鋼結(jié)構(gòu)期末復(fù)習(xí)資料整理

1、鋼結(jié)構(gòu)期末復(fù)習(xí)資料整理第1章 緒論1鋼結(jié)構(gòu)和其他材料的結(jié)構(gòu)相比，鋼結(jié)構(gòu)具有哪些特點(diǎn)？答：鋼材的強(qiáng)度高，塑性和韌性好；鋼結(jié)構(gòu)的質(zhì)量輕；鋼材材質(zhì)均勻，接近各向同性；鋼結(jié)構(gòu)制作簡便，施工工期短；鋼結(jié)構(gòu)的密閉性好；鋼結(jié)構(gòu)的耐腐蝕性差，耐火性差；在低溫和其他條件下可能發(fā)生脆性斷裂。2. 鋼結(jié)構(gòu)在工程中的應(yīng)用：工業(yè)廠房；大跨度結(jié)構(gòu)；高聳結(jié)構(gòu)；多層和高層建筑；承受荷載影響及地震作用的結(jié)構(gòu)；板殼結(jié)構(gòu)；其他特種結(jié)構(gòu)；可拆卸或移動(dòng)的結(jié)構(gòu)；輕型鋼結(jié)構(gòu)；和混凝土組合成的組合結(jié)構(gòu)。3. 結(jié)構(gòu)的極限狀態(tài)：當(dāng)結(jié)構(gòu)或其組成超過某一特定狀態(tài)就不能滿足設(shè)計(jì)規(guī)定的某一功能要求時(shí)，此特定狀態(tài)就稱為該功能的極限狀態(tài)。4. 承載能力極限

2、狀態(tài)：指結(jié)構(gòu)或構(gòu)件達(dá)到最大承載能力或出現(xiàn)不適于繼續(xù)承載的變形時(shí)的極限狀態(tài)；正常使用極限狀態(tài)：指結(jié)構(gòu)或構(gòu)架達(dá)到正常使用或耐久性能的某項(xiàng)規(guī)定限值時(shí)的極限狀態(tài)）。5. 結(jié)構(gòu)可靠度Ps：結(jié)構(gòu)在規(guī)定的時(shí)間內(nèi)，在規(guī)定的條件下完成預(yù)定功能的概率。第2章 鋼結(jié)構(gòu)的材料1. 鋼結(jié)構(gòu)中所用鋼材應(yīng)具有哪些性能？鋼材應(yīng)具有較高的屈服強(qiáng)度y和抗拉強(qiáng)度u：y是衡量結(jié)構(gòu)承載能力的指標(biāo)，y高則可減輕結(jié)構(gòu)自重，節(jié)約鋼材和降低造價(jià)。u是衡量鋼材經(jīng)過較大變形后的抗拉能力，它直接反映鋼材內(nèi)部組織的優(yōu)劣，同時(shí)u高可以增加結(jié)構(gòu)的安全儲(chǔ)備。較高的塑性和韌性：塑性和韌性好，結(jié)構(gòu)在靜載和動(dòng)載作用下有足夠的應(yīng)變能力，既可減輕結(jié)構(gòu)脆性破壞的傾向，

3、又能通過較大的塑性變形調(diào)整局部應(yīng)力，同時(shí)又具有較好的抵抗重復(fù)荷載作用的能力。良好的工藝性能（包括冷加工、熱加工和焊接性）：良好的工藝性能不但要易于加工成各種形式的結(jié)構(gòu)，而且不致因加工而對(duì)結(jié)構(gòu)的強(qiáng)度、塑性、韌性等造成較大的不利影響。此外，根據(jù)結(jié)構(gòu)的具體工作條件，有時(shí)還要求鋼材具有適應(yīng)低溫、高溫和腐蝕性環(huán)境的能力。2. 塑性破壞：鋼材在超過屈服點(diǎn)即有明顯的塑性變形產(chǎn)生，超過抗拉強(qiáng)度時(shí)將在很大變形的情況下斷裂。后果：塑性變形的斷口平直，并因晶體在剪切之下相互滑移的結(jié)果而呈纖維狀，塑性破壞之前，結(jié)構(gòu)有明顯的塑性變形產(chǎn)生，且有較長的持續(xù)時(shí)間，可便于發(fā)現(xiàn)和補(bǔ)救。3. 脆性破壞：鋼材沒有的塑性變形產(chǎn)生或只有

4、很小塑性變形而發(fā)生破壞。后果：脆性破壞之前，結(jié)構(gòu)沒有明顯的塑性變形產(chǎn)生，且發(fā)生很突然，后果很危險(xiǎn)。4. 強(qiáng)度：屈強(qiáng)比是衡量鋼材強(qiáng)度儲(chǔ)備的一個(gè)系數(shù)。屈強(qiáng)比越低安全儲(chǔ)備越大，但屈強(qiáng)比過小時(shí)，不經(jīng)濟(jì)。當(dāng)屈強(qiáng)比過大時(shí)，安全儲(chǔ)備較小，且構(gòu)件的塑性變形能力較小。5. 塑性：指鋼材在應(yīng)力超過屈服點(diǎn)后，能產(chǎn)生顯著殘余變形而不立即斷裂的性質(zhì)。6. 沖擊韌性：指在鋼材塑性變形和斷裂過程中吸收能量的能力，是衡量鋼材抵抗動(dòng)力荷載能力的指標(biāo)。是鋼材塑性和強(qiáng)度的綜合表現(xiàn)，可以用來判斷鋼材在動(dòng)力荷載作用下是否會(huì)發(fā)生脆性破壞；沖擊韌性好表示在動(dòng)力荷載作用下破壞時(shí)吸收能量多；對(duì)于需要驗(yàn)算疲勞的結(jié)構(gòu)所用的鋼材應(yīng)具有不同試驗(yàn)溫度下

