烟台大学钢结构课程复习资料

第二章 钢结构的材料
钢材的力学性能 一、强度 屈服强度fy——设计标准值（设计时可达的最大应力）； 抗拉强度fu——钢材的最大应力强度，fu / fy为钢材的强度安全储备系数。 理想弹塑性——工程设计时将钢材的力学性能，假定为一理想弹塑性体 二、塑性——材料发生塑性变形而不断裂的性质 重要指标——好坏决定结构安全可靠度，内力重分布，保证塑性破坏，避免脆性破坏。 用伸长率衡量 三、韧性——钢材在断裂或塑变时吸收能量的能力,用于表征钢材抗冲击荷载及动力荷载的 能力，动力指标，是强度与塑性的综合表现。用冲击韧性衡量，分常温与负温要求。 四、冷弯性能——钢材发生塑变时对产生裂纹的抵抗能力。是判别钢材塑性及冶金质量的 综合指标。 五、可焊性——钢材在焊接过程中对产生裂纹或发生断裂的.抵抗能力，以及焊接后具备良 好性能的指 标。通过焊接工艺试验进行评定. 钢结构的破坏形式 塑性破坏与脆性破坏 影响因素——化学成分、冶金质量、温度、冷作硬化、时效、应力集中、复杂应力。 钢材性能的影响因素 一、化学成分——C、S、P、O、N、Mn、Si 二、冶金与轧制 三、时效 四、温度——正温与负温，热塑现象、冷脆现象 五、冷作硬化 六、应力集中与残余应力——残余应力的概念以及它的影响。 七、复杂应力状态——强度理论，同号应力，异号应力。 钢材的品种、牌号与选择 品种——碳素钢 Q235；低合金钢 Q345、Q390、Q420 牌号的表示方法——Q、屈服强度值、质量等级（碳素钢 A~D，低合金钢 A~E）,冶金脱氧 方法（F、b、Z、TZ） 影响选择的因素 结构的重要性 [结构的安全等级分一级（重要），二级（一般），三级（次要）]、荷载情况
第三章 钢结构的连接
1.钢结构常用的连接方法有哪几种？它们各在哪些范围应用较合适？ 2.简要说明常用的焊接方法和各自的优缺点。 3.说明常用焊缝符号表示的意Hale Waihona Puke Baidu。
1
4.简要说明角焊缝有效截面的确定方法和原因。 5.简要说明角焊缝焊脚尺寸的确定方法？ 6.如何区分角焊缝是受弯还是受扭，请推导围焊缝受扭时的计算公式。 7.简述焊接残余应力的类型和产生焊接残余应力的原因？ 8.焊接残余应力对结构工作性能有何影响？ 9.试绘出焊接工字型和箱型截面的残余应力分布状况？轧制工字型截面残余应力如何分 布？ 10.简述减小焊接残余应力和焊接残余变形的主要措施。 11.摩擦型和承压型高强螺栓的传力机理有何不同？ 12.说明螺栓性能等级的含义。 13.简述螺栓的常见布置形式和考虑的因素？ 14.简述螺栓连接的破坏形式和避免破坏发生所采取的措施。 15.如何确定单栓承载力？基本假定是什么？ 16.如何确定连接摩擦面数？ 17.高强螺栓预拉力是如何确定的？ 18.推导栓群受轴力、剪力和弯矩时的计算公式。
min
⑵弯矩轴力共同作用
⎧ ⎨ ⎩
N
max = Nmin
N =
n + N e y1 N n−Ne
∑ y1
yi2 ∑
≤
N
b t
yi2
⑶扭矩、轴力、剪力共同作用
扭矩作用
N1T
=
T r2 ∑ ri2
