钢结构
应从以下两方面考虑：①刚度条件：由简支梁在均布荷载作用下的最大弯
矩为Mmax=qL2/8，相对挠度应为w/L=5qL3/384EI。可知：为了抵抗增大的弯矩和挠度，有效的措施是把多个主梁的材料集中在少数梁上使用，因为抗弯截面模量w与梁高的平方成正比，且抗挠曲变形的惯性矩与梁高的立方成正比，所以减少主梁的数目，增大主梁的高度，可以充分发挥材料的作用来抵抗增大的弯矩和挠度。②经济条件：为了满足经济要求，主梁的间距应随其跨度的增大而加大，否则可能出现经济梁高小于最小梁高。主梁是闸门的主要受力构件，其数目主要取决于闸门的尺寸。当闸门的跨度L不大于门高H是（L≤H），主梁的数目一般应多于两根，则称为多主梁式。反之，当闸门的跨度较大，而门高较小时（如L≥1.5H），主梁的数目一般应减小到两根，则称为双主梁式。
齐平、降低连接的优缺点：齐平连接：优点：梁格和面板形成刚强的整体；可以把部分
面板作为梁截面的一部分，以减少梁格的用钢量；面板为四边支承，其受力条件好。缺点：水平次梁遇到竖直次梁时，水平次梁需要切断再与竖直次梁连接，因此，构件多、接头多、制造费工。降低连接：优点：缺点：
整体失稳：梁的截面一般窄而高，弯矩作用在其最大刚度平面内，当荷载较小时，梁的
弯曲平衡状态是稳定的。当荷载增大到某一数值后，梁在弯矩作用平面内弯曲的同时，将突然发生侧向的弯曲和扭转变形，并丧失继续承载的能力，这种现象称为梁的整体失稳现象。改善钢材整体稳定性的方法：提高钢梁整体稳定性的有效措施是加强受压翼缘、增加侧向支承点。疲劳破坏：钢材在连续反复荷载作用下，当应力还低于钢材的抗拉强度，甚至还低于屈服点时也会发生断裂破坏，这种现象称为钢材的疲劳或疲劳破坏。
有效措施是什么？钢梁在弯矩较小时，梁的侧向保持平直而无侧向变形；即使受到偶然的侧向干扰力，其侧向变形也只是在一定的限度内，并随着干扰力的除去而消失。但当弯矩增加使受压翼缘的弯曲压应力达到某一数值时，钢梁在偶然的侧向干扰力作用下会突然离开最大刚度平面向侧向弯曲，并同时伴随着扭转。这时即使除去侧向干扰力，侧向弯扭变形也不再消失，如弯矩再稍许增大，则侧向弯扭变形迅速增大，产生弯扭屈曲，梁失去继续承受荷载的能力，这种现象称为钢梁丧失整体稳定。影响钢梁整体稳定的主要因素有：荷载类型、荷载作用点位置、梁的截面形式、侧向支承点的位置和距离、梁端支承条件。提高钢梁整体稳定性的有效措施是加强受压翼缘、增加侧向支承点
什么叫钢梁丧失局部稳定？怎样验算组合钢梁翼缘和腹板的局部稳定？在钢梁中，当腹板或翼缘的高厚比或宽厚比过大时，就有可能在梁发生强度破坏或丧失整体稳定之前，组成梁的腹板或翼缘出现偏离其原来平面位置的波状屈曲，这种现象称为钢梁的局部失稳。
选择梁高时，一般应考虑建筑高度、刚度和经济三项要求。首
先，梁高不得超过按建筑物净空所容许的最大梁高hmax。对水工刚闸门而言，一般不受净空限制，可不予考虑。确定最小梁高的条件是使组合梁在充分利用钢材强度的前提下，同时又正好满足梁的刚度要求，即满足梁的相对挠度w/L≤[w/L]。确定经济梁高的条件通常是使梁的自重最轻。在设计中一般选择梁高h比经济梁高小10~20%，但不得小于按刚度要求而定的最小梁高。
fy作为钢材强度的标准值：①应力达到fy之前的应变很小，而且比例极限和
屈服强度比较接近，故在计算钢结构的强度时，可近似地将钢的弹性工作阶段提高到屈服强度。②钢材达到fy之后应力变化不大而应变增加很快，构件破坏前有明显征兆。当应变超过屈服台阶，即进入自强阶段，最终达到fu后，才发生破坏，它是钢材抗拉的最大承载能力，但由于这时塑性变形太大，故不能取抗拉强度fu作为计算的依据，只能最为强度储
备。
①普通螺栓以剪切和承压为主，高强螺栓主要靠摩擦力来
传力；②普通螺栓连接的螺母拧紧的预拉力很小，受力后全靠螺杆承压和抗剪来传递剪力，而高强螺栓是靠拧紧螺母，对螺杆施加强大而受控制的预拉力，此预拉力将被连接的构建夹紧，这种靠构件夹紧而使接触面间产生摩擦阻力来承受连接内力是高强螺栓连接受力的特点。③高强螺栓在重复荷载作用下，预应力不会松弛，螺栓本身不会因疲劳而折断。
普通螺栓连接和摩擦型高强度螺栓连接，在抗剪连接中，它们的传力方式和破坏形式有何不同？普通螺栓连接中的抗剪螺栓连接是依靠螺栓抗剪和孔壁承压来传递外力。当受剪螺栓连接在达到极限承载力时，可能出现五种破坏形式，即螺栓被剪断、孔壁被挤压坏、构件被拉断、构件端部被剪坏和螺栓弯曲破坏。高强螺栓连接中的抗剪螺栓连接时，通过拧紧螺帽使螺杆产生预拉力，同时也使被连接件接触面相互压紧而产生相应的摩擦力，依靠摩擦力来传递外力。它是以摩擦力刚被克服，构件开始产生滑移做为承载能力的极限状态。
焊缝有哪些构造要求?为什么有这样的构造要求？答：杆件与节点板的连接焊缝，一般采用两面侧焊，也可采用三面围焊，对角钢杆件也可采用L形围焊，所有围焊的转角处必须连续施焊。当角焊缝的端部在构件转角处时，可连续做长度为2hf的绕角焊，以免起落弧缺陷发生在应力集中较大的转角处，从而改善连接的工作。当板件仅用两条侧焊缝连接时，为避免应力传递的过分弯折而使板件应力过分不均，宜使lw≥b，同时为了避免因焊缝横向收缩时引起板件拱曲太大，宜使b≤16t或200mm，t为较薄焊件厚度。
钢材的塑性破坏和脆性破坏有何区别？塑性破坏是由于变形过大，超过了材料或构件可能的应变能力而产生的，而且仅在构件的应力达到了钢材的抗拉轻度fu后才发生。破坏前构件产生较大的塑性变形，断裂后的端口呈纤维状，色泽发暗。在塑性破坏前，构件发生较大的塑性变形，且变形持续的时间较长，容易及时被发现而采取补救措施，不致引起严重后果。另外，塑性变形后出现内力重分布，使结构中原先受力不等的部分应力趋于均匀，因而提高了结构的承载能力。脆性破坏前塑性变形很小，甚至没有塑性变形，计算应力可能小于钢才的屈服点fy，断裂从应力集中处开始。冶金和机械加工过程中产生的缺陷，特别是缺口和裂纹，常是断裂的发源地。破坏前没有任何预兆，无法及时察觉和采取补救措施，而且个别构件的断裂常会引起整体结构塌毁，后果严重，损失较大。
简述化学元素对钢材性能有哪些影响？碳直接影响钢材的强度、塑性、韧性和可焊性等。硫和磷降低钢材的塑性、韧性、可焊性和疲劳强度。氧使钢热脆，氮使钢冷脆。硅和锰是脱氧剂，使钢材的强度提高。钒和钛是提高钢的强度和抗腐蚀性又不显著降低钢的塑性。铜能提高钢的强度和抗腐蚀性能，但对可焊性不利。
什么叫钢材的疲劳？影响钢材疲劳破坏的主要因素有哪些？根据试验，钢材在直接的。连续反复的动力荷载作用下，钢材的强度将会降低，即低于一次静力荷载作用下的拉伸试验的极限强度fu，这种现象称为钢材的疲劳。影响因素：钢材质量、构件集合尺寸、缺陷、应力集中的程度、应力循环次数、应力大小。
普通螺栓中A、B级螺栓与C级螺栓有何主要区别？A、B级螺栓一般用45号钢和35号钢制成，需要机械加工，尺寸精细。C级螺栓一般用Q235钢制成，加工粗糙，尺寸不够精确。粗制螺栓受剪时易产生滑移，工作性能差，主要用于承受拉力的连接中，也用于不重要的抗剪连接式临时固定；精制螺栓受剪性能好，主要用于传递较大剪力的连接中。在高强螺栓连接中，什么是摩擦型螺栓？什么是承压型螺栓？摩擦型连接只利用被连接构件之间的摩擦力传递剪力，以摩擦力被克服作为承载能力极限状态。承压型连接允许被连接构件接触面之间发生相对滑移，其极限状态和普通螺栓相同，以螺栓杆被剪坏和孔壁承压破坏作为承载能力极限状态。
焊接产生焊接残余应力的原因是什么？焊接残余应力对结构性能有哪些影响?纵向残余应力：高温处的钢材膨胀最大，产生热状塑性压缩，冷却时，被塑性压缩的焊缝区趋向于缩得比原始长度稍短，这种缩短变形受到两侧钢材的限制，是焊缝区产生纵向拉应力。横向残余应力：一是由于焊缝纵向收缩，两块钢板趋向于形成反向的弯曲变形，但实际上焊缝两块钢板练成整体，不能分开，于是在焊缝中部产生横向拉应力，而在两端产生横向拉应力；二是焊缝在施焊过程中，先后冷却的时间不同，先焊的焊缝已经凝固，且有一定的强度，会阻止后焊焊缝在横向自由膨胀，使其发生横向的塑性压缩变形。影响：（1）对结构静力强度的影响：不影响结构的静力强度；（2）对结构刚度的影响：残余应力使构件的变形增大，刚度降低；（3）对压杆稳定的影响：焊接残余应力使压杆的挠曲刚度减小，从而必定降低其稳定承载能力；（4）对低温冷脆的影响：在低温下使裂纹容易发生和发展，加速构件的脆性破坏；（5）对疲劳强度的影响：焊接残余应力对疲劳强度有不利的影响，原因就在于焊缝及其近旁的高额残余拉应力。
