件是薄弱部位，板件孔壁可能被栓杆挤压破坏）3.构件被拉断破坏（当截面开孔消弱过多时，可能沿被连构件的净截面被拉断破坏）4.构件端部被冲剪破坏（当栓孔距构件端部的距离a太小时，在栓杆的挤压下，孔前部分的钢板有可能沿斜方向的斜截面剪切破坏）5.栓杆受弯破坏（当栓杆长度太大时，将会使栓杆产生过大的弯曲变形，影响连接的正常工作）前三种是通过计算来防止（前两种属于连接计算，后一种属于构件计算）后两种通过采取构造措施来防止破坏发生，即要求端距a1≥2d及栓距a≥3d来保证构件不会被冲剪破坏；要求板件总厚度∑t≤5d（d为螺栓直径），避免栓杆弯曲过大时破坏。

第四章进行轴心受力构件设计时，必须满足承载能力极限状态和正常使用极限状态的要求。

受拉构件的正常使用极限状态用限制构件的长细比来控制。

（λ≤[λ]）一根理想的轴心受压构件，当轴心压力达其临界应力时，可能以三种屈曲形式丧失稳定，即：弯曲屈曲、扭转屈曲、弯扭屈曲。

在高层建筑钢结构中，组合柱的的钢板厚度t≥40mm，焊接残余应力对柱子临界应力的影响更大，这类截面属于d类。

等边角钢对平行轴的稳定属于b类截面。

轴心受压构件设计规范按照等稳定设计的原则，根据腹板局部稳定的临界应力等于轴心受压构件整理稳定临界应力的条件，来确定腹板需要的厚度。

当轴心受压构件或柱的长度较大，或所受的荷载较小时，宜采用格构式截面。

轴心受压构件常用的格构式截面形式有双肢、三肢、四肢等。

对于这些截面的轴心受压构件，只能产生弯曲屈曲。

格构式构件由柱肢和缀材组成。

通过柱肢的轴称为实轴，通过缀材平面的轴称为虚轴。

三肢和四肢截面的两根主轴都是虚轴。

对格构式轴心受压构件，虚轴的临界力，宜采用换算长细比来计算稳定承载力。

第五章梁的承载能力极限状态包括强度与稳定两个方面。

强度承载力包括截面的抗弯强度、抗剪强度和局部承压处的抗压强度。

稳定承载力包括梁的整体稳定和组成板件的局部稳定。

梁的正常使用极限状态是控制梁的最大挠度不超过容许挠度。

梁的稳定性包括：整体稳定和局部稳定。

当求的的ψb>0.6时，说明梁在弹塑性阶段失稳，应用ψ‵b代替ψb作为梁的整体稳定系数。

不必计算简支梁整体稳定性的条件：有铺板（各种钢筋混凝土板或钢板）密铺在梁的受压翼缘上并与其牢固相连，能阻止梁受压翼缘的侧向位移时。

有不满足此条件的箱型截面简支梁满足下列条件：h/b0≤b；L1≤95(235/fy)可不必计算整体稳定性。

腹板加劲肋的配置—措施：在焊接梁的设计中，翼缘板的屈曲常用极限宽度比的办法来保证，而腹板的屈曲则采用配置加劲肋的办法来解决。

原因：加劲肋作为腹板的支撑，将腹板分成尺寸较小的板段，以提高临界应力。

为保证焊接板梁腹板的局部稳定性，应根据腹板高厚比h0/tw的不同情况配置加劲肋：（1）当h0/tw≤√235/fy时，对无局部压应力的梁，即σc=0的梁，不需配置加劲肋；对σc≠0的梁（如吊车梁），宜按构造配置横向加劲肋，其横肋间距a应满足0.5h0≤a≤2h0（2）当h0/tw>80√235/fy时，应配置横向加劲肋。

（3）梁的支座处或上翼缘受到较大固定集中荷载的地方，还应设置支撑加劲肋（横肋）并按轴心压杆计算。

（4）在任何情况下，h0/tw均不应超过250，以免焊接时的腹板产生翘曲变形。