钢结构复习(考试必备)

二十、钢梁整体稳定性的影响因素？ （1）荷载种类 由于引起梁整体失稳的原因是梁在弯矩作用下产生了压应力，梁在三种 典型荷载作用下如纯弯矩、均匀分布和跨中一个集中荷载的弯矩分布，可见梁受压翼缘 和腹板的压力随弯矩图为矩形、抛物线与三角形锐减。（2）荷载作用位置 当荷载作用 在梁的受压翼缘时，荷载对梁截面的扭矩有加大作用因而降低梁的整体稳定性能；当荷 载作用在梁的受拉翼缘时，荷载对梁截面的扭矩有减小的作用，因而提高了梁的整体稳 定性能（3）梁的截面形式 在最大刚度平面内受弯的钢梁，其整体失稳是以弯扭变形的 形式出现的（4）侧向支承点间距 由于梁的正i失稳变形包括侧向弯曲和扭转，因此，沿 梁的长度方向设置一定数量的侧向支承点就可以有效地提高梁的整体稳定性（5）梁的支 承情况 当端支承条件不同，其抵抗弯曲的能力也不同，约束程度越强则抵抗弯扭屈曲能 力越强，故其整体稳定承载力按固端梁--简支梁--悬臂梁的顺序减小。 建筑钢材的主要性能指标有哪些，分别由什么试验确定： 1、强度：屈服点fy、抗拉强度fu、塑性：伸长率和收缩率；一次静力单向拉伸试验2、冷 弯性能；冷弯试验3、冲击韧性；常温下0C,-20C,-40C,冲击荷载试验 钢材的机械性能指标： 1、屈服点 fy2、抗拉强度 fu3、伸长率 δ4、断面收缩率 5、冷弯性能6、冲击韧性 Cv 2、影响钢材出现脆性破坏的因素 内因 钢材的化学成分、组织构造和缺陷等 外因 钢材在构造和加工工程中引起的应力集中、低温影响、动力荷载的作用、冷作硬化 和应变时效硬化等 原则：合理设计、正确制造、合理使用
一、钢结构的特点 钢结构是采用钢板、型钢通过连接而成的结构。 优点：（1）钢材强度高，材性好（2）钢结构的重量轻 （3）钢结构制作工业化程度高，施工工期 短（4）钢结构密闭性好（5）钢结构造型美观，具有轻盈灵巧的效果（6）钢结构符合可持续发展的 需要 缺点：（1）失稳和变形过大造成破坏（2）钢结构耐腐蚀性差（3）钢材耐热但不耐火（4）钢结构 可能发生脆性破坏。 二、螺栓的五种破坏形式 （1）栓杆被剪切——当栓杆直径较细而板件相对较厚是可能发生。 （2）孔壁挤压破坏——当栓杆直径较粗而相对板件较薄可能发生。 （3）钢板被拉断——当板件因螺栓孔削弱过多时，可能沿开孔截面发生破断。 （4）端部钢板被剪开——当顺受力方向的端距过小时可能发生。 （5）栓杆受弯破坏——当栓杆过长时可能发生。 四、钢材的主要性能 （1）单向均匀拉伸时钢材的性能（2）钢材在复杂应力状态下的屈服条件（3）冷弯性能（4）冲击 性能（5）可焊性 五、三个重要的力学性能指标 （1）屈服点（2）抗拉强度（3）伸长率 塑性：钢材的塑性为当应力超过屈服点后，能产生显著的残余变形。塑性的好坏可由伸长率和断面 收缩率表示。 伸长率：伸长率是构件被拉断时的绝对变形值于构件原标距之比的百分率。伸长率越大，塑性越好。 断面收缩率：断面收缩率是构件拉断后，颈缩区的断面面积缩小值与原断面面积比值的百分率。断 面收缩率越大，塑性性能越好。
