河海大学钢结构知识点
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完整版)钢结构知识点总结第一章:钢结构的特点和应用范围钢结构具有自重较轻、可靠性高、抗震抗冲击性好、制造工业化程度高、塑性和韧性好、密闭性好、强度高等特点。
因此,它适用于大跨度结构、高层建筑、工业建筑、轻质结构、高耸结构、活动式结构、可拆卸或移动的结构、和大直径管道等领域。
结构设计的目的是确保安全性、耐久性和适用性。
荷载效应S和结构抗力R是影响结构可靠性的重要因素,而功能函数Z=R-S则用于描述结构完成预定功能状态。
极限状态设计方法包括承载能力极限状态和正常使用极限状态。
第二章:钢结构的材料钢材按照脱氧方法分为沸腾钢、半镇静钢、镇静钢、脱氧剂硅和锰。
热轧型钢是通过加热钢锭至1200-1300度,然后通过轧钢机将其轧制成所需形状和尺寸的钢材。
钢材的热处理方法包括淬火、正火和回火。
钢材疲劳是指在反复荷载下,在应力低于钢材抗拉强度甚至低于屈服点时突然断裂,属于脆性破坏。
焊接结构的应力幅和非焊接结构的应力幅和应力比是导致钢材疲劳的主要原因。
钢材的强度设计值按厚度划分是因为随着厚度或直径的减小,钢材的致密性较好,强素提高,塑性也提高,存在大缺陷的几率较小。
碳、硫和磷对钢材的性能有不同的影响。
钢结构的连接方法及其特点钢结构常用的连接方法包括焊缝连接、螺栓连接和铆接。
其中,焊缝连接适用于刚接和除直接承受动力荷载的结构外的大多数情况,具有构造简单、节约钢材、加工方便等优点,但也存在脆性增大、产生残余应力及残余变形等缺点。
螺栓连接适用于铰接,可以使用普通螺栓连接和高强度螺栓连接,具有现场作业快、容易拆除、维修方便等优点,但会增加制造工作量,削弱构件截面,比焊接多费钢材。
铆接适用于受力较小的情况下,具有塑性和韧性好、传力可靠、易于检查和保证等优点,但工艺复杂,用钢量多。
4.钢材牌号的表示方法国际上钢号的表示方法一般包括三个部分,即字首符号、钢材的强度值和钢材的质量等级。
以Q235-E43、Q345-E50、Q390、Q420-E55为例,43代表焊缝熔敷金属或对接焊缝的抗拉强度。
钢结构的特点:1.钢材强度高、塑性和韧性好2.钢结构的重量轻3.材质均匀,和力学计算的假定比较符合4.钢结构制作简便,施工工期短5.钢结构密闭性好6.钢结构耐腐蚀性差7.钢材耐热但不耐火8.钢结构可能发生脆性断裂钢结构的破坏形式钢材有两种性质完全不同的破坏形式,即塑性破坏和脆性破坏。
钢结构所用材料虽然有较高的塑性和韧性,但一般也存在发生塑性破坏的可能,在一定条件下,也具有脆性破坏的可能。
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强度fu 后才发生。
破坏前构件产生较大的塑性变形,断裂后的断口呈纤维状,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,塑性变形后出现内里重分布,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。
构件应力超过屈服点,并且达到抗拉极限强度后,构件产生明显的变形并断裂。
常温及静态荷载作用下,一般为塑性破坏。
破坏时构件有明显的颈缩现象。
常为杯形,呈纤维状,色泽发暗。
在破坏前有很明显的变形,并有较长的变形持续时间,便于发现和补救。
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材的屈服点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,特别是缺口和裂缝,常是断裂的发源地。
破坏前没有任 何预兆,破坏时突然发生的,断口平直并呈有光泽的晶粒状。
由于脆性破坏前没有明显的预兆,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,因此,在设计,施工和使用过程中,应特别注意防止钢结构的脆性破坏。
在破坏前无明显变形,平均应力也小(一般都小于屈服点),没有任何预兆。
局部高峰值应力可能使材料局部拉断形成裂纹;冲击振动荷载;低温状态等可导致脆性破坏。