叠加原理 第 6 节 高强度螺栓连接 一、高强螺栓的受力性能与构造 1.按计算原则分摩擦型与承压型两种。 2.摩擦型抗剪连接的最大承载力为最大摩擦力。 3.承压型抗剪连接的承载力同普通螺栓（N bmin）。 4.注意当连接板件较小时承压型的承载力小于摩擦型。 5.受拉连接时两者无区别，都以 0.8P 为承载力。 6.摩擦型抗剪连接的板件净截面强度计算与普通螺栓的区别为 50％的孔前传力。 7.受剪连接时，螺栓受力不均，同普螺应考虑折减系数 η。 8.由于承压型设计的变形较大，直接承受动荷不易采用。 9.设计认为摩擦力主要分布在螺栓周围 3d 0范围内。
1.屋盖结构主要组成部分是哪些？它们的作用是什么？ 2.屋盖支撑有哪些作用？它分哪几种类型？布置在哪些位置？ 3．三角形、梯形、拱形和平行弦（人字形）屋架各适用于何种情况？它们各有哪些腹杆体 系？优缺点如何？ 4.为什么梯形、平行弦、人字形和拱形屋架除按全跨荷载计算外，还要根据使用和施工中 可能遇到的半跨荷载组合情况进行计算？ 5.屋架杆件的计算长度在屋架平面内和屋架平面外及斜平面有何区别？应如何取值？ 6.屋架节点设计有哪些基本要求？节点板的尺寸应怎样确定？ 7.屋架施工图应表示哪些内容？
抗剪与承压：
N
b v
=
πd2 nv 4
f
b v
N
b c
=
d∑t
f
b c
N1T
=
T r2 ∑ ri2
⑵受拉连接：
N
b t
=
Ae
f
b t
=
π
d
2 e
4
f
b t
⑶拉剪联合作用
⎛ ⎜⎜⎝
Nv
N
b v
⎞2 ⎟⎟⎠
+
⎛ ⎜⎜⎝
Nt
N
b t
⎞2 ⎟⎟⎠
≤
1
2.螺栓群连接计算
Nv
≤
N
b c
⑴轴力或剪力作用
n
=
η
N Nb
二级强度与母材相同； 三级折减强度 二、计算——同构件。 第 4 节 角焊缝的构造与计算 一、角焊缝的构造 1.角焊缝分直角与斜角（锐角与钝角）两种截面。 2.直角型又分普通、平坡、深熔型（凹面型）； 3.板件厚度悬殊时角焊缝设计及边缘焊缝。 4.最大、最小焊脚尺寸；最大、最小计算长度；搭接连接的构造要求等。 二、受力特性 1.正面角焊缝应力状态复杂，但内力分布均匀，承载力高； 2.侧面角焊缝应力状态简单，但内力分布不均，承载力低。 3.破坏为 45o喉部截面，设计时忽略余高。 三、角焊缝的计算 1.受轴心力作用时角焊缝连接的计算 2.承受弯矩、轴心力或剪力联合作用的角焊缝连接计算 3.围焊承受扭矩或扭矩与剪力联合作用的角焊缝连接计算 4.斜角角焊缝的计算 5.牢记以下公式的含义
第五章 轴心受力构件
1.轴心受拉构件和轴心受压构件验算内容有何不同？ 2.简述轴心受拉构件的设计步骤。 3.轴心受压构件整体失稳的类型有哪几种？主要影响因素？ 4.简述确定轴心受压构件承载力的计算准则。目前《钢规》采用何种方法？ 5.说明柱子曲线的含义。柱子曲线是如何确定的？ 6.简述实腹式轴心受压构件的设计步骤。 7.推导格构式受压构件换算长细比的计算公式。 8.简述格构式压杆的设计步骤。 9.柱头、柱脚的常用构造形式有哪些？简述设计步骤。
6
二、计算 ㈠摩擦型螺栓连接计算
1.抗剪连接
Nv ≤ Nvb = 0.9n f μP
2.抗拉连接
Nt
≤
N
b t
=
0.8P
（抗弯时旋转中心在中排）
3.拉剪共同作用 Nv ≤ Nvb = 0.9n f μ(Nt −1.25)P ; Nt ≤ Ntb = 0.8P