1、钢结构连接方法 ：焊接连接、铆钉连接、螺栓连接、轻型钢结构用的紧固件连接 3、高强螺栓：按传力机理分摩擦型高强螺栓、承压型高强螺栓 a.摩擦型高强螺栓：只依靠摩擦阻力传力，并以剪力不超过接触面摩擦力作为设计准则b. 承压型高强螺栓：允许接触面滑移，以连接达到破坏的极限承载力作为设计准则 3.焊缝按质量要求分几级，各级做什么检验？三级。三级：只进行外观检查。二级：除外 观检查（按二级标准） ，超声波抽检20%。一级：除外观检查（按一级标准） ，超声波 抽检100% 4、焊缝形式：对接焊缝、角焊缝。①、按受力方向分：（1）对接焊缝：正对接焊缝、 斜对接焊缝（2）角焊缝：正面角焊缝、侧面角焊缝、斜焊缝 ②、按长度方向的布置分：（1）连续角焊缝：受力性能较好，主要的角焊缝形式（2） 间断角焊缝：容易引起应力集中只能用于一些次要③、构件的连接或受力很小的连接中 7、按施缝位置分： 平焊 、横焊、立焊、仰焊。8、焊缝代号由引出线、图形符号、辅助 符号三部分组成。 11、焊接残余应力对结构性能的影响（1）、对常温下承受静力荷载结构的强度没有影响， 但刚度降低；（2）、由于焊接应力使焊缝处于三向应力状态，阻碍了塑性变形，裂纹易 发生和发展； （3）、降低疲劳强度； （4）、降低压杆的稳定性； 1、抗剪螺栓的破坏形式：（1）螺栓杆被剪断（2）孔壁承压破坏（3）板件被拉断（4） 板端冲剪破坏（5）螺栓杆弯剪破坏 2、产生疲劳的原因：（1）连续反复荷载（2）材料局部缺陷（工艺微裂纹、焊缝夹渣） 疲劳计算仍采用容许应力幅法
2.剪力作用下的普通螺栓连接节点可能发生哪些破坏形式？ 答：栓杆被剪断、栓杆（孔壁承压）破坏、板件拉断、栓杆受弯破坏、板端冲剪破坏。 3、建筑钢材的伸长率是通过什么实验确定的？实验时如何取值？伸长率反映了钢材的什 么性质？ 答： 建筑钢材的伸长率是通过单向拉伸实验确定的。取试件拉断后的伸长量与原标距的 比值的百分率，即，伸长率反映了钢材的塑性变形能力。 8.请评价钢材经过常温时的加工（冷作硬化）后，其强度、塑性性能的变化。答： 钢材 经过冷作硬化后，其强度提高，塑性变形能力下降。 9.在角焊缝设计中，对焊脚尺寸和计算长度有哪些构造要求？为什么？ 答：最大焊脚尺寸：，防止焊缝过烧焊件； 最小焊脚尺寸：，防止焊缝冷裂； 最大计算长度：，防止应力沿焊缝长度不均匀分布； 最小计算长度：，防止焊缝沿长度缺陷几率增加。 10.承压型高强螺栓和摩擦型高强螺栓承受剪力作用时在传力和螺栓的验算上有什么区别？ 答：承压型高强螺栓承受剪力作用时螺栓直接承受剪力，需验算螺栓的受剪和承压承载 能力。摩擦型高强螺栓承受剪力作用时螺栓不直接承受剪力，需验算螺栓的受剪承载能 力。
10.钢材疲劳破坏的性质，影响因素有哪些？ 钢材在直接的反复的动力荷载作用下，钢材的强度将降低，即低于一次静力荷载作用下 的拉伸试验的极限强度。因素：1应力集中、应力集中越严重，疲劳强度越低2、应力循 环特征：应力比 应力幅 3、应力循环次数 2.轴压构件的屈曲形式？弯曲屈曲，扭转屈曲，弯扭屈曲。 3.影响轴压构件整体失去稳定承载能力的主要初始缺陷:残余应力，初弯曲，初偏心，杆 端约束。 4.翼缘腹板局部稳定各简化为什么约束条件下的板：翼缘：三边简支，腹板：四边简支。 计算原则：局部不先于整体失稳。 1、净截面，用在强度验算里。记住强度验算是指某个截面的强度的验算，所以要用截面 的实际截面，即净截面。它也等于截面的总体截面（毛截面）减去截面中孔洞的截面。 2、毛截面，用在整体稳定验算里。整体稳定验算是相对于整个构件来讲的，与构件的截 面、边界条件等等都有关。只是某个局部的截面的削弱对整体稳定影响不大。所以这里 采用毛截面，即忽略某些截面中孔洞的削弱。 普通钢结构构件： 强度验算----净截面 稳定验算----毛截面 薄壁钢结构构件： 受拉强度验算----净截面 受压强度验算-----有效净截面 稳定验算-----------有效截面
