钢结构概念复习提纲纸上的Word文件下载.docx

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高耸结构；

可拆卸的结构；

容器和其他构筑物；

轻型钢结构；

钢和混凝土的组合结构。

第二章钢结构的材料

1、钢结构对材料性能的基本要求是什么？

GB50017—2003推荐承重结构宜采用哪四种钢材（或哪四种钢材符合钢结构对材料性能的基本要求）？

P18

高强度：

屈服点ƒy、抗拉强度ƒu比较高；

足够的变形能力：

塑性和韧性性能好；

良好的加工性能：

适合冷加工和热加工，同时具有良好的可焊性，不能因为这些加工而对强度，塑性及韧性带来较大的有害影响。

根据结构的具体工作条件，在必要时还应该具有适应低温、有害介质侵蚀（包括大气锈蚀）以及疲劳荷载作用等的性能。

推荐：

碳素结构钢Q235

低合金高强度结构钢Q345、Q390、Q420

2、简述钢材的主要机械性能（物理力学性能）指标。

检查这些力学性能的实验主要有哪些？

P25

钢材的主要机械性能（也叫力学性能）通常是指钢材在标准条件下均匀拉伸、冷弯和冲击等。

钢材通常有五大主要机械性能指标：

抗拉强度ƒu；

伸长率δ；

屈服点；

塑性指标；

冲击韧性。

（1）一次拉伸试验可得抗拉强度ƒu；

伸长率δ；

屈服点ƒy三相基本性能。

（2）冷弯实验：

是判断钢材塑性变形能力和冶金质量的综合指标。

在试验机上把试件弯曲180，以试件表面和侧面不出现裂纹和分层为合格。

焊接承重构件以及重要的非焊接承重构件采用的钢材，均应具有冷弯实验的合格保证。

（3）冲击韧性实验：

（缺口韧性）是评定带有缺口的钢材在冲击荷载作用下抵抗脆性破坏能力的指标。

通常用夏比V型缺口的标准试件做冲击实验，以冲断试样所消耗的能量的大小来判断钢材缺口韧性的高低。

钢材的冲击韧性随温度的降低而降低。

因此在寒冷地区承受动力作用的重要承重结构，进行冲击韧性实验。

3、影响钢材力学性能的主要因素有哪些？

P27

化学成分的影响（碳元素的影响）制作过程：

熔炼、浇筑、轧制，以及热处理，冷加工等；

钢材的焊接性能，当碳含量在0.12%~0.20%范围内时，碳素钢的焊接性能最好；

钢材的硬化：

时效硬化、冷作硬化、应变时效硬化；

应力集中的影响；

荷载类型的影响；

温度的影响。

4、各种钢型号的表示方法及代表的意义。

P43-45

5、选择钢材时应考虑的主要因素是什么？

P47

钢材的选用既要确保结构物的安全可靠，又要经济合理，必须慎重对待。

为了保证承重结构的承载能力，防止在一定条件下出现脆性破坏，应根据结构的重要性、荷载特征（静载或动载）、连接方法（焊接、铆接或螺栓连接）、工作环境（温度及腐蚀介质）、应力状态和钢材厚度等因素综合考虑，选用合适牌号和质量等级的钢材。