5、的沖擊韌性的合格保證；沖擊韌性受溫度的影響較大，鋼材具有低溫冷脆性。7. 冷彎性能：指鋼材在常溫下加工發(fā)生塑性變形時(shí)，對(duì)產(chǎn)生裂紋的抵抗能力。冷彎性能用冷彎試驗(yàn)來檢測(cè)，檢測(cè)時(shí)如果時(shí)間彎曲180度，無裂紋、斷裂或分層，即試件冷彎合格。制作結(jié)構(gòu)構(gòu)件和非結(jié)構(gòu)構(gòu)件的鋼材的冷加工需要鋼材有合格的冷彎性能。鋼材的強(qiáng)度、沖擊韌性、塑性、冷彎性能統(tǒng)稱為鋼材的力學(xué)性能或機(jī)械性能。8. 影響鋼材性能的主要因素有：化學(xué)成分；冶金缺陷；鋼材硬化；溫度影響；應(yīng)力集中；反復(fù)荷載作用。9. 化學(xué)成分：硫可減低鋼材的塑性、韌性、可焊性、抗銹蝕性。高溫時(shí)使鋼材變脆，即熱脆。磷降低塑性、韌性、冷彎性能、可焊性。在低溫時(shí)使鋼材變脆，

6、即冷脆。氮的作用和磷的一樣，可使鋼材冷脆。錳是一種脫氧劑，錳可以適當(dāng)提高鋼材的強(qiáng)度、能消除氧、硫而不降低鋼材的可焊性和抗銹蝕性能。錳元素在碳素鋼中的含量在0.3%0.8%，在低碳鋼中的含量為1.0%1.6%。硅是一種脫氧劑，硅在碳素鋼中的含量應(yīng)不超過0.3%，在低碳鋼中的含量為0.2%0.55%10. 時(shí)效硬化：指鋼材隨時(shí)間的增長，鋼材的強(qiáng)度（屈服點(diǎn)和抗拉強(qiáng)度）提高，塑性降低、特別是沖擊仍性明顯下降的現(xiàn)象。冷作硬化：指當(dāng)鋼材冷加工（剪、沖、拉、彎等）超過其彈性極限卸載后，出現(xiàn)參與應(yīng)變變形，再次加載時(shí)彈性極限（或屈服點(diǎn)）提高的現(xiàn)象。11. 溫度的影響：常溫下強(qiáng)度基本上不隨溫度的變化而變化。溫度高

7、于常溫時(shí)，隨溫度增高，鋼材的強(qiáng)度、彈性模量降低、塑性增大。250度時(shí)，鋼材的抗拉強(qiáng)度反而提高，沖擊仍性和脆性下降明顯，此現(xiàn)象叫藍(lán)脆現(xiàn)象。藍(lán)脆現(xiàn)象鋼材會(huì)出現(xiàn)裂紋。當(dāng)溫度超過300度時(shí)，屈服點(diǎn)和極限強(qiáng)度顯著降低。600度時(shí)，鋼材幾乎不承受拉力，可以看出鋼材的耐火性能差。當(dāng)溫度低于常溫時(shí)，總的趨勢(shì)是溫度降低，鋼材的略有強(qiáng)度提高。塑性、抗沖擊韌性降低。溫度下降到某一值后，會(huì)發(fā)生冷脆現(xiàn)象。鋼材由韌性狀態(tài)轉(zhuǎn)向脆性狀態(tài)時(shí)的溫度叫做脆變溫度（或叫冷脆臨界溫度）12. 應(yīng)力集中的影響：應(yīng)力集中發(fā)生在孔洞、槽口、凹角、形狀變化、內(nèi)部缺陷處。應(yīng)力集中處存在同號(hào)平面或立體應(yīng)力場(chǎng)，使鋼材變脆。13. 鋼材的疲勞破壞：鋼

8、材在連續(xù)反復(fù)荷載作用下而發(fā)生脆性破壞，破壞時(shí)的最大應(yīng)力稱為疲勞強(qiáng)度。鋼材的疲勞破經(jīng)歷三個(gè)階段：裂紋的形成、裂紋緩慢擴(kuò)展、迅速斷裂。影響鋼材疲勞的主要因素是應(yīng)力集中、應(yīng)力幅（對(duì)焊接結(jié)構(gòu)）或應(yīng)力比（對(duì)非焊接結(jié)構(gòu)）以及應(yīng)力循環(huán)次數(shù)。14. 鋼材的種類：碳素結(jié)構(gòu)鋼；低合金高強(qiáng)度結(jié)構(gòu)鋼；優(yōu)質(zhì)碳素結(jié)構(gòu)鋼；建筑結(jié)構(gòu)用鋼板。（沸騰鋼F，鎮(zhèn)靜鋼Z，特殊鎮(zhèn)靜鋼TZ）15. 鋼材的選用原則：應(yīng)使結(jié)構(gòu)安全可靠和做到經(jīng)濟(jì)合理。選擇時(shí)要考慮的因素：結(jié)構(gòu)的重要性；荷載情況；連接的方法；結(jié)構(gòu)所處的溫度和環(huán)境；鋼材厚度。16. 鋼材的規(guī)格：鋼結(jié)構(gòu)所用的鋼材主要為熱軋形成的板鋼、型鋼，以及冷彎成型的薄壁型鋼。第三章鋼結(jié)構(gòu)的連接1

9、 鋼結(jié)構(gòu)的連接方法：焊縫連接、螺栓鏈接、鉚釘連接。焊縫連接：適用于板疊厚度不超過12mm的焊接。冷彎薄壁型鋼一般不使用焊接，成本高。螺栓連接分為：普通螺栓連接和高強(qiáng)螺栓連接。普通螺栓可用A、B、C三級(jí)。鋼結(jié)構(gòu)一般采用構(gòu)造簡單，造價(jià)低C級(jí)螺栓。2 焊接的缺陷及質(zhì)量檢查：焊接的缺陷：焊接可能會(huì)產(chǎn)生裂紋、氣孔、燒穿、未焊透等缺陷。裂紋是焊接中最危險(xiǎn)的缺陷，焊接易在焊縫和周圍熱影響區(qū)出現(xiàn)熱裂紋和冷裂紋。焊接時(shí)應(yīng)該采用合理的施焊順序，避免裂紋形成。進(jìn)行預(yù)熱、緩冷卻或進(jìn)行焊后處理，可以減少裂紋形成。焊縫質(zhì)量檢查：焊縫的質(zhì)量等級(jí)可以分為三級(jí)，每級(jí)都要按照規(guī)范進(jìn)行檢查。三級(jí)焊縫檢查：只要求對(duì)焊縫做外觀檢查且符

