东南大学建筑学院二年级建筑结构考试复习整理Word下载.docx
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含碳量高,强度高
不利点:
塑性、可焊性、耐疲劳性、耐锈蚀能力劣化。
锰:
提高强度,消除硫氧热脆影响,改善冷脆;
不利点:
硅:
提高强度,对塑性等无明显影响;
不利点:
塑性韧性、可焊性、耐锈蚀能力不利。
硫、氧:
无
“热脆”,不利于焊接或热加工;
还会降低塑性、韧性、抗疲劳能力和耐锈蚀能力
磷、氮:
提高强度和耐锈蚀能力;
“冷脆”;
降低塑性和可焊性等。
2)钢材缺陷
3)钢材硬化
时效硬化
冷作硬化
应变时效
4)温度
5)应力集中
结构对钢材的要求
具有较高的屈服强度和极限强度
具有良好的塑性和韧性
具有良好的工艺加工性能
良好的耐腐蚀能力
与混凝土良好的粘结力
结构用钢材的分类
碳素钢,低合金钢,热处理钢
钢材形式
钢结构中:
钢板、型钢、圆钢、钢管、薄壁型钢
钢筋混凝土中:
钢筋、钢丝、钢绞线
混凝土的应力应变关系
简单受力
上升段:
应力小:
近似线性关系
应力大:
非线性关系
近峰值:
不稳定非线性
下降段:
反弯点后平缓
影响因素:
混凝土强度,加载速度
简单受力下混凝土强度:
立方体抗压强度
用途:
混凝土力学性能的基本代表值,混凝土强度等级划分依据
材料成分、养护、龄期、试验方法、试件尺寸
轴心抗压强度(棱柱体)
双向应力:
双向压:
强度提高
双向受拉:
相互影响不大
一拉一压:
强度降低
减压或剪拉:
压应力小:
正比/压应力大:
反比
钢筋与混凝土的粘结
粘结
保证力的相互传递,是共同工作的基本条件
钢筋应力变化与粘结力成正比
无应力变化,粘结应力为0
与钢筋面积、周长有关
钢筋端部的锚固
裂缝间应力传递
裂缝截面:
H拉应力为0
离开一段d:
H有拉应力
两条裂缝中间:
H拉应力最大
粘结力组成
化学吸附作用,摩擦作用,机械咬合作用,附加咬合作用
影响粘结强度的因素
钢筋表面形状
H强度
钢筋位置,保护层厚度,钢筋间距
横向钢筋和侧向压力
砌体的材料及力学性质
块体材料:
砖(MU,5级),砌块,石材
砂浆M,5级
使块体连接成整体,抹平块体表面,填补块体间缝隙
砌体对砂浆要求
符合强度/耐久
有一定可塑性,砌筑时易均匀铺开
足够保水性
影响砌体强度的主要因素
块体&
砂浆的强度
砂浆的弹塑性性能
砂浆的流动性
转的性质&
灰缝厚度
砌筑质量
第四章
钢结构的连接方法
焊缝连接,螺栓连接(普通螺栓/高强螺栓),铆钉连接
螺栓:
打孔,穿杆,拧紧
普通螺栓:
Q235
M16,M20
螺栓长度:
夹紧长度为4-6倍直径
防止螺母松动的措施:
垫圈、焊死
孔型:
II类孔
破坏形式
栓杆剪断/孔壁挤压破坏/钢板拉断
端部钢板剪断/栓杆受弯破坏(通过构造防止)
高强螺栓:
中碳钢/低合金钢,级别8.8,10.9
受剪/受拉/剪拉
摩擦型
变形小,耐疲劳,可拆卸
可用于直接承受动力荷载
以摩擦力被克服作为承载能力极限状态
承压型
滑移后特性与普通螺栓一样
焊缝连接&
焊缝形式
平接、搭接和顶接(T形)
俯焊、立焊、横焊和仰焊(避免)
连续焊缝/间断焊缝
对接焊缝和角焊缝
对接焊缝
基本不产生应力集中
承受动力荷载的结构,对接焊缝最有利
引弧板
不同宽、厚板件连接
纵横交错对接焊缝
角焊缝
手里复杂,强度低,传力不直接
钢结构中应用普遍
第五章
钢梁承受的内力:
弯,剪,扭
钢梁的截面类型
设计内容:
强度,整体稳定,局部稳定,刚度
钢梁强度验算内容:
正应力,剪应力,局部压应力,折算应力
强度计算简化:
正应力:
考虑适当的塑性发展