第三章钢结构的连接和节点构造

1、目前我国常用的连接方法有哪些？

各有什么特点？

常用的连接方法：

焊接连接、铆钉连接、螺栓连接和轻型钢结构用的紧固件连接等。

（1）焊接连接：

优点：

构造简单；

用料经济，不消弱截面；

制作加工方便，易于采用自动化操作；

连接的密闭性好，结构刚度大。

P52

缺点：

焊缝附近的热影响区的钢材的金相组织发生改变，导致局部变脆；

残余应力和参与变形使受压构件承载力降低；

焊接结构对裂纹很敏感，低温冷脆问题较为突出。

（2）铆钉连接：

（热铆和冷铆）优点：

铆钉连接的塑性和韧性较好；

传力可靠；

质量易于检测。

适用于直接承受动力荷载的连接P59

缺点：

构造复杂，费钢费工。

（3）螺栓连接：

A级精制螺栓P59

普通螺栓连接B级精制螺栓

C级粗制螺栓

A、B级螺栓：

表面光滑、尺寸精确，螺杆直径与螺栓孔径相同，对成孔质量要求高。

优点：

受剪性能好。

制作和安装复杂，价格较高

C级螺栓：

受剪力作用时，会产生较大的剪切滑移，连接的变形大，安装方便，且能有效的传递拉力。

螺栓与孔壁的间隙较大，只适用于沿其杆轴方向受拉的连接，只能承受静力荷载的次要结构，不能承受动力荷载。

高强度螺栓（螺栓抗拉强度应分别不低于800N/mm2和1000N/mm2，且屈强比分别为0.8和0.9，因此，其性能等级分别称为8.8级和10.9级。

）

1）摩擦型连接：

外力通过摩擦力来传递。

特点：

施工方便，对构件的消弱较小，可拆换，能承受动力荷载，耐疲劳，韧性和塑性好，剪切变形小，弹性性能好，特别适用于承受动荷载的结构。

2）承压型连接：

依靠螺栓和螺栓孔之间的承压来传力

承载力高于摩擦型，但剪切变形大，不得用于承受动力荷载的结构中。

（4）轻钢结构的紧固连接：

主要用于压型钢板之间和压型钢板与冷弯型钢等支承构件之间的连接。

P60

2、焊缝缺陷有哪些？

焊缝三级质量检验标准？

P57

裂纹、焊瘤、烧穿、弧坑、气孔、夹渣、咬边、未熔合、未焊透。

检验标准：

对设计要求全焊透的一级焊缝应进行100%的超声波探伤检验，必要时还要采用射线探伤检验

对二级焊缝应进行抽检，抽检比例应不少于20%的超声波探伤检验；

三级焊缝要对全部的焊缝只做外观检查。

3、角焊缝的尺寸限制：

写出hfmax、hfmin、Lwmax、Lwmin，为什么要有这些限制？

P68

最大焊脚尺寸：

（为了避免烧穿较薄的焊件，减少焊件应力和焊接变形）

1）直接焊接钢管结构的焊脚尺寸hf不宜大于支管壁厚的两倍；

2）hf不宜大于较薄焊件厚度的1.2倍hf≦1.2t薄

3）贴边焊（在板件边缘的角焊缝）当板件厚度

t﹥6㎜hfmax≦t-（1~2）

t≦6㎜hfmax≦t

4）圆孔或槽孔内的角焊缝尺寸尚不大于圆孔直径或槽孔短径的1/3。

最小焊脚尺寸：

（保证焊缝的最小承载力，并防止焊缝因冷却过快而产生裂纹）

t≧1.5

侧面角焊缝的最大计算长度：

（侧焊缝应力沿长度分布不均匀，两端较中间大，且焊缝越长差别越大，当焊缝太长时，虽然仍有因塑性变形产生的内力重分布，但两端应力可首先达到强度极限而破坏）

Lwmax≦60hf

角焊缝的最小计算长度：

（角焊缝的焊脚尺寸大而长度较小时，焊件的局部加热严重，焊缝起灭弧所引起的缺陷相距太近，以及焊缝中可能产生的其他缺陷，使焊缝不够可靠）

Lwmin≧8hf和40㎜

考虑到焊缝两端的缺陷，其实际焊接长度应较前述数值还要大2hf

4、简述残余应力的影响。

P87

（1）对结构静力强度的影响：

焊接应力是自相平衡的应力，考虑到塑性内力重分布，残余应力对结构静力强度没有影响。

（2）对结构刚度的影响：

残余应力使截面提前进入弹塑性状态，降低结构的刚度。

（3）对低温冷脆的影响：

形成了三向残余应力场，加巨低温冷脆倾向。

（4）对疲劳强度的影响：

焊缝附近存在高额残余拉应力，降低结构疲劳强度。

（5）对压杆稳定的影响：

残余应力使压杆的挠曲刚度减小，从而降低压杆稳定承载力。

5、对于抗剪螺栓连接，何谓“解纽扣现象”？

计算中如何考虑？

P99

当连接处于弹性阶段时，螺栓群中各螺栓受力不等，两端大而中间小，超过弹性阶段出现塑性变形后，因内力重分布使各螺栓受力趋于均匀，担当构件节点或拼接的一侧螺栓很多，且沿受力方向的连接长度L1过大时，端部的螺栓会因受力过大而首先破坏，随后依次向内发展，逐个破坏。

