钢结构简答题答案(钢材的主要力学性能(机械性能)通常是指钢厂生产提供的钢材在标准条件下)
钢结构简答题答案:钢材的主要力学性能(机械性能)通常是指钢厂生产提供的钢材在标准条件下的强度、韧性、塑性和可焊性等。这些性能指标决定了钢材在建筑结构中的承载能力和耐久性,是评估钢材质量的重要依据。钢材的抗拉强度、屈服强度和延伸率是衡量其力学性能的关键指标,而钢材的焊接性能则取决于其化学成分和微观组织等因素。
钢结构简答题答案
一、钢结构的特点
- 强度高、重量轻:钢材强度高,相比其他结构材料,在承受相同荷载时,钢结构的构件截面小,结构重量轻,便于运输和安装。
- 材质均匀、可靠性高:钢材内部组织比较均匀,当受剪螺栓连接在达到极限承载力时,可能出现五种破坏形式,即螺栓被剪断、孔壁被挤压坏、构件被拉断、构件端部被剪坏和螺栓弯曲破坏,其受力性能稳定可靠。
- 塑性、韧性好:钢材具有良好的塑性和韧性,在承受较大变形时不易突然断裂,能适应结构在各种荷载作用下的变形要求,抗震性能优越,对动力荷载的适应性强。
- 工业化程度高:钢结构装配化程度高,可在工厂进行预制加工,然后在施工现场进行组装,大大缩短施工周期,提高施工效率。
- 安装方便、施工期短:钢结构的构件较轻,便于吊装和安装,并且钢结构的施工不需要像混凝土结构那样等待混凝土的养护时间,所以施工速度快,能够节省工期。
- 密闭性好、耐火性差:钢材能制造密闭性要求较高的结构,但钢材不耐火,在高温作用下,钢材的强度会显著降低,当温度达到一定程度时,钢结构可能会迅速失去承载能力,因此需要采取防火措施。
- 耐腐蚀性差:钢结构易锈蚀,在潮湿或有腐蚀性介质的环境中,钢结构容易生锈腐蚀,从而影响结构的使用寿命和安全性,需要定期进行维护,维护费用较大。
二、钢材的主要力学性能(机械性能)
钢材的主要力学性能(机械性能)通常是指钢厂生产提供的钢材在标准条件(20°C、5%)下平均拉伸、冷弯和冲击等单独作用下显示的各种机械性能(静力、动力强度和塑性、韧性等)。钢材的单向均匀拉伸试验是钢材机械性能的常用试验方法,因为它比压缩、剪切等试验简单易行,试件受力明确,对钢材缺陷的反应比较敏感,试验所得各项机械性能指标对于其他受力状态的性能也具有代表性。
三、净力拉伸试验的条件
- 采用规定形状和尺寸的标准试件。
- 在常温(20°C、5%)下进行试验。
- 加载速度缓慢(以规定的应力或应变速度逐渐施加荷载)。
四、高强螺栓连接中的抗剪螺栓连接
在高强螺栓连接中的抗剪螺栓连接时,通过拧紧螺帽使螺杆产生预拉力,同时也使被连接件接触面相互压紧而产生相应的摩擦力,依靠摩擦力来传递外力。是以摩擦力刚被克服,构件开始产生滑移做为承载能力的极限状态。其构造要求如下:
- 防止板翘曲后浸入潮气而腐蚀,限制螺孔中距最大值。
- 为便于拧紧螺栓,宜留适当间距。
五、普通螺栓抗剪连接中的五种破坏形式及预防
- 五种破坏形式
- 螺栓被剪断。
- 孔壁被挤压坏。
- 构件被拉断。
- 构件端部被剪坏。
- 螺栓弯曲破坏。
- 预防方式:以上五种可能破坏形式的前三种,可通过相应的强度计算来防止,后两种可采取相应的构件措施来保证。一般当构件上螺孔的端距大于2d?(d?为螺栓孔直径)时,可以避免端部冲剪破坏;当螺栓夹紧长度不超过其直径的五倍,则可防止螺杆产生过大的弯曲变形。
六、影响钢材性能的主要因素
- 化学成分。
- 钢材缺陷。
- 冶炼,浇注,轧制。
- 钢材硬化。
- 温度。
- 应力集中。
- 残余应力。
- 重复荷载作用。
七、影响钢材疲劳的主要因素
钢材在连续反复荷载作用下,当应力还低于钢材的抗拉强度,甚至还低于疲劳的主要因素是应力集中、应力幅(对焊接结构)或应力比(对非焊接结构)以及应力循环次数。
八、级别代号中螺栓材料相关含义
级别代号中,小数点前的数字是螺栓材料经热处理后的最低抗拉强度,小数点后数字是材料的屈强比(fy/fu)。
九、压杆屈曲(整体稳定)相关
- 受轴心压力作用的直杆或柱,当压力达到临界值时,会发生有直线平衡状态转变为弯曲平衡状态变形分枝现象,这种现象称为压杆屈曲或整体稳定,发生变形分枝的失稳问题称为第一类稳定问题。
- 由于压杆截面形式和杆端支承条件不同,在轴心压力作用下可能发生的屈曲变形有三种形式,即弯曲屈曲、扭转屈曲和弯扭屈曲。
十、焊缝相关
- 焊缝可能存在的缺陷:裂纹、气孔、夹碴、烧穿、咬边、未焊透、焊瘤。
- 焊缝质量等级分类及要求
- 焊缝质量分为三个等级。对虚轴进行质量检查时,其外观可见缺陷及几何尺寸偏差必须符合三级合格标准要求;
- 二级质量检查除对外观进行检查并达到二级质量合格标准外,还需用超声波或射线探伤20%焊缝,达到B级检验Ⅲ级合格要求;
- 一级质量检查除外观进行检查并符合一级合格标准外,还需用超声波或射线对焊缝100%探伤,达到B级检验Ⅱ级合格要求。
十一、对接焊缝的构造要求
- 一般的对接焊多采用焊透缝,只有当板件较厚,内力较小,且受静载作用时,可采用未焊透的对接缝。
- 起落弧处易有焊接缺陷,所以要用引弧板。但采用引弧板施工复杂,因此除承受动力荷载外,一般不用引弧板,而是计算时为对接焊缝将焊缝长度减2t(t为较小焊件厚度)。
- 坡度不大于1:2.5,避免应力集中。
- 当钢板在纵横两方向进行对接焊时,焊缝可采用十字形或T形交叉对接,当用T形交叉时,交叉点的间距不得小于200mm。
十二、影响钢梁整体稳定的主要因素及提高措施
- 主要因素:荷载类型、荷载作用点位置、梁的截面形式、侧向支承点的位置和距离、梁端支承条件。
- 有效措施:通过设置侧向支撑、增加梁的侧向刚度、合理选择梁的截面形式等方式提高钢梁整体稳定。
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