平直和呈有光泽的晶粒。
突然发生的,危险性大,应尽量避免。
钢结构设计原理复习第一章绪论1、钢结构的特点(前5为优点,后三为缺点)1)强度高、重量轻2)材质均匀,塑性、韧性好3)良好的加工性能和焊接性能(易于工厂化生产,施工周期短,效率高、质量好)4)密封性能好 5 )可重复性使用性 6 ) 耐热性较好,耐火性差7)耐腐蚀性差8)低温冷脆倾向2、钢结构的应用1)大跨结构【钢材强度高、结构重量轻】(体育馆、会展、机场、厂房)2)工业厂房【具有耐热性】3)受动力荷载影响的结构【钢材具有良好的韧性】4)多层与高层建筑【钢结构的综合效益指标优良】(宾馆、办公楼、住宅等)3、结构的可靠度:结构在规定的时间(50年),规定的条件(正常设计、正常施工、正常使用、正常维护)下,完成预定功能的概率。
4、结构的极限状态:承载能力极限状态(计算时使用荷载设计值)、正常使用极限状态(荷载取标准值)5、涉及标准值转化为设计值的分项系数:恒荷载取1.2 活荷载取1.4第二章钢结构的材料1、钢材的加工①热加工:指将钢坯加热至塑性状态,依靠外力改变其形状,生产出各种厚度的钢板和型钢。
(热加工的开轧和锻压温度控制在1150-1300℃)②冷加工:指在常温下对钢材进行加工。
(冷作硬化现象:钢材经冷加工后,会产生局部或整体硬化,即在局部或整体上提高了钢材的强度和硬度,降低了塑性和韧性的现象)③热处理:指通过加热、保温、冷却的操作方法,使钢材的组织结构发生变化,以获得所需性能的加工工艺。
(退火、正火、淬火和回火)3、钢材的六大机械性能指标屈服点f y:它是衡量钢材的承载能力和确定钢材强度设计值的重要指标。
(作为钢结构设计可以达到的最大应力)抗拉强度f u:它是钢材破坏前所能承受的最大应力。
(强度的安全储备)伸长率δ:代表材料断裂前具有的塑性变形能力。
断面收缩率ψ:断面收缩率ψ越大,钢材的塑性越好。
冷弯性能(塑性):钢材在冷加工(常温下加工)产生塑性变形时,对发生裂缝的抵抗能力。
冲击韧性:【韧性:反映钢材抵抗冲击荷载、动力荷载的能力,是钢材在变形和断裂中吸收能量的度量。
一、钢结构的特色钢结构是采纳钢板、型钢经过连结而成的结构。
长处:(1)钢材强度高,材性好(2)钢结构的重量轻(3)钢结构制作工业化程度高,施工工期短(4)钢结构密闭性好(5)钢结构造型雅观,拥有轻快灵便的成效(6)钢结构切合可连续发展的需要弊端:(1)失稳和变形过大造成损坏( 2)钢结构耐腐化性差( 3)钢材耐热但不耐火( 4)钢结构可能发生脆性损坏。
二、螺栓的五种损坏形式( 1)栓杆被剪切 -- 当栓杆直径较细而板件相对较厚是可能发生。
(2)孔壁挤压损坏 -- 当栓杆直径较粗而相对板件较薄可能发生。
(3)钢板被拉断 -- 当板件因螺栓孔削弱过多时,可能沿开孔截面发生破断。
(4)端部钢板被剪开 -- 当顺受力方向的端距过小时可能发生。
(5)栓杆受弯损坏 -- 当栓杆过长时可能发生。
三、塑形损坏和脆性损坏的特色及意义塑形损坏的主要特色是:损坏前拥有较大的塑形变形,常在方才表面出现显然的相互垂直交织的锈迹剥落线。
只有当构件中的应力达到抗拉强度后才会发生损坏,损坏后的断口城纤维状,色彩发暗。
因为塑形损坏前总有较大的塑形变形发生,且连续时间加长,简单被发现和抢修加固,所以不至于发生严重结果。
钢材塑形损坏前的较大塑形变形能力,能够实现建立和结构中的内力重散布,钢结构的塑形设计就是成立在这类足够的塑形变形能力上。
脆性损坏的主要特色是损坏前塑性变形很小,或根本没有塑性变形,而忽然快速断裂。
计算应力可能小于钢材的折服点,断裂从应力集中处开始,损坏后的断口平直,呈有光彩的晶粒状或有人字纹。
因为损坏前没有任何先兆,损坏速度又极快,没法觉察和挽救,并且一旦发生常引起整个结构的损坏,结果特别严重,所以在钢结构的设计、施工和使用过程中,要特别注意防备这类损坏的发生。
四、钢材的主要性能( 1)单向平均拉伸时钢材的性能( 2)钢材在复杂应力状态下的折服条件( 3)冷弯性能( 4)冲击性能( 5)可焊性五、三个重要的力学性能指标( 1)折服点( 2)抗拉强度( 3)伸长率塑性:钢材的塑性为当应力超出折服点后,能产生显着的剩余变形。
