钢结构重点简答题（钢结构施工规范解读）

昭通钢结构设计11秒前1阅读0评论

钢结构施工规范是保证建筑安全、质量和耐久性的关键。本文将简述钢结构施工中几个重要的规范要点，包括设计原则、材料选择、施工流程和质量检验标准。，，设计原则要求结构工程师根据工程需求和环境条件，确保钢结构的强度、稳定性和安全性。在材料选择上，应选用符合国家标准的钢材，并考虑其耐腐蚀性和耐火性能。施工过程中，需遵循严格的安装程序，如焊接、螺栓连接等，以确保结构的稳固。施工人员需接受专业培训，并使用正确的工具和设备。，，质量检验标准包括对钢结构的尺寸、形状、连接方式和表面处理进行严格检查，确保满足设计和安全要求。通过这些规范的实施，可以有效提升钢结构工程的整体品质和使用寿命。

一、钢结构的特点

优点
- 钢材强度高，材性好。钢材具有较高的承载能力，能满足多种结构形式的受力要求。
- 钢结构的重量轻。相比其他结构形式，在相同的承载能力下，钢结构自身重量较轻，可减轻基础负担等。
- 钢结构制作工业化程度高，施工工期短。钢结构构件可在工厂预制，然后在现场快速安装，提高施工效率。
- 钢结构密闭性好。适用于对密闭性要求较高的结构，如储存液体或气体的容器等。
- 钢结构造型美观，具有轻盈灵巧的效果。可设计出各种独特的建筑造型，满足建筑美学要求。
- 钢结构符合可持续发展的需要。钢材可回收再利用，有利于资源的循环利用。
缺点
- 失稳和变形过大造成破坏。钢结构在受力过程中，如果稳定性不足或者变形超出允许范围，会导致结构破坏。
- 钢结构耐腐蚀性差。在潮湿、有腐蚀性介质的环境中容易生锈腐蚀，影响结构的使用寿命和安全性，需要采取防腐措施，如涂漆、镀锌等。
- 钢材耐热但不耐火。在高温环境下，钢材的强度会显著降低，当温度达到一定程度时（如600℃左右），结构可能发生破坏，所以钢结构建筑需要考虑防火措施，如防火涂料等。
- 钢结构可能发生脆性破坏。脆性破坏前没有明显的预兆，破坏速度快，危害较大，在设计、施工和使用过程中需要特别注意防止这种破坏的发生。

二、螺栓的五种破坏形式

栓杆被剪切
- 当栓杆直径较细而板件相对较厚时可能发生。栓杆在承受剪力作用时，由于其抗剪能力不足而被剪断。
孔壁挤压破坏
- 当栓杆直径较粗而相对板件较薄可能发生。栓杆对孔壁产生较大的挤压力，导致孔壁材料屈服破坏。
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。螺栓孔的存在使得板件的截面面积减小，在拉力作用下，该截面的应力超过材料的抗拉强度而发生断裂。
端部钢板被剪开
- 当顺受力方向的端距过小时可能发生。在力的作用下，端部钢板由于局部应力过大而被剪开。
栓杆受弯破坏
- 当栓杆过长时可能发生。栓杆在受力过程中会产生弯曲变形，当弯曲应力超过栓杆的抗弯能力时，就会发生受弯破坏。

三、塑形破坏和脆性破坏的特征及意义

塑形破坏
- 主要特征：破坏前具有较大的塑形变形，常在钢材表面出现明显的互相垂直交错的锈迹剥落线；只有当构件中的应力达到抗拉强度后才会发生破坏，破坏后的断口呈纤维状，色泽发暗。
- 意义：由于塑形破坏前总有较大的塑形变形发生，且持续时间较长，容易被发现和抢修加固，因此不至于发生严重后果。钢材塑形破坏前的较大塑形变形能力，可以实现构件和结构中的内力重分布，钢结构的塑形设计就是建立在这种足够的塑形变形能力上。
脆性破坏
- 主要特征：破坏前塑性变形很小，或根本没有塑性变形，而突然迅速断裂；计算应力可能小于钢材的屈服点，断裂从应力集中处开始，破坏后的断口平直，呈有光泽的晶粒状或有人字纹。
- 意义：由于破坏前没有任何预兆，破坏速度又极快，无法察觉和补救，而且一旦发生常引发整个结构的破坏，后果非常严重，因此在钢结构的设计、施工和使用过程中，要特别注意防止这种破坏的发生。

四、钢材的主要性能

单向均匀拉伸时钢材的性能
- 钢材在单向均匀拉伸时会经历弹性阶段、屈服阶段、强化阶段和颈缩阶段等不同的力学过程，这些过程反映了钢材的强度、塑性等性能特点。例如在屈服阶段，钢材开始产生明显的塑性变形，屈服点是钢材强度设计的重要指标之一。
钢材在复杂应力状态下的屈服条件
- 钢材在复杂应力状态下（如同时承受拉、压、剪等多种应力组合）的屈服条件不同于单向应力状态，需要考虑不同应力分量之间的相互关系，常用的屈服准则有Tresca屈服准则和von Mises屈服准则等，这些准则可用于判断钢材在复杂应力状态下是否进入屈服状态。
冷弯性能
- 冷弯性能是指钢材在常温下承受弯曲变形的能力。通过冷弯试验可以检验钢材的塑性变形能力和内部质量，冷弯性能良好的钢材在弯曲过程中不易出现裂纹等缺陷，这对于钢结构在制作过程中的加工成型（如弯曲构件的制作）具有重要意义。
冲击性能
- 冲击性能反映了钢材抵抗冲击荷载的能力。在动荷载作用下（如地震、冲击作用等），钢材的冲击性能直接影响结构的安全性。冲击韧性好的钢材在遭受突然冲击时能够吸收更多的能量，减少结构破坏的可能性，通过冲击试验可以测定钢材的冲击韧性指标。
可焊性
- 可焊性是指采用一般焊接工艺就可完成合格的（无裂缝）焊缝的性能，此性能要求在焊接过程中焊缝附近金属不产生热裂纹或冷却收缩裂纹，在使用过程中焊缝处的冲击韧性和热影响区的性能满足结构要求。可焊性受钢材的化学成分、焊接工艺方法、焊接环境等多种因素的影响。

五、三个重要的力学性能指标

屈服点
- 屈服点是钢材开始产生明显塑性变形时的应力值。它是衡量钢材强度的一个重要指标，在钢结构设计中，屈服点常被用作确定钢材设计强度的依据之一。当钢材所受应力达到屈服点时，结构会产生较大的变形，所以在设计时要确保结构在正常使用情况下的应力不超过屈服点。
抗拉强度
- 抗拉强度是钢材在拉伸过程中能够承受的最大应力值。它反映了钢材抵抗拉伸破坏的极限能力。在钢结构设计中，虽然一般不以抗拉强度作为设计强度的直接取值，但抗拉强度与屈服点等指标共同反映了钢材的强度特性，对于评估钢材的综合性能具有重要意义。
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。伸长率是构件被拉断时的绝对变形值与构件原标距之比的百分率。伸长率越大，说明钢材的塑性越好。另外，断面收缩率也是衡量钢材塑性性能的指标，它是构件拉断后，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。