钢结构考前辅导.docx

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钢结构考前辅导

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《钢结构》考前辅导钢结构》

复习要点例题详解

第1、2章材料与设计原理、章

第1节钢材的力学性能一、强度屈服强度fy——设计标准值fy——设计标准值（屈服强度fy——设计标准值（设计时可达的最大应力）；抗拉强度fu——钢材的最大应力强度fu/fy为钢材fu——钢材的最大应力强度，抗拉强度fu——钢材的最大应力强度，fu/fy为钢材的强度安全储备系数。

的强度安全储备系数。

理想弹塑性——工程设计时将钢材的力学性能，——工程设计时将钢材的力学性能理想弹塑性——工程设计时将钢材的力学性能，假定为一理想弹塑性体塑性————材料发生塑性变形而不断裂的性质二、塑性——材料发生塑性变形而不断裂的性质重要指标——好坏决定结构安全可靠度，内力重分重要指标——好坏决定结构安全可靠度，——好坏决定结构安全可靠度布，保证塑性破坏，避免脆性破坏。

保证塑性破坏，避免脆性破坏。

用伸长率衡量

韧性——钢材在断裂或塑变时吸收能量的能力，——钢材在断裂或塑变时吸收能量的能力三、韧性——钢材在断裂或塑变时吸收能量的能力，用于表征钢材抗冲击荷载及动力荷载的能力，动力指标，能力，动力指标，是强度与塑性的综合表现。

表现。

用冲击韧性衡量，分常温与负温要求。

冷弯性能————钢材发生塑变时对产生裂纹的抵抗四、冷弯性能——钢材发生塑变时对产生裂纹的抵抗能力。

能力。

是判别钢材塑性及冶金质量的综合指标。

的综合指标。

可焊性————钢材在焊接过程中对产生裂纹或发生五、可焊性——钢材在焊接过程中对产生裂纹或发生断裂的抵抗能力，断裂的抵抗能力，以及焊接后具备良好性能的指标。

良好性能的指标。

通过焊接工艺试验进行评定。

进行评定。

第2节钢结构的破坏形式塑性破坏与脆性破坏影响因素——化学成分、冶金质量、温度、——化学成分影响因素——化学成分、冶金质量、温度、冷作硬化、时效、应力集中、复杂应力。

硬化、时效、应力集中、复杂应力。

第3节

钢材性能的影响因素

一、化学成分－C、S、P、Mn、Si化学成分－Mn、二、冶金与轧制三、时效温度－正温与负温，热塑现象、四、温度－正温与负温，热塑现象、冷脆现象五、冷作硬化应力集中与残余应力－残余应力的概念以及它的影响。

六、应力集中与残余应力－残余应力的概念以及它的影响。

复杂应力状态－强度理论，同号应力，异号应力。

七、复杂应力状态－强度理论，同号应力，异号应力。

第4节

设计原理

以概率论为基础的极限状态设计方法；分项系数表达式。

两种极限状态－正常使用与承载能力极限状态。

可靠性－－安全性、适用性、－－安全性可靠性－－安全性、适用性、耐久性的通称失效概率－－结构不能完成预定功能的概率。

－－结构不能完成预定功能的概率失效概率－－结构不能完成预定功能的概率。

可靠度－－可靠性的概率度量，在规定的时间内（可靠度－－可靠性的概率度量，在规定的时间内（设计基－－可靠性的概率度量准期－25、50以及100年），规定的条以及100准期－分5、25、50以及100年），规定的条正常设计、施工、使用、维护）件（正常设计、施工、使用、维护）完成预定功能的概率。

功能的概率。

可靠度的控制－－控制失效概率小到一定水平。

－－控制失效概率小到一定水平

钢材的品种、第五节钢材的品种、牌号与选择

品种－炭素钢Q235；低合金钢Q345、Q390、Q420品种－炭素钢Q235；低合金钢Q345、Q390、Q235Q345牌号的表示方法－屈服强度值、质量等级（碳素钢A~DA~D，牌号的表示方法－Q、屈服强度值、质量等级（碳素钢A~D，低合金钢A~EA~E）冶金脱氧方法（TZ）低合金钢A~E）,冶金脱氧方法（F、b、Z、TZ）影响选择的因素结构的重要性（结构的安全等级分一级（重要），），二级结构的重要性（结构的安全等级分一级（重要），二级一般），三级（次要））、荷载情况（），三级））、荷载情况静荷载）、（一般），三级（次要））、荷载情况（动、静荷载）、连接方法（Q235A不能用于焊接结构）、环境温度不能用于焊接结构）、环境温度。