钢结构基本知识归纳总结钢结构材料一、思考题:1、建筑钢材有几种可能的破坏形式?各自的特征是什么?2、说明将建筑钢材简化为理想弹塑性体的依据。
并在以后学习构件强度计算时注意应用理想弹塑性体的概念。
3、建筑钢材有哪几项机械性能指标?每项性能指标衡量哪些方面的性能?4、承重结构钢材至少要保证哪几项机械性能指标和化学成分含量符合要求?对何种结构尚需保证冷晚试验合格?甚至需提出相应的冲击任性Cv值要求?5、碳含量对钢材机械性能的影响如何?什么结构的钢材需对碳含量加以限制?6、硫,磷各对钢材性能的影响如何?7、试述应力集中产生的原因、后果及设计中应如何考虑?8、钢材机械性能为什么要按厚度或直径进行分组?9、试总结哪些因素会使钢材变脆?10、防止脆性破坏的有效方法是合理设计、正确制造和正确使用三个方面的相互配合。
根据自己的理解试述在上述三方面中各自应包含哪些主要内容?11、Q235钢四个质量等级在脱氧方法和机械性能方面各有什么不同?12、试述低合金结构钢牌号表示方法及冶金工厂对所供应钢材应保证哪些项目,还可附加保证哪些项目?二、归纳总结:1、建筑钢材有两种可能的破坏形式--塑性破坏和脆性破坏,二者的特征可从塑性变形、名义应力、断口形式三方面来理解。
影响脆性破坏的因素有有害化学元素、冶金缺陷等,但总的来看,钢材的质量、应力集中和低温的影响比较大。
防止脆性破坏必须合理设计、正确制造和正确使用三者的相互配合。
2、钢材的ζ-ε曲线在下列标准条件下获得的:Ⅰ)标准试件(无应力集中);Ⅱ)静荷载一次拉伸到破坏;Ⅲ)试验温度为20°C。
按建筑钢材的ζ-ε曲线其工作可分为弹性、弹塑性、塑性和强化四个阶段,并将其简化成理想弹塑性体。
从拉伸试验得到抗拉强度fu、屈服强度fy、伸长率δ5三个钢材基本性能指标,fu、fy是静力强度指标,δ5是钢材在静荷载作用下塑性性能指标。
承重结构钢材都应具有这三个指标合格的保证,对重要或需要冷加工的构件,其钢材尚应具有冷弯试验的合格保证。
钢结构复习资料一、钢结构概述1、钢结构是指用钢材料组成的结构,主要指以钢材为主,由钢柱、钢梁、钢架等构件组成的结构。
2、钢结构的特点:强度高、自重轻、构造精密、安装方便、耐久性好。
3、钢结构的应用范围:主要用于大型厂房、场馆、超高层建筑、桥梁、高速公路等。
二、钢结构的材料1、钢材的种类:碳素钢、合金钢。
2、钢材的力学性能:抗拉强度、屈服强度、伸长率、冲击韧性。
3、钢材的工艺性能:可焊性、可加工性。
4、钢材的质量控制:化学成分分析、力学性能试验、金相组织检验。
三、钢结构的设计与计算1、结构设计的基本原则:安全、适用、经济、美观。
2、结构设计的内容:荷载分析、结构计算、节点设计。
3、结构设计的基本步骤:方案设计→初步设计→详细设计→施工图设计。
4、结构分析方法:力法、位移法、能量法。
5、节点设计方法:焊接节点、螺栓连接节点、铆钉连接节点。
四、钢结构的制造与安装1、钢结构制造的基本步骤:材料准备→加工制作→焊接→检验。
2、钢结构安装的基本步骤:基础准备→构件吊装→连接固定→调整验收。
3、钢结构施工质量控制:原材料质量、加工精度、焊接质量、安装精度。
4、钢结构施工安全控制:高处作业安全、吊装作业安全、焊接作业安全。
五、钢结构的维护与检修1、钢结构防腐措施:涂装防腐涂料、阴极保护等。
2、钢结构防火措施:喷涂防火涂料、空心钢填充珍珠岩等。
3、钢结构检修周期:一般每年一次,重要结构每年至少两次。
钢结构设计原理复习资料一、钢结构设计的基本原则1、安全性原则:钢结构设计应始终以安全为首要考虑因素,确保结构在正常运营状态下不出现危险情况,即使在突发事件发生时也能保持一定的稳定性。
2、经济性原则:在满足安全性和功能性的前提下,钢结构设计应尽可能地降低成本,提高经济效益。
3、功能性原则:钢结构设计应满足建筑物的使用功能和业主的需求,确保结构在使用过程中具有良好的工作性能。
4、环保性原则:钢结构设计应尽量减少对环境的影响,采用环保材料和节能技术,降低能耗和碳排放。
