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

2、限狀態(tài)：指結構或構件達到最大承載能力或出現(xiàn)不適于繼續(xù)承載的變形時的極限狀態(tài)；正常使用極限狀態(tài)：指結構或構架達到正常使用或耐久性能的某項規(guī)定限值時的極限狀態(tài)）。5. 結構可靠度Ps：結構在規(guī)定的時間內(nèi)，在規(guī)定的條件下完成預定功能的概率。第2章 鋼結構的材料1. 鋼結構中所用鋼材應具有哪些性能？鋼材應具有較高的屈服強度y和抗拉強度u：y是衡量結構承載能力的指標，y高則可減輕結構自重，節(jié)約鋼材和降低造價。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u高可以增加結構的安全儲備。較高的塑性和韌性：塑性和韌性好，結構在靜載和動載作用下有足夠的應變能力，既可減輕結構脆性破壞的傾向

3、，又能通過較大的塑性變形調(diào)整局部應力，同時又具有較好的抵抗重復荷載作用的能力。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構，而且不致因加工而對結構的強度、塑性、韌性等造成較大的不利影響。此外，根據(jù)結構的具體工作條件，有時還要求鋼材具有適應低溫、高溫和腐蝕性環(huán)境的能力。2. 塑性破壞：鋼材在超過屈服點即有明顯的塑性變形產(chǎn)生，超過抗拉強度時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果而呈纖維狀，塑性破壞之前，結構有明顯的塑性變形產(chǎn)生，且有較長的持續(xù)時間，可便于發(fā)現(xiàn)和補救。3. 脆性破壞：鋼材沒有的塑性變形產(chǎn)生或只

4、有很小塑性變形而發(fā)生破壞。后果：脆性破壞之前，結構沒有明顯的塑性變形產(chǎn)生，且發(fā)生很突然，后果很危險。4. 強度：屈強比是衡量鋼材強度儲備的一個系數(shù)。屈強比越低安全儲備越大，但屈強比過小時，不經(jīng)濟。當屈強比過大時，安全儲備較小，且構件的塑性變形能力較小。5. 塑性：指鋼材在應力超過屈服點后，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，是衡量鋼材抵抗動力荷載能力的指標。是鋼材塑性和強度的綜合表現(xiàn)，可以用來判斷鋼材在動力荷載作用下是否會發(fā)生脆性破壞；沖擊韌性好表示在動力荷載作用下破壞時吸收能量多；對于需要驗算疲勞的結構所用的鋼材應具有不同試驗溫度

5、下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，對產(chǎn)生裂紋的抵抗能力。冷彎性能用冷彎試驗來檢測，檢測時如果時間彎曲180度，無裂紋、斷裂或分層，即試件冷彎合格。制作結構構件和非結構構件的鋼材的冷加工需要鋼材有合格的冷彎性能。鋼材的強度、沖擊韌性、塑性、冷彎性能統(tǒng)稱為鋼材的力學性能或機械性能。8. 影響鋼材性能的主要因素有：化學成分；冶金缺陷；鋼材硬化；溫度影響；應力集中；反復荷載作用。9. 化學成分：硫可減低鋼材的塑性、韌性、可焊性、抗銹蝕性。高溫時使鋼材變脆，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，錳可以適當提高鋼材的強度、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不超過0.3%，在低碳鋼中的含量為0.2%0.55%10. 時效硬化：指鋼材隨時間的增長，鋼材的強度（屈服點和抗拉強度）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)參與應變變形，再次加載時彈性極限（或屈服點）提高的現(xiàn)象。11. 溫度的影響：常溫下強度基本上不隨溫度的變化而變化。溫度

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

8、鋼材在連續(xù)反復荷載作用下而發(fā)生脆性破壞，破壞時的最大應力稱為疲勞強度。鋼材的疲勞破經(jīng)歷三個階段：裂紋的形成、裂紋緩慢擴展、迅速斷裂。影響鋼材疲勞的主要因素是應力集中、應力幅（對焊接結構）或應力比（對非焊接結構）以及應力循環(huán)次數(shù)。14. 鋼材的種類：碳素結構鋼；低合金高強度結構鋼；優(yōu)質(zhì)碳素結構鋼；建筑結構用鋼板。（沸騰鋼F，鎮(zhèn)靜鋼Z，特殊鎮(zhèn)靜鋼TZ）15. 鋼材的選用原則：應使結構安全可靠和做到經(jīng)濟合理。選擇時要考慮的因素：結構的重要性；荷載情況；連接的方法；結構所處的溫度和環(huán)境；鋼材厚度。16. 鋼材的規(guī)格：鋼結構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。第三章鋼結構的連接