连接方法（Q235A不能用于焊接结构）、环境温度。

第3章钢结构的连接章

第1节钢结构的连接方法与特点

焊接连接－对接焊缝，焊接连接－对接焊缝，角焊缝螺栓连接－普通螺栓，螺栓连接－普通螺栓，高强螺栓铆钉连接－已基本被高强螺栓代替。

铆钉连接－已基本被高强螺栓代替。

第2节焊缝连接

一、焊接特性1、焊接方法－电弧焊（手工，自动埋弧以及气体保护焊）、、焊接方法－电弧焊（手工，自动埋弧以及气体保护焊）、电阻焊和气焊。

电阻焊和气焊。

2、特点－省材、方便、适用强；热影响区变脆，残余应力、特点－省材、方便、适用强；热影响区变脆，与变形，质量变动大。

与变形，质量变动大。

3、焊缝缺陷－裂纹、气孔、未焊透、夹渣、烧穿等。

、焊缝缺陷－裂纹、气孔、未焊透、夹渣、烧穿等。

4、焊接形式、按焊件相对位置－平接（对接）、搭接以及垂直连接。

）、搭接以及垂直连接按焊件相对位置－平接（对接）、搭接以及垂直连接。

按施焊位置－俯焊（平焊）、横焊、立焊以及仰焊。

）、横焊按施焊位置－俯焊（平焊）、横焊、立焊以及仰焊。

按截面构造－按截面构造－对接焊缝及角焊缝

第3节对接焊缝的构造与计算

一、构造破口形式－单边V双边V型及X破口形式－I型、单边V型、双边V型、U型、K型及X型。

引、落弧板变厚度与变宽度的连接－斜面。

变厚度与变宽度的连接－≥1：

4斜面。

质量等级与强度－一级综合性能与母材相同；质量等级与强度－一级综合性能与母材相同；二级强度与母材相同；二级强度与母材相同；三级折减强度计算－－同构件。

－－同构件二、计算－－同构件。

第4节角焊缝的构造与计算

一、构造

角焊缝分直角与斜角（锐角与钝角）两种截面。

直角型又分普通、平坡、深熔型（凹面型）；直角型又分普通、平坡、深熔型（凹面型）；板件厚度悬殊时角焊缝设计及边缘焊缝（P56，3.21）板件厚度悬殊时角焊缝设计及边缘焊缝（P56，图3.21）二、受力特性正面焊缝应力状态复杂，但内力分布均匀，承载力高；正面焊缝应力状态复杂，但内力分布均匀，承载力高；侧面焊缝应力状态简单，但内力分布不均，承载力低。

侧面焊缝应力状态简单，但内力分布不均，承载力低。

破坏为45喉部截面，设计时忽略余高。

破坏为45o喉部截面，设计时忽略余高。

三、角焊缝的计算

∑σf?

βf?

+（∑τf）2≤ffw?

σM=f

6M2mhelw

N≤ffw2∑helw

τT=f

rT?

r=IPIx+Iy

σf=

N≤βfffw2∑helw

τf=

第5节普通螺栓连接

一、连接性能与构造受剪连接的破坏形式－－板端冲剪、螺杆受弯、螺杆剪切、－－板端冲剪受剪连接的破坏形式－－板端冲剪、螺杆受弯、螺杆剪切、孔壁挤压、板件净截面（直线、折线）。

构造满足前两种，孔壁挤压、板件净截面（直线、折线）。

构造满足前两种，）。

构造满足前两种t≤5d）。

（e≥2do；∑t≤5d）。

受剪连接受力方向螺栓受力不均，一定长度时需折减。

受拉连接以螺杆抗拉强度为承载力极限。

施工及受力要求，螺栓有排布距离要求（栓距、线距、边距、施工及受力要求，螺栓有排布距离要求（栓距、线距、边距、端距）。

端距）。

分精制（及粗制（不能用于主要受力连接）分精制（A、B级）及粗制（C级，不能用于主要受力连接）二、计算1、单个连接承载力⑴、受剪连接πd2bbbbNmin=min（NV,Ncb）Ncb=d∑tfcb抗剪与承压：

NV=nV抗剪与承压：

fV4

⑵、受拉连接

πde2

ftb

⑶、拉剪共同作用2、螺栓群连接计算、⑴、轴力或剪力作用

NV?