钢结构具有哪些特点？钢结构具有的特点：○1钢材强度高，结构重量轻，工作的可靠性高○2钢材内部组织比较均匀，有良好的塑性和韧性，抗振性抗冲击性好○3钢结构装配化程度高，施工周期短○4钢材能制造密闭性要求较高的结构○5钢结构耐热，但不耐火○6钢结构易锈蚀，维护费用大。
钢结构对材料性能有哪些要求？钢结构对材料性能的要求：○1较高的抗拉强度fu和屈服点fy ○2较好的塑性、韧性及耐疲劳性能○3良好的加工性能
钢材的主要机械性能指标是什么？各由什么试验得到？钢材的主要机械性能指标是屈服点、抗拉强度、伸长率、冲击韧性、冷弯性能。其中屈服点、抗拉强度和伸长率由一次静力单向均匀拉伸试验得到；冷弯性能是由冷弯试验显示出来；冲击韧性是由冲击试验使试件断裂来测定。
影响钢材性能的主要因素是什么？影响钢材性能的主要因素有：○1化学成分○2钢材缺陷○3冶炼，浇注，轧制○4钢材硬化○5温度○6应力集中○7残余应力○8重复荷载作用选用钢材通常应考虑哪些因素？选用钢材通常考虑的因素有：○1结构的重要性○2荷载特征○3连接方法○4结构的工作环境温度○5结构的受力性质
钢结构有哪些连接方法？各有什么优缺点？钢结构常用的连接方法有：焊接连接、铆钉连接和螺栓连接三种。焊接的优点：○1不需打孔，省工省时；○2任何形状的构件可直接连接，连接构造方便；○3气密性、水密性好，结构刚度较大，整体性能较好
焊缝可能存在的缺陷有哪些？焊缝可能存在的缺陷有裂纹、气孔、夹碴、烧穿、咬边、未焊透、弧坑和焊瘤。
对接焊缝的构造要求有哪些？对接焊缝的构造要求有：①一般的对接焊多采用焊透缝，只有当板件较厚，内力较小，且受静载作用时，可采用未焊透的对接缝。②为保证对接焊缝的质量，可按焊件厚度不同，将焊口边缘加工成不同形式的坡口。③起落弧处易有焊接缺陷，所以要用引弧板。但采用引弧板施工复杂，因此除承受动力荷载外，一般不用引弧板，而是计算时为对接焊缝将焊缝长度减2t（t为较小焊件厚度）。④对于变厚度（或变宽度）板的对接，在板的一面（一侧）或两面（两侧）切成坡度不大于1:2.5的斜面，避免应力集中。⑤当钢板在纵横两方向进行对接焊时，焊缝可采用十字形或T形交叉对接，当用T形交叉时，交叉点的间距不得小于200mm。
焊接残余应力和焊接残余变形是如何产生的？焊接残余应力和焊接残余变形对结构性能有何影响？减少焊接残余应力和焊接残余变形的方法有哪些？钢材在施焊过程中会在焊缝及附近区域内形成不均匀的温度场，在高温区产生拉应力，低温区产生相应的压应力。在无外界约束的情况下，焊件内的拉应力和压应力自相平衡。这种应力称焊接残余应力。随焊接残余应力的产生，同时也会出现不同方向的不均匀收缩变形，称为焊接残余变形。
焊接残余应力的影响：①对塑性较好的材料，对静力强度无影响；②降低构件的刚度；③降低构件的稳定承载力；④降低结构的疲劳强度；⑤在低温条件下承载，加速构件的脆性破坏。焊接残余变形的影响：变形若超出了施工验收规范所容许的范围，将会影响结构的安装、正常使用和安全承载；所以，对过大的残余变形必须加以矫正。减少焊接残余应力和变形的方法：1合理设计:选择适当的焊脚尺寸、焊缝布置应尽可能对称、进行合理的焊接工艺设计，选择合理的施焊顺序。 2正确施工：在制造工艺上，采用反变形和局部加热法；按焊接工艺严格施焊，避免随意性；尽量采用自动焊或半自动焊，手工焊时避免仰焊。
高强度螺栓的8.8级和10.9级代表什么含义？级别代号中，小数点前的数字是螺栓材料经热处理后的最低抗拉强度，小数点后数字是材料的屈强比（fy/fu ）。8.8级为：fu ≥800N/mm2，fy/fu=0.8 10.9级为：fu ≥1000N/mm2，fy/fu=0.9
在计算格构式轴心受压构件的整体稳定时，对虚轴为什么要采用换算长细比？格构式轴心受压构件一旦绕虚轴失稳，截面上的横向剪力必须通过缀材来传递。但因缀材本身比较柔细，传递剪力时所产生的变形较大，从而使构件产生较大的附加变形，并降低稳定临界力。所以在计算整体稳定时，对虚轴要采用换算长细比（通过加大长细比的方法来考虑缀材变形对降低稳定临界力的影响）
压弯构件的整体稳定计算与轴心受压构件有何不同？压弯构件的整体稳定计算比轴心受压构件要复杂。轴心受压构件在确定整体稳定承载能力时，虽然也考虑了初弯曲、初偏心等初始缺陷的影响，将其做为压弯构件，但主要还是承受轴心压力，弯矩的作用带有一定的偶然性。对压弯构件而言，弯矩却是和轴心压力一样，同属于主要荷载。弯矩的作用不仅降低了构件的承载能力，同时使构件一经荷载作用，立即产生挠曲，但其在失稳前只保持这种弯曲平衡状态，不存在达临界力时才突然由直变弯的平衡分枝现象，故压弯构件在弯矩作用平面内的稳定性属于第二类稳定问题，其极限承载力应按最大强度理论进行分析。
何谓应力集中？应力集中对钢材的机械性能有何影响？钢结构构件中存在着孔洞、槽口、凹角、截面突然改变以及钢材内部缺陷，此时构件中的应力分布将不再保持均匀，而是在某些区域产生局部高峰应力，在另外一些区域则应力降低，形成所谓的应力集中。
碳素结构钢按质量分为几级？并是怎样划分的？Q235B·b代表的意义是什么？碳素结构钢按质量分为A、B、C、D四级。其中A级钢材不作冲击韧性要求，冷弯性能在需方有要求时才进行；B、C、D各级钢材均要求冲击韧性值A kv≥27J，且冷弯试验均要求合格，所不同的是三者的试验温度有所不同，B级要求常温（20±5℃）冲击值，C和D级则分别要求0℃和-20℃冲击值。 Q235B·b代表屈服强度为235N/mm2，B级，半镇静钢。
钢结构中，选用钢材时要考虑哪些主要因素？结构或构件的重要性；荷载的性质(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）。轴心受力构件的截面形式有哪几种？并且对轴心受力构件截面形式的共同要求是什么？轴心受力构件的截面形式有热轧型钢、冷弯薄壁型钢、实腹式组合截面以及格构式组合截面。对轴心受力构件截面形式的共同要求是：（1）能提供强度所需要的截面积；（2）制作比较简便；（3）便于和相邻的构件连接；（4）截面开展而壁厚较薄，以满足刚度要求。
影响梁临界弯矩的主要因素有哪些。梁的临界弯矩M cr主要和梁的侧向抗弯刚度、抗扭刚度、翘曲刚度、梁的截面形状、荷载类型、荷载作用位置以及梁的跨度等有关。
简述螺栓连接的五种破坏形式。螺栓连接的五种破坏形式为：（1）螺栓杆剪断；（2）孔壁挤压；（3）钢板被拉断；（4）钢板剪断；（5）螺栓杆弯曲。
梁的强度计算有哪些要求？要求钢梁在荷载作用下，其弯曲正应力、剪应力、局部承压应力以及在复杂应力状态下的折算应力等均不超过规范规定的相应强度设计值。
平面钢闸门结构布置的主要任务是什么？结构布置为什么要合理？（1）确定闸门上需要设置的构件，每种构件需要的数目以及确定每个构件的所在位置等。（2）结构布置是否合理直接关系到闸门能否达到安全运行、使用方便、操作灵活、经久耐用、节约材料、构造简单和制造方便等方面的要求。
哪些梁不须计算整体稳定？（1）有刚性铺板密铺在梁的受压翼缘上并与其牢固连接、能阻止梁受压翼缘的侧向位移时；（2）工字形截面或H型钢截面简支梁受压翼缘的自由长度l1与其宽度b1之比不超过规定的数值时；（3）箱形截面简支梁，其截面尺寸满足h/b0≤6，且l1/b0≤95(235/f y)时不必计算。
钢材选用应考虑的主要因素有哪些？（1）结构的重要性。（2）荷载情况。（3）连接方法。（4）结构所处的温度和环境。（5）钢材的厚度。
焊接连接有哪些缺点？缺点是由于焊接连接处局部受高温，在热影响区形成的材质较差，冷却又很快，再加上热影响区的不均匀收缩，易使焊件产生焊接残余应力以及残余变形，甚至可能造成裂缝，导致脆性破坏对结构工作产生不利影响。