剪应力:
与材料力学相同
局部压应力:
荷载取值、计算点位置、计算方法
折算应力:
折算方法、强度指标
强度指标与厚度
弯曲正应力
一、正应力分布
弯矩作用下受力的三个阶段:
弹性阶段/弹塑性阶段/塑性阶段
弹性工作阶段
弹塑性阶段
实质:
把最大应变之前的应力等比例绘到中性轴和最外纤维之间,然后求解对应弯矩
塑性阶段
抗弯强度计算
直接承受动力荷载:
不考虑塑性变形,边缘纤维屈服为极限状态
直接承受静力/间接动力:
考虑截面部分发展塑性变形
剪应力
截面剪力大部分由腹板处的剪应力平衡
荷载不通过截面剪切中心,剪应力由弯曲&
扭转产生
局部压应力
翼缘受沿腹板平面作用的集中荷载,且该荷载处未设置支承加劲肋时,计算腹板计算高度上边缘的局部压应力
集中荷载位置固定时(支座处反力,次梁传来集中力),一般在荷载作用处的梁腹板上设置支承加劲肋,可不验算腹板局部压应力
对移动集中荷载,验算不满足时,加大腹板厚度
折算应力
某些截面腹板计算高度边缘处,同时受正应力、剪应力,(局部压应力),应验算折算应力
钢梁的整体稳定
梁:
受弯构件,截面窄高,提高梁的承载能和刚度
弯矩较小时:
梁仅在弯矩作用平面内弯曲
弯矩增加,梁在承载力常委充分发挥前发生侧向弯曲&
扭转————整体失稳
纯弯工字梁整体失稳形态为双向弯曲+扭转
整体稳定性能影响因素
与荷载类型有关:
均匀弯矩、集中力
与荷载的作用位置有关:
荷载在剪心以上、以下
与梁的侧香港读Ely有关:
加大翼缘宽度比加大腹板、翼缘厚度有效
与受压翼缘的自由长度l有关:
与受压翼缘的侧向支撑强烈相关
结构稳定型由结构体系(支撑距离)决定
不计算整体稳定的情况:
1)有铺板密铺在梁的受压翼缘上并与其牢固相连,能组织梁的受压翼缘的侧向位移时
2)H型钢或工字型截面简支梁l/b小于规定数值
提高梁的整体稳定性,较经济合理的方法是设置侧向支撑,减少梁受压翼缘的自由长度
钢梁截面设计
设计方法:
初选截面,进行验算,不满足则重新修改
型钢梁截面设计:
计算梁所承受的最大弯矩,估算梁截面的抵抗矩
验算弯曲正应力,局部压应力,整体稳定&
刚度
可不验算折算应力&
组合梁
梁的内力较大时,需采用组合梁:
常用形式:
三块钢板焊成的工字型截面
梁的局部稳定和加劲肋设计
梁截面选用考虑:
合理使用材料:
薄,截面展开
局部稳定的危害:
恶化工作条件,降低构件承载能力,动力荷载作用下易引起疲劳破坏
型钢截面一般已经考虑局部稳定问题
局部稳定实质:
矩形薄板的屈曲
梁翼缘板的局部稳定
工字梁:
三边简支,一边自由,承受单向正压力
1)限制翼缘宽度,使材料强度发生破坏前不发生屈曲
2)双向各项异性
腹板局部稳定
支承简化:
四边简支/弹性嵌固的矩形板
措施:
布置加劲肋
局部压应力——横向加劲肋
正应力——纵向加劲肋(防止纯弯失稳)
剪应力——短加劲肋(防止横向压应力)
支座处&
固定集中荷载处——支承加劲肋
梁的拼接
工厂拼接:
钢材尺寸限制,翼缘/腹板需接长/拼大
工地拼接:
运输/安装条件,梁分段制作/运输
工厂拼接
连接方式:
对接焊&
关键问题:
连接位置,材料利用,受力大小,位置错开
腹板&
翼缘宜采用对接焊缝拼接,并用引弧板
尽可能等强焊接
工地拼接
动力荷载:
常用高强螺栓
高强螺栓连接原则:
翼缘尽可能等强
腹板承受全部剪力及分配到的弯矩
第六章
轴心受压构件的整体稳定
轴心受压构件的失稳现象:
弯曲失稳、弯扭失稳和扭转失稳
屈曲临界力
钢构件缺陷使轴心手拉构件的整体稳定承载力降低:
初弯曲,初偏心,残余应力
轴心受压构件的局部稳定
实腹式轴心受压构件—承受压力为主
实腹式轴心受压构件的截面设计