9、1 鋼結構的連接方法：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螺栓連接。普通螺栓可用A、B、C三級。鋼結構一般采用構造簡單，造價低C級螺栓。2 焊接的缺陷及質(zhì)量檢查：焊接的缺陷：焊接可能會產(chǎn)生裂紋、氣孔、燒穿、未焊透等缺陷。裂紋是焊接中最危險的缺陷，焊接易在焊縫和周圍熱影響區(qū)出現(xiàn)熱裂紋和冷裂紋。焊接時應該采用合理的施焊順序，避免裂紋形成。進行預熱、緩冷卻或進行焊后處理，可以減少裂紋形成。焊縫質(zhì)量檢查：焊縫的質(zhì)量等級可以分為三級，每級都要按照規(guī)范進行檢查。三級焊縫檢查：只要求對焊縫做外觀檢查且

10、符合第三級質(zhì)量標準，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、二級除了要做外觀檢查外還要進行無損檢驗（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（也叫對接）、搭接、T形連接和角接。焊縫形式：對接焊縫的受力形式為對接正焊縫和對接斜焊縫。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

11、工最方便、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：用符號表示（基本符號、輔助符號、補充符號和焊縫尺寸符號。）基本符號表示焊縫的截面形狀。輔助符號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。當箭頭指在焊縫所在面時，焊縫符號標在基準線的實線側。當箭頭指在焊縫另一面時，焊縫符號標在基準線虛線側。標注對稱焊縫時可以不用虛線。5 焊縫的構造：對接焊縫中，當試件的厚度較大時，應把焊縫邊緣加工成適當形式和尺寸的坡口。當焊件的厚度t（t10mm）較小時，可以采用I形焊縫，即不開坡口，只在板邊留適當?shù)膶娱g隙即可。對于一

12、般厚度（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。對于較厚（t20mm）的焊件，應采用U形縫、K形縫、X形縫，可比V形坡口減小焊縫的體積，進而節(jié)約焊條和減小對焊件溫度的影響。對于V形和U形縫，正面焊好后還需要性背面清根補焊。對于沒有條件清根補焊的應該加墊板。當焊件可以隨意扭轉時，采用X形和V形縫最好。在焊縫的拼接處，當兩側焊件的寬度不同或厚度相差4mm以上時，應分別在寬度方向或厚度方向從一側或兩側做成坡度不大于1:2.5的斜角，形成平緩過渡。在每條焊縫的兩端因焊接時起弧、滅弧的影響容易出現(xiàn)弧坑、未焊透等缺陷，易形成應力集中，為了避免這種情況，在焊接時應該在兩端設置引弧

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

14、焊縫的應力較復雜（剪力和軸力），各個截面中均存在不均勻的正應力和剪應力。根部有嚴重的應力集中。正焊縫的強度高于側焊縫，但塑性要略低些。斜焊縫的受力性能和強度介于正面角焊縫和側面角焊縫之間。8 角焊縫的構造：包括焊角尺寸hf和焊縫計算長度Lw。最小焊角尺寸詳見P55頁。當焊件的厚度相差較大時，用等焊角尺寸無法滿足最大、最小焊縫厚度的要求時，可以采用不等焊角尺寸。最小計算長度：焊角的尺寸較大而長度較小時，焊件的局部加熱嚴重，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，側面角焊焊縫或正面角焊焊縫的計算長度不得小于8hf和400mm。側面角焊縫的最大計算長度：由于側

15、面焊縫的長度和焊角尺寸之比越大，應力分布的不均勻性也越大。焊縫兩端的應力較大，可能會使得端部提前破壞。所以需要控制側面焊縫的長度。側面計算長度不應大于60hf。搭接連接構造：兩側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引起板件的拱曲過大，兩側焊縫之間的距離不應大于16t（當t12mm）和190mm（當t12mm）當寬度超過時，應該加上正面角焊縫、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，以減小收縮應力及搭接偏心影響產(chǎn)生的次應力。為了避免起落弧缺陷發(fā)生在應力集中較大的轉角處，當角焊縫的端部在構件轉角處時，可連續(xù)地作長度為2hf的繞角焊，但專家必須