减小或消除焊接变形有哪些措施？（1）反变形法即在施焊前预留适当的收缩量和根据制造经验预先造成相反方向和适当大小的变形来抵消焊后变形；（2）采用合理的焊接和装配顺序控制变形也十分有效；（3）焊接变形的矫正方法，以机械矫正和局部火焰加热矫正较为常用。
减小或消除焊接残余应力有哪些措施？（1）在构造设计方面应着重避免能引起三向拉应力的情况；（2）在制造方面应选用适当的焊接方法、合理的装配及焊接次序，尽量使各焊接件能自由收缩。
简述实腹式轴心受压柱截面设计的步骤。（1）假定柱子的长细比，求出所需的截面面积A。（2）求两个主轴所需的回转半径i x，i y。（3）根据截面面积A和回转半径i x i y 优先选用轧制型钢，如普通工字钢、H型钢等。（4）根据A，h，b，并考虑构造要求和局部稳定等，初拟截面尺寸。（5）计算截面的几何特征并验算柱子的强度、整体稳定、局部稳定和刚度。
实腹式轴心受压柱有哪些设计原则？（1）截面面积的分布应尽量远离主轴线，以增大截面的惯性矩和回转半径，从而提高柱的整体稳定性和刚度；（2）使两个轴方向的稳定性相等；（3）构造简单，便于制作；（4）便于与其他构件连接；（5）选用便于供应的钢材规格。
说明格构式压弯构件的设计步骤。（1）初选截面尺寸；（2）计算截面的几何特征；（3）刚度验算；（4）弯矩作用平面内的整体稳定验算；（5）分肢稳定验算；（6）缀材设计。
简答题 1、角焊缝有哪些主要的构造要求？为什么设置这些要求，请 简述其原因？ 答案：角焊缝的主要尺寸是焊脚尺寸hf和焊缝计算长度l w,他们应该满足下列构造要求。 (1)考虑起弧和灭弧的弧坑影响，每条焊缝的计算长度l w,取其实际长度减去2hf; (2)最小焊脚尺寸h f≧1.5max t,其中tmax较厚焊件厚度；若焊缝hf过小，而焊件过厚时，则焊缝冷却过快，焊缝金属易产生淬硬组织，降低塑性； （3）最大焊脚尺寸hf≦1.2tmin，其中tmin薄焊件厚度；若焊缝hf过大，易使母材形成过烧现象，同时也会产生过大的焊接应力，使焊件翘曲变形；（4）最小焊缝计算长度l w,≧40mm及8hf是为了避免焊缝横向收缩时，引起板件拱曲太大；（5）最大侧焊缝计算长度l w,≦60hf，由外力在侧焊缝内引起的剪应力，在弹性阶段沿侧焊缝长度方向的分布是不均匀的，为避免端部先坏，应加以上限制；（6）在端焊缝的搭接连接中，搭接长度不小于5tmin及25mm；是为了减少收缩应力以及因传力偏心在板件中产生的次应力；（7）在次要构建或次要焊缝中，由于焊缝受力很小，采用连续焊缝其计算厚度小于最小容许厚度时，可改为采用间断焊缝，避免局部凸曲而对受力不利和潮气侵入引起锈蚀。 3、焊接组合梁的设计包括哪几项内容？ 答案：①首先根据梁的跨度与荷载求得的最大弯矩与最大剪力以及强度、刚度、稳定与节省钢材等要求，来选择经济合理的截面尺寸，有事可以在弯矩较小处减小梁的截面；②计算梁的翼缘和腹板的连接焊缝；③验算组合梁的局部稳定性和设计腹板的加劲肋④设计组合梁各部件的拼接以及设计梁的支座和梁格的连接⑤绘制施工详图。 4、图中所示为一平面钢闸门门叶结构示意图，请分别指明图 中的序号所对应的构件名称？ 答案：面板、顶梁、水平次梁、横向隔板、吊耳、主梁、纵向连接系、主轮、边梁； 5、在选定结构所需的钢材种类时，应考虑结构结构的哪些特 点？ 答案：结合么钱钢铁生产实际情况，努力做到即使结构安全可靠，又要尽力节约钢材，降低造价选用时注意以下几点：（1）结构所承载特性，（2）结构类型及重要性，（3）连接的方法（4）结构的工作温度和所处的环境。 6、加劲肋在钢梁设计中的作用是什么？有哪些类型？在钢梁 设计中必要时，为什么增设加劲肋而不直接加大腹板厚度？ 答：作用是提高局部稳定性；有横向加劲肋和纵向加劲肋； 因为钢结构设计中要求采用薄板，如果加大腹板厚度是不经济的。7、翼钢结构连接和轴心受压构件的设计为例，阐述等稳定原 则在钢结构设计中的具体应用。 答：在焊接连接中，要求焊缝截面强度不能高于母材截面强度；在螺栓连接设计中，螺栓连接强度和拼接板强度和母材强度匹配等，这些体现出等稳定设计的概念；在受压构件设计中，要求两个方向的稳定性接近相等，这也是等稳定原则的体现。 8、当采用平面桁架作为屋卖弄承重体系时，为什么要设置屋架支撑？支撑的作用是什么？ 答：平面桁架在平面外刚度很小，容易发生侧向倾斜。作用为：保证桁架体系的空间几何稳定性；提供弦杆的侧向支撑点；提高侧向刚度及稳定性；使结构具有空间整体作用；保证结构安装时的稳定与方便。 9、简述钢材的一次单项拉伸试验中，随着荷载的增加，钢的工 作大致可以分为哪几个阶段？在试验测得的应力应变曲线图可以显示哪几项机械性能指标？ 答：钢的工作大致可以分为：弹性阶段、弹塑阶段、塑性阶段、自强和破坏阶段应力应变曲线图可以显示的机械性能指标：比例极限；屈服点；（屈服强度）；抗拉强度。10、普通螺栓与高强度螺栓在受力特性方面有什么区别？ 答：两者受力主要区别是：普通螺栓连接的螺母拧紧的预拉力很小，受力后全靠螺杆承压和抗剪来传递剪力。高强度螺栓是靠凝紧螺母，对螺杆施加强大而受控制的预拉力，使连接构件夹紧而是搂面的摩擦阻力来承受连接内力。11、整体稳定临界应力受哪几个因素的影响？如何提高和保 证钢梁的整体稳定性？ 答：影响整体稳定临界应力的因素有：受压翼缘的自由长度，梁截面的侧向抗弯刚度以及抗扭刚度；提高和保证钢梁整体稳定性的措施；设置纵向联接或称纵向支撑以减小受压翼缘的自由长度，或适当加大受压翼缘的宽度。 12、简述平面闸门结构布置主要有哪些内容？ 答：结构布置的主要内容：主梁的布置，包括主梁的数目和位置，梁格的布置，梁格联接形式，边梁的布置。 13、钢结构在水利工程的合理应用范围有哪些？ 答：1、活动式结构；2、可拆卸或移动的结构；3、高耸结构；4、板结构；5、大跨度结构；6、海工钢结构 14、为什么说梁高的选择是梁截面选择中的关键？最小梁高 和经济梁高根据什么条件和要求确定的？ 答：梁高的选择是梁截面选择中的关键，因为截面各部分尺寸都将随梁高二改变。最小梁高是根据刚度条件而定的，使组合梁在充分利用钢材强度前提下或满足梁的刚度现行规格。再设计中一般选择梁高比经济高校10%--20%，单不得校友最小梁高。 15、简述轴心受压实腹式构件的截面选择步骤？ 答：轴心受压实腹式构件截面选择步骤：假定长细比；根据假定长细比和等稳定条件初步稳定A、b1和h；试选翼缘厚
参考答案 一、选择题（每题2分，共30分） 1.A 2. B 3. A 4.D 5. C 6. B 7. B 8. A 9. B10. C11. B12. D13. A14. D15. A 二、问答题（每题3分，共18分） 1. 建筑钢材的伸长率是通过单向拉伸实验确定的。取试件拉断后的伸长量与原标距的比值的百分率，即 ，伸长率反映了钢材的塑性变形能力。 2. 钢材经过冷作硬化后，其强度提高，塑性变形能力下降。 3. 最大焊脚尺寸：，防止焊缝过烧焊件； 最小焊脚尺寸：，防止焊缝冷裂； 最大计算长度：，防止应力沿焊缝长度不均匀分布； 最小计算长度：，防止焊缝沿长度缺陷几率增加。 4. 承压型高强螺栓承受剪力作用时螺栓直接承受剪力，需验算螺栓的受剪和承压承载能力。摩擦型高强螺栓承受剪力作用时螺栓不直接承受剪力，需验算螺栓的受剪承载能力。 5. 同号应力场时钢材的强度提高而塑性变形能力降低，异号应力场时钢材的强度降低而塑性变形能力提高。 6. 缀条式格构柱的单肢为轴心受力构件，缀板式格构柱的单肢为压弯构件。从受力更合理的角度出发，大型柱应尽可能选用缀条式格构柱。 三、计算题（共52分） 1.（本题10分） 2.（本题10分）
3.（本题15分）某简支梁截面如图所示，梁的跨度为6m，所受荷载为静力荷载设计值，试验算梁的强度是否满足要求。判定梁的局部稳定是否满足要求（腹板判定是否需设加劲肋，如需设加劲肋，请按构造要求设置加劲肋，并画出加劲肋的布置图）。梁采用Q235-A钢材，fd=215N/mm2，fv=125N/mm2，fy=235N/mm2。计算时可忽略梁的自重。 4.（本题17分） ；0.9181； 平面内稳定验算：