河海大学钢结构知识点(最终得94分)填空十道题30分选择十道题10分计算45分(焊缝,螺栓,受压构件)简答15分(3道)第一章绪论钢结构定义:由型钢、钢板或钢索等为主要受力构件,采用焊接、螺栓等连接方式建造的工程结构钢结构特点:1、可靠性高2、材料强度高、结构自重轻3、塑性、韧性好4、制作与安装工业化程度高、施工周期短5、密闭性能好6、耐腐蚀性差7、耐热性较好,耐火性差8、低温冷脆倾向钢结构应用范围:1.大跨度空间结构2.高层建筑3.工业建筑4.轻型结构5.高耸结构6.活动式结构(应用水利工程)7.可拆卸或移动结构8.容器和大直径管道9.抗震要求高的建筑10.急需早日交付使用的工程11.特种结构结构设计的目的:钢结构满足可靠性必须具备的功能:1.安全性:结构在正常施工和正常使用条件下,承受可能出现的各种作用的能力,以及偶然事件发生时,仍保持必要的整体稳定性的能力2.适用性:结构在正常使用条件下满足良好的工作性能3.耐久性:结构在正常维护条件下具有足够的耐久性能结构的安全性、适用性、耐久性总称为结构的可靠性结构设计的目的是:在满足可靠性的前提下,做到可持续发展、技术先进、经济合理和确保质量设计方法:1.概率极限状态设计法两种极限状态:a)承载能力极限状态(强度,稳定问题。
荷载及材料使用设计值)b)正常使用极限状态(刚度问题。
荷载和材料使用标准值)荷载设计值大于标准值(乘荷载分项系数),材料相反2.容许应力设计法(使用荷载标准值。
疲劳设计采用容许应力法,其他采用概率极限状态设计法)结构安全等级:一级:重要工业和民用建筑二级:一般工业和民用建筑三级:次要建筑物钢结构连接以破坏强度而非屈服作为承载能力极限(非设计)关于疲劳:焊接件存在残余应力,故抗疲劳性能差根据荷载形式分类:常幅疲劳、变幅疲劳疲劳计算采用容许应力幅法,故荷载采用标准值,不乘动力系数疲劳强度与钢材种类无关第二章塑性破坏:构件产生明显的变形并断裂破坏应力超过屈服强度f y,并达到抗拉强度f u脆性破坏:破坏前无明显变形破坏应力小于屈服强度f y钢结构设计取屈服强度f y作为强度极限承载力指标三个基本机械性能指标:屈服强度f y(E=0)、抗拉强度f u、伸长率δ(反映塑性变形能力)影响可焊性的因素:含碳量、碳当量、板厚、钢材屈服强度(均与焊接难度正相关)影响钢材性能的主要因素(钢材的转脆因素):1.化学成分的影响(转脆因素:CSPON含量过高)增加碳含量,钢材强度提高,但塑性、韧性、冷弯性能、可焊性、抗腐蚀能力下降低碳钢(C<0.25%);中碳钢;高碳钢(C>0.6%)有利元素:锰、硅,(二者作为脱氧剂,并提高强度)硅过量:塑性、韧性、抗腐蚀能力、可焊性下降锰过量:可焊性下降有害元素:硫、磷,(二者降低塑性、韧性、可焊性)氮磷太多导致冷脆氧硫太多导致热脆2.钢材生产过程的影响(转脆因素:沸腾钢和厚钢板比镇静钢和薄钢板脆)①浇筑:镇静钢(气泡少,强度、塑性↑)、沸腾钢(气泡多,冲击韧性、抗冷脆性能、抗疲劳性能↓)②轧制:使得钢材组织密实,强度、韧性↑③热处理:淬火(强度硬度↑塑性韧性↓),正火,回火(脆性↓)3.温度的影响(转脆因素:低温、高温)200℃以内无变化高温:250℃左右:抗拉强度↑,塑性韧性↓,易脆性破坏,氧化膜呈蓝色,称“蓝脆”,应避免在蓝脆温度热加工超过300℃:屈服强度↓、抗拉强度↓,塑性↑低温冷脆:强度↑,塑性、韧性↓4.冷加工硬化和时效硬化的影响(转脆因素:冷作硬化和时效硬化)冷加工硬化:强度↑,塑性、韧性↓时效硬化(随时间增长):强度↑,塑性、韧性↓5.复杂应力状态的影响(转脆因素:同号主应力)同号三向应力发生脆性破坏(趋向),但由于钢材塑性较好,不影响静力极限承载力6.应力集中的影响(转脆因素:同号空间拉应力)同号应力约束塑性变形,最终脆断不影响静力极限承载力,但负温或动载下易脆断7.荷载作用速度的影响(转脆因素:动荷载)加荷过快脆断钢的种类:1.按化学成分:碳素钢、合金钢(钢结构常用:碳素结构钢、低合金高强度结构钢)合金含量:低合金钢(≤5%)、中合金钢、高合金钢(>10%)2.按脱氧程度:镇静钢、沸腾钢、半镇静钢、特殊镇静钢碳素结构钢Q235BF的含义:屈服强度为235MPa的B级沸腾钢碳素结构钢的表达方式:屈服点的字母Q+屈服强度值+质量等级(A、B、C、D、E,E最好,Q235没有E)+脱氧方法符号(F、B、Z、TZ)钢结构主要钢材:热轧钢板、热轧型钢、冷成型薄壁型钢优先使用型钢热轧型钢:角钢、槽钢、工字钢、H型钢角钢表示方法:“∟”后加“长边×短边×厚度”(不等边角钢)加“边长×厚度”(等边角钢)H型钢与工字钢相比:翼缘宽,等厚度,分布更合理,抗弯刚度大,用钢量少第三章钢结构连接钢结构的连接方法:焊缝连接(最主要)、螺栓连接、铆钉连接焊接特点:优点:1.