10、合第三級(jí)質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)，即檢查焊縫的外形尺寸偏差是否超過允許值，弧坑裂紋、咬邊尺寸是否超過允許值缺陷。一、二級(jí)除了要做外觀檢查外還要進(jìn)行無損檢驗(yàn)（如超聲波探傷和射線探傷等）。3 焊縫的連接形式及焊縫形式：焊縫的連接形式有：平接（也叫對(duì)接）、搭接、T形連接和角接。焊縫形式：對(duì)接焊縫的受力形式為對(duì)接正焊縫和對(duì)接斜焊縫。角焊縫受力形式有正面角焊縫（焊縫的長度方向垂直于作用力方向）、側(cè)面角焊縫（焊縫的長度方向平行于作用力方向）。絎縫沿長度方向的布置有連續(xù)角焊縫和斷續(xù)角焊縫之分。連續(xù)角焊縫之力較好，為主要角焊縫形式。斷續(xù)角焊縫易引起應(yīng)力集中。焊縫按照施焊位置分為：仰焊、立焊、橫焊、俯焊（也叫平焊）。俯焊的施工

11、最方便、質(zhì)量最容易保證，仰焊的施工條件最遲、質(zhì)量不易保證。4 焊縫的表示方法：用符號(hào)表示（基本符號(hào)、輔助符號(hào)、補(bǔ)充符號(hào)和焊縫尺寸符號(hào)。）基本符號(hào)表示焊縫的截面形狀。輔助符號(hào)表示焊縫表面形狀特征。角焊用表示，V形焊縫用V表示。指引線有兩條基線和箭頭線組成，基線一般與圖形底邊平行。當(dāng)箭頭指在焊縫所在面時(shí)，焊縫符號(hào)標(biāo)在基準(zhǔn)線的實(shí)線側(cè)。當(dāng)箭頭指在焊縫另一面時(shí)，焊縫符號(hào)標(biāo)在基準(zhǔn)線虛線側(cè)。標(biāo)注對(duì)稱焊縫時(shí)可以不用虛線。5 焊縫的構(gòu)造：對(duì)接焊縫中，當(dāng)試件的厚度較大時(shí)，應(yīng)把焊縫邊緣加工成適當(dāng)形式和尺寸的坡口。當(dāng)焊件的厚度t（t10mm）較小時(shí)，可以采用I形焊縫，即不開坡口，只在板邊留適當(dāng)?shù)膶?duì)接間隙即可。對(duì)于一般

12、厚度（t=10-20mm）的焊件，可以采用斜坡口的單邊V形縫或雙邊V形縫。對(duì)于較厚（t20mm）的焊件，應(yīng)采用U形縫、K形縫、X形縫，可比V形坡口減小焊縫的體積，進(jìn)而節(jié)約焊條和減小對(duì)焊件溫度的影響。對(duì)于V形和U形縫，正面焊好后還需要性背面清根補(bǔ)焊。對(duì)于沒有條件清根補(bǔ)焊的應(yīng)該加墊板。當(dāng)焊件可以隨意扭轉(zhuǎn)時(shí)，采用X形和V形縫最好。在焊縫的拼接處，當(dāng)兩側(cè)焊件的寬度不同或厚度相差4mm以上時(shí)，應(yīng)分別在寬度方向或厚度方向從一側(cè)或兩側(cè)做成坡度不大于1:2.5的斜角，形成平緩過渡。在每條焊縫的兩端因焊接時(shí)起弧、滅弧的影響容易出現(xiàn)弧坑、未焊透等缺陷，易形成應(yīng)力集中，為了避免這種情況，在焊接時(shí)應(yīng)該在兩端設(shè)置引弧板

13、，焊后將其切除，并修磨平。6 焊縫的計(jì)算：Lw取值：當(dāng)采用引弧板時(shí)，取焊縫實(shí)際長度；當(dāng)未采用引弧板時(shí)。每根焊縫取實(shí)際長度減去2t。T在對(duì)接連接中為連接件的較小厚度，在T形連接中為腹板厚度。當(dāng)正面焊不滿足時(shí)，可以采用斜焊縫。當(dāng)焊縫與作用力間的夾角滿足tan1.5時(shí)，焊縫強(qiáng)度不低于母材強(qiáng)度，可以不用驗(yàn)算。在彎矩和剪力共同作用下，工字型、箱型等截面構(gòu)件，在腹板和翼緣相接處，焊縫同時(shí)受有較大的正應(yīng)力1和較大的剪應(yīng)力1。需要計(jì)算截面的折算應(yīng)力。7 角焊縫的構(gòu)造和計(jì)算：角焊縫有：垂直角焊縫（側(cè)面焊縫和正面焊縫）和斜角焊縫。側(cè)面角焊縫主要承受剪力，剪力分布兩端大，中間小。其應(yīng)力分布可以看做均勻分布。正面角焊

14、縫的應(yīng)力較復(fù)雜（剪力和軸力），各個(gè)截面中均存在不均勻的正應(yīng)力和剪應(yīng)力。根部有嚴(yán)重的應(yīng)力集中。正焊縫的強(qiáng)度高于側(cè)焊縫，但塑性要略低些。斜焊縫的受力性能和強(qiáng)度介于正面角焊縫和側(cè)面角焊縫之間。8 角焊縫的構(gòu)造：包括焊角尺寸hf和焊縫計(jì)算長度Lw。最小焊角尺寸詳見P55頁。當(dāng)焊件的厚度相差較大時(shí)，用等焊角尺寸無法滿足最大、最小焊縫厚度的要求時(shí)，可以采用不等焊角尺寸。最小計(jì)算長度：焊角的尺寸較大而長度較小時(shí)，焊件的局部加熱嚴(yán)重，焊縫起弧滅弧造成的弧坑相距較近，加上其他可能產(chǎn)生的缺陷，焊縫的質(zhì)量不可靠，所以，側(cè)面角焊焊縫或正面角焊焊縫的計(jì)算長度不得小于8hf和400mm。側(cè)面角焊縫的最大計(jì)算長度：由于側(cè)面