㈡承压型螺栓连接计算 计算方法同普通螺栓连接，应注意
3
《钢结构》考前辅导
第一章 绪论
钢结构的特点和应用 钢结构的设计原理 以概率论为基础的极限状态设计方法；分项系数表达式。 两种极限状态——正常使用与承载能力极限状态。 可靠性——安全性、适用性、耐久性的通称 失效概率——结构不能完成预定功能的概率。 可靠度——可靠性的概率度量,在规定的时间内（设计基准期－分 5、25、50 以及 100 年）， 规定的条件（正常设计、施工、使用、维护）完成预定功能的概率。 可靠度的控制——控制失效概率小到一定水平。
第二章 钢结构的材料
1.钢材力学性能指标包括哪几项？各项指标可用来衡量钢材哪些方面的性能？ 2.钢结构材料的破坏形式有哪几种？破坏特点？ 3.解释概念：强度 塑性 韧性 冷弯性能 4.低合金结构钢的屈服强度是如何确定的？ 5.解释钢材牌号的含义：Q235-BF Q235-D Q345-C Q390-E 6.简述影响钢材脆性断裂的主要因素？如何避免不出现脆性断裂？ 7.什么是疲劳破坏？简述疲劳破坏的发展过程。影响疲劳破坏的主要因素？ 8.解释概念：应力集中 残余应力 冷加工硬化和时效硬化 蓝脆 冷脆 热脆 塑性破坏 脆性破坏 9.试说明应力集中易引起脆性断裂的原因。 10.什么叫疲劳强度？影响疲劳强度的主要因素有哪些？ 11.应力幅和应力比的含义？请绘图说明各种类型的应力循环。
按焊件相对位置——平接（对接）、搭接以及垂直连接。 按施焊位置——俯焊（平焊）、横焊、立焊以及仰焊。 按截面构造——对接焊缝及角焊缝 第 3 节 对接焊缝的构造与计算 一、构造 1.坡口形式——I 型、单边 V 型、双边 V 型、U 型、K 型及 X 型。 2.引、落弧板 3.变厚度与变宽度的连接——≥1：4 斜面。 4.质量等级与强度——一级综合性能与母材相同；
第六章 梁
1.简述型钢梁的设计步骤，并给出验算内容和验算公式。 2.请推导矩形截面塑性抵抗矩的计算公式。 3.说明梁整体失稳的形式和影响失稳的主要因素。 4.说明组合梁截面的设计步骤和主要的验算内容、验算部位。 6.请说明梁变截面的常用方法？ 7.说明钢梁翼缘和腹板局部失稳的形式。避免局部失稳各采取什么措施？
⎛ ⎜ ⎝
σf βf
⎞2 ⎟
+
τ
2 f
⎠
≤
f
w f
σ
N f
=
N ∑ h el w
≤
βf
f
w f
τ
N f
=
N ∑ h el w
≤
f
w f
5
σ
M f
=
6M
∑
h
el
2 W
≤
βf
f
w f
τ
T f
=
T ⋅r Ip
=
T ⋅r Ix + Iy
第 5 节 普通螺栓连接 一、连接性能与构造 1.受剪连接的破坏形式——板端冲剪、螺杆受弯、螺杆剪切、孔壁挤压、板件净截面（直 线、折线）。构造满足前两种，（e≥2do；∑t≤5d）。 2.受剪连接受力方向螺栓受力不均，一定长度时需折减。 3.受拉连接以螺杆抗拉强度为承载力极限。 4.施工及受力要求，螺栓有排布距离要求（栓距、线距、边距、端距）。 5.分精制（A、B 级）及粗制（C 级，不能用于主要受力连接） 二、计算 1.单个连接承载力 ⑴受剪连接
抗拉承载力
Nt
≤
N
b t
=
0.8P
拉剪共同作用