构造简单2.节约钢材3.不削弱截面4.施工快速5.连接的密闭性好,刚度大缺点:1.焊缝热影响区内钢材变脆2.产生焊接残余应力、残余变形3.低温冷脆问题不同强度构件焊接,焊条与低强度一方适应:Q235和Q345钢的构件焊接,采用E43螺栓连接特点:优点:1.施工简单,装拆方便2.高强螺栓连接紧密、耐疲劳,受动载可靠缺点:1.开孔截面削弱2.拼装对孔,增加工作量3.需要搭接或拼接板、角钢等连接件,费料焊接方法:1.电弧焊(主要)2.电阻焊3.熔嘴电渣焊药皮的作用:1.稳定电弧;2.形成保护气体和熔渣,防止氧、氮使钢材变脆;3.合金元素改善焊缝力学性能按焊缝构造分类:对接焊缝、角焊缝质量检验:焊缝分为三级,I、II级需要外观检查和超声波探伤,III级只需外观检查对接焊缝为III级时强度比焊件低,须验算对接焊缝传力特点:直接、平顺,无显著应力集中,受力性能良好侧焊缝:强度低,塑性好端焊缝:应力集中严重,强度高,塑性差hf过小:热量小,冷却快焊缝易产生裂纹不易焊透hf过大:薄焊件易烧穿或咬边,热影响区大,残余应力和残余变形,易脆裂焊接残余应力成因:不均匀温度场导致焊件不均匀的膨胀和收缩残余应力种类:纵向残余应力、横向残余应力、沿厚度方向的残余应力残余应力对静力承载能力无影响减小焊接残余应力和残余变形的方法:1.合理的焊缝设计(焊缝尺寸适当、焊脚尺寸不宜过大,宜用细长焊缝;焊缝不宜集中)2.合理安排焊接及制造工艺普通螺栓传递剪力机理:栓杆受剪,孔壁承压摩擦型高强螺栓工作机理:受剪螺栓破坏的五种形式(后两种可以不用计算直接解决):1.螺栓剪断(板厚,螺栓细)2.钢板孔壁挤压破坏(板薄,螺栓粗)3.钢板拉断(板开孔,截面削弱)4.端部钢板剪坏(螺栓端距过小,不小于2d即可)5.螺栓弯曲破坏(板厚,螺栓细长,总厚度不大于5d即可)10.9级高强度螺栓的含义:10表示热处理后最低抗拉强度为1000。
1、钢结构的主要特点和合理应用范围特点:1、强度高、自重轻;2、材质均匀,且塑性、韧性好;3、良好的加工性能和焊接性能;4、密闭性好;5、钢材的可重复适用性;6、钢材耐热但不耐火;7、耐腐蚀性差;8、钢结构的低温冷脆倾向;合理应用范围:大跨结构、工业厂房、受动力荷载影响的结构、多层和高层结构、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;2、承载能力极限状态包括构件和连接的强度破坏、疲劳破坏、和因过度变形而不适于继续承载,结构丧失稳定,结构转变为机动体系和结构倾覆;正常使用极限状态包括影响结构、构件和非结构构件正常使用或耐久性能的局部损坏;3、塑性破坏:试件拉断时有比较大的伸长和变细,断口呈纤维状,色发暗,有时还能看到滑移的痕迹,断口与作用力的方向约呈45°,塑性变形后出现内力重分布,会使结构中原先应力不均匀的部分趋于均匀,同时提高结构的承载能力;脆性破坏:在拉断前塑性变形小,且几乎无任何迹象而突然断裂,其断口平齐,呈有光泽的晶粒状或人字纹,塑性降低,破坏没有任何预兆,破坏速度极快,无法察觉和补救;4、四个阶段:弹性阶段、弹塑性阶段、塑性阶段、强化阶段;比例极限fp、屈服强度fy、抗拉强度fu、伸长率、断面收缩率、冲击韧性、冷弯性能;四个机械力学性能:强度、塑性、冷弯性能、韧性(冲击韧性);5、C%增加,屈服点抗拉强度提高,塑性冲击韧性下降,冷弯性能、可焊性、抗锈蚀性恶化,易脆断;P的存在降低钢的塑性、韧性、冷弯性能、焊接性能,冷脆;S的存在降低塑性、疲劳强度、抗锈蚀性能、焊接性能,热脆;6、钢材疲劳破坏特征:1、疲劳破坏具有突然性,破坏前没有明显的宏观塑性变形,属脆性断裂;2、疲劳破坏的断口与一般脆性断口不同,可分为三个区域:裂纹源、裂纹扩展区和断裂区;3、疲劳对缺陷十分敏感;7、Q235-E43;Q345-E50;Q390&Q420-E55;8、侧面角焊缝主要承受剪应力,塑性好、弹性模量低、强度较低,应力沿焊缝长度方向分布不均匀,呈两端大中间小,焊缝越长,分布越不均匀,但进入塑性工作阶段时产生应力重分布;正面角焊缝受正应力和剪应力,应力沿