15、焊縫的長度和焊角尺寸之比越大，應(yīng)力分布的不均勻性也越大。焊縫兩端的應(yīng)力較大，可能會(huì)使得端部提前破壞。所以需要控制側(cè)面焊縫的長度。側(cè)面計(jì)算長度不應(yīng)大于60hf。搭接連接構(gòu)造：兩側(cè)角焊縫的長度不小于兩條焊縫之間的距離。為了避免焊縫橫向收縮時(shí)引起板件的拱曲過大，兩側(cè)焊縫之間的距離不應(yīng)大于16t（當(dāng)t12mm）和190mm（當(dāng)t12mm）當(dāng)寬度超過時(shí)，應(yīng)該加上正面角焊縫、或加槽焊。在搭接連接中，搭接長度不小于焊件厚度的5倍，并不小于24mm，以減小收縮應(yīng)力及搭接偏心影響產(chǎn)生的次應(yīng)力。為了避免起落弧缺陷發(fā)生在應(yīng)力集中較大的轉(zhuǎn)角處，當(dāng)角焊縫的端部在構(gòu)件轉(zhuǎn)角處時(shí)，可連續(xù)地作長度為2hf的繞角焊，但專家必須連

16、續(xù)施焊，不得端弧。角焊縫當(dāng)中，正面角焊縫的承載能力高于側(cè)面角焊縫，但正面角焊縫的剛度角大，變形能力低，對(duì)于直接承受動(dòng)力荷載的結(jié)構(gòu)，不考慮正面角焊縫的強(qiáng)度提高f=1。9 軸力、扭矩、彎矩單獨(dú)作用的角焊縫計(jì)算：當(dāng)角焊縫只受軸力，且軸力通過焊縫的形心時(shí)，可以認(rèn)為焊縫的應(yīng)力是均勻分布的。此時(shí)，正面角焊縫只有正應(yīng)力，側(cè)面角焊縫只有剪應(yīng)力。彎矩作用下，角焊縫的有效截面應(yīng)力呈三角形分布，屬于正面角焊縫性質(zhì)，只有正應(yīng)力。扭矩作用下：兩個(gè)假定：被連接桿件是絕對(duì)剛性的，而角焊縫是彈性的；被連接桿繞角焊縫有效截面形心O旋轉(zhuǎn)，角焊縫上任一點(diǎn)的應(yīng)力方向垂直于該點(diǎn)與形心的連線，且應(yīng)力的大小與連線長度r成正比。計(jì)算時(shí)主要是

17、x和y方向極慣性矩的計(jì)算。10 焊接殘余應(yīng)力：焊接構(gòu)件在使焊過程中，在焊件上產(chǎn)生不均勻的溫度場(chǎng)，高溫部分的鋼材要求有較大的膨脹伸長，但受到鄰近鋼材的約束，從而在焊件內(nèi)引起較高的溫度應(yīng)力，并在焊接過程中隨時(shí)間和溫度而不斷變化，這種應(yīng)力稱焊接應(yīng)力。鋼材冷卻后存在于焊件中的應(yīng)力稱焊接殘余應(yīng)力。11 焊接殘余變形：焊接構(gòu)件在使焊過程中，由于受到不均勻的電弧高溫作用，在焊件中產(chǎn)生變形，稱焊接變形，焊接應(yīng)力較高的部位將達(dá)到鋼材的屈服強(qiáng)度而產(chǎn)生塑性變形，因而鋼材冷卻后殘存于焊件中的變形稱焊接殘余變形。12 焊接應(yīng)力對(duì)結(jié)構(gòu)構(gòu)件的影響：（1）由于鋼材有良好的塑性，所以承受靜荷載的結(jié)構(gòu)，無嚴(yán)重應(yīng)力集中并在常溫下工

18、作時(shí)，焊接應(yīng)力并不影響結(jié)構(gòu)的靜力強(qiáng)度。（2）由于鋼材在塑性狀態(tài)時(shí)彈性模量降低，但結(jié)構(gòu)構(gòu)件的局部進(jìn)入塑性工作狀態(tài)時(shí)，構(gòu)件截面的剛度降低，焊接應(yīng)力降低了結(jié)構(gòu)構(gòu)件的剛度和穩(wěn)定性承載力。(3)由于焊接結(jié)構(gòu)在焊縫中存在雙向甚至三向拉應(yīng)力場(chǎng)，阻礙了塑性變形的發(fā)展，使鋼材變脆，使裂縫易于產(chǎn)生和發(fā)展，因此焊接應(yīng)力將使鋼材的疲勞強(qiáng)度降低。13 減小焊接殘余應(yīng)力的方法：焊縫的位置應(yīng)合理，焊縫應(yīng)盡可能布置在結(jié)構(gòu)對(duì)稱的位置上，以減小殘余變形。焊縫的尺寸要適當(dāng)，在允許的范圍內(nèi)，最好采用細(xì)長焊縫，不用短粗焊縫，避免因焊角尺寸過大而產(chǎn)生過大的殘余應(yīng)力，且在施焊時(shí)容易燒穿。焊縫不宜過分集中，以免產(chǎn)生過大的焊接殘余應(yīng)力和殘余應(yīng)

19、變，甚至產(chǎn)生裂紋。盡量避免三向焊縫相交，以防止在相交處形成三向拉應(yīng)力，時(shí)鋼材變脆。防止鋼板分層破壞的發(fā)生，使拉力不垂直于板面。要注意施焊方便，保證焊接作業(yè)所要求的最小間隙和合適的焊條角度。避免使用仰焊，以保證施工質(zhì)量。14 普通螺栓的構(gòu)造和計(jì)算：普通螺栓分為A B C三級(jí)。C級(jí)螺栓采用性能為4.6或4.8級(jí)鋼材。等級(jí)的前一個(gè)數(shù)表示抗拉強(qiáng)度為400N/mm2，后一個(gè)數(shù)表示屈強(qiáng)比，6表示屈服點(diǎn)為抗拉強(qiáng)度的0.6倍。A B級(jí)螺栓的精度較高，稱為精致螺栓。15 螺栓的排列：螺栓在構(gòu)件上的排列有并列和錯(cuò)列兩種。并列特點(diǎn)：螺栓較緊湊，連接板尺寸較小，但螺栓孔對(duì)截面的削弱較大。錯(cuò)列特點(diǎn)：螺栓布置叫松散，連接

