钢结构钢结构基础期末考试

商丘钢结构设计10秒前1阅读0评论

钢结构基础期末考试涉及了钢结构的设计、制造和施工过程。考生需要掌握以下知识点：，，1. 钢结构的基本概念和特点，包括材料特性、受力性能、结构形式等。，2. 钢结构的设计原则和方法，如结构分析、荷载计算、截面设计、连接构造等。，3. 钢结构的制造工艺，包括钢材的切割、成型、焊接、涂装等。，4. 钢结构的施工过程，包括基础施工、主体施工、防腐处理等。，5. 钢结构的安全性能和质量控制，包括防火、防腐、抗震等方面的要求。，6. 钢结构工程的管理和验收，包括施工组织、施工监理、竣工验收等。

以下是一些钢结构基础期末考试可能涉及的内容：

一、钢材的性能

力学性能
- 强度指标
  - 屈服强度：是钢材开始产生明显塑性变形时的应力，是衡量钢材承载能力的重要指标。例如在设计钢结构构件时，屈服强度决定了构件所能承受的最大应力，一般钢材如Q235钢，其屈服强度是235N/mm2。
  - 极限强度：反应钢材的最大抗拉能力，当钢材受到的拉力达到极限强度时，钢材会发生断裂破坏。
- 塑性指标
  - 伸长率：是结构工程中表示钢材塑性的常用指标，通过拉伸试验测量，它反映了钢材在断裂前的变形能力，伸长率越大，钢材的塑性越好。
- 韧性指标
  - 冲击韧性：特别是在低温或动荷载作用下，冲击韧性是衡量钢材抵抗冲击荷载能力的指标，对于在寒冷地区或承受动荷载（如吊车梁等）的钢结构尤为重要。
- 冷弯性能
  - 冷弯试验是判别钢材塑性及冶金质量的指标，能反映钢材在常温下承受弯曲变形的能力，同时也能显示钢材内部的缺陷情况。
影响钢材性能的因素
- 化学成分：如碳（C）、锰（Mn）、硅（Si）等元素的含量会影响钢材的强度、塑性和韧性等性能。例如，碳含量增加会提高钢材的强度，但会降低其塑性和韧性。
- 钢材的厚度：同类钢种的钢板，厚度越大强度越低，塑性、韧性也会受到影响，同时内部构造缺陷可能增多。

二、钢结构的连接

焊接连接
- 焊接残余应力
  - 产生焊接残余应力的主要因素之一是焊接时热量分布不均匀，这会在焊接结构内部产生自相平衡的应力，可能影响结构的稳定性和疲劳性能等。
- 焊缝类型及计算
  - 角焊缝是常见的焊缝类型，例如在计算角焊缝的强度时，对于正面角焊缝和侧面角焊缝有不同的计算方法，且正面角焊缝在承担静力荷载时强度比侧面角焊缝强度高。
  - 角焊缝的有效厚度、焊脚尺寸等参数在计算焊缝承载力时是重要的因素，如直角角焊缝的有效厚度取值为0.7fh（fh为焊脚尺寸）。
螺栓连接
- 普通螺栓连接
  - 破坏形式
    - 普通螺栓有五种破坏形式，包括螺栓杆被剪坏、螺栓杆或板件挤压破坏、板件端部剪坏、板件被拉断、螺栓杆受弯破坏。其中板件端部剪坏和螺栓杆受弯破坏通过构造保证，板件端部剪坏通过限制端距≥2d0（d0为螺栓孔径），螺栓杆受弯破坏通过限制板叠厚度≤5d（d为螺栓直径）；而螺栓杆被剪坏、螺栓杆或板件挤压破坏、板件被拉断通过计算保证。
  - 螺栓的排列
    - 排列螺栓时，要考虑螺栓孔直径、端距、间距等因素，例如螺栓的最小端距应为2.0d（d为螺栓直径）。
- 高强度螺栓连接
  - 摩擦型高强度螺栓
    - 摩擦型高强度螺栓抗剪能力是依靠栓杆的预拉力，当接触面摩擦系数一定时，根据外力大小可计算所需螺栓个数。例如，已知接触面摩擦系数、栓杆预拉力和作用的外拉力，可通过相关公式计算螺栓个数。
    - 这种螺栓适用于直接承受动力荷载的结构连接，因为它依靠摩擦力传力，在荷载作用下变形小，耐疲劳性能好。
  - 承压型高强度螺栓
    - 可用于承受静力荷载或间接承受动力荷载的衔接，其受力特点是在正常使用情况下，依靠摩擦力传力，当荷载较大时，螺栓杆与孔壁接触，依靠承压和抗剪共同传力。

三、钢结构构件

轴心受力构件
- 轴心受压构件
  - 整体稳定
    - 计算轴心受压构件的整体稳定性时，要根据构件的长细比（λ）来确定稳定系数（φ），长细比越大，稳定系数越小，构件的整体稳定性越差。对于实腹式轴压柱，绕x，y轴的长细比分别为xλ，yλ，对应的稳定系数分别为xφ，yφ，若xλ = yλ，其稳定系数的大小还需要根据稳定性分类判别。
    - 对于格构式压杆对虚轴x轴的整体稳定性计算时，其稳定系数应按照换算长细比（oxλ）查表确定。
  - 局部稳定
    - 实腹式轴压柱腹板局部稳定验算公式为：≤(25 + 0.5λ)，当腹板局部稳定不满足要求时，可采取加大腹板厚度、加加劲肋减小腹板高度、计算时取有效截面等措施。
- 轴心受拉构件
  - 轴心受拉构件主要计算强度，其强度计算公式为σ = N/An（N为轴力，An为净截面面积），在计算时要注意采用净截面的几何参数，因为在拉力作用下，构件可能在截面削弱处（如孔洞处）先发生破坏。
受弯构件（梁）
- 强度计算
  - 梁的强度计算包括正应力强度计算、剪应力强度计算等。例如，在计算梁的正应力强度时，要考虑弯矩作用下梁截面上的应力分布，采用相应的截面抵抗矩（如Wnx - 受压较大纤维的净截面抵抗矩）进行计算，且计算时应用净截面的几何参数。
- 整体稳定
  - 梁的整体稳定与梁的侧向支撑情况、荷载类型、截面形式等因素有关。为了提高梁的整体稳定性，可增大截面、增加侧向支撑点以减少侧向计算长度、设置横向加劲肋、改变荷载作用位置等，其中增加侧向支撑点是比较经济有效的方法。
  - 在梁的整体稳定计算中，当整体稳定性系数bφ大于0.6时，'bφ应以（弹塑性工作阶段整体稳定系数）代替bφ进行计算。
- 局部稳定
  - 分析焊接工字钢梁腹板局部稳定时，腹板与翼缘相接处可简化计算，为防止梁腹板发生局部失稳，常采取加劲措施，这是为了提高腹板的局部稳定性。
- 梁的最小高度
  - 梁的最小高度是由刚度控制的，因为如果梁的高度过小，在荷载作用下梁的变形可能会超过允许值，影响结构的正常使用。