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钢结构简答题

几何缺陷:初弯曲(拉压杆)初倾斜杆件长度误差。

材料缺陷:钢材并非理想的匀质体和各向同性体。

极限状态:承载能力极限状态、正常使用极限状态。

延性破坏(塑性破坏):超过屈服点即有明显塑性变形产生的构件,当达到抗拉强度时将在很大变形情况下断裂的破坏。

脆性破坏:没有塑性变形或只有很小塑性变形时即发生的破坏,是材料的脆性破坏。

疲劳断裂:是微观裂缝在连续重复荷载作用下不断扩展直至断裂的脆性破坏。

承载极限:截面平均应力达到fu ,但缺少安全储备,毛截面平均应力达到fy,结构变形过大。

毛截面:不扣除孔洞的截面面积,不考虑孔洞对截面的削弱。

塑性铰:当截面上弯矩达到Mp时,荷载不能再增加,但变形仍可继续增大,截面可以转动,犹如一个铰,称为塑性铰。

弹性设计与塑性设计:把梁的边缘纤维达到屈服强度作为设计的极限状态,叫做弹性设计。

在一定条件下,考虑塑性变形的发展,称为塑性设计。

平面内、平面外、斜平面:桁架里面跟桁架处于一个平面的为平面内,垂直于桁架平面的为平面外,跟桁架平面斜交的为斜平面。

摇摆柱:上下端铰接,完全没有抗侧移能力的柱。

摇摆柱不能帮助结构抵抗侧移发生,但它们所受荷载却可使侧移增大。

框架柱:和横梁刚性连接的柱。

钢结构:由钢板、型钢组成构件,各构件通过安装连接形成整体结构。

连接部位的整体要求:足够的强度、刚度和延性。

1.焊缝连接型式:按与被连接构件间的相对位置关系分为平接、搭接、T形连接和角接。

2.衡量材料力学性能的好坏,常用哪些指标?它们的作用如何?
冷弯性能:判别钢材塑性变形能力及冶金质量的综合指标。

冲击韧性:与抵抗冲击作用有关的钢材的性能。

可焊性:采用一般焊接工艺就可完成合格的(无裂缝的)焊缝的性能。

2.碳、硫、磷对钢材的性能有哪些影响?
碳:碳含量增加,钢材强度提高,但钢材的塑性、韧性、冷弯性能、可焊性及抗锈蚀能力都将降低。

硫:有害杂质,高温下可能出现裂缝(热脆)。

降低钢冲击韧性,影响疲劳性能和抗锈蚀性。

磷:磷既是有害元素也是能利用的合金元素,是碳素钢中的杂质。

低温下使钢材变脆(冷脆);高温时能使钢材减少塑性;能提高钢材的强度和抗锈蚀能力。

3.随着温度的变化,钢材的力学性能有何变化?
总的趋势是:温度升高,钢材的强度降低,应变增大,反之温度降低,钢材强度会略有增加,塑性和韧性却会降低而变脆。

4.选择钢材应考虑的因素有哪些?
选择钢材的目的是要做到结构安全可靠,同时用材经济合理。

结构的重要性、荷载性质(静载或动载)、连接方法(焊接、铆接或螺栓连接)、工作条件(温度及腐蚀介质)。

5.截面塑性发展系数的意义是什么?试举例说明其应用条件。

意义:用来表证截面索允许的塑性发展程度应用条件:(1)需计算疲劳的梁取1.0 (2)承受动力作用时取 1.0 (3)压弯构件受压翼缘的自由外伸宽度与其厚度之比。


6.有哪些因素影响轴心受压杆件的稳定系数
长细比、截面形式、加工条件、初弯曲、残余应力。

7.影响梁整体稳定性的因素有哪些?提高梁稳定性的措施有哪些?
梁的侧向弯曲刚度、扭转刚度、翘曲刚度、梁的跨长
措施:1、放宽梁的受压上翼缘 2、加强梁的受压翼缘 3、增加侧向支撑点,减少L。

8.简述钢结构连接的方法及特点。

焊缝连接:优点—构造简单、不削弱构件截面、节约钢材、加工方便、易于采用自动化操作、连接的密封性好、刚度大;
缺点—焊接残余应力和残余变形对结构有不利影响,焊接结构的低温冷脆问题也比较突出。

铆钉连接:优点—塑性和韧性较好,传力可靠,质量易于检查;
缺点—构造复杂,用钢量多,目前已很少采用。

普通螺栓连接:优点—施工简单、拆装方便;
缺点—用钢量多。

9.受剪普通螺栓有哪几种可能的破坏形式?如何防止?
螺栓杆剪断;孔壁挤压,钢板被拉断,钢板被剪断,螺栓杆弯曲。

①当栓杆直径较小时,栓杆可能先被剪断;②当栓杆直径较大时,板件较薄时,板件可能先被挤坏,由于栓杆和板件的挤压是相对的,故也可把这种破坏叫做螺栓承压破坏;③板件截面可能因螺栓孔削弱截面太多而被拉断;④端距太小,端距范围内的板件有可能被栓杆冲剪破坏。