截面面积尽量远离主轴
两个主轴方向长细比接近
便于与其它构件相连
构造简单,制造省工,节约钢材
选用采购容易的定型钢材
常用截面型式的利用
工形截面
H型钢、焊接H型钢
圆管
+型(十字型)
实腹式构件的截面选择
按整体稳定初选截面尺寸
验算长细比、整体稳定、局部稳定
若有局部削弱,验算强度
若不满足,循环
尚需考虑制造可能性
构造要求
焊缝4~8mm
腹板高厚比比较大时,采用横向加劲肋
横隔
格构式轴心受力构件
格构式构件一般由两个或多个分肢用缀件(缀板或缀条)组成
分肢:
轧制槽钢/工字钢/焊接工字形/角钢
缀件的作用:
将各分肢连成整体,使其共同受力
承受绕虚轴弯曲时产生的剪力
缀条常用单角钢,与分肢翼缘组成桁架体系,对承受横向剪力有较大刚度。
缀板常采用钢板,每隔一定距离设置一道与分肢组成刚架体系,刚度略低
格构式构件便于调整两分肢间的距离,使构件两主轴方向的稳定性相等
格构式轴心受压构件的设计内容
强度
刚度(长细比)
整体稳定
局部稳定(分肢的稳定和板件的稳定)
格构式轴心受压构件的整体稳定
一般只需验算绕实轴和虚轴的弯曲稳定
实轴:
同实腹式构件
虚轴:
连接两分肢的缀件的抗剪刚度比实腹式构件腹板弱,需要考虑剪切变形的影响。
第七章
拉弯构件和压弯构件
常称为偏心受拉构件或偏心受压构件
截面:
通常做成在弯矩作用方向具有较大的截面尺寸
偏心受压构件的破坏特征
受拉破坏(大偏心受压破坏)
受压破坏(小偏心受压破坏)
偏心受拉构件的破坏特征
大偏心受拉破坏:
作用点在钢筋外
小偏心受拉破坏:
作用点在钢筋之间
第八章
钢筋混凝土构件的刚度
跨高比
主梁:
1/8——1/12不宜小于1/15
次梁:
1/12——1/15不宜小于1/18
楼板:
1/35——1/40不宜小于1/45
钢筋直径
钢筋直径越细,裂缝间距越小,裂缝宽度越小
单向板、双向板
结构方案布置(布置柱、主梁、次梁)
关系到建筑物的使用、造价、美观等
柱网布置:
满足工艺要求、主梁跨度要求(5-8m)
联系柱与柱之间;
一个方向主梁的间距是次梁的跨度
跨度一般为4~7米,次梁间距是板的跨度
板:
跨度一般为1.7——3米,板厚60+1/30——1/40跨度
隔墙、设备一般放置在梁上
梁格、柱网应力求整齐
密肋楼盖(井式梁系)
无梁板楼盖(板柱结构)——板厚较大,柱上板带和跨中板带
第十三章
多高层建筑结构
框架结构
恒载
活载
风载、雪载、灰载
地震作用
温度
高层建筑结构的分类
材料:
钢筋混凝土、钢骨混凝土、钢结构
结构体系:
框架结构、剪力墙结构、框剪结构、筒体结构
剪力墙结构
框架-剪力墙结构
筒体-框架结构
筒中筒结构
成束筒结构
加强层结构
措施原则:
强柱弱梁、强剪弱弯、强节点弱构件
基础
钢筋混凝土,砌体(毛石,砖)
形式:
独立,条形、柱下条形、柱下十字,筏板基础,箱形基础
桩:
摩擦桩和端承桩
基础破坏形式和配筋形式
独立基础:
抗弯、抗冲切
条形基础:
抗弯、抗剪
筏板基础:
地基承载力丧失的表现:
沉降、挤出、倾覆、下沉
第十六章
预应力
在结构承受外部荷载之前,有目的地施加一系列作用,以改善结构在外荷载下的一些行为或加强其承载能力。
预应力结构的形象理解:
等效荷载(张拉力,矢高)
预加应力的方法
先张法和后张法
预应力混凝土分类
有粘结和无粘结
体内束和体外束
预应力的优点:
改善裂缝
减小挠度
减小断面
增大刚度
提高抗疲劳能力
防止失稳
预检验结构构件
预应力混凝土结构的材料
高强钢材
高强混凝土
锚具
波纹管
预应力损失
摩擦损失
锚固损失
松弛损失
徐变损失
预应力结构的经济性
预加力的程度
承载能力的观点
经济效益
综合效益