16、連續(xù)施焊，不得端弧。角焊縫當中，正面角焊縫的承載能力高于側面角焊縫，但正面角焊縫的剛度角大，變形能力低，對于直接承受動力荷載的結構，不考慮正面角焊縫的強度提高f=1。9 軸力、扭矩、彎矩單獨作用的角焊縫計算：當角焊縫只受軸力，且軸力通過焊縫的形心時，可以認為焊縫的應力是均勻分布的。此時，正面角焊縫只有正應力，側面角焊縫只有剪應力。彎矩作用下，角焊縫的有效截面應力呈三角形分布，屬于正面角焊縫性質(zhì)，只有正應力。扭矩作用下：兩個假定：被連接桿件是絕對剛性的，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，角焊縫上任一點的應力方向垂直于該點與形心的連線，且應力的大小與連線長度r成正比。計算時主要

17、是x和y方向極慣性矩的計算。10 焊接殘余應力：焊接構件在使焊過程中，在焊件上產(chǎn)生不均勻的溫度場，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)引起較高的溫度應力，并在焊接過程中隨時間和溫度而不斷變化，這種應力稱焊接應力。鋼材冷卻后存在于焊件中的應力稱焊接殘余應力。11 焊接殘余變形：焊接構件在使焊過程中，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，焊接應力較高的部位將達到鋼材的屈服強度而產(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 焊接應力對結構構件的影響：（1）由于鋼材有良好的塑性，所以承受靜荷載的結構，無嚴重應力集中并在常溫下

18、工作時，焊接應力并不影響結構的靜力強度。（2）由于鋼材在塑性狀態(tài)時彈性模量降低，但結構構件的局部進入塑性工作狀態(tài)時，構件截面的剛度降低，焊接應力降低了結構構件的剛度和穩(wěn)定性承載力。(3)由于焊接結構在焊縫中存在雙向甚至三向拉應力場，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，因此焊接應力將使鋼材的疲勞強度降低。13 減小焊接殘余應力的方法：焊縫的位置應合理，焊縫應盡可能布置在結構對稱的位置上，以減小殘余變形。焊縫的尺寸要適當，在允許的范圍內(nèi)，最好采用細長焊縫，不用短粗焊縫，避免因焊角尺寸過大而產(chǎn)生過大的殘余應力，且在施焊時容易燒穿。焊縫不宜過分集中，以免產(chǎn)生過大的焊接殘余應力和殘余

19、應變，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力，時鋼材變脆。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 普通螺栓的構造和計算：普通螺栓分為A B C三級。C級螺栓采用性能為4.6或4.8級鋼材。等級的前一個數(shù)表示抗拉強度為400N/mm2，后一個數(shù)表示屈強比，6表示屈服點為抗拉強度的0.6倍。A B級螺栓的精度較高，稱為精致螺栓。15 螺栓的排列：螺栓在構件上的排列有并列和錯列兩種。并列特點：螺栓較緊湊，連接板尺寸較小，但螺栓孔對截面的削弱較大。錯列特點：螺栓布置叫松散，連

20、接板尺寸較大，但可以減小螺栓孔對截面的削弱作用。16 受力要求：螺栓的螺距不應小于2d0,為栓孔的直徑。構造要求：當螺栓的螺距和線距過大時，被連接板件的接觸就不夠緊密，潮氣會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、抗拉螺栓和同時抗剪和抗拉螺栓。抗剪螺栓：抗剪螺栓受力初期，荷載較小，有桿件間的摩擦力來傳遞外力。出現(xiàn)相對滑動后，螺栓桿和孔壁接觸，由螺桿承受剪力，孔壁受擠壓作用。18 抗剪螺栓破壞時可能的破壞形式：當螺栓直徑較小，被連接鋼板的厚度較大時，螺栓可能悲哀剪壞。當螺栓直徑較大，被連接鋼板較薄時，鋼板可能被擠壞。因為螺栓和鋼板之間的作