20、板尺寸較大，但可以減小螺栓孔對(duì)截面的削弱作用。16 受力要求：螺栓的螺距不應(yīng)小于2d0,為栓孔的直徑。構(gòu)造要求：當(dāng)螺栓的螺距和線距過大時(shí)，被連接板件的接觸就不夠緊密，潮氣會(huì)滲入板件之間的縫隙內(nèi)，使鋼材銹蝕。17 螺栓的工作性能：普通螺栓按照螺栓傳力方式可以分為抗剪螺栓、抗拉螺栓和同時(shí)抗剪和抗拉螺栓?？辜袈菟ǎ嚎辜袈菟ㄊ芰Τ跗?，荷載較小，有桿件間的摩擦力來傳遞外力。出現(xiàn)相對(duì)滑動(dòng)后，螺栓桿和孔壁接觸，由螺桿承受剪力，孔壁受擠壓作用。18 抗剪螺栓破壞時(shí)可能的破壞形式：當(dāng)螺栓直徑較小，被連接鋼板的厚度較大時(shí)，螺栓可能悲哀剪壞。當(dāng)螺栓直徑較大，被連接鋼板較薄時(shí)，鋼板可能被擠壞。因?yàn)槁菟ê弯摪逯g的作用

21、是相對(duì)的，這種破壞稱作螺栓承壓破壞。當(dāng)桿件開口較多使截面削弱很多時(shí)，構(gòu)件可能被拉斷。當(dāng)螺栓孔距板端距離較小時(shí)，板端可能被剪壞（限制端距來保證e2d0）。當(dāng)被連接鋼板太厚，而螺桿較細(xì)時(shí)，可能發(fā)生螺栓彎曲破壞。（板厚不超過5d）19 普通螺栓的抗剪承載力要考慮螺栓受剪和孔壁承壓兩種破壞形式。根據(jù)螺栓的剪切破壞面的多少可以將螺栓的剪切破壞分為單剪、雙剪、四剪。為計(jì)算方便，假定螺栓承壓發(fā)生在計(jì)算承壓面上，且假定螺栓的應(yīng)力在該承壓面上均勻分布。20 螺栓的計(jì)算：螺栓的計(jì)算包括受剪計(jì)算和受壓計(jì)算。當(dāng)螺栓受軸力、彎矩、扭矩的作用時(shí)，螺栓進(jìn)行受剪計(jì)算。當(dāng)螺栓在軸力，彎矩作用下，螺栓要進(jìn)行受拉計(jì)算。螺栓在軸力作

22、用下：螺栓群中各個(gè)螺栓受剪力大小不一，兩端大二中間螺栓受剪小。當(dāng)連接板的長度L15d時(shí)，在連接板進(jìn)入彈塑性階段后，內(nèi)力發(fā)生重分布使螺栓的剪力分布均勻。當(dāng)L過大時(shí)，端部螺栓會(huì)因受力過大而首先破壞，然后逐個(gè)破壞。所以規(guī)范規(guī)定在設(shè)計(jì)時(shí)要將螺栓的設(shè)計(jì)值乘以折減系數(shù)。螺栓在剪力作用下：每個(gè)螺栓都受剪，各個(gè)螺栓的建立對(duì)形心O的力矩之和等于扭矩T，在扭矩作用下，外圍的螺栓受到的剪力最大。在軸力和彎矩作用下的抗拉計(jì)算：假定力過形心，內(nèi)力均勻分布；彎矩作用下，內(nèi)力中和軸在M指向的第一排螺栓；N和M共同作用時(shí)，需找出最不利點(diǎn)進(jìn)行計(jì)算。21 在偏心受拉時(shí)將N移到螺栓群中心，則螺栓連接承受軸力N和彎矩M的共同作用，分

23、小偏心和大偏心受拉計(jì)算，當(dāng)M/N較小時(shí)為小偏心受拉。Nmin可能小于0，當(dāng)Nmin0，所有螺栓受拉。22 同時(shí)承受剪力和拉力，具有兩種計(jì)算方法：假定支托不受力。假定支托承受剪力，螺栓僅受彎矩M=V*e。此時(shí)要驗(yàn)收最外排螺栓所受的拉力和支托。23 高強(qiáng)螺栓連接：分為摩擦型連接和承壓型連接。摩擦型連接：只依靠摩擦阻力傳力，并以剪力不超過連接面之間的摩擦阻力作為極限狀態(tài)。承壓型連接：當(dāng)允許接觸面滑移，依靠螺栓桿受剪和孔壁承壓來傳力，承載力的極限狀態(tài)和普通螺栓的相同時(shí)，為承壓型連接。24 影響高強(qiáng)螺栓連接的承載力的因素：螺栓的鋼材、螺栓預(yù)拉力、桿件接觸面的抗滑移系數(shù)。螺栓的預(yù)拉力：高強(qiáng)螺栓可以分為大六

24、角型和剪扭型。大六角型螺栓施加預(yù)拉力有兩種方法：扭矩法、轉(zhuǎn)角法。25 高強(qiáng)螺栓的摩擦滑移系數(shù)：使用高強(qiáng)螺栓時(shí)，桿件的接觸面應(yīng)該進(jìn)過特殊的處理，使其潔凈并粗糙，提高抗滑移系數(shù)?？够葡禂?shù)的大小與構(gòu)件接觸面的處理方法和構(gòu)件的鋼號(hào)有關(guān)。試驗(yàn)表明，螺栓接觸面涂紅丹防銹漆后，抗滑移系數(shù)降低。26 高強(qiáng)螺栓摩擦型連接：設(shè)計(jì)時(shí)，外力不得超過摩擦力。一個(gè)螺栓產(chǎn)生的摩擦力的大小與螺栓所受的預(yù)拉力、摩擦面的抗滑移系數(shù)和連接的傳力摩擦面數(shù)量有關(guān)。27 高強(qiáng)螺栓的承壓連接：其極限承載力由螺栓抗剪和孔壁承壓決定，摩擦力只起延緩滑動(dòng)作用。因此，每個(gè)螺栓承壓型連接的承載力設(shè)計(jì)值的計(jì)算方法與普通螺栓相同。28 高強(qiáng)螺栓的抗拉