⎛ ⎜ ⎝
NV NVb
⎞2 ⎟ ⎠
⎛ +⎜
⎝
Nt Ntb
⎞2 ⎟ ⎠
≤1
NV
≤
N
b c
1.2
抗弯时旋转中心在中排
第 7 节 混合连接
栓-焊混合连接、高强度螺栓与铆钉的混合连接的使用范围和连接机理
第五章 轴心受力构件
第 1 节 概述 1.钢结构各种构件应满足正常使用及承载能力两种极限状态的要求。 2.正常使用极限状态：刚度要求——控制长细比 3.承载能力极限状态：受拉——强度；
2
8.简述腹板加劲肋的种类及每种的主要作用、腹板加劲肋的设置方法。 9.简述考虑腹板屈曲后强度的梁的强度计算特点及梁的腹板加劲肋的设计特点。 10.拉条、撑杆、檩托的作用和布置要求。
第七章 拉弯和压弯构件
1.试述压弯构件的失稳类型和设计方法。 2.试述拉弯构件的设计步骤和验算内容。
第八章 屋盖结构
受压——强度、整体稳定、局部稳定。 4.截面形式：分实腹式与格构式 第 2 节 强度与刚度 1.净截面强度——轴压构件如无截面消弱，整体稳定控制可不验算强度。 2.刚度——注意计算长度。 第 3 节 轴压构件的稳定 1.典型的失稳形式——弯曲失稳、扭转失稳及弯扭失稳； 2.理想构件的弹性弯曲稳定——欧拉公式； 3.弹塑性弯曲失稳——切线模量理论； 4.实际构件的初始缺陷——残余应力、初弯曲、初偏心； 5.初始缺陷的影响； 6.宽肢薄壁的概念； 7.掌握整体稳定的计算公式与方法； 8.局部稳定的概念——板件的屈曲，局部失稳并不意味构件失效，但是局部的失稳会导致 整体失稳提前发生；局部稳定承载力与支承条件、受力形式与状态及板件尺寸有关。 9.局部稳定的保证原则——保证整体失稳之前不发生局部失稳
《钢结构设计原理》 课程思考题
烟台大学 土木工程学院
2008.3
第一章 绪论
1.简述钢结构的特点和应用范围。 2.试举例说明钢结构的主要发展趋势。 3.《钢结构》课程主要包括哪些内容？学习本课程要注意哪些问题？ 4.现行规范建筑结构的设计使用年限是如何规定的？ 5.在规定的设计使用年限内，结构须满足哪些功能要求？ 6.钢结构的容许应力设计法与按概率极限状态设计法有何不同？。目前《钢结构设计规范》 主要采用何种设计方法？疲劳设计采用何种方法？ 7.结构可靠性的含义是什么？它包含那些功能要求？什么是结构的可靠度？可靠指标的含 义？如何确定结构的可靠指标？ 8.“作用”和“荷载”有什么区别？影响结构可靠性的因素有哪些？ 9.什么是结构的极限状态？结构的极限状态分为几类，其含义各是什么？ 10.如何区别承载能力极限状态和正常使用极限？计算时两种极限状态为什么要采用不同 的荷载值？ 11.标准荷载、设计荷载有何区别？设计时应如何选用？
4
（动、静荷载）、连接方法（Q235A 不能用于焊接结构）、环境温度。
第三章 钢结构的连接
第 1 节 钢结构的连接方法与特点 焊接连接——对接焊缝，角焊缝 螺栓连接——普通螺栓，高强螺栓 铆钉连接——已基本被高强螺栓代替。
第 2 节 焊缝连接 一、焊接特性 1.焊接方法——电弧焊（手工，自动埋弧以及气体保护焊）、电阻焊和气焊。 2.特点——省材、方便、适用强；热影响区变脆，残余应力与变形，质量变动大。 3.焊缝缺陷——裂纹、气孔、未焊透、夹渣、烧穿等。 4.焊接形式