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19.何谓应力集中？应力集中对钢材的机械性能有何影响？ 答：实际上钢结构构件中存在着孔洞、槽口、凹角、截面突然改变以及钢材内部缺陷， 此时构件中的应力分布将不再保持均匀，而是在某些区域产生局部高峰应力，在另外一 些区域则应力降低，形成所谓的应力集中。 20、通过哪些设计措施可以减小焊接残余应力和焊接残余变形？ 答：1、焊接位置的合理安排；2、焊缝尺寸要适当；3、焊缝数量宜少；4、应尽量避免 两条或三条焊缝垂直交叉；5、尽量避免在母材厚度方向的收缩应力 21、焊接残余应力对结构性能有哪些影响？ 答：1、降低结构刚度；2、降低或消除焊缝中的残余应力是改善结构低温冷脆性能的重 要措施；3、对构件的疲劳强度有明显不利的影响。 1．刚结构的特点有哪些？ ①材料的强度高，塑性和韧性好。②材质均匀，和力学计算的假定比较符合。③钢结构 制造简便，施工周期短。④钢结构的质量轻。⑤钢材耐腐蚀性差。⑥钢材耐热但不耐火。 4什么是结构可靠性？安全性，适用性，耐久性。 5结构极限状态分类及验算内容：正常使用极限状态：挠度。承载能力极限状态，强度、 刚度、稳定性 1、钢材的破坏形式（1）、塑性破坏：破坏前有明显的变形，破坏历时时间长，可以采 取补救措施。（2）、脆性破坏：破坏前没有明显的变形，破坏发生突然，没有机会补救。 3．各种因素对钢材性能的影响：①化学成分②冶炼与轧制③钢材硬化④温度影响⑤复杂 应力作用下钢材的屈服条件⑥应力集中⑦反复荷载作用 2、钢材的机械性能（1）、强度（2）、塑性（3）、冲击韧性：在动力荷载作用下，材 料吸收能量的能力。韧性是钢材强度和塑性的综合指标。衡量冲击韧性的指标：冲击功。 （4）、冷弯性能指钢材在冷加工（常温下加工）产生塑性变形时，对产生裂缝的抵抗能 力。鉴定钢材在弯曲状态下的塑性应变能力和钢材质量的综合指标
3、化学成分对钢材的影响 （1）碳（C）：钢材强度的主要来源，但是随其含量增加，强度增加，塑性降低，可焊 性降低，抗腐蚀性降低。一般控制在0.12％～0.2%，在0.2％以下时，可焊性良好 （2）硫（S）是一种有害元素，降低钢材的塑性、韧性、可焊性、抗锈蚀性等，在高温 时使钢材变脆，即热脆。因此，钢材中硫的含量不得超过0.05%，在焊接结构中不超过 0.045%。（3）磷(P) 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。在高温时磷也能使钢减少塑性。但磷能提高钢的 强度和抗锈蚀能力。（4）氧(O)、氮(N)也是有害杂质，在金属熔化的状态下可以从空气 中进入。氧能使钢热脆，其作用比硫剧烈，氮能使钢冷脆，与磷相似。 5．为何薄板性能要比厚板好？ 厚度大的钢材强度小，塑性，冲击韧性和焊接性能较差；易产生残余应力。 6．什么是冷加工硬化？ 在常温下加工叫冷加工。当加载超过材料比例极限卸载后，出现残余变形，再次加载则 屈服点提高，塑性和韧性降低的现象，也称“应变硬化”。 7．温度变化对钢材的影响：温度升高，钢材强度降低、应变增大；反之，温度降低，钢 材强度略有增加，塑性和韧性降低而变脆。 