21、用是相對的，這種破壞稱作螺栓承壓破壞。當桿件開口較多使截面削弱很多時，構件可能被拉斷。當螺栓孔距板端距離較小時，板端可能被剪壞（限制端距來保證e2d0）。當被連接鋼板太厚，而螺桿較細時，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。為計算方便，假定螺栓承壓發(fā)生在計算承壓面上，且假定螺栓的應力在該承壓面上均勻分布。20 螺栓的計算：螺栓的計算包括受剪計算和受壓計算。當螺栓受軸力、彎矩、扭矩的作用時，螺栓進行受剪計算。當螺栓在軸力，彎矩作用下，螺栓要進行受拉計算。螺栓在軸力

22、作用下：螺栓群中各個螺栓受剪力大小不一，兩端大二中間螺栓受剪小。當連接板的長度L15d時，在連接板進入彈塑性階段后，內(nèi)力發(fā)生重分布使螺栓的剪力分布均勻。當L過大時，端部螺栓會因受力過大而首先破壞，然后逐個破壞。所以規(guī)范規(guī)定在設計時要將螺栓的設計值乘以折減系數(shù)。螺栓在剪力作用下：每個螺栓都受剪，各個螺栓的建立對形心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，需找出最不利點進行計算。21 在偏心受拉時將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，

23、分小偏心和大偏心受拉計算，當M/N較小時為小偏心受拉。Nmin可能小于0，當Nmin0，所有螺栓受拉。22 同時承受剪力和拉力，具有兩種計算方法：假定支托不受力。假定支托承受剪力，螺栓僅受彎矩M=V*e。此時要驗收最外排螺栓所受的拉力和支托。23 高強螺栓連接：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，為承壓型連接。24 影響高強螺栓連接的承載力的因素：螺栓的鋼材、螺栓預拉力、桿件接觸面的抗滑移系數(shù)。螺栓的預拉力：高強螺栓可以分為大

24、六角型和剪扭型。大六角型螺栓施加預拉力有兩種方法：扭矩法、轉角法。25 高強螺栓的摩擦滑移系數(shù)：使用高強螺栓時，桿件的接觸面應該進過特殊的處理，使其潔凈并粗糙，提高抗滑移系數(shù)?？够葡禂?shù)的大小與構件接觸面的處理方法和構件的鋼號有關。試驗表明，螺栓接觸面涂紅丹防銹漆后，抗滑移系數(shù)降低。26 高強螺栓摩擦型連接：設計時，外力不得超過摩擦力。一個螺栓產(chǎn)生的摩擦力的大小與螺栓所受的預拉力、摩擦面的抗滑移系數(shù)和連接的傳力摩擦面數(shù)量有關。27 高強螺栓的承壓連接：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作用。因此，每個螺栓承壓型連接的承載力設計值的計算方法與普通螺栓相同。28 高強螺栓的抗

25、拉連接：試驗表明，當Nt過大時，即大于螺栓的預拉力時，卸載后，螺栓將發(fā)生松弛現(xiàn)象，即螺栓的預拉力減小；但當外力小于螺桿預拉力的80%時，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螺栓摩擦型連接中，每個高強螺栓的抗拉承載力設計值取0.8P。當高強螺栓承受外拉力時，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，就將承壓強度設計值除以1.2，考慮外力力的不利影響。29 高強螺栓群的抗拉計算：高強螺栓承壓型或摩擦型的外拉力總是小于預拉力P，在M作用下使螺栓受拉時，被連接的接觸面一直保持緊密結合。30 角焊縫計算公式中為什么有強度設計值增大系數(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)試驗分析可知，正面角焊縫的應力狀態(tài)比側面角焊縫的應力狀態(tài)復雜，其破壞強度比側面角焊縫的高，但塑性變形側面角焊縫差；規(guī)范規(guī)定對角焊縫極限應力，不分抗拉，抗剪或抗壓都采取統(tǒng)一的強度設計值ffw，在角焊縫計算公式中加入強度設計值增大系數(shù)是考慮正面角焊縫破壞強度較高。對直接承受動力荷載的結構，正面角焊縫強度雖高，但剛度較大，韌性差，應力集中現(xiàn)象也較嚴重，而且目前還缺乏這方面足夠的試驗依據(jù)，故不考慮強度設計值的增大。31 在焊縫連接設計中，如何考慮減少焊接殘余應力的影響？答：焊接后殘余在結構中的