Nt?

≤1?

n=NV;n=bbNminηNmin

NV≤Ncb

⑵、弯矩轴力共同作用

Nmin=NMy1?

n∑yi2Nmax=NMy1+≤Ntbn∑yi2

⑶、扭矩、轴力、剪力共同作用扭矩、轴力、

N1=

（N

T1x

b+N1N）+（N1TY+N1vy）≤NVx22

其中：

N1N=x

NVV;N1y=;N1Tx=nn

Ty1;N1Ty=22∑（xi+yi）

Tx1∑（xi2+yi2）

第6节高强度螺栓连接

一、高强螺栓的受力性能与构造按计算原则分摩擦型与承压型两种。

按计算原则分摩擦型与承压型两种。

摩擦型抗剪连接的最大承载力为最大摩擦力。

承压型抗剪连接的对答承载力同普通螺栓（Nbmin）。

承压型抗剪连接的对答承载力同普通螺栓（注意当连接板件较小时承压型的承载力小于摩擦型。

注意当连接板件较小时承压型的承载力小于摩擦型。

受拉连接时两者无区别，都以0.8P为承载力。

0.8P为承载力受拉连接时两者无区别，都以0.8P为承载力。

板件净截面强度计算与普螺的区别为50的孔前传力。

50％板件净截面强度计算与普螺的区别为50％的孔前传力。

受剪连接时，螺栓受力不均，同普螺应考虑折减系数η受剪连接时，螺栓受力不均，同普螺应考虑折减系数η。

由于承压型设计的变形较大，直接承受动荷不易采用。

设计认为摩擦力主要分布在螺栓周围3d范围内。

设计认为摩擦力主要分布在螺栓周围3d0范围内。

二、计算㈠、摩擦型螺栓连接计算㈠、摩擦型螺栓连接计算1、抗剪连接、2、抗拉连接、

Nv≤Nvb=0.9nfμP

Nt≤Ntb=0.8P

（抗弯时旋转中心在中排）抗弯时旋转中心在中排）

3、拉剪共同作用、

Nv≤Nvb=0.9nfμ（Nt?

1.25）P;Nt≤Ntb=0.8P

㈡、承压型螺栓连接计算㈡、承压型螺栓连接计算计算方法同普通螺栓连接，计算方法同普通螺栓连接，应注意抗拉承载力

Nt≤Ntb=0.8P

拉剪共同作用

NV?

Nt?

≤1?

NcbNV≤1.2

Nt≤Ntb=0.8P

抗弯时旋转中心在中排

第7节例题详解

例题1、例题、某T型牛腿，角焊缝连接，F=250kN，Q235钢，E43型型牛腿，角焊缝连接，F=250kN，Q235钢E43型焊条，静荷载，确定焊脚尺寸。

焊条，静荷载，确定焊脚尺寸。

确定焊缝计算长度（两条L型焊缝）解：

1、确定焊缝计算长度（两条L型焊缝）竖焊缝：

竖焊缝：

lw1＝200－5＝195mm，水平焊缝：

lw2＝（200－16）/2-5＝87mm,取lw2＝85mm

2、求焊缝形心及惯性矩：

求焊缝形心及惯性矩：

求焊缝形心及惯性矩

y=2×195×he×195/2=67.9mm2×195×he+2×85×he

2he×1953195Iy=+2he×195×（?

67.9）2+2he×85×67.92122=2361×103hemm4

3、力向形心转移、

M=F?

e=250×1000×65=16.25×106N?

mmV=F=2.5×105N

4、受力控制点分项应力（下点）、受力控制点分项应力（下点）

στ

Mf2

My216.25×106×（195?

67.5）874.7N/mm2===2361×103heIxheV2.5×10564.1N/mm2===2he×195390hehe

Vf2

5、焊缝强度结算：

焊缝强度结算：

σf?

β?

