中南大學(xué)鋼結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)答題

1、.1、鋼結(jié)構(gòu)的特點(diǎn):優(yōu)點(diǎn):1強(qiáng)度高，鋼材的屈服強(qiáng)度/容重比值高2彈性模量E大，剛度大，結(jié)構(gòu)變形小3鋼材均質(zhì)，各向同性，為理想彈塑性材料4. 塑性與韌性好5. 可焊性好6. 適于標(biāo)準(zhǔn)化設(shè)計(jì)和工業(yè)化制造，安裝速度快，施工不受季節(jié)與氣候限制7通過(guò)螺栓和節(jié)點(diǎn)構(gòu)造，便于拆缷和拼裝，易于修復(fù)和更換8環(huán)保材料缺點(diǎn)1. 易腐蝕2、耐火性差3、低溫條件下，在復(fù)雜應(yīng)力狀態(tài)下易發(fā)生脆性破壞4鋼橋噪音大，不適于城區(qū)5相對(duì)其它建筑材料，價(jià)格偏高2、焊接對(duì)結(jié)構(gòu)的影響:1、某些裂縫和局部區(qū)域內(nèi)鋼材變脆；2、殘余應(yīng)力；3焊縫中可能還有氣孔、根部未焊透等。3、焊接結(jié)構(gòu)（比鉚接結(jié)構(gòu)更）易發(fā)生脆性斷裂，其原因有：（1）焊接后往往殘

2、留有缺陷，如氣孔、尖碴、裂紋或未焊透（2）焊接后內(nèi)部存在殘余應(yīng)力（3）焊接接頭往往剛性較大，材料的塑性降低（4）焊接將結(jié)構(gòu)連成整體，裂縫一旦發(fā)展，范圍很大4、發(fā)生脆性破壞的原因（1）化學(xué)成份：C/P/S/O等 （2）冶煉方法和軋鋼工藝（3）冷加工硬化：常溫下冷加工過(guò)程中，產(chǎn)生塑性變形和時(shí)效硬化（4）復(fù)雜應(yīng)力狀態(tài)（5）溫度 “藍(lán)脆現(xiàn)象”；鋼材脆斷易在低溫（尤其）下發(fā)生。5、什么是疲勞：鋼結(jié)構(gòu)構(gòu)件和其連接在很多次重復(fù)加載和卸載作用下，在其強(qiáng)度還低于鋼材抗拉強(qiáng)度，甚至低于鋼材屈服點(diǎn)的情況下突然斷裂，稱(chēng)為疲勞破壞。 疲勞破壞基本特征：1）應(yīng)力鋼材抗拉強(qiáng)度下發(fā)生，具低應(yīng)力類(lèi)脆性斷裂的特征2）破壞具局部性

3、質(zhì)，宏觀(guān)上無(wú)明顯塑性變形區(qū)域3）破壞前，要經(jīng)歷一個(gè)疲勞損傷的累積過(guò)程4）疲勞斷口宏觀(guān)上和微觀(guān)上都有顯著的特征5）疲勞壽命具極大的離散性應(yīng)采用概率方法分析疲勞破壞影響因素：1、缺陷：機(jī)械加工缺陷，變截面沒(méi)有過(guò)渡段、焊接缺陷（如未焊透等）、冶煉工藝形成的缺陷2、荷載（應(yīng)力）循環(huán)特征3、荷載（應(yīng)力）循環(huán)次數(shù)6、外涂藥皮的作用：使電弧外圍產(chǎn)生“氣體氣+焊渣”，隔絕空氣，以免氧、氮等有害氣體使焊縫變脆；補(bǔ)充母材因高溫和冶金反應(yīng)而損失的有益成份。7、殘余應(yīng)力、殘余變形如何產(chǎn)生？殘余應(yīng)力、殘余應(yīng)變對(duì)結(jié)構(gòu)的影響？減少焊接殘余應(yīng)力和焊接殘余變形的方法有哪些？鋼材在施焊過(guò)程中會(huì)在焊縫及附近區(qū)域內(nèi)形成不均勻的溫度場(chǎng)