1、钢结构的特点？ 答：①钢结构自重较轻②钢结构的可靠性较高③钢材的抗震性、抗冲性较好④钢结构制造的工艺化程度较高⑤钢结构可以准备快速的装配⑥容易做成密封结构⑦钢结构极易腐蚀⑧钢结构耐火性差 2、钢结构在水工中的应用有哪些？ 答：①活动式结构②装拆式结构③板结构④高耸结构⑤大跨度结构⑥海工钢结构 3、截面选择的具体步骤是？ 答：①选择梁高h和腹板高度h0 ②选择腹板厚度hw ③选择翼缘尺寸b1和t1 ④梁的强度、整体稳定和挠度的验算。 4、闸门的类型有哪些？ 答：按功用分为：工作闸门、事故闸门、检修闸门和施工闸门 按闸门空口的位置分：露顶闸门、潜孔闸门 按闸门结构形式分为：平面闸门、弧形闸门及船闸上常采用的人字形闸门 5、平面闸门结构布置的主要内容有哪些？ 答：确定闸门上需要的构件，每种构件需要的数目以及确定每个构件所在的位置。 ①主梁的布置②梁格的布置③梁格连接形式④边梁的布置 6、平面闸门门叶结构组成又哪些？ 答：面板、梁格、横向和纵向连接系（即横向和纵向支撑）、行走支承（滚轮或滑块）以及止水等部件组成。 ①边梁、②主轮、③面板顶梁、④水平次梁、⑤横向隔板、⑥纵向连接系、⑦主梁、⑧吊耳 1.焊接连接有哪些缺点？ 1. 缺点是由于焊接连接处局部受高温，在热影响区形成的材质较差，冷却又很快，再加上热影响区的不均匀收缩，易使焊件产生焊接残余应力以及残余变形，甚至可能造成裂缝，导致脆性破坏对结构工作产生不利影响。 2.在桁架体系中，支撑有哪些主要作用？ 2. （1）保证桁架结构的空间几何稳定性，即几何形状不变。（2）保证桁架结构的空间刚度和空间整体性。（3）为桁架弦杆提供必要的侧向支撑点。（4）承受并传递水平荷载。（5）保证结构安装时的稳定且便于安装。 3.系杆的布置原则是什么？ 3. 在垂直支撑的平面内一般设置上下弦系杆；屋脊节点及主要支撑点处需设置刚性系杆，天窗侧柱处及下弦跨中附近设置柔性系杆，当屋架横向支撑设在端部第二柱间时，则第一柱间所有系杆均应为刚性系杆。 4.简述钢梁整体失稳的概念。 4. 钢梁截面一般都设计成高而窄且壁厚较薄的开口截面，以获得弯矩作用平面内较大的抗弯承载力和抗弯刚度，但抗扭和侧向抗弯能力较差。如工字形截面梁，弯矩作用在其最大刚度平面内，当弯矩逐渐增加使梁受压，翼缘的最大弯曲应力达到某一数值时，梁在很小的侧向干扰力作用下，会突然向刚度较小的侧向弯曲，并伴有扭矩而破坏，这种现象称为整体失稳。 5.减小或消除焊接变形有哪些措施？ 5. （1）反变形法即在施焊前预留适当的收缩量和根据制造经验预先造成相反方向和适当大小的变形来抵消焊后变形；（2）采用合理的焊接和装配顺序控制变形也十分有效；（3）焊接变形的矫正方法，以机械矫正和局部火焰加热矫正较为常用。 1.为什么选择屈服点作为建筑钢材静力强度承载力极限的依据？ 1. （1）钢材屈服后，塑性变形很大，从屈服到断裂的塑性变形约等于弹性变形的200倍，这样大的塑性变形已使结构失去正常使用功能而达到极限状态，因而无法利用强化阶段。（2）屈服后塑性变形很大，险情极易被察觉，可以及时采取适当补救措施，以免突然发生破坏。 （3）抗拉强度和屈服点的比值较大，成为结构极大的后背强度，符合结构多级抗震设防的准则，使钢结构从来不会发生真正的塑性破坏。 2.实腹式轴心受压柱有哪些设计原则？ 2. （1）截面面积的分布应尽量远离主轴线，以增大截面的惯性矩和回转半径，从而提高柱的整体稳定性和刚度；（2）使两个轴方向的稳定性相等；（3）构造简单，便于制作；（4）便于与其他构件连接；（5）选用便于供应的钢材规格。 3.简述平面钢闸门主梁设计的特点。 3. 当主梁所承受的最大弯矩值不超过500kNm时，可考虑使用型钢作为主梁。若型钢强度不足，可在其上翼缘加焊扁钢予以加强。采用型钢可以简化制造，降低成本。当型钢不能满足要求时，可采用由钢板焊接而成的主梁组合梁。当跨度较大时，采用变截面组合梁较为经济合理。 4.说明格构式压弯构件的设计步骤。
一、选择题（每题2分，共30分） 1.在钢结构设计中，通常以下列中的值作为设计承载力的依据。 (A)屈服点(B)比例极限(C)抗拉强度(D)伸长率 2.压弯格构柱的弯矩绕虚轴作用时，其弯矩作用平面外的整体稳定是通过保证的。 (A)计算平面外的整体稳定(B)计算单肢稳定(C)自然满足(D)计算局部稳定 3.当构件为Q235钢材时，焊接连接时焊条宜采用。 (A )E43型焊条(B) E50型焊条(C) E55型焊条(D)前三种型焊条均可 4.同类钢种的钢板，厚度越大，。 (A)内部存在缺陷的几率越小(B)塑性越好(C) 韧性越好(D) 强度越低 5.在进行正常使用极限状态计算时，计算用的荷载应采用。 (A)将永久荷载的标准值乘以永久荷载分项系数 (B)将可变荷载的标准值乘以可变荷载分项系数 (C)永久荷载和可变荷载的标准值，均不乘以各自的分项系数 (D)将永久荷载和可变荷载的标准值均乘以各自的分项系数 6.钢材牌号Q235代表的是。 (A)钢材的伸长率是235(B) 钢材的屈服强度是235MPa (C)钢材的比例极限是235MPa(D) 钢材的抗拉强度是235MPa 7.承受静力荷载的结构，其钢材应保证的基本力学性能指标是。 (A)抗拉强度、伸长率(B)抗拉强度、屈服强度、伸长率 (C)抗拉强度、屈服强度、冷弯性能(D)屈服强度、冷弯性能、伸长率 8.在螺栓连接中，要求板叠厚度是为了。 (A)防止栓杆发生过大弯曲变形破坏(B)方便施工 (C)节约栓杆材料(D)使板件间紧密 9.在钢结构设计中，认为钢材是理想的弹塑性体，是指屈服点以前的材料为。 (A)非弹性的(B)弹性的(C)弹塑性的(D)塑性的 10.与单向拉应力相比，钢材承担双向拉应力时。 (A)破坏形式没变化(B)易发生塑性破坏(C)易发生脆性破坏(D)无法判定 11.我国钢结构设计规范规定，当构件承担循环应力的循环次数时，应进行疲劳验算。 (A)＜105(B) ≧105(C) ≦106(D) ≧106 12.由于建筑用钢材多为塑性性能好的钢材，故应力集中的存在将。 (A)钢材易发生塑性破坏(B)降低静力承载能力 (C)提高静力承载能力(D)对静力承载能力无影响 13.在由双角钢作为杆件的桁架结构中，通常角钢相并肢间每隔一定距离设置垫板，目的是。 (A)双角钢组成共同截面工作(B)方便杆件的制作 (C)杆件美观(D)增加杆件截面面积 14.为提高梁的整体稳定性，在用钢量不变的前提下，应尽可能。 (A)采用窄翼缘截面(B)采用双轴对称截面 (C)加强受拉翼缘(D)加强受压翼缘 15.在吊车梁的强度验算中，。 (A)塑性发展系数取 1.0(B)塑性发展系数取 1.05， 1.2
东北农业大学网络教育学院 水工钢结构网上作业题 作业题一 一、名词解释（每题3分，共计12分） 1.最大梁高： 2.闸门埋固部分： 3.平面闸门： 4.柱脚： 二、填空题（每空2分，共计30分） 1.钢结构的连接往往是传力的关键部位，连接的__________和__________是钢结构设计的重要组成部分。 2.钢梁分为__________和__________两大类。 3.闸门门型的选择应与配套的_________、_________以及整个水工建筑物的方案比较结合起来，力求技术经济综合指标_________。 4.平面桁架能保证桁架_________的几何稳定性，支撑系统则保证桁架_________的几何稳定性。 5.实腹式压弯构件的截面形式可根据弯矩的_________和_________、构件的计算长度选用_________对称或_________对称实腹式截面。 6.铰接连接按构造可分为_________和_________两种。 三、单项选择题（每题2分，共计6分） 1.大、中型工程的工作闸门及重要的事故闸门的调整系数为（）。 A.0.9~0.95 B.0.85~0.9 C.0.8~0.85 2.对中等跨度（5m~10m）的闸门常采用（） A. 型钢梁 B.组合梁 C.桁架 3.梁与轴心受压柱的连接应采用（）。 A.铰接 B.刚接 四、问答题（每题8分，共计40分） 1.梁的强度计算有哪些要求？ 2.平面钢闸门结构布置的主要任务是什么？结构布置为什么要合理？ 3.屋架设计应考虑那些荷载组合？ 4.哪些梁不须计算整体稳定？ 5.钢材选用应考虑的主要因素有哪些？ 五、判断题（每题2分，共计12分）（答√或×） 1.焊接连接是目前钢结构最主要的连接方法。（） 2.轴心受力构件包括轴心受拉构件和轴心受压构件。（） 3.闸门是水工建筑物中活动的挡水结构。（） 4.桁架主要承受竖向荷载。（） 5.压弯构件的截面都是格构式。（）