+（τf）2≤ffw?

874.7?

+641≤160?

he≥6mmhe?

1.22?

hf=

he6==8.6mm0.70.7

6、焊脚尺寸确定：

、焊脚尺寸确定：

取：

=10mm

hf≥hfmin=1.5tmax=1.516=6mm

hf≤hfmax=1.2tmin=1.2×16=19.2mm

例题2、例题、图示摩擦型高强螺栓连接，图示摩擦型高强螺栓连接，M20，10.9级喷砂生赤锈，M20，10.9级，喷砂生赤锈，验算连接强度。

验算连接强度。

已知：

M=106k.m；已知：

M=106k.m；N=384kN；N=384kN；V=450kN。

V=450kN。

解：

1、查取有关参数预拉力：

预拉力：

P=155kN;摩擦系数：

摩擦系数：

μ=0.452、确定控制点、经受力分析控制点为最上排螺栓。

上排螺栓

3、最上排螺栓分项受力、轴力N轴力N：

各螺栓均匀受拉

N384×103N===2.4×104Nn16My1NtM==44167N弯矩M作用：

弯矩M作用：

最上排受最大拉力m∑yi2其中y1=7×100/2=350mmm=2

∑y

=2（502+1002+2502+3502）=410000mm2

总拉力：

Nt=NtN+NtM4、承载力验算

=24000+44167=68167N

V450×103Nv===2.81×104Nn16

剪力V剪力V：

各螺栓均匀受剪

bNV=0.9nfμ（P?

1.25Nt）=0.9×1×0.45（155000?

1.25×68167）

=28.2×103N≥Nv=28.1×103NNt=68167N≤Ntb=0.8P=0.8×155000=124000N

5、结论：

连接承载力满足要求结论：

第4章轴心受力构件章

第1节概述

钢结构各种构件应满足正常使用及承载能力两种极限状态的要求。

的要求。

正常使用极限状态：

刚度要求－正常使用极限状态：

刚度要求－控制长细比承载能力极限状态：

受拉－强度；承载能力极限状态：

受拉－强度；受压－强度、整体稳定、局部稳定。

受压－强度、整体稳定、局部稳定。

截面形式：

分实腹式与格构式

第2节强度与刚度

净截面强度－轴压构件如无截面消弱，净截面强度－轴压构件如无截面消弱，整稳控制可不验算强度。

强度。

刚度－注意计算长度。

第3节轴压构件的整体稳定

典型的失稳形式－弯曲失稳、扭转失稳及弯扭失稳；典型的失稳形式－弯曲失稳、扭转失稳及弯扭失稳；理想构件的弹性弯曲稳定－欧拉公式；理想构件的弹性弯曲稳定－欧拉公式；弹塑性弯曲失稳－切线模量理论；弹塑性弯曲失稳－切线模量理论；实际构件的初始缺陷－初弯曲、初偏心、残余应力；实际构件的初始缺陷－初弯曲、初偏心、残余应力；初始缺陷的影响；初始缺陷的影响；肢宽壁薄的概念；肢宽壁薄的概念；格构式截面－缀条式与缀板式；格构式截面－缀条式与缀板式；格构式轴压构件换算长细比的概念与计算；格构式轴压构件换算长细比的概念与计算；格构轴压构件两轴等稳的概念（实腹式同）；格构轴压构件两轴等稳的概念（实腹式同）；单肢稳定性的概念。

单肢稳定性的概念。

掌握整体稳定的计算公式与方法；掌握整体稳定的计算公式与方法；

第4节实腹式截面局部稳定

局部稳定的概念－板件的屈曲，局部稳定的概念－板件的屈曲，局部失稳并不意味构件失但是局部的失稳会导致整体失稳提前发生；效，但是局部的失稳会导致整体失稳提前发生；局部稳定承载力与支承条件、受力形式与状态及板件尺寸有关。