4、，在高溫區(qū)產(chǎn)生拉應(yīng)力，低溫區(qū)產(chǎn)生相應(yīng)的壓應(yīng)力。在無(wú)外界約束的情況下，焊件內(nèi)的拉應(yīng)力和壓應(yīng)力自相平衡。這種應(yīng)力稱(chēng)焊接殘余應(yīng)力。隨焊接殘余應(yīng)力的產(chǎn)生，同時(shí)也會(huì)出現(xiàn)不同方向的不均勻收縮變形，稱(chēng)為焊接殘余變形。殘余應(yīng)力： 鋼材具一定塑性，若無(wú)嚴(yán)重應(yīng)力集中，殘余應(yīng)力不影響靜力強(qiáng)度 降低剛度，增大變形（殘余應(yīng)力使部分區(qū)域提前進(jìn)入塑性，彈性區(qū)降低） 降低整體穩(wěn)定和局部穩(wěn)定（殘余應(yīng)力使部分區(qū)域提前進(jìn)入塑性，剛度降低） 降低疲勞強(qiáng)度（殘余應(yīng)力通常是多向應(yīng)力，致使塑性降低、脆性增加，疲勞強(qiáng)度降低）殘余應(yīng)變： 影響結(jié)構(gòu)的尺寸精度及外觀(guān) 導(dǎo)致初彎曲，初扭曲、初偏心等，受力時(shí)產(chǎn)生附加彎矩、扭矩和變形，降低結(jié)構(gòu)強(qiáng)度和穩(wěn)定

5、的承載能力減少焊接殘余應(yīng)力和變形的方法：合理設(shè)計(jì):選擇適當(dāng)?shù)暮改_尺寸、焊縫布置應(yīng)盡可能對(duì)稱(chēng)、進(jìn)行合理的焊接工藝設(shè)計(jì)，選擇合理的施焊順序。正確施工：在制造工藝上，采用反變形和局部加熱法；按焊接工藝嚴(yán)格施焊，避免隨意性；盡量采用自動(dòng)焊或半自動(dòng)焊，手工焊時(shí)避免仰焊。8、螺栓典型破壞及其原因：1、螺栓剪壞栓桿強(qiáng)度低2、板件孔壁壓壞板件強(qiáng)度低3、板端剪壞端距過(guò)小4、板件拉壞凈截面過(guò)小5、栓桿彎曲中間板較多6、塊狀拉剪破壞板件太薄7、翼板彎曲板件太薄8、栓桿拉壞螺栓抗拉強(qiáng)度低措施：1、排列規(guī)則2、保證施擰時(shí)有扳手空間3、端距不能過(guò)小4、螺栓距不能過(guò)大和過(guò)小5、栓孔不能過(guò)大，削弱受力截面，可錯(cuò)列布置9、 剛

6、度計(jì)算的目的：1、限制拉桿本身引起的撓度2、減少構(gòu)件震動(dòng)，減少動(dòng)荷載作用下端節(jié)點(diǎn)栓桿的松動(dòng)3、防止桿件運(yùn)輸過(guò)程中發(fā)生偶然碰撞引起桿件過(guò)大變形4、增強(qiáng)桿件對(duì)轉(zhuǎn)動(dòng)節(jié)點(diǎn)有效地約束作用10、實(shí)腹式軸心壓桿的設(shè)計(jì)步驟:原則：用鋼量最省，制造簡(jiǎn)單，便于于其它構(gòu)件連接步驟：1、從總體穩(wěn)定入手選取截面軸心壓力較大，桿件長(zhǎng)度不大 =6080軸心壓力較小，桿件長(zhǎng)度較小 =80100軸壓力與桿件長(zhǎng)度相互影響2、 根據(jù)和及初步選定的截面形式，估算截面輪廓尺寸3布置截面，計(jì)算選定的截面特性4、驗(yàn)算截面 總體穩(wěn)定、局部穩(wěn)定、剛度、強(qiáng)度11、鋼梁的計(jì)算內(nèi)容1、截面強(qiáng)度2、整體穩(wěn)定3局部穩(wěn)定4腹板的后屈曲強(qiáng)度5剛度6疲勞12

7、、什么是鋼梁的整體穩(wěn)定性？影響鋼梁整體穩(wěn)定的主要因素：鋼梁在彎矩較小時(shí)，梁的側(cè)向保持平直而無(wú)側(cè)向變形；即使受到偶然的側(cè)向干擾力，其側(cè)向變形也只是在一定的限度內(nèi)，并隨著干擾力的除去而消失。但當(dāng)彎矩增加使受壓翼緣的彎曲壓應(yīng)力達(dá)到某一數(shù)值時(shí)，鋼梁在偶然的側(cè)向干擾力作用下會(huì)突然離開(kāi)最大剛度平面向側(cè)向彎曲，并同時(shí)伴隨著扭轉(zhuǎn)。這時(shí)即使除去側(cè)向干擾力，側(cè)向彎扭變形也不再消失，如彎矩再稍許增大，則側(cè)向彎扭變形迅速增大，產(chǎn)生彎扭屈曲，梁失去繼續(xù)承受荷載的能力，這種現(xiàn)象稱(chēng)為鋼梁?jiǎn)适дw穩(wěn)定。影響鋼梁整體穩(wěn)定的主要因素有： 1梁側(cè)向無(wú)支長(zhǎng)度或受壓翼緣側(cè)向支撐點(diǎn)的間距2梁截面的尺寸3梁端支座對(duì)截面的約束4梁所受荷載的