第③种破坏形式采用构件强度验算保证;第④种破坏形式由螺栓端距≥2d0保证。

第①、②种破坏形式通过螺栓计算保证。

10.对截面形式的要求
能提供强度所需要的截面积;制作比较简便;便于和相邻的构件连接;截面开展而壁厚较薄。

11.根据梁截面沿长度方向有无变化,可以分为等截面梁和变截面梁。

等截面梁构造简单,制作方便,适用于跨度不大的场合。

对于跨度较大的梁,为节约钢材,常采用变截面梁。

12.梁的极限承载能力包括。

截面的强度:弯、剪、扭及综合效应;构件的整体稳定;板件的局部稳定;直接受重复荷载时,疲劳验算。

13.梁的应用范围。

房屋建筑和桥梁工程。

如楼盖梁、平台梁、吊车梁、檩条及大跨斜拉桥、悬索桥中的桥面梁等。

14.正应力发展的四个阶段
①弹性工作阶段:当弯矩M较小时,截面上的弯曲应力呈三角形直线分布,其外缘纤维最大应力为σ=M/Wn。

这个阶段可以持续到σ达到屈服点fy,此时梁截面的弯矩达到弹性极限弯矩Me。

②弹塑性工作阶段:弯矩继续增加,截面外缘部分进入塑性状态,中央部分仍保持弹性。

截面弯曲应力呈折线分布,随着弯矩增大,塑性区逐渐向截面中央扩展,中央弹性区相应逐渐减小。

③塑性工作阶段:在塑性工作阶段,若弯矩不断增大,直到弹性区消失,截面全部进入塑性状态,即达到塑性工作阶段,此时梁截面应力呈两个矩形分布弯矩达到最大极限,称为塑性弯矩MP。

④应变硬化阶段:一般不利用
15.变梁截面考虑的因素。

弯矩;剪力;不考虑整体稳定
16.两种变化方式
变截面高度;变翼缘面积
17.失稳破坏与强度破坏。

①失稳过程是压力使构件弯曲刚度减小,直到消失的过程。

②失稳是构件的整体行为,而非个别截面的强度破坏行为。

18.格构式轴心压杆的组成。

在构件的截面上与肢件的腹板相交的轴线称为实轴,如图中前三个截面的y轴,与缀材平面相垂直的轴线称为虚轴,如图中前三个截面的x轴。

19.影响桁架中压杆的计算长度的因素。

①杆件的轴力性质:拉力越大,约束越大;压力越大,约束越小。

②杆件线刚度的大小:杆线刚度越大,约束作用越大。

③与所分析杆件直接刚性连接的杆件:直接相连约束大,远的杆件约束小。

20.正常使用极限状态的判定:
影响正常使用或外观的变形;
影响正常使用或耐久性能的局部破坏(包括裂缝);
影响正常使用或耐久性能的振动;
影响正常使用或耐久性能的其他特定状态。

21.正常使用极限状态与承载能力极限状态:
承载极限状态为主(设计);
正常使用极限状态只有变形和振动两方面;
正常使用极限状态研究日趋活跃;
22.振动的限制
楼板的竖向振动;
地震引起的水平和竖向振动;
高层结构在风荷载作用下的振动;
23.钢结构对连接的具体要求:
设计与内力分析假定一致
荷载及内力组合考虑最不利受力工况
传力直接,避免严重的应力集中
考虑刚度不同零件间的变形协调
24.钢结构对连接的要求和连接方法
节点避免偏心,避免焊缝过于密集
避免出现厚钢板沿厚度方向的层间撕裂
连接构造应便于制作、安装且综合造价低
25.焊缝连接的优缺点
优点:构造简单,省工省材;任何形状的构件均可直接连接;密封性好,刚度大
缺点:材质劣化;残余应力、残余变形;一裂即坏、低温冷脆
应用:承受动载结构少用,多用在工业与民用建筑钢结构和桥梁钢结构中。

26.普通螺栓连接的优缺点
优点:施工简单;拆装方便
缺点:用钢量大
适用:安装连接和需要经常拆装的结构
27.螺栓排列要求
1)受力要求:
钢板端部剪断,端距不应小于2d0(螺栓孔径);
受拉时,栓距和线距不应过小(防应力集中);
受压时,沿作用力方向的栓距不宜过大(防凸曲)。

(2)构造要求:栓距和线距不宜过大(防湿气入侵)
(3)施工要求:有一定的施工空间(便于转动板手)。

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