焊缝分布均匀,焊根处有很大的应力集中,刚度大、塑性差、破坏时变形小、强度较高,平均破坏强度为侧面角焊缝的1.35倍以上;9、焊接残余应力和焊接残余变形的原因:由于不均匀温度场,导致罕见不均匀的膨胀和收缩,从而使焊件内部残存应力并引起变形;分为纵向、横向、厚度方向残余三种应力,对静力强度无影响,降低结构刚度、压杆稳定承载力、(低温冷脆的影响)在低温下,更易形成冷脆断裂、(对疲劳强度的影响)产生阻碍塑性变形的残余应力,材料变脆,裂纹容易产生和开展;10、当螺栓直径较小而钢板相对较厚—栓杆剪断;受剪连接计算保证当螺栓直径较大而钢板相对较薄—孔壁挤压坏;受剪连接计算保证当钢板因螺孔削弱过多—钢板拉断;构件强度验算当端距过小时—端部钢板剪断;螺栓端距l1大于或等于2d保证当螺杆过长—栓杆受弯破坏;使螺栓的夹紧长度为4至6倍(普通螺栓)和5到7倍(高强度螺栓)螺栓直径的条件下不会发生11、梁丧失整体稳定的现象、原因和实质梁在偶然的很小侧向干扰力的作用下,会突然想刚度较小的侧向弯曲,并伴随扭转,此时若除去侧向干扰力,侧向弯扭变形也不再消失,若弯矩再略增加,则弯扭变形将迅速增大,梁随之失去承载能力,这种现象称为梁丧失整体稳定;原因:梁的失稳是从稳定平衡状态转变为不稳定平衡状态,并产生侧向弯扭屈曲,并相应产生临界弯矩Mcr和临界压力σcr;12、影响梁整体稳定的因素侧向抗弯刚度EIy、抗扭刚度GIt、翘曲刚度EIw越大,Mcr越高;梁两端的支承条件的约束程度越高,Mcr越高;侧向支承点间的距离l1越小,Mcr越高;受压翼缘宽大的截面,Mcr也相应提高;荷载的种类和作用位置的影响;13、增强梁的稳定性的措施1、增大梁的截面尺寸,增大受压翼缘高度最为有效;2、增加侧向支承系统,减小构件侧向支承点间的距离;3、当梁跨内无法增设侧向支撑时,应采用箱形截面;4、增加梁两端的约束提高其稳定承载能力;14、不需要验算整体稳定性的情况:1、当有铺板密铺在梁的受压翼缘上并与其牢固相连,能阻止梁的受压翼缘侧向位移;2、l1/b1满足相应表格的规定,此时整体稳定系数已大于1;3、重型吊车梁和锅炉构架大板梁采用箱形截面,须满足h/b。
1承受动力荷载作用的钢结构,应选用塑性,冲击韧性好的钢材。
2冷作硬化会改变钢材的性能,将使钢材的屈服点提高,塑性和韧性降低。
3钢材五项机械性能指标是屈服强度、抗拉强度、冷弯性、伸长率、冲击韧性。
4钢材中氧的含量过多,将使钢材出现热脆现象。
5钢材含硫量过多,高温下会发生热脆,含磷量过多,低温下会发生冷脆。
6时效硬化(老化)会改变钢材的性能,将使钢材的强度提高,塑性韧性降低。
7影响钢材性能的因素:化学成分,成材过程,钢材硬化,温度,集中应力,反复荷载作用8钢材在250ºC度附近有抗拉强度、硬度提高伸长率降低现象,称之为蓝脆现象。
9钢材硬化的三种情况;冷作硬化,时效硬化,应变时效硬化10钢材的主要性能:抗拉强度,屈服强度,伸长率12钢材牌号Q235-BF,其中235表示屈服强度 ,B表示质量等级B级 ,F表示沸腾钢。
13钢材的三脆是指热脆、冷脆、蓝脆。
14焊接结构选用焊条的原则是,计算焊缝金属强度宜与母材强度相适应。
15钢材中含有C、P、N、S、O、Cu、Si、Mn、V等元素,其中S P O N为有害的杂质元素。
16衡量钢材塑性性能的主要指标是伸长率。
17结构的可靠指标β越大,其失效概率越小。
18承重结构的钢材应具有屈服强度、抗拉强度、伸长率和冷弯性、硫磷极限含量的合格保证,对焊接结构尚应具有含碳量的合格保证;对于重级工作制和起重量对于或大于50 t中级工作制焊接吊车梁类似结构的钢材,应具有常温冲击韧性的保证。
19冷弯性能合格是鉴定钢材在弯曲状态下塑性变形能力和钢材质量的综合指标20结构有哪两种极限状态:承载能力极限状态,正常使用极限状态21工程结构必须具备哪些功能:安全性,使用性,耐久性,总称为结构的可靠性22疲劳破坏的三个阶段:裂纹的形成,裂纹的缓慢扩展,迅速断裂23钢材的选择:结构的重要性,荷载的性质,连接方法,工作环境,钢材厚度24焊缝连接形式:对接搭接T形连接角部连接25钢结构的连接方法通常有焊缝连接,铆钉连接和螺栓连接三种。
26焊缝残余应力:纵向焊接残余应力,横向,厚度方向。
