钢结构与钢结构基础

钢结构与钢结构基础

1.钢结构特点：材料的强度高，塑性和韧性好，但压力会使强度不能充分发挥；材质均匀；钢结构制造简便，施工周期短；钢结构的质量轻；刚材耐腐蚀性差；钢材耐热不耐火；钢结构对缺陷较为敏感；钢结构的变形有时会控制设计；钢结构对生态环境的影响小。

2.钢结构的应用范围：大跨度结构；重型厂房结构；受动力荷载影响的结构；可拆卸的结构；高耸结构和高层建筑；容器和其他构筑物；轻型钢结构。

3.钢结构的极限应力状态：承载能力极限状态；正常使用极限状态。

4.强度破坏是指构件的某一截面或连接件因应力超过材料强度而导致的破坏。

5.土建钢结构用的钢材具有较好的塑性变形能，并且在屈服之后还会强化。

6.压应力是使构件失稳的原因。

7.许多钢构件用来承受多次重复的行动荷载，桥梁，吊车梁都属于这类构件。在反复循环荷载作用下，有可能出现疲劳破坏。

8.设计钢结构需要处理两个方面的因素：一是结构和构件的抗力；二是荷载施加于结构的效应。

9.结构内力分析可区别为弹性分析和非弹性分析。

10.索和拱配合使用，常被称为杂交结构，这是结构形式的杂交。

11.用作钢结构的钢材具有以下性能：较高的强度（抗拉强度和屈服点比较高）；足够的变形能力（塑性和韧性性能好）；良好的加工性能。

12.任一点变形中都将包括有弹性变形和塑性变形两部分。其中塑性变形在卸载后不能恢复，故称为残余变形或永久变形。

13.屈服点，抗拉强度和伸长率是钢材的三个重要力学性能指标。

14.冷弯性能：根据试样厚度，按规定的弯心直径将试样弯曲180度，其表面及侧面无裂纹或分层则为“冷弯试验合格”。冷弯性能是判别钢材塑性变形能力及冶金质量的综合指标。

15.与抵抗冲击作用有关的钢材的性能是韧性，韧性是钢材断裂时吸收机械能力的量度。

16.钢材的可焊性受碳含量和合金元素含量的影响。碳含量在0.12%~0.20%范围内的碳素钢，可焊性最好。

17.影响钢材性能的因素：化学成份的影响，成材过程的影响，影响钢材性能的其他因素。

18.钢是含碳量小于2%的铁碳合金。碳含量大于2%时则为铸铁，制造钢结构所用的材料有碳素结构钢中的低碳钢，低合金结构钢和高性能建筑结构用钢。

19.硫是有害元素，属于杂质，当热加工及焊接使温度达到800-1000℃时，可能会出现裂纹，称为热脆。

20.磷既是有害元素也是能利用的合金元素。磷是碳素钢中的杂质，它在低温下使钢变脆，这种现象称为冷脆。

21.正火是属于最简单的热处理，把钢材加热至850-900℃并保持一段时间后在空气中自然冷却。

22.淬火：是把钢材加热至900℃，保温一段时间，然后放入水或油中快速冷却。

23.钢材在250℃附近有兰脆现象。约260℃~320℃时有徐变现象。兰脆现象指温度在250℃左右的区间内fu有局部性提高，fy有所回升，同时塑性有所降低，材料有转脆倾向。

24.疲劳断裂：微观裂缝在连续重复荷载作用下不断扩展直至断裂的脆性破坏。出现疲劳断裂时，截面上的应力低于材料的抗拉强度，甚至低于屈服强度。疲劳破坏属于脆性破坏，塑性变形极小，因此是一种没有明显变形的突然破坏，危险性较大。（三阶段：裂纹的形成；裂纹缓慢扩展；最后迅速断裂）

25.A级钢不提供冲击韧性保证；B，C，D，E级分别提供20℃，0℃，-20℃和-40℃的冲击韧性。

26.钢绞线的抗拉强度比单根钢丝低10%-20%，弹性模量也有所降低。

27.钢材选材时需要考虑的因素：荷载性质；应力状态；连接方法；工作环境；供货价格。

28.抗震设防的钢结构，其受力在弹性范围的构件钢材，可以和需要验算疲劳的非焊接结构同样选用。其承担塑性耗能作用的构件钢材，则需满足以下条件：屈服强度实测值与抗拉强度实测值之比不大于0.85；钢材应有明显的屈服平台，且伸长率不小于20%；钢材屈服强度实测值不高于上一级钢材屈服强度规定值；钢材工作环境温度下Akv不低于27J。