25、連接：試驗(yàn)表明，當(dāng)Nt過大時(shí)，即大于螺栓的預(yù)拉力時(shí)，卸載后，螺栓將發(fā)生松弛現(xiàn)象，即螺栓的預(yù)拉力減??；但當(dāng)外力小于螺桿預(yù)拉力的80%時(shí)，即無松弛現(xiàn)象發(fā)生，所以，規(guī)范規(guī)定，在螺栓全螺桿受拉的高強(qiáng)螺栓摩擦型連接中，每個(gè)高強(qiáng)螺栓的抗拉承載力設(shè)計(jì)值取0.8P。當(dāng)高強(qiáng)螺栓承受外拉力時(shí)，板件間的擠壓力隨外拉力的增大而減小，規(guī)范規(guī)定，只要有外拉力作用，就將承壓強(qiáng)度設(shè)計(jì)值除以1.2，考慮外力力的不利影響。29 高強(qiáng)螺栓群的抗拉計(jì)算：高強(qiáng)螺栓承壓型或摩擦型的外拉力總是小于預(yù)拉力P，在M作用下使螺栓受拉時(shí)，被連接的接觸面一直保持緊密結(jié)合。30 角焊縫計(jì)算公式中為什么有強(qiáng)度設(shè)計(jì)值增大系數(shù)，在什么情況下可以不考慮？答：

26、角焊縫按其與外力作用方向不同分為：側(cè)面角焊縫：焊縫平行于外力作用方向；正面角焊縫：焊縫垂直于外力作用方向；經(jīng)試驗(yàn)分析可知，正面角焊縫的應(yīng)力狀態(tài)比側(cè)面角焊縫的應(yīng)力狀態(tài)復(fù)雜，其破壞強(qiáng)度比側(cè)面角焊縫的高，但塑性變形側(cè)面角焊縫差；規(guī)范規(guī)定對(duì)角焊縫極限應(yīng)力，不分抗拉，抗剪或抗壓都采取統(tǒng)一的強(qiáng)度設(shè)計(jì)值ffw，在角焊縫計(jì)算公式中加入強(qiáng)度設(shè)計(jì)值增大系數(shù)是考慮正面角焊縫破壞強(qiáng)度較高。對(duì)直接承受動(dòng)力荷載的結(jié)構(gòu)，正面角焊縫強(qiáng)度雖高，但剛度較大，韌性差，應(yīng)力集中現(xiàn)象也較嚴(yán)重，而且目前還缺乏這方面足夠的試驗(yàn)依據(jù)，故不考慮強(qiáng)度設(shè)計(jì)值的增大。31 在焊縫連接設(shè)計(jì)中，如何考慮減少焊接殘余應(yīng)力的影響？答：焊接后殘余在結(jié)構(gòu)中的應(yīng)

27、力稱作焊接殘余應(yīng)力。在焊縫連接設(shè)計(jì)中，應(yīng)考慮減少焊接殘余應(yīng)力的影響，通常要注意：（1）選用合適的焊縫形式；（2）合理選用焊縫尺寸；（3）合理布置焊縫位置；（4）要注意施焊方便和可能，以保證焊縫質(zhì)量。32 普通螺栓的受剪螺栓連接有哪幾種破壞形式?用什么方法可以防止？答：普通螺栓的受剪螺栓連接有5種破壞形式：（1）栓桿剪斷，當(dāng)螺栓直徑較小而鋼板相對(duì)較厚時(shí)，可能發(fā)生。（2）孔壁擠壓壞，當(dāng)螺栓直徑較大鋼板相對(duì)較薄時(shí)，可能發(fā)生。（3）鋼板拉斷，當(dāng)鋼板因螺孔削弱過多時(shí)，可能發(fā)生。（4）端部鋼板剪斷，當(dāng)順受力方向的端距過小時(shí)，可能發(fā)生。（5）栓桿受彎破壞，當(dāng)螺栓過于細(xì)長時(shí)，可能發(fā)生。其中（1）栓桿剪斷、(2

28、)孔壁擠壓壞、(3)鋼板拉斷可通過計(jì)算要求防止。(4)端部鋼板剪斷、(5)栓桿受彎破壞通過構(gòu)造要求防止。33 計(jì)算螺栓的抗拉承載力設(shè)計(jì)值時(shí)，為什么不取螺栓的內(nèi)徑來計(jì)算螺栓的凈截面面積？答：受拉螺栓的破壞截面應(yīng)在螺紋切削的最薄弱處，但它不能按螺紋的內(nèi)徑計(jì)算。還是因?yàn)槁菁y呈螺旋形，故其橫截面并非圓形，各點(diǎn)的直徑不是等值且均大于。因此，需將破壞截面假想為一圓柱面，其直徑按折算的有效直徑進(jìn)行計(jì)算，其表達(dá)式如下式中為螺紋外徑，即螺栓公稱直徑；為螺距；從而可得螺栓破壞截面折算的有效面積為。第4章 軸心受力構(gòu)件1. 軸心受力構(gòu)件的分類：隔構(gòu)式構(gòu)件和實(shí)復(fù)試構(gòu)件兩種。隔構(gòu)式構(gòu)件：由兩個(gè)或多個(gè)分肢用綴材連接而成。

29、截面上通過分肢腹板的軸線叫做實(shí)軸，通過綴板平面的叫虛軸。綴材的作用是將各個(gè)分肢連成整體，并承受構(gòu)件繞虛軸彎曲時(shí)的剪力。綴材分為綴板和綴條兩種，綴板常用鋼板，必要時(shí)采用型鋼。隔構(gòu)式構(gòu)件的抗扭剛度較大。容易實(shí)現(xiàn)兩主軸方向穩(wěn)定承載力相當(dāng)。2. 軸心受力構(gòu)件的強(qiáng)度和剛度計(jì)算：長細(xì)比：軸心受力構(gòu)件的計(jì)算長度L0與構(gòu)件的回轉(zhuǎn)半徑i的比值。受拉桿件的容許長細(xì)比：桁架構(gòu)件350，250,250。柱間支撐300、200、受壓桿件的容許長細(xì)比：柱、桁架和天窗架中構(gòu)件，柱間支撐。3. 軸心受壓構(gòu)件的整體穩(wěn)定性：平衡的臨界狀態(tài)，即隨遇平衡。構(gòu)件失穩(wěn)時(shí)的變形狀態(tài):彎曲變形、扭轉(zhuǎn)變形、既有彎曲又有扭轉(zhuǎn)的變形。分別對(duì)應(yīng)彎曲