计算：

（1）当L1≤15d0（d0为螺孔直径），由于连接工作进入弹塑性阶段后，内力发生重分布，螺栓群中各螺栓受力逐渐接近，故可以认为轴心力N由每个螺栓平均分担，即螺栓数n为

n=N/Nbmin

Nbmin——为一个螺栓受剪承载力与承压承载力的较小值；

L1～为连接长度

（2）当L1＞15d0时连接进入弹塑性阶段后，各螺杆所受内力仍不易均匀，端部螺栓首先达到极限强度而破坏，随后由外向里依次破坏。

我国规范规定，当L1＞15d0时，应将承载力设计值乘以折减系数

η=1.1—≥0.7

则对长连接，所需抗剪螺栓数为：

n=N/Nbmin

0＜≤15η=1

15＜≤60η=1.1—

60＜η=0.7

6、绘图说明抗剪螺栓连接的三个工作阶段，并说明普通螺栓连接、承压型高强螺栓连接、摩擦型高强螺栓连接的承载能力极限状态（设计准则）。

P92

（1）摩擦力阶段：

0～1斜直线段。

摩擦传力阶段

（2）滑移阶段：

1～2水平段。

其最大滑移量为螺栓杆与孔壁之间的间隙

（3）栓杆传力阶段：

2～3段。

连接所承受的外力主要靠栓杆与孔壁接触传递，达到“3”点时，曲线开始明显弯曲，表明栓杆或连接板达到弹性极限，此阶段结束。

（4）弹塑性阶段：

3～4段，荷载达到“4”后开始下降，剪切迅速增大，知道剪切破坏。

显然“4”点对应的为极限承载力状态。

普通螺栓连接和高强度螺栓承压型连接的极限状态相似，均以螺栓或钢板破坏为承载力的极限状态；

而高强度螺栓摩擦型连接是以剪力达到摩擦力极限承载力为极限状态。

因此高强度螺栓摩擦型连接与普通螺栓连接和高强度螺栓承压型连接的重要区别，就是完全不依靠螺杆的抗剪和孔壁的承压来传力，而只靠钢板间接触面的摩擦力传力。

（高强承压型螺栓连接，起初由摩擦力传力，后期则依靠栓杆抗剪和承压传力，它的承载力比摩擦型高，可以节约钢材。

但这种连接在摩擦力被克服后的剪切变形较大，规范规定高强度螺栓承压型连接不得用于直接承受动力荷载的结构。

7、普通螺栓抗剪连接可能的破坏形式、设计中如何考虑？

上述（c）的破坏形式由螺栓端距L1≥2d0来保证；

（d）种破坏通过构件的强度验算来保证；

一般情况下，被连接板件总厚度小于5倍的螺栓直径时，（d）种破坏形式就可以避免。

因此螺栓的受剪连接满足上述要求后，只需要考虑（a）（b）两种破坏形式。

8、螺栓连接（普通螺栓、承压型高强螺栓、摩擦型高强螺栓）传递各种内力的计算（计算假定、计算方法等）。

P98

第四、五章受弯构件

1、以双轴对称工字型梁为例，画出梁四个工作阶段的正应力分布并加以说明：

我国规范设计分别是以何阶段为依据的？

P119

答：

（b）弹性阶段当σ达到钢材屈服点ƒy时，构件截面处于弹性极限状态，其上作用的弯矩为屈服弯矩My=Wxƒy。

需验算疲劳的梁和冷弯薄壁型钢设计的时候考虑。

对于需要计算疲劳的梁不宜考虑塑性的发展。

（c）弹塑性阶段随着Mx进一步增大，构件截面开始向内发展塑性，进入弹塑性状态，此时应力状态如c图所示。

设计一般受弯构件时的设计依据。

（d）塑性阶段整个构件截面完全进入塑性，截面达到最大抗弯承载力，称为塑性弯矩Mp=Wpƒy，这时截面形成塑性铰，达到塑性极限状态。

Wp为截面对x轴的截面塑性模量。

一般用于超静定结构。

（e）应变硬化阶段工程设计中一般不用。

《规范》规定可通过限制塑性发展区有限度的利用塑性，一般限制图，根据这一工作阶段定出塑性发展系数γx。

表，对于双轴对称工字型截面γx=1.05，当绕y轴弯曲时γy=1.2；

对于箱形截面γx=γy=1.05。

2、写出GB50017—2003规定的梁正应力、剪应力、复合应力计算公式。

梁正应力计算公式：

课本公式（P119

剪应力计算公式：

（P121

复合应力计算公式（P122

3、梁正应力验算，考虑梁截面有一定程度的塑性变形的