8、類(lèi)型5沿梁截面高度方向的荷載作用點(diǎn)位置13、什么叫鋼梁?jiǎn)适Ь植糠€(wěn)定？怎么加強(qiáng)板梁的局部穩(wěn)定性？在鋼梁中，當(dāng)腹板或翼緣的高厚比或?qū)捄癖冗^(guò)大時(shí)，就有可能在梁發(fā)生強(qiáng)度破壞或喪失整體穩(wěn)定之前，組成梁的腹板或翼緣出現(xiàn)偏離其原來(lái)平面位置的波狀屈曲，這種現(xiàn)象稱(chēng)為鋼梁的局部失穩(wěn)。1限制翼板的寬厚比2對(duì)直接承受動(dòng)載荷的板梁，在腹板處設(shè)置加勁肋，對(duì)于不考慮腹板屈曲后強(qiáng)度的梁的腹板局部穩(wěn)定性則是依靠設(shè)置各種加勁肋保證3對(duì)承受靜力荷載或間接承受動(dòng)力荷載的板梁，容許腹板局部失穩(wěn)，考慮腹板的屈曲后強(qiáng)度，計(jì)算腹板彎曲后抗彎和抗剪承載力14焊腳尺寸為什么不能過(guò)大和過(guò)小？尺寸不宜過(guò)大，是為了避免焊縫區(qū)的基本金屬過(guò)燒，減小焊件的

9、焊接殘余應(yīng)力和殘余變形。尺寸也不能過(guò)小，否者焊縫因輸入能量過(guò)小而焊件厚度較大，以致施焊時(shí)冷卻速度過(guò)快產(chǎn)生淬硬組織，使母材開(kāi)裂15.建筑鋼材有哪些主要機(jī)械性能指標(biāo)？分別由什么試驗(yàn)確定？答：建筑鋼材的主要機(jī)械性能指標(biāo)有：屈服點(diǎn)fy，通過(guò)一次靜力單向拉伸試驗(yàn)確定；抗拉強(qiáng)度f(wàn)u，通過(guò)一次靜力單向拉伸試驗(yàn)確定；伸長(zhǎng)率5(10)，通過(guò)一次靜力單向拉伸試驗(yàn)確定；180o冷彎性能，通過(guò)冷彎試驗(yàn)確定；沖擊韌性，通過(guò)沖擊試驗(yàn)確定。16.選用鋼材通常應(yīng)考慮哪些因素？答：選用鋼材通?？紤]的因素有：結(jié)構(gòu)的重要性；荷載特征；連接方法；結(jié)構(gòu)的工作環(huán)境溫度；結(jié)構(gòu)的受力性質(zhì)。17普通螺栓連接和摩擦型高強(qiáng)度螺栓連接，在抗剪連接中，它們的傳力方式和破壞形式有何不同？答：普通螺栓連接中的抗剪螺栓連接是依靠螺栓抗剪和孔壁承壓來(lái)傳遞外力。當(dāng)受剪螺栓連接在達(dá)到極限承載力時(shí)，可能出現(xiàn)五種破壞形式，即螺栓被剪斷、孔壁被擠壓壞、構(gòu)件被拉斷、構(gòu)件端部被剪壞和螺栓彎曲破壞。高強(qiáng)螺栓連接中的抗剪螺栓連接時(shí)，通過(guò)擰緊螺帽使螺桿產(chǎn)生預(yù)拉力，同時(shí)也使被連接件接觸面相互壓緊而產(chǎn)生相應(yīng)的摩擦力，依靠摩擦力來(lái)傳遞外力。它是以摩擦力剛被克服，構(gòu)件開(kāi)始產(chǎn)生滑移作為承載能力的極限狀態(tài)。18.壓彎構(gòu)件的局部穩(wěn)定計(jì)算與軸心受壓構(gòu)件有何不同？答：局部穩(wěn)定性屬于平板穩(wěn)定問(wèn)題，應(yīng)使用薄板穩(wěn)定理論，通過(guò)限制翼緣和腹板的寬厚比所保證的。確定限值的原則