30、屈曲、扭轉(zhuǎn)屈曲、彎扭屈曲。軸心受壓構(gòu)件由內(nèi)力與外力平衡的穩(wěn)定狀態(tài)進(jìn)入不穩(wěn)定狀態(tài)的分界標(biāo)志是臨界狀態(tài)。4. 雙軸對(duì)稱截面軸心受壓構(gòu)件的屈曲形式一般為彎曲屈曲，只有當(dāng)截面的扭轉(zhuǎn)剛度較小時(shí)，才有可能發(fā)生扭轉(zhuǎn)屈曲。單軸對(duì)稱截面軸心受壓構(gòu)件繞非對(duì)稱軸屈曲時(shí)，為彎曲屈曲。若繞對(duì)稱軸屈曲時(shí)，由于軸心壓力通過的截面形心與截面的扭轉(zhuǎn)中心不重合，此時(shí)發(fā)生的彎曲變形總伴隨著扭轉(zhuǎn)變形，為彎扭屈曲。截面無對(duì)稱軸的軸心受壓構(gòu)件，其屈曲變形都為彎扭屈曲。5. 理想軸心受壓構(gòu)件：由彈性材料制成的、無初彎曲、無偏心距、無殘余應(yīng)力的軸心受壓構(gòu)件。雙軸對(duì)稱的理想受壓構(gòu)件喪失整體穩(wěn)定通常為彎曲失穩(wěn)。6. 理想軸心受壓構(gòu)件的扭轉(zhuǎn)失穩(wěn)：

31、扭轉(zhuǎn)失穩(wěn)破壞。計(jì)算時(shí)需要計(jì)算換算長細(xì)比。理想軸心受壓構(gòu)件的彎扭失穩(wěn)：對(duì)于單軸對(duì)稱T形截面軸心受壓構(gòu)件，在繞對(duì)稱軸失穩(wěn)時(shí)為彎扭失穩(wěn)。7. 各種缺陷對(duì)軸心受壓構(gòu)件整體性的影響：初彎曲對(duì)構(gòu)件整體性的影響：在加工和制作以及搬運(yùn)的過程中產(chǎn)生的。在初彎曲的作用下，從加載開始，構(gòu)件就產(chǎn)生撓曲變形，撓度y和撓度總值Y與初彎曲成正比。隨著撓度的增大，附加彎矩也增大。荷載初偏心距對(duì)構(gòu)件整體穩(wěn)定性的影響：荷載初偏心距對(duì)軸心受壓構(gòu)件的影響與初彎曲類似。殘余應(yīng)力對(duì)結(jié)構(gòu)整體穩(wěn)定性的影響：殘余應(yīng)力是指還未受荷載之前存在域構(gòu)件之中自相平衡的初始應(yīng)力。一般情況下，溫度高或冷卻慢的部位初始?xì)堄嗬瓚?yīng)力，溫度低或冷卻快的部位產(chǎn)生殘余

32、壓應(yīng)力。殘余應(yīng)力的分布和大小與構(gòu)件截面的形狀、尺寸、制造方法和加工過程有關(guān)。8. 軸心受壓構(gòu)件的整體穩(wěn)定性計(jì)算：考慮初彎曲和殘余應(yīng)力的影響，引入整體穩(wěn)定性系數(shù)，和長細(xì)比。構(gòu)件長細(xì)比的計(jì)算分：雙軸對(duì)稱和極對(duì)稱構(gòu)件；截面為單軸對(duì)稱構(gòu)件（繞對(duì)稱軸旋轉(zhuǎn)時(shí)需要換算長細(xì)比）；單角鋼和雙角鋼組合T形截面繞對(duì)稱軸的計(jì)算；單軸對(duì)稱的軸心受壓構(gòu)件在繞非對(duì)稱主軸以外的任一軸失穩(wěn)時(shí)，應(yīng)按照彎扭屈曲計(jì)算其穩(wěn)定性。9. 軸心受壓構(gòu)件的設(shè)計(jì)：軸心受壓構(gòu)件的設(shè)計(jì)應(yīng)該滿足強(qiáng)度、剛度、整體穩(wěn)定性和局部穩(wěn)定性要求。10. 實(shí)腹式受壓構(gòu)件的設(shè)計(jì)：設(shè)計(jì)時(shí)主要是確定截面尺寸，然后驗(yàn)算是否滿足設(shè)計(jì)要求，不滿足時(shí)需要進(jìn)行截面調(diào)整后再進(jìn)行驗(yàn)算

33、。11. 軸心受壓型鋼構(gòu)件設(shè)計(jì)的步驟：假定構(gòu)件的長細(xì)比（先選定長細(xì)比再更加長細(xì)比確定未知量和A，一般假定=50100）計(jì)算所需繞兩個(gè)軸的回轉(zhuǎn)半徑。初選截面規(guī)格尺寸（根據(jù)所需的A、ix iy選擇截面規(guī)格）驗(yàn)算是否滿足設(shè)計(jì)要求（不滿足時(shí)，需要進(jìn)行截面調(diào)整，再驗(yàn)算是否滿足要求）。12. 隔構(gòu)式軸心受壓構(gòu)件的整體穩(wěn)定承載能力設(shè)計(jì)：繞實(shí)軸的整體穩(wěn)定性承載力，繞虛軸的整體穩(wěn)定承載力。繞實(shí)軸旋轉(zhuǎn)：實(shí)腹式構(gòu)件的抗剪剛度大，由橫向剪力引起的變形很小，對(duì)構(gòu)件的承載力降低不到1%，可以忽略不計(jì)、當(dāng)構(gòu)件繞實(shí)軸喪失整體穩(wěn)定性時(shí)，隔構(gòu)式構(gòu)件的兩個(gè)肢相對(duì)于兩個(gè)實(shí)腹構(gòu)件，計(jì)算時(shí)與實(shí)復(fù)試構(gòu)件計(jì)算相同。繞虛軸旋轉(zhuǎn)：當(dāng)隔構(gòu)式構(gòu)件繞