9．钢材的牌号表达方式，质量等级不同的区别。1、Q——代表屈服强度的字母2、屈服 点的数值——195、215、235、275、295、345、390 、420、460等3、质量等级符号A、 B、C、D四个等级(碳素结构钢) A、B、C、D、E五个等级（低合金高强度结构钢）4、 脱氧方法符号F代表沸腾钢、b代表半镇静钢、z代表镇静钢、Tz代表特殊镇静钢。质量等 级不同的的区别：冲击韧性和元素含量的不同。 1、钢结构的设计方法：以概率理论为基础的极限状态设计方法。结构的极限状态：（1） 承载能力极限状态（2）正常使用极限状态
七、影响钢材性能的因素 （1）化学成分的影响（2）成材过程的影响（3）钢材硬化的影响（4）温度的影响（5） 应力集中的影响（6）反复荷载作用的影响 化学成分的影响：（1）有益元素：碳、锰、硅。（2）有害元素：硫、磷、氧（和硫类 似）、氮（和磷类似）。 八、影响钢材机械性能的主要因素有哪些？各因素大致有哪些影响？（1）化学成分的影 响。（2）刚才的硬化，钢材的硬化有三种情况：时效硬化，冷作硬化（或应变硬化）和 应变失效硬化，钢材的硬化使钢材的强度提高，而塑形和韧性下降。（3）应力集中的影 响。4）残余应力的影响，残余应力对构件的静力强度不会产生影响，但它降低构件的刚 度和稳定承载力。 钢结构的连接：焊缝连接、铆钉连接、螺栓连接。 十七、角焊缝正侧面焊缝比较？ 侧面角焊缝主要承受剪应力。塑性较好，弹性模量底，强度也较低。应力沿焊缝长度方 向的分布不均匀，呈两端大而中间小的状态。正面角焊缝受力较复杂，截面的各面均存 在正应力和剪应力，焊缝处有很大的应力集中。 十八、焊接残余应力对结构工作性能的影响 （1）对结构静力强度无影响 （2）会降低结构刚度的影响 （3）降低受压构件稳定承载力的影响 （4）加速构件在低温下脆性破坏的倾向 （5）降低钢材疲劳的疲劳性能
6.格构式轴心受压构件需要做哪些方面的验算？ ①截面验算：换算长细比②分支稳定性验算。 8. 格构式轴心受压构件缀件有何作用，计算模型是什么？ 承受初弯曲、初偏心、屈曲时绕虚轴弯曲产生的剪力。缀条：看做桁架的腹杆，承受轴 力。缀板：刚架体系。 1.梁的强度需要验算哪些方面？抗弯强度、抗剪强度、局部承压强度。 2.抗弯强度验算塑性发展系数的取值要求。承受动力荷载不考虑塑性发展系数。其它P79。 3.梁翼缘局部稳定的要求。弹性，部分塑性。P142。 4.梁腹板局部稳定的保证措施（加劲肋的配置规定）p147。 5.梁腹板不同加劲肋的主要作用（横向，纵向） 7.梁的屈曲形式：弯扭屈曲 10.梁整体稳定系数大于0.6如何处理？当算得的稳定系数jb>0.6时，梁已进入了弹塑性工 作阶段，其临界弯矩有明显的降低。此时，应按下式对稳定系数进行修正：jb¢ =1.070.282/jb£1.0 进而用修正所得系数jb¢ 代替jb作整体稳定计算。 11.钢梁做哪些验算：强度，刚度，整体稳定性，局部稳定性。 5、实腹式轴心受压构件的设计选择原则： （1）等稳定性（2）宽肢薄壁（3）制造省工（4）连接简便 6、拉弯压弯构件的刚度如何保证：规定他们的容许长细比来控制 7、压弯构件的稳定需做那两方面的保证： （1）单向压弯构件整体失稳分为：弯矩作用平面内失稳：为弯曲屈曲；弯矩作用平面外 失稳：为弯扭屈曲；（2）双向压弯构件只可能弯扭失稳