港口水工建筑物习题集参考答案 一、名词解释 1、码头是供船舶停靠、装卸货物和上下旅客的水工建筑物，它是港口的主要组成部分。 2、船舶停靠码头时，由于风和水流的作用，使船舶直接作用在码头建筑物上的力称为挤靠力。 3、船舶靠岸或在波浪作用下撞击码头时产生的力，称为撞击力。 4、沉箱是一种巨型的有底空箱，箱内用纵横格墙隔成若干舱格。 5、扶壁是由立板、底板和肋板互相整体连接而成的钢筋混凝土结构。 6、墙前计算低水位与墙后地下水位的水位差称为剩余水头，由此产生的水压力称为剩余水压力。 7、拉杆是板桩墙和锚碇结构之间的传力构件，是板桩码头的重要构件之一。 8、斜坡码头是以岸坡上建造的固定斜坡道结构作为载体，供货物装卸运输、旅客或车辆上下的码头。 9、浮码头是以趸船或浮式起重机与引桥为载体，供货物装卸运输、旅客和车辆上下的码头。 10、斜面上供船舶上墩下水的专用轨道称为滑道。 11、在船舶上墩或下水时，船舶纵轴和移动方向与滑道中心线一致时，称为纵向滑道。 12、船舶纵轴与滑道中心线垂直，而移动方向与滑道中心线一致时，称为横向滑道。 13、船舶在岸上修造的场地称为船台。 14、船坞有效长度是指坞门内壁外缘至坞尾墙底表面在坞底纵轴线上的投影距离。 15、坞室底标高是指船坞中剖面处中板顶面标高。 16、施加在码头结构上的集中力和分布力以及引起结构外加变形和约束变形的原因，总称为码头结构上的作用。 17、凡通过系船缆而作用在码头系船柱（或系船环）上的力称为系缆力。 18、整个结构或结构的一部分超过某一特定状态就不能满足设计规定的某一功能要求，此特定状态成为该功能的极限状态。 19、按结构预期使用寿命规定的时间参数。 20、从结构建成到预期使用寿命完结的整个期间。
第一章（绪论） 1、钢结构的特点（优点，缺点） 1）钢结构自重较轻 2）钢结构的工作可靠性较高 3）钢结构的抗震性、抗冲击性较好，具有良好的塑性和韧性 4）钢结构制造的工业化程度较高 5）钢结构可以准确快速装配 6）容易做成密封结构 7）钢结构易腐蚀 8）钢结构耐火性差 2、钢结构在水工中的应用有哪些 1）活动式结构 2）装拆式结构 3）板结构 4）高耸结构 5）大跨度结构 6）海工钢结构 第二章 1、钢结构的破坏形式 钢材的强度断裂破坏：塑性破坏、脆性破坏 1、软钢的单向拉伸试验（四个阶段、四个性能指标） (1)弹性及弹塑性阶段(OB 段) fp比例极限（A点） （2）塑性阶段（BCD) fy屈服强度：重要的机械性 能指标，作为钢材强度的标 准值 （3）自强阶段（DE) fu抗拉强度 （4）颈缩阶段(EF段) 3、冷弯试验 以钢材试件冷弯不出现裂缝或分层为试验合格。冷弯试验是钢材的塑性、冷加工能力和显示钢材内部缺陷（分层、非金属加渣）状况的一项指标。 4、冲击韧性 是衡量钢材抵抗因低温、应力集中、冲击荷载作用而脆性断裂能力的一项指标。 冲断试样所消耗的能量的大小来衡量钢材的冲击韧性。
Akv （冲击功）是衡量冲击韧性的指标。 5、钢材的防腐蚀措施 ①涂料保护 ②喷镀保护 ③电化学保护 6、影响钢材机械性能的主要因素（5点） 温度、钢材硬化（冷作、时效）、复杂应力和应力集中、冶炼浇铸轧制、化学成分 7、钢材浇注成锭过程中脱氧程度不同分类？ 浇注过程中因脱氧程度不同而分为沸腾钢（F ）、半镇静钢（b ）、镇静钢（Z ）和特殊镇静钢(TZ)。 8、复杂应力对钢材的影响？（危险？安全？） ①同号平面应力状态，即且二者同号，， 危险情况，应尽量避免。 ②同号立体应力状态，同上：危险情况，应尽量避免。 ③异号平面应力状态，即且二者异号， ，安全情 况，可以出现。 ④异号立体应力状态同上：安全情况，可以出现。 9、什么是应力集中？ 在缺陷或截面变化附近,主应力迹线曲折、密集,出现应力高峰的现象称为应力集中。 10、什么是硬化？冷作硬化VS 时效硬化？ 钢材在弹性范围内重复加、卸荷载一般不致改变钢材的性能。当超过此范围后将引起钢材的性能变化，表现为钢材的屈服强度、弹性范围增加，塑性和伸长率降低，这一性质称为硬化。 钢结构在制造过程中，在常温下进行冷加工，产生了很大的塑性形变而引起的钢的硬化现象，称为冷作硬化。 钢材随时间进展将使屈服强度和抗拉强度提高、伸长率和冲击韧性降低，称为时效硬化。 03=σ21σσ>y y eq f f ><有可能已经时，1σσ03=σ21σσ>y y eq f f <<肯定时，1σσ
1.目前钢结构有哪四种类型？ 答：门式钢结构，框架钢结构，网架结构，索膜结构。 2.梁和柱的连接方式有哪些？ 答：顶面连接，侧面连接。 3.梁的支承方式有哪些？ 答：梁格的连接，梁与柱的连接，梁的支座。 4.平面钢闸门的门叶结构由哪几部分组成？答：面板，梁格，横向和纵向 支撑，行走支撑，止水等。①边梁、②主轮③面板顶梁、④水平次梁、⑤横向隔板、⑥纵向连接系、⑦主梁、⑧吊耳 1.在钢结构设计中，为什么将钢材屈服点作为钢材的标准强度？ 答:（1）钢材屈服后，塑性变形很大，从屈服到断裂的塑性变形约等于弹性变形的200倍，这样大的塑性变形已使结构失去正常使用功能而达到极限状态，因而无法利用强化阶段。（2）屈服后塑性变形很大，险情极易被察觉，可以及时采取适当补救措施，以免突然发生破坏。（3）抗拉强度和屈服点的比值较大，成为结构极大的后背强度，符合结构多级抗震设防的准则，使钢结构从来不会发生真正的塑性破坏。 2.焊接连接有哪些缺陷，有那些方法可以检查这些缺陷？ 答:缺点是由于焊接连接处局部受高温，在热影响区形成的材质较差，冷却又很快，再加上热影响区的不均匀收缩，易使焊件产生焊接残余应力以及残余变形，甚至可能造成裂缝，导致脆性破坏对结构工作产生不利影响。检查:检验焊缝实际尺寸是否符合要求和有无看得见的裂纹.咬边.气孔等缺陷，还可用超声波或X射线检验。 3. 简述型钢梁的设计步骤。 答： 4.简述焊接连和螺栓连接分别有哪些优点和缺点？ 答: 焊接连优点: 不削弱构件截面，可省去拼接板，构造简单,节约钢材,制造加工方便，密封性能好。缺点由于焊接连接处局部受高温，在热影响区形成的材质较差，冷却又很快，再加上热影响区的不均匀收缩，易使焊件产生焊接残余应力以及残余变形，甚至可能造成裂缝，导致脆性破坏对结构工作产生不利影响。 螺栓连接优点：操作简单，便于拆卸，高强螺栓连接紧密，耐疲劳，承受动荷载可靠，成本低。缺点：在钢架楼面荷载时，螺栓易松动，制孔精度较差，要削弱构件截面。 5. 哪些梁的结构不需验算其整体稳定性？ 答：（1）有刚性铺板密铺在梁的受压翼缘上并与其牢固连接、能阻止梁受压翼缘的侧向位移时；（2）工字形截面或H型钢截面简支梁受压翼缘的自由长度l1与其宽度b1之比不超过规定的数值时；（3）箱形截面简支梁，其截面尺寸满足h/b0≤6l1/b0≤95(235/fy)时不必计算。 6.在桁架体系中，支撑有哪些主要作用？ 答：（1）保证桁架结构的空间几何稳定性，即几何形状不变。（2）保证桁架结构的空间刚度和空间整体性。（3）为桁架弦杆提供必要的侧向支撑点。（4）承受并传递水平荷载。（5）保证结构安装时的稳定且便于安装。 7、角焊缝有哪些主要的构造要求？为什么设置这些要求，请简述其原因？答： 8、请论述高强度螺栓连接中摩擦型连接和承压型连接的受力特点？ 答：摩擦型连接:完全依靠被连接件之间的摩阻力传力, 当荷载在摩擦力面 命题组组长签字：（）组第1 页（本试卷共2页）