34、虛軸喪失穩(wěn)定性時(shí)，構(gòu)件中產(chǎn)生的剪力要由比較弱的綴材來承擔(dān)，由橫向剪力引起的構(gòu)件變形較大，使構(gòu)件的穩(wěn)定承載能力顯著降低。此時(shí)，如果采用換算長細(xì)比，就可以獲得與實(shí)復(fù)試構(gòu)件相同的臨界應(yīng)力表達(dá)式，且計(jì)入了剪切變形引起的構(gòu)件穩(wěn)定承載力的降低。在計(jì)算換算長細(xì)比時(shí)分雙肢綴板構(gòu)件和雙肢綴調(diào)構(gòu)件計(jì)算。13. 分肢的穩(wěn)定性：隔構(gòu)式的分肢是組成整體截面的一部分，在綴材節(jié)點(diǎn)之間是一個(gè)單獨(dú)的實(shí)腹受壓構(gòu)件。所以，在設(shè)計(jì)時(shí)，應(yīng)保證各分肢不先于構(gòu)件整體喪失穩(wěn)定性。由于初始彎矩等缺陷的影響，可能使構(gòu)件在彎曲狀態(tài)受力，從而產(chǎn)生附加彎矩和剪力。附加彎矩使分肢的內(nèi)力不等，附加剪力使綴板構(gòu)件產(chǎn)生彎矩。此外，分肢截面的類別可能比整體的低

35、。這些都是分肢的穩(wěn)定承載力降低。所以需要對(duì)分肢長細(xì)比進(jìn)行限制：對(duì)綴條10.7max。是分對(duì)于綴板10.5max，且140。14. 為什么軸心受力構(gòu)件強(qiáng)度驗(yàn)算用凈截面，剛度和整體穩(wěn)定驗(yàn)算卻用毛截面？答：強(qiáng)度問題研究構(gòu)件異構(gòu)最不利點(diǎn)的應(yīng)力或最不利截面的內(nèi)力限值，它與材料的強(qiáng)度極限，截面面積的大小有關(guān)，穩(wěn)定問題研究構(gòu)件或結(jié)構(gòu)受荷載變形后平衡狀態(tài)的屬性及相應(yīng)臨界荷載，它與構(gòu)件或結(jié)構(gòu)的整體剛度有關(guān)，因?yàn)闃?gòu)件的部分削弱對(duì)其變形或整體剛度影響不大，所以強(qiáng)度問題按凈截面，剛度和穩(wěn)定性驗(yàn)算按毛截面。15. 實(shí)腹式軸心受壓構(gòu)件的截面設(shè)計(jì)原則：(1)肢寬壁?。涸跐M足板件寬厚比限值的條件下使截面面積分布盡量遠(yuǎn)離形心軸

36、，以增大截面的慣性矩和回轉(zhuǎn)半徑，提高構(gòu)件的整體穩(wěn)定承載能力和剛度，達(dá)到用料合理。(2)等穩(wěn)定性：使構(gòu)件在兩個(gè)主軸方向的穩(wěn)定系數(shù)接近，兩個(gè)主軸方向的穩(wěn)定承載力基本相同，以充分發(fā)揮截面的承載能力。一般情況下，取兩個(gè)主軸方向的長細(xì)比接近相等，即來保證等穩(wěn)定性。(3)制造省工：應(yīng)使構(gòu)造簡單，能充分利用現(xiàn)代化的制造能力和減少制造工作量。如設(shè)計(jì)便于采用自動(dòng)焊的截面（工字形截面等）和盡量使用型鋼，這樣做雖然有時(shí)候用鋼量會(huì)增多，但因制造省工時(shí)和型鋼價(jià)格較低，故相對(duì)而言可能仍比較經(jīng)濟(jì)。(4)連接簡便：桿件應(yīng)便于與其他構(gòu)件連接。在一般情況下，截面以開敞式為宜。對(duì)封閉式的箱形和管形截面，由于連接較困難，只在特殊情況

37、下使用。16. 格構(gòu)式軸心受壓構(gòu)件采用換算長細(xì)比的物理意義？答：格構(gòu)式軸心受壓構(gòu)件對(duì)實(shí)軸的穩(wěn)定性承載力計(jì)算與實(shí)腹式完全相同，因?yàn)樗喈?dāng)于兩個(gè)并排的實(shí)腹式構(gòu)件，但格構(gòu)柱對(duì)虛軸的穩(wěn)定性卻具有相同的長細(xì)比的實(shí)軸的穩(wěn)定性承載力小，因?yàn)楦駱?gòu)柱是由柱肢和綴件組成的，分肢每隔一定距離用綴件連接起來，綴件的變形，助長了柱在虛軸方向的屈曲破壞，降低了構(gòu)件在虛軸方向的臨界力。為考慮綴件變形的臨界力降低的影響，根據(jù)理論推導(dǎo)，設(shè)計(jì)計(jì)算時(shí)，采用加大的換算長細(xì)比來代替構(gòu)件對(duì)虛軸的實(shí)際長細(xì)比，用來表征構(gòu)件綴件變形對(duì)構(gòu)件在虛軸方向穩(wěn)定性承載力的降低。第5章 受彎構(gòu)件1. 受彎構(gòu)件：承受橫向荷載的構(gòu)件。2. 鋼梁按照制造方式的不同分為：型鋼梁和組合梁。3. 型鋼梁：熱軋鋼梁（厚度大于6mm）和冷成型鋼梁（鋼板很薄，容易發(fā)生平面外失穩(wěn)）。熱軋型鋼梁主要包括普通工字鋼梁，H型鋼梁和槽鋼梁等，用于主要構(gòu)件。冷成型鋼梁