27、應力稱作焊接殘余應力。在焊縫連接設計中，應考慮減少焊接殘余應力的影響，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，當螺栓直徑較小而鋼板相對較厚時，可能發(fā)生。（2）孔壁擠壓壞，當螺栓直徑較大鋼板相對較薄時，可能發(fā)生。（3）鋼板拉斷，當鋼板因螺孔削弱過多時，可能發(fā)生。（4）端部鋼板剪斷，當順受力方向的端距過小時，可能發(fā)生。（5）栓桿受彎破壞，當螺栓過于細長時，可能發(fā)生。其中（1）栓桿剪斷、(

28、2)孔壁擠壓壞、(3)鋼板拉斷可通過計算要求防止。(4)端部鋼板剪斷、(5)栓桿受彎破壞通過構造要求防止。33 計算螺栓的抗拉承載力設計值時，為什么不取螺栓的內(nèi)徑來計算螺栓的凈截面面積？答：受拉螺栓的破壞截面應在螺紋切削的最薄弱處，但它不能按螺紋的內(nèi)徑計算。還是因為螺紋呈螺旋形，故其橫截面并非圓形，各點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行計算，其表達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 軸心受力構件1. 軸心受力構件的分類：隔構式構件和實復試構件兩種。隔構式構件：由兩個或多個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軸，通過綴板平面的叫虛軸。綴材的作用是將各個分肢連成整體，并承受構件繞虛軸彎曲時的剪力。綴材分為綴板和綴條兩種，綴板常用鋼板，必要時采用型鋼。隔構式構件的抗扭剛度較大。容易實現(xiàn)兩主軸方向穩(wěn)定承載力相當。2. 軸心受力構件的強度和剛度計算：長細比：軸心受力構件的計算長度L0與構件的回轉半徑i的比值。受拉桿件的容許長細比：桁架構件350，250,250。柱間支撐300、200、受壓桿件的容許長細比：柱、桁架和天窗架中構件，柱間支撐。3. 軸心受壓構件的整體穩(wěn)定性：平衡的臨界狀態(tài)，即隨遇平衡。構件失穩(wěn)時的變形狀態(tài):彎曲變形、扭轉變形、既有彎曲又有扭轉的變形。分別對應彎

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

31、：扭轉失穩(wěn)破壞。計算時需要計算換算長細比。理想軸心受壓構件的彎扭失穩(wěn)：對于單軸對稱T形截面軸心受壓構件，在繞對稱軸失穩(wěn)時為彎扭失穩(wěn)。7. 各種缺陷對軸心受壓構件整體性的影響：初彎曲對構件整體性的影響：在加工和制作以及搬運的過程中產(chǎn)生的。在初彎曲的作用下，從加載開始，構件就產(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。荷載初偏心距對構件整體穩(wěn)定性的影響：荷載初偏心距對軸心受壓構件的影響與初彎曲類似。殘余應力對結構整體穩(wěn)定性的影響：殘余應力是指還未受荷載之前存在域構件之中自相平衡的初始應力。一般情況下，溫度高或冷卻慢的部位初始殘余拉應力，溫度低或冷卻快的部位產(chǎn)生殘

32、余壓應力。殘余應力的分布和大小與構件截面的形狀、尺寸、制造方法和加工過程有關。8. 軸心受壓構件的整體穩(wěn)定性計算：考慮初彎曲和殘余應力的影響，引入整體穩(wěn)定性系數(shù)，和長細比。構件長細比的計算分：雙軸對稱和極對稱構件；截面為單軸對稱構件（繞對稱軸旋轉時需要換算長細比）；單角鋼和雙角鋼組合T形截面繞對稱軸的計算；單軸對稱的軸心受壓構件在繞非對稱主軸以外的任一軸失穩(wěn)時，應按照彎扭屈曲計算其穩(wěn)定性。9. 軸心受壓構件的設計：軸心受壓構件的設計應該滿足強度、剛度、整體穩(wěn)定性和局部穩(wěn)定性要求。10. 實腹式受壓構件的設計：設計時主要是確定截面尺寸，然后驗算是否滿足設計要求，不滿足時需要進行截面調(diào)整后再進行驗