中国海洋大学本科生课程大纲 课程属性：公共基础/通识教育/学科基础/专业知识/工作技能，课程性质：必修、选修 一、课程介绍 1.课程描述（中英文）： 水工钢结构设计是港航专业的主要专业基础课之一，也是水利工程、海洋工程、海岸工程等水利类专业的学科基础课。钢结构是当前和今后工程领域重点推广和发展的结构形式，采用钢材制作而成的结构重量轻、结构简洁、预制安装方便，是水利工程、建筑工程、海洋工程、船舶工程的主要结构形式之一。课程的主要内容包括材料选择、连接设计、基本构件设计、水工钢结构应用设计等四大部分，其中应用设计包括实际港口与海岸工程经常遇到的钢桁架、钢引桥、钢闸门等设计内容。通过本课程学习使学生熟悉钢结构材料特性和连接技术对结构性能、安全与施工的影响规律，掌握水工钢结构基本构件强度、刚度和稳定性计算原理，掌握常用水工钢结构的基本设计方法。 Design of Hydraulic Steel Structures is a basic professional course for undergraduates majoring in Port, Waterway and Coastal Engineering, as well as a basic course for other hydraulic engineering, ocean engineering, etc. Steel structures are widely used and one of the most promising structural forms in the current and future engineering fields. This course includes the material selection, connection design, components design, and application design. The application design includes steel trusses, steel access bridges, and steel gates, which are widely used in port and coastal engineering. Students are expected to be familiar with the influence of material properties and connection technology on steel structural performance, safety and construction, master the calculation principles of strength, stiffness and stability of basic hydraulic steel structures, and the basic design methods of common hydraulic steel structures.
填空题 1、在结构可靠度计算中，可靠度指标变小时则失效概率Pf 变大。 2、在组合梁的支座处和受压翼缘受有较大固定荷载处，腹板承受很大的集中力，必须使用支承加劲肋加固。 3、格构式构件对虚轴的整体稳定性进行计算时，通过加大长细比的办法来考虑剪切变形的影响。 4、对于能承受拉力也能承受压力的系杆称为刚性系杆。。 5、双腹式边梁抗扭刚度大，便于设置滚轮与吊轴，广泛用于定轮闸门。 6、正常使用极限状态指结构或结构构件达到正常使用或耐久性的各项规定限值。 7、在承受静力荷载的角焊缝连接中，端焊缝与侧面角焊缝相比承载能力强。 8、计算压杆或柱的稳定时，受压杆件的计算长度主要由杆件的支承情况决定。 9、在对轴心受压杆件的局部稳定计算中，一般取构件两方向长细比中较大值，且数值只能在30~100的范围内。 10、平面闸门结构的梁格布置时，水平次梁的根据水压力的变化应上疏下密。 11、钢材在常温和静力荷载作用下，压力达到抗拉强度后产生很大变形后发生的破坏称为塑性破坏。 12、设计钢梁的最主要因素是弯应力强度。 13、轴心受压实腹柱设计界面选择初步确定截面参数是根据等稳定原则。 14、对于只能承受拉力的系杆称为柔性系杆。 15、用来关闭、开启或局部开启水工建筑物过水孔口的活动结构称为闸门。 16、一般在选用钢材时宜采用较薄的钢材，这是因为钢材越薄则强度越大。 17、梁的整体稳定系数φb= σcr / f y。 18、受压杆件的计算长度由杆件两端的支承情况决定。 19、陪同桁架截面选择时，尽量选用薄而宽的角钢，除了可以节约钢材外，还可以提高压杆稳定性。 20、大跨度的露顶闸门在主梁布置时多采用大跨度。 21、为了合理利用材料，对于由稳定控制的构建一般宜采用碳素结构钢。 22、挡结构承受动力荷载或处于同号复杂应力，低温等情况下，常会发生脆性破坏，这种破坏往往是导致钢结构破坏的主要原因之一。 23、在钢结构及其连接中，在一些孔洞，裂缝等缺陷或截面变化附近，主应力迹线曲折，密集，出现盈利高峰的现象称为应力集中。 24、在轴心受压实腹式构件的计算中，通常是以限制板的宽厚比来保证构件的局部稳定。 25、从受力特点分析，钢桁架的钢结构中的受弯。26、为了合理利用材料、对受弯构件，翼缘可以采用高强度的低合金钢，而腹板采用普通碳素钢，这种构件称为异种钢构件。 28、摩擦型高强度螺栓：完全依靠被连接件之间的摩擦阻力传力的螺栓 29、整体稳定性：在竖向荷载作用下，钢梁一般只产生竖向位移，不发生侧向位移和扭转变形。 30、在选择桁架杆件截面形式时，对于轴心受力构件应使其两主轴方向的等稳定性接近相等。 31、在钢结构计算中，钢材强度的标准通常取屈服强度。 32、在钢梁设计中，靠近支承端的组合梁腹板丧失局部稳定往往是由于剪应力作用。 33、近年来大量的实验研究表明，影响降低压杆稳定承载能力的主要因素之一就是由于压杆的存在残余应力。 34、桁架腹杆布置时，一般说来，腹杆和节点的数目要少。 35、设计闸门时，确定多主梁式闸门的主梁位置主要依据是等荷载原则。 36、为了合理利用材料，对于由稳定控制的构件，适宜采用低合金钢。 37、在《水电水利工程钢闸门设计规范》总规定水工钢结构的计算方法是采用容许应力方法。。 38、组合梁腹板加劲肋设计中，对直接承受动力荷载的吊车梁及类似构件或其他不考虑屈曲后强度的组合梁，当腹板的高厚比大小事80∫235/f y＜h0/t w≦170∫235/f y时，一般须配置横向加劲肋。 39、压弯构件在验算构件的整体稳定性，当轴心受压构件的两端弯矩不等于或同时受横向荷载作用时，经常引入的系数是等效弯矩系数。 40、在选择桁架的外形时，水工钢结构中应用最广的一种桁架是平行弦桁架。。
水工钢结构 一、单项选择题(本大题共20小题，每小题2分，共40分) 1.水平次梁和竖直次梁直接与面板相连，主梁放在竖直次梁后面的梁格连接形式称为 （C ） A. 齐平连接 B. 降低连接 C. 层叠连接 D. 竖直连接 2.下列关于单腹式边梁叙述正确的是（D） A. 抗扭刚度强 B. 广泛用于定轮闸门中 C. 便于设置滚轮和吊轴 D. 主要用于滑道式支承的闸门 3.对于大跨度的闸门，宜采用（ B ） A. 型钢梁 B. 桁架式主梁 C. 实腹式组合梁 D. 变高度的主梁 4.吊车梁的疲劳破坏是指( C ) A.因荷载冲击效应而发生的脆性破坏 B.经过应力多次超过屈服点而发生的塑性破坏 C.在循环荷载作用下，当循环次数达到某值时发生的脆性破坏 D.在循环荷载作用下，当循环次数达到某值时发生的塑性破坏 5.钢材中磷的含量过高时会使钢材( A ) A.冷脆 B.热脆 C.强度降低 D.伸长率提高 6.在以下各级钢材中，冲击韧性保证温度最低的是( D )