29.“厚x宽x长”规格单位：mm。热轧H型钢分三类：宽翼缘H型钢（HW）；中翼缘H型钢（HM）；窄翼缘H型钢（HN）

30.钢索是一种特殊的受拉构件，用于悬索结构；张拉结构；桅杆纤绳和预应力结构等。目前国内外采用容许应力发计算钢索的强度。

31.钢梁按制成方法的不同分为：型钢梁；组合梁。

32.对于荷载较大而高度受到限制的梁，可考虑采用双腹板的箱形梁，这种截面形式具有较好的抗扭刚度。

33.梁的承载能力极限状态计算包括截面的强度，构件的稳定性，局部稳定。对于直接受到重复荷载作用的梁，如吊车梁，当循环次数n>=5x10e4时尚应进行疲劳验算。

34.确定焊接截面尺寸考虑的因素：容许最大高度hmax，容许最小高度hmin，经济高度hc。

35.单跨简支梁中截面一旦出现塑性铰，即发生强度破坏。对于超静定梁（连续梁，固端梁）和一些少层框架，一个截面出现塑性铰后，任能继续承载。

36.塑性设计只用于不直接承受动力荷载的固端梁和连续梁。

37.单轴对称截面有实腹式和格构式两种。

38.承受静力荷载作用的实腹式拉弯和压弯构件在轴力和弯矩的共同作用下，受力最不利的截面出现塑性铰时即达到构件的强度极限状态。

39.计算压弯构件强度时，可以采用三种不同的强度计算准则：边缘纤维屈服准则，全截面屈服准则，部分发展性准则。

40.横梁对柱的约束作用去取决于横梁的线刚度Io/L和柱的线刚度I/H的比值Ko，即Ko=IoH/IL H。=uh（柱的计算长度）

41.摇摆柱的计算长度取其几何长度，即u=1。（加了摇摆柱更加不稳定）

42.当结构或构件出现下列状态之一时，即认为超过了正常使用极限状态：影响正常使用或外观的变形；影响正常使用或耐久性能的局部破坏；影响正常使用或耐久性能的振动；影响正常使用或耐久性能的其他特定状态。

43.钢结构是由钢板，型钢通过必要的链接组成构件，连接部分应有足够的承载力，刚度和延性。

44.钢结构的连接方法可分为焊接，铆接，普通螺栓连接和高强度螺栓连接。铆钉和螺栓统一称为紧固件。

45.焊缝连接是钢结构最主要的连接方法，其优点是构造简单，不削弱构件截面，节约钢材，加工方便，易于采用自动化操作，；连接密封性好，刚度大。

46.铆钉连接的优点是塑性和韧性好，传力可靠，质量易于检查，适用于承受动荷载结构的连接。

47.普通螺栓连接的优点施工简单，拆装方便。

48.高强度螺栓连接和普通螺栓连接的主要区别：普通螺栓扭紧螺帽时栓产生的预拉力很小，曲板面挤压力产生的麻擦力可以忽略不计。高强度螺栓抗剪连接分为摩擦型连接和承压型连接，前者以滑移作为承载能力的极限状态，后者的承载能力极限状态和普遍螺栓连接相同，但以滑移作为正常使用极限状态。

49.Q235钢焊件用E43系列型焊条。Q345和Q390钢焊件用E50或E55系列型焊条.Q420和Q460钢焊件用E55或E60系列型焊条.

50.刚结构中一般采用的焊接方法有电弧焊，电渣焊，气体保护焊和电阻焊等。

51.焊缝连接的优点：不需要在钢材上打孔钻眼，既省工又不减损钢材截面，使材料可以充分利用；任何形状的构件都可以直接相连，不需要辅助零件，构造简单；焊缝连接的密封性好，结构刚度大。

52.焊缝中可能存在裂纹，气孔，烧穿和未焊缝等缺陷。

53.焊缝质量检查标准分为三级，其中第三级只要求通过外观检查，即检查焊缝实际尺寸是否符合设计要求和有无看得见的裂纹咬边等缺陷。二级要求用超声波检验每条焊接的20%长度，一级要求用超声波检验每条焊缝全部长度。

54.焊缝形式主要有对接焊缝和角焊缝。

55.焊缝连接按被连接构件间的相对位置分为平接，搭接，T形连接和角接，所采用的焊缝形式主要有对接焊缝和角焊缝。焊缝要按施焊位置分，有俯焊（平焊），立焊，横焊，仰焊几种。俯焊施焊方便，质量最易保证，仰焊操作条件最差。

56.正面角焊缝的应力状态比侧面角焊缝复杂，其破坏强度比侧面角焊缝要高，但塑性变形要差一些。

57.角焊缝的焊脚尺寸不得小于1.5(t)e1/2，t为较厚焊件厚度；不宜大于较薄焊件厚度的1.2倍。当t<=6mm，时hf<=t；当>6mm时，hf=t-(1~2)mm。侧面角焊缝或正面角焊缝的计算长度不得小于8hf和40mm；侧面角焊缝的计算长度不宜大于60hf。

58.搭接连接不能只用一条正面角焊缝传力，并且搭接长度不得小于焊件较小厚度的5倍，同时不得小于25mm。

59.温度高产生拉应力，温度低产生压应力。

60.焊接残余应力的影响：对结构静力强度的影响：对于具有一定塑性的材料，在静力荷载作用下，焊接残余应力是不会影响结构强度的；对结构刚度的影响：焊接残余应力会降低结构的刚度；对压杆稳定的影响：焊接残余应力使压杆的挠曲刚度变小，从而降低其稳定承载能力；对低温冷脆的影响：低温使裂纹容易发生和发展，加速构件的脆性破坏；对疲劳强度的影响：残余应力对疲劳强度有不利影响。

61.为避免钢板端部不被剪断，螺栓的端距应小于2do，do为螺栓孔径。

62.高强度螺栓的性能等级有10.9级和8.8级。级别划分的小数点前数字是螺栓热处理后的最低抗拉强度，小数点后数字是屈强比。如8.8级最低抗拉强度是800N/mm2,屈服是0.8

×800=640N/mm2.

63.高强度螺栓的预拉力是通过扭紧螺帽实现的，一般采用扭矩法，转角法或扭掉螺栓梅花头来控制预拉力。

64.脆性断裂破坏分类：过载断裂；非过载断裂；应力腐蚀断裂；疲劳断裂与腐蚀疲劳断裂；氢脆断裂。

65.脆性断裂的防止：正确选用钢材，使之具有足够的韧性Kic；尽量减小初始裂纹尺寸，避免在构造处理中形成类似于裂纹的间隙；注意在构造处理上缓和集中应力，以减小应力值；此外，应该合理选择结构形式。