产生原因:焊接加热和冷却过程中不均匀收缩变形27梁的刚度用梁在标准荷载作用下的挠度来衡量28抗剪螺栓破坏形式:螺栓杆剪断,孔壁压坏,板被拉断,板端剪断,螺杆弯曲30采用手工电弧焊焊接Q345钢材时应采用 E50焊条。
31焊接残余应力不影响构件的强度。
5.1t和焊件厚度。
32角焊缝的最小计算长度不得小于max33承受静力荷载的侧面角焊缝的最大计算长度是60h f。
34手工焊焊接Q235钢,一般采用E43型焊条。
焊接结构在焊缝附近形成热影响区,该区材质存在缺陷。
35侧面角焊缝连接或正面角焊缝的计算长度不宜>60hf。
36高强度螺栓连接按施加预应力方式分:大六角头型,扭剪型。
按传力方式分:摩擦型连接,承压型连接。
37钢结构常用的焊接方法有手工电弧焊,埋弧焊,气体保护焊和电阻焊。
38焊缝连接的形式按被连接钢材的相互位置可分为对接,搭接,T形连接和角部连接。
这些连接所采用的焊缝主要有对接焊缝和角焊缝。
对接焊缝有正对接焊缝和斜对接焊缝。
角焊缝有正面角焊缝,侧面角焊缝,斜焊缝。
直角角焊缝,斜角角焊缝。
39焊缝的缺陷有:裂纹,气孔,烧穿,夹渣,未焊透,未融合,咬边,焊瘤。
40设引弧板与不设引弧板的差别:不设置引弧板时可令焊缝计算长度等于实际长度减2t 。
41高强度螺栓的预应力是通过拧紧螺帽实现的。
42在螺栓连接中,最小端距是 2d 0 在螺栓连接中,最小栓距是 3d 043普通螺栓连接,当板叠厚度∑t 〉5d 时 (d -螺栓直径),连接可能产生 栓杆受弯 。
44钢材的抗剪强度与屈服点的关系式是 f v =0.58f y45单个普通螺栓承压承载力设计值bc b c f td N ⨯⨯=∑,式中∑t 表示 受力方向承压构件总厚度的最小值46普通螺栓连接靠 螺栓杆 传递剪力;摩擦型高强度螺栓连接靠 摩擦力 传递剪力。
47承压型高强度螺栓仅用于 承受非动力荷载 结构的连接中。
48承受动力荷载的侧面角焊缝的最大计算长度是 40hf 。
49轴心受压构件的承载能力极限状态有 强度 和 稳定性 。
50格构式轴心受压构件的等稳定性的条件 绕虚轴和绕实轴的长细比相同 。
51双轴对称的工字型截面轴压构件失稳时的屈曲形式是 弯曲 屈曲。
52单轴对称截面的轴心受压构件,当构件绕对称轴失稳时发生 弯扭 屈曲。
53轴心受压构件的缺陷有 残余应力 、 初始偏心 、 初始曲率 。
54轴心受压构件的屈曲形式有 弯曲屈曲 、 扭转屈曲 、 弯扭屈曲 。
55对于缀板式格构柱,单肢不失稳的条件是 单支稳定承载力不小于整体稳定承载力 ,且不大于 容许长细比 。
56缀条式格构柱的缀条设计时按 轴心受力 构件计算。
57对于缀条式格构柱,单肢不失稳的条件是 单支稳定承载力不小于整体稳定承载力 。
58为做到轴心受压构件对两主轴的等稳定,应使 两主轴方向长细比相同 。
59轴压柱的柱脚中锚栓直径应 根据构造 确定。
60在轴心压力一定的前提下,轴压柱脚底板的面积是由 基础砼的局压强度 决定的。
61工字形轴压构件翼缘局部稳定保证条件是根据 三边简支一边自由的均匀受压板 导出 62承受静力荷载或间接承受动力荷载的工形截面压弯构件,其强度计算公式中,塑性发展系数γx 取_1.05 。
63工字形受弯构件翼缘板的局部稳定保证条件是根据_单向均匀受压板的临界力_导出的。
64组合梁腹板与翼缘间的连接焊缝受_剪_;当该焊缝为角焊缝时,最大计算长度 60hf 。
65轴心受力构件的截面形式有:热轧型刚截面 ,冷弯薄壁型刚截面 ,组合截面66为保证组合梁腹板的局部稳定性,当满足170/800≤<w t h 时,应 设置横向加劲肋 。
67焊接工字形梁腹板高厚比yw f t h 2351700>时,为保证腹板不发生局部失稳,应设置 横向加劲肋 和 纵向加劲肋。
68梁的最小高度是由 强度 控制的。
69组合梁的局稳公式是按 限制受压翼缘板的宽厚比和腹板的高厚比 原则确定。
70支承加劲肋应验算的内容是 在腹板平面外的稳定性 、 承压强度计算 、 与腹板的连接焊缝计算 。
71钢梁在集中荷载作用下,若局部承压强度不满足应采取的措施是 设置支撑加劲肋 。
72按正常使用极限状态计算时,受弯构件要限制 挠度 ,拉、压构件要限制 长细比 。
荷载作用在上翼缘的梁较荷载作用在下翼缘的梁整体稳定承载力 高 。