A.Q345B B.Q345C C.Q345D D.Q345E 7.冲击韧性值较高的钢材( C ) A.设计强度值较高 B.弹性模量值较高 C.抗脆性破坏的能力较强 D.可焊性较好 8.相同连接形式，当采用高强度螺栓摩擦型连接时，( A ) A.承载力一定高于普通螺栓连接 B.承载力可能低于普通螺栓连接 C.变形可能大于普通螺栓连接 D.变形一定大于高强螺栓承压型连接 9.对接焊缝采用引弧板的目的是( A ) A.消除焊缝端部的焊接缺陷 B.提高焊缝的设计强度 C.增加焊缝的变形能力 D.降低焊接的施工难度 10.图示连接，角钢肢背、肢尖处角焊缝的最大焊脚尺寸分别为( B ) A.9mm，9mm B.6mm，5mm C.9mm，5mm D.6mm，6mm 11.轴心受拉构件采用全焊透对接焊缝拼接，当焊缝质量等级为何级时，必须进行焊缝 强度验算?( C ) A.一级 B.二级 C.三级 D.一级和二级 12.普通螺栓连接中，防止构件端部发生冲剪破坏的方法是( D ) A.验算螺栓抗剪承载力 B.验算螺栓承压承载力
解：由表3-1查得175=w t f N/mm 2，计算长度500=w l mm 对接直焊缝的承载力为[] w t w w w f t l N = =500×20×175=1750 N/mm 2 若采用斜焊缝则，由表2-4查得205=t f N/mm 2 对接斜焊缝的承载力为 []t w w f lt N = =500×20×205=2050 N/mm 2 此时斜焊缝的 []7 .585175 202050 =?= = w t w w w f t N l mm 按规范规定采用1.5:1可达到等强度要求，不必进行验算。
解：（1）计算外力 对接截面承受剪力V ﹦F ﹦180 KN 弯矩M ﹦180×200﹦36×106 N ?mm （2）计算截面几何特征值 ()1010 300?-=w A =2900 mm 2 ())()22 1502112902109910190-??? ?? ? ? -??+ ＋10790900 4104.4899?===a w w a y W mm 3 461026.2352111092.47?=-?==b w w b y I W mm 3 461005.575 10991092.47?=--?==yc I W w w c mm 3 （3）计算内力 查表3-1得185=w t f N/mm 2，215=w c f N/mm 2，125=w v f N/mm 2， 38 .74104.4810364 6=??= = w a w a W M σN/mm 2≤ 185=w t f N/mm 2 77 .1541026.2310364 6 =??= = w b w b W M σN/mm 2≤ 215=w c f N/mm 2
1钢结构：用型钢或钢板制成基本结构，根据使用要求，通过焊接或螺栓连接等方法，按照一定规律组成的结构。 2、塑性破坏：钢材在常温和静力荷载作用下，当其应力到达抗拉强度fu后，产生很大的塑性变形而断裂的现象。 3、沸腾钢：是指在出钢时，向置放钢液的缸管内投入锰作脱氧剂，由于锰的脱氧能力比较弱，脱氧不完全。在浇筑过程中，钢液继续在锭模内产生激烈的碳氧反应，不断有co气泡产生，呈沸腾状态，故称为沸腾钢。 4、焊接应力（焊接变形）：焊接构件在未受荷载时，由于施焊的电弧高温作用而引起的内应力或变形。 5、焊接残余应力：焊件冷缩后残留在焊件内的应力，又称为收缩应力。 6、整体失稳：当钢梁采用工字形或槽形等口薄壁截面时，其侧向抗弯刚度和抗扭刚度，相对而言，要比粗大的钢梁低，可能在弯应力尚未达到屈服点之前，就发生侧向弯扭屈曲，即为整体失稳。 7、稳定平衡：当压力N小于临界值时，干扰消失时，压杆立即回复到原来的直线平衡状态。 8、换算长细比：格构式构件对虚轴力轴的稳定性是以加大长细比的办法来考虑剪切变形的影响。加大后的长细比就称为换算长细比。 9、桁架：由直杆在杆端相互连接而组成的以抗弯为主的格构式结构。 10、闸门：是用来关闭、开启或局部开启水工建筑物中过水孔口的活动结构。主要是控制水位，调节流量。 1、钢结构的特点？ 答：①钢结构自重较轻②钢结构的可靠性较高③钢材的抗震性、抗冲性较好④钢结构制造的工艺化程度较高⑤钢结构可以准备快速的装配⑥容易做成密封结构⑦钢结构极易腐蚀⑧钢结构耐火性差 2、钢结构在水工中的应用有哪些？ 答：①活动式结构②装拆式结构③板结构④高耸结构⑤大跨度结构⑥海工钢结构 3、截面选择的具体步骤是？ 答：①选择梁高h和腹板高度h0 ②选择腹板厚度hw ③选择翼缘尺寸b1和t1 ④梁的强度、整体稳定和挠度的验算。 4、闸门的类型有哪些？ 答：按功用分为：工作闸门、事故闸门、检修闸门和施工闸门 按闸门空口的位置分：露顶闸门、潜孔闸门 按闸门结构形式分为：平面闸门、弧形闸门及船闸上常采用的人字形闸门 5、平面闸门结构布置的主要内容有哪些？ 答：确定闸门上需要的构件，每种构件需要的数目以及确定每个构件所在的位置。 ①主梁的布置②梁格的布置③梁格连接形式④边梁的布置 6、平面闸门门叶结构组成又哪些？ 答：面板、梁格、横向和纵向连接系（即横向和纵向支撑）、行走支承（滚轮或滑块）以及止水等部件组成。 ①边梁、②主轮、③面板顶梁、④水平次梁、⑤横向隔板、⑥纵向连接系、⑦主梁、⑧吊耳 1.焊接连接有哪些缺点？ 1. 缺点是由于焊接连接处局部受高温，在热影响区形成的材质较差，冷却又很快，再加上热影响区的不均匀收缩，易使焊件产生焊接残余应力以及残余变形，甚至可能造成裂缝，导致脆性破坏对结构工作产生不利影响。 2.在桁架体系中，支撑有哪些主要作用？ 2. （1）保证桁架结构的空间几何稳定性，即几何形状不变。（2）保证桁架结构的空间刚度和空间整体性。（3）为桁架弦杆提供必要的侧向支撑点。（4）承受并传递水平荷载。（5）保证结构安装时的稳定且便于安装。 3.系杆的布置原则是什么？ 3. 在垂直支撑的平面内一般设置上下弦系杆；屋脊节点及主要支撑点处需设置刚性系杆，天窗侧柱处及下弦跨中附近设置柔性系杆，当屋架横向支撑设在端部第二柱间时，则第一柱间所有系杆均应为刚性系杆。 4.简述钢梁整体失稳的概念。 4. 钢梁截面一般都设计成高而窄且壁厚较薄的开口截面，以获得弯矩作用平面内较大的抗弯承载力和抗弯刚度，但抗扭和侧向抗弯能力较差。如工字形截面梁，弯矩作用在其最大刚度平面内，当弯矩逐渐增加使梁受压，翼缘的最大弯曲应力达到某一数值时，梁在很小的侧向干扰力作用下，会突然向刚度较小的侧向弯曲，并伴有扭矩而破坏，这种现象称为整体失稳。 5.减小或消除焊接变形有哪些措施？ 5. （1）反变形法即在施焊前预留适当的收缩量和根据制造经验预先造成相反方向和适当大小的变形来抵消焊后
第二章 1死水位：在正常运用的情况下，允许水库消落的最低水位2正常蓄水位：水库在正常运用情况下，为满足设计兴利要求而在开始供水时应蓄到的最高水位3：防洪限制水位：水库在汛期允许兴利蓄水的上限水位4防洪高水位：当遇下游防护对象的设计标准昏睡时，水库为控制下泄流量而拦蓄洪水，在坝前达到的最高水位5设计洪水位：水库鱼大坝设计洪水时，在坝前达到的最高水位6校核洪水位：水库遇大坝校核洪水时，在坝前达到的最高水位7防洪库容：防洪高水位遇防洪限制水位之间的水位8拦洪库容：防洪限制水位与设计洪水位之间的库容9调洪库容：校核洪水位于防洪限制水位之间的库容10有效库容：校核洪水位与死水位之间的库容11年保证率：多年期间正常工作年数占运行总年数的百分比12兴利调节计算：根据国民经济各有关部门的用水要求，利用水库重新分配天然径流的计算13：设计枯水系列：在实测资料中选择出最严重的连续枯水年组，并从该年组最末一年起逆时扣除破坏年数，就得到设计枯水系列14设计代表期：在实际工作中采用简化方法，即从水位资料中选择若干典型年份或典型多年径流系列作为设计代表期 第四章 1资金：一般可供利用的资源，其价值都可以用一定数量的货币资金来表达2社会净产值：生产经营活的中由劳动所创造的新价值，包括必要产品价值和剩余价值3国民经济评价：从全社会国民经济的角度出发，分析用影子价格计算项目所需投入的费用和可以获得的效益，评价建设项目的经济合理性4财务评价：从项目财务核算单位的角度出发，分析用财务价格计算项目所需的支出和可以获得的收益，评价建设项目的财务可行性5影子价格：资源或产品增加或减少一个单位引起的边际效益改变的量值6经济内部效益（EIRR）：使项目在计算期内的经济净现值累计等于0时的折现率7经济净现值：用社会折现率将项目计算期内各年的净效益折算到计算期初的现值之和8经济效益比：以项目效益现值与费用现值之比表示 