33、算。11. 軸心受壓型鋼構件設計的步驟：假定構件的長細比（先選定長細比再更加長細比確定未知量和A，一般假定=50100）計算所需繞兩個軸的回轉半徑。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）驗算是否滿足設計要求（不滿足時，需要進行截面調(diào)整，再驗算是否滿足要求）。12. 隔構式軸心受壓構件的整體穩(wěn)定承載能力設計：繞實軸的整體穩(wěn)定性承載力，繞虛軸的整體穩(wěn)定承載力。繞實軸旋轉：實腹式構件的抗剪剛度大，由橫向剪力引起的變形很小，對構件的承載力降低不到1%，可以忽略不計、當構件繞實軸喪失整體穩(wěn)定性時，隔構式構件的兩個肢相對于兩個實腹構件，計算時與實復試構件計算相同。繞虛軸旋轉：當隔構式構件

34、繞虛軸喪失穩(wěn)定性時，構件中產(chǎn)生的剪力要由比較弱的綴材來承擔，由橫向剪力引起的構件變形較大，使構件的穩(wěn)定承載能力顯著降低。此時，如果采用換算長細比，就可以獲得與實復試構件相同的臨界應力表達式，且計入了剪切變形引起的構件穩(wěn)定承載力的降低。在計算換算長細比時分雙肢綴板構件和雙肢綴調(diào)構件計算。13. 分肢的穩(wěn)定性：隔構式的分肢是組成整體截面的一部分，在綴材節(jié)點之間是一個單獨的實腹受壓構件。所以，在設計時，應保證各分肢不先于構件整體喪失穩(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，附加剪力使綴板構件產(chǎn)生彎矩。此外，分肢截面的類別可能比整體的

35、低。這些都是分肢的穩(wěn)定承載力降低。所以需要對分肢長細比進行限制：對綴條10.7max。是分對于綴板10.5max，且140。14. 為什么軸心受力構件強度驗算用凈截面，剛度和整體穩(wěn)定驗算卻用毛截面？答：強度問題研究構件異構最不利點的應力或最不利截面的內(nèi)力限值，它與材料的強度極限，截面面積的大小有關，穩(wěn)定問題研究構件或結構受荷載變形后平衡狀態(tài)的屬性及相應臨界荷載，它與構件或結構的整體剛度有關，因為構件的部分削弱對其變形或整體剛度影響不大，所以強度問題按凈截面，剛度和穩(wěn)定性驗算按毛截面。15. 實腹式軸心受壓構件的截面設計原則：(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離形心

36、軸，以增大截面的慣性矩和回轉半徑，提高構件的整體穩(wěn)定承載能力和剛度，達到用料合理。(2)等穩(wěn)定性：使構件在兩個主軸方向的穩(wěn)定系數(shù)接近，兩個主軸方向的穩(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，取兩個主軸方向的長細比接近相等，即來保證等穩(wěn)定性。(3)制造省工：應使構造簡單，能充分利用現(xiàn)代化的制造能力和減少制造工作量。如設計便于采用自動焊的截面（工字形截面等）和盡量使用型鋼，這樣做雖然有時候用鋼量會增多，但因制造省工時和型鋼價格較低，故相對而言可能仍比較經(jīng)濟。(4)連接簡便：桿件應便于與其他構件連接。在一般情況下，截面以開敞式為宜。對封閉式的箱形和管形截面，由于連接較困難，只在特殊情

37、況下使用。16. 格構式軸心受壓構件采用換算長細比的物理意義？答：格構式軸心受壓構件對實軸的穩(wěn)定性承載力計算與實腹式完全相同，因為它相當于兩個并排的實腹式構件，但格構柱對虛軸的穩(wěn)定性卻具有相同的長細比的實軸的穩(wěn)定性承載力小，因為格構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，設計計算時，采用加大的換算長細比來代替構件對虛軸的實際長細比，用來表征構件綴件變形對構件在虛軸方向穩(wěn)定性承載力的降低。第5章 受彎構件1. 受彎構件：承受橫向荷載的構件。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，用于主要構件。冷成型鋼梁：