73伸长率:试件被拉断时的绝对变形值与试件原标距之比74应力集中系数:高峰区的最大应力与净截面的平均应力之比,系数越大越易变脆75冷作硬化:冷加工使钢材产生很大的塑性变形,从而提高了钢的屈服点,降低了钢的塑性和韧性的现象76时效硬化(老化):在高温时融化于铁中的碳和氮,逐渐析出形成自由碳化物和氮化物,使钢材的强度提高,塑性韧性降低的现象77应力幅准则:应力幅表示应力变化的幅度,对于焊接结构,只要应力幅相同,对构件疲劳的实际效果就相同,与应力循环特征或平均应力无关。
78形状系数:梁的塑性弯矩与弹性弯矩的比值,只与截面的几何形状有关,与材料无关------------------------------------------------1简述哪些因素对钢材性能有影响?化学成分;冶金缺陷;钢材硬化;温度影响;应力集中;反复荷载作用。
2钢结构用钢材机械性能指标有哪些?承重结构的钢材至少应保证哪些指标满足要求?钢材机械性能指标有:抗拉强度、伸长率、屈服点、冷弯性能、冲击韧性;承重结构的钢材应保证下列三项指标合格:抗拉强度、伸长率、屈服点3钢材两种破坏现象和后果是什么?钢材有脆性破坏和塑性破坏。
塑性破坏前,结构有明显的变形,并有较长的变形持续时间,可便于发现和补救。
钢材的脆性破坏,由于变形小并突然破坏,危险性大。
4为什么薄钢板的强度比厚钢板的强度高(或钢材的强度按其厚度或直径分组)?钢材的轧制能使金属的晶粒弯细,并消除显微组织的缺陷,也可使浇注时形成的气孔,裂纹和疏松,在高温和压力作用下焊合。
因而经过热轧后,钢材组织密实,改善了钢材的力学性能。
薄板因辊轧次数多,其强度比厚板略高。
5钢结构的特点1.轻质高强2.钢材的塑性和韧性好3.材质均匀、各向同性,接近理想的弹塑性体,与力学假定符合较好;4.制作、安装简便,工期短,符合工业化要求; 5、密闭性好,不渗漏;6、钢材耐热性好,耐火性差;7、钢材耐腐蚀性差,低温冷脆。
6钢结构对材料的要求1.较高的抗拉强度fu和屈服点fy;2.较好的塑性、韧性;3.良好的工艺性能(冷、热加工,可焊性);4.对环境的良好适应性(低温、高温和腐蚀)。
7钢材的疲劳在循环荷载(连续反复荷载)作用下,经过有限次循环,钢材发生破坏的现象,称之为疲劳。
疲劳破坏是积累损伤的结果。
(缺陷→微观裂纹→宏观裂纹)疲劳属于脆性破坏,截面平均应力小于屈服点(材料的内部缺陷构造缺陷—应力集中残余应力)8选择钢材的原则1.结构或构件的重要性2.荷载情况(静力荷载,动力荷载);静力荷载作用下可选择经济性较好的Q235q钢材。
动力荷载作用下应选择综合性能较好钢材。
3.连接方法(焊接连接、螺栓连接);焊接结构对材质的要求严格,应严格控制C、S、P的极限含量;非焊接结构对C的要求可降低些。
4.结构所处的工作条件(环境温度,腐蚀等);低温下工作的结构应选择低温脆断性能好的镇定钢;5钢材的厚度。
厚度大的焊接结构应采用材质较好的钢材。
9 钢结构的缺点:(1)失稳和变形过大造成破坏。
(2)钢结构耐腐蚀性差。
(3)钢材耐热但不耐火。
(4)钢结构可能发生脆性断裂。
10 钢结构对材料的要求:1、强度要求2、变形能力3、加工性能11 钢材的种类:1、用途分:结构钢,工具钢,特殊用途钢2、化学成分分:碳素钢,合金钢 3、冶炼方法分:平炉钢,转炉钢,电炉钢4、脱氧方法分:沸腾钢,半镇静钢,镇静钢,特殊镇静钢5、成型方法分:轧制钢,锻钢,铸钢6、硫磷含量和质量控制分:高级优质钢,优质钢,普通钢。
建筑用钢有:碳素结构钢和合金高强度结构钢。
12冷弯性能含义:指金属材料在常温下能承受弯曲而不破裂性能。
弯曲程度一般用弯曲角度α(外角)或弯心直径 d 对材料厚度 a 的比值表示,α愈大或 d/a 愈小,则材料的冷弯性愈好。
13、钢材质量应满足的要求:1、承重结构采用的钢材应具有抗拉强度、伸长率、屈服强度和硫磷含量的合格保证,对焊接结构尚应具有碳含量的合格保证。
2、焊接承重结构以及重要的非焊接承重结构采用的钢材还应具有冷弯试验的合格保证。
3、对于需要验算疲劳的焊接结构钢材,应具有常温冲击韧性的合格保证。
14结构极限状态:当结构或其组成超过某一特定状态就不能满足设计规定的某一功能要求时,此特定状态就称为该功能的极限状态。