第五章 1水电站出力：发电机组的出线端送出的功率2水电站保证出力：水电站在长期工作中符合水电站设计保证率要求的苦水期平均出力3电力负荷图：电力系统中所有用户所需出力N随时间t变化曲线4装机容量：电站上所有机组铭牌出力之和最大工作容量：为了满足系统最大负荷要求设置的容量备用容量：当系统在最大负荷时发生负荷跳动因而短时间超过了设计最最大负荷时，或者机组发生偶热停机事故时，或者进行停机检修等情况，需准备的额外容量5必须容量：最大工作容量和备用容量之和6重复容量：在汛期，为了减少弃水额外增大水电站的容量，使在丰水期多发电，由于这部分加大的容量不能当做工作容量，称为重复容量6空闲容量：系统内暂时闲置的容量受阻容量：当某一时期由于机组发生事故，或停机检修，或火电站因缺乏燃料，水电站因水量和水头不足等原因，使部分容量受阻不能工作，这部分容量称为受阻容量 第六章 1极限死水位：水库运行水位允许比设计死水位还低一些，称为极限死水位2备用库容：设计死水位与极限死水位之间的库容3负荷备用容量：电力系统必须随时准备一部分备用容量，当突荷出现时，不致因系统容量不足而使周波降低到小于规定值，从而影响供电质量，这部分容量称为负荷备用容量。4事故备用容量：在电力系统中尚需另装设一部分容量昨晚备用容量，当有机组发生事故时它们能够立即投入系统代替事故机组工作，这种备用容量称为事故备用容量5水库正常蓄水位：水库在正常运用情况下，为满足设计兴利要求在开始供水前应蓄到的最高水位 第七·八章
《水工钢结构(本科)》18年3月在线作业 一、单选题（共20 道试题，共100 分。） 1. 在焊接组合梁的设计中，腹板厚度应( ) A. 愈薄愈好 B. 愈厚愈好 C. 厚薄适当 D. 厚薄无所谓 正确答案：C 2. 在设计中不得任意加大焊缝，避免焊缝立体交叉和在一处集中大量焊缝。同时焊缝的布置应尽可能对称于构件重心( ) A. 正确 B. 错误 正确答案：A 3. 塑性好的钢材，则( ) A. 韧性也可能好 B. 韧性一定好 C. 含碳量一定高
D. 一定具有屈服平台 正确答案：A 4. 在焊接结构中，对焊缝质量等级为3级、2级焊缝必须在结构设计图纸上注明，1级可以不在结构设计图纸中注明( ) A. 正确 B. 错误 正确答案：B 5. 热轧成型的普通工字钢，由于辊轧成型的原因，翼缘和腹板机械性能有差别，腹板的性能优于翼缘( ) A. 正确 B. 错误 正确答案：A 6. 对于轴心受拉构件和轴心受压构件，在高强度螺栓摩擦型连接处的强度计算，不仅要计算净载面处的强度，而且还要计算毛载面处的强度 A. 正确 B. 错误 正确答案：A 7. 在焊接连接中，角焊缝的焊脚尺寸hf 愈大，连接的承载力就愈高（） A. 正确 B. 错误
正确答案：B 8. 具有中等和较大侧向无支承长度的钢结构组合梁，截面选用是由抗弯强度控制设计，而不是整体稳定控制设计( ) A. 正确 B. 错误 正确答案：B 9. 格构式轴心受压构件绕虚轴稳定临界力比长细比相同不实腹式轴心受压构件低。原因是剪切变形大，剪力造成的附加挠曲影响不能忽略( ) A. 正确 B. 错误 正确答案：A 10. 在焊接工字形组合梁中，翼像与腹板连接的角焊缝计算长度不受60hf的限制，是因为( ) A. 截面形式的关系 B. 施焊次序的关系 C. 梁设置有加劲助的关系 D. 内力沿侧面角焊缝全长分布的关系 正确答案：D 11. 钢材容重大，但强度高，因面在相同荷载作用下，用钢材制造的钢结构重量比其它常用材料(砼、砖石)制成的结构轻( ) A. 正确
东北农业大学20春《水工钢结构》正考在线测试试题 试卷总分:100 得分:20 一、单选题(共5 道试题,共10 分) 1.（）桁架在水工建筑物中应用最广。 A.梯形钢 B.平行弦 C.三角形 2.最小梁高是指在正常使用时，梁的挠度（）容许挠度的最小梁高。 A.超过 B.等于 C.不超过 3.（）闸门结构简单，受力明确，制造和安装也比较方便，在大跨度露顶式闸门中经常采用。 A.多梁式闸门 B.双梁式闸门 4.梯形和平行弦桁架的高度常采用H≈（）L。 A.1/5~1/10 B.1/4~1/6 C.1/1.5~1/2.5 5.次梁与主梁的连接有铰接和（）两种。 A.钢接 B.螺栓连接 C.焊接 二、判断题(共5 道试题,共10 分) 6.门叶结构是一个水平放置的梁板结构。（）X 7.轴心受压柱一般设计成刚接柱脚。（X） 8.同一种钢材在不同的工作条件下，只能发生塑性破坏，不能发生脆性破坏。（）√ 9.吊耳虽小，但关系到闸门的安全运行。（）√ 10.型钢梁的实际步骤是：（1）计算内力，（2）选择截面。（）X 三、名词解释(共5 道试题,共20 分) 11.平面钢桁架 是指由直杆在端部互相连接而组成的以抗弯为主的格构式结构。 12.事故闸门
是指当闸门的上游或下游水道或其设备发生故障时，能在动水中关闭的闸门。 13.拉弯构件 是指同时受轴心拉力N以及弯矩M的构件。 14.临界荷载 能保持梁整体稳定的最大荷载。 15.闸门门叶结构 是指直接用来封堵或开启孔口的活动部分。 四、问答题(共10 道试题,共60 分) 16.桁架外形的选择应考虑哪些因素？ 应充分考虑使用要求、受力合理、节约钢材、桁架与柱或其他构件的连接方法（铰接或钢接），以及整个桁架的刚度等问题。此外，为了便于制造和安装，应尽量使桁架的杆件及节点统一化。 17.平行弦桁架的最大优点是什么？怎样提高整体结构的刚度？ （1）它的最大优点是弦杆和腹杆长度均能一致，节点的构造可以统一，上下弦杆的拼接数量较少。（2）平行弦桁架两端可以和钢柱做成刚性连接，共同形成承重刚架，这样可以提高整体结构的刚度。 18.简述实腹式轴心受压柱截面设计的步骤。 （1）假定柱子的长细比，求出所需的截面面积A。（2）求两个主轴所需的回转半径ix，iy。（3）根据截面面积A和回转半径ix iy 优先选用轧制型钢，如普通工字钢、H型钢等。（4）根据A，h，b，并考虑构造要求和局部稳定等，初拟截面尺寸。（5）计算截面的几何特征并验算柱子的强度、整体稳定、局部稳定和刚度。 19.减小或消除焊接残余应力有哪些措施？ （1）在构造设计方面应着重避免能引起三向拉应力的情况；（2）在制造方面应选用适当的焊接方法、合理的装配及焊接次序，尽量使各焊接件能自由收缩。 20.焊接连接有哪些缺点？ 缺点是由于焊接连接处局部受高温，在热影响区形成的材质较差，冷却又很快，再加上热影响区的不均匀收缩，易使焊件产生焊接残余应力以及残余变形，甚至可能造成裂缝，导致脆性破坏对结构工作产生不利影响。 21.在桁架体系中，支撑有哪些主要作用？ （1）保证桁架结构的空间几何稳定性，即几何形状不变。（2）保证桁架结构的空间刚度和空间整体性。（3）为桁架弦杆提供必要的侧向支撑点。（4）承受并传递水平荷载。（5）保证结构安装时的稳定且便于安装。 22.系杆的布置原则是什么？ 在垂直支撑的平面内一般设置上下弦系杆；屋脊节点及主要支撑点处需设置刚性系杆，天窗侧柱处及下弦跨中附近设置柔性系杆，当屋架横向支撑设在端部第二柱间时，则第一柱间所有系杆均应为刚性系杆。 23.简述钢梁整体失稳的概念。 钢梁截面一般都设计成高而窄且壁厚较薄的开口截面，以获得弯矩作用平面内较大的抗弯承载力和抗弯刚度，但抗扭和侧向抗弯能力较差。如工字形截面梁，弯矩作用在其最大刚度平面内，当弯矩逐渐增加使梁受压，翼缘的最大弯曲应力达到某一数值时，梁在很小的侧向干扰力作用下，会突然向刚度较小的侧向弯曲，并伴有扭矩而破坏，这种现象称为整体失稳。 24.减小或消除焊接变形有哪些措施？ （1）反变形法即在施焊前预留适当的收缩量和根据制造经验预先造成相反方向和适当大小的变形来抵消焊后变形；（2）采用合理的焊接和装配顺序控制变形也十分有效；（3）焊接变形的矫正方法，以机械矫正和局部火焰加热矫正较为常用。 25.焊接连接有哪些优点？ 优点是不削弱构件截面，可省去拼接板，结构简单，节约钢材，制造加工方便，密封性能好，易于自动化作业，生产效率高。