承载力与支承条件、受力形式与状态及板件尺寸有关。

局部稳定的保证原则－保证整体失稳之前不发生局部失稳局部稳定的保证原则－等稳原则－局部稳定承载力等于整体稳定承载力。

等稳原则－局部稳定承载力等于整体稳定承载力。

等强原则－等强原则－局部稳定承载力等于某一整体稳定达不到的强度值。

度值。

局部稳定的控制方法－限制板件的宽（厚比。

局部稳定的控制方法－限制板件的宽（高）厚比。

掌握工字形截面局部稳定的计算公式与方法。

第5节例题详解

例题1例题右图示轴心受压构件，右图示轴心受压构件，

Ix=2.54×104cm4Iy=1.25×103cm4A=8760cm2;l=5.2m

Q235钢，截面无消弱，Q235钢截面无消弱，翼缘为轧制边。

翼缘为轧制边。

问：

1、此柱的最大承载力设计值？

、此柱的最大承载力设计值N？

2、此柱绕y轴失稳的形式？

、此柱绕y轴失稳的形式？

3、局部稳定是否满足要求？

、局部稳定是否满足要求？

解：

1、整体稳定承载力计算对x轴：

l0x=l=5.2mix=IxA=2.54×10487.6=17cm

λx=l0xix=52017=30.6≤[λ]=150

翼缘轧制边，翼缘轧制边，对x轴为b类截面，查表有：

x=0.934轴为b类截面，查表有：

Nx=?

xAf=0.934×8760×215×10?

3=1759kN

对x轴：

l0y=l/2=2.6miy=IyA=1.25×10387.6=3.78cm

λy=l0yiy=5203.78=68.8≤[λ]=150?

翼缘轧制边，翼缘轧制边，对y轴为c类截面，查表有：

y=0.650轴为c类截面，查表有：

Ny=?

yAf=0.65×8760×215×10?

3=1224kN

由于无截面消弱，强度承载力高于稳定承载力，由于无截面消弱，强度承载力高于稳定承载力，故构件的最大承载力为：

最大承载力为：

Nmax=Ny=1224kN2、绕y轴为弯扭失稳

3、局部稳定验算

λmax=max{λx,λy}=68.8

30≤λmax≤100

⑴、较大翼缘的局部稳定

b1/t=95/14=6.79≤（10+0.1λmax）235fy

=（10+0.1×68.8）235235=16.88

结论：

满足要求结论：

⑵、腹板的局部稳定

h0/tw=400/10=40≤（25+0.5λmax）235fy

=（25+0.5×68.8）235235=59.4

结论：

满足要求

第5章受弯构件（梁）章受弯构件（

第1节概述

正常使用极限状态：

控制梁的变形承载能力极限状态：

强度、整体稳定、承载能力极限状态：

强度、整体稳定、局部稳定梁的截面：

梁的截面：

型钢梁与组合梁梁格布置：

简单梁格、普通梁格、复杂梁格。

梁格布置：

简单梁格、普通梁格、复杂梁格。

第2节梁的强度与刚度

梁的工作状态弹性阶段－弹性阶段－边缘屈服塑性铰－塑性铰－全截面屈服考虑部分发展塑性，考虑部分发展塑性，塑性发展系数不考虑塑性发展的情况－（动力荷载、翼缘宽厚比）－（动力荷载不考虑塑性发展的情况－（动力荷载、翼缘宽厚比）掌握工字型截面的塑性发展系数梁的强度－抗弯、抗剪、局部承压及折算应力（梁的强度－抗弯、抗剪、局部承压及折算应力（掌握计算方法－系数的取用、验算部位）方法－系数的取用、验算部位）

梁的刚度－梁的刚度－控制挠跨比

第3节梁的整体稳定

失稳机理－－重点掌握失稳机理－－重点掌握－－梁的失稳形式－－弯扭失稳（侧向弯扭失稳）－－弯扭失稳梁的失稳形式－－弯扭失稳（侧向弯扭失稳）提高梁整体稳定的措施梁的支座问题Af235梁的侧向支承的受力－梁的侧向支承的受力－V=85f

第4节梁的截面设计

梁高度的确定－最小高度、最大高度及经济高度。

第五节梁的局部稳定与加劲肋

一、翼缘的局部稳定保证原则－保证原则－等强原则

b1≤15t235fyb1≤13t235fy

二、腹板加劲肋腹板局部稳定的设计原则限制高厚比－不经济，不采用限制高厚比－不经济，允许局部失稳－考虑屈曲后强度（轻钢结构采用）允许局部失稳－考虑屈曲后强度（轻钢结构采用）用加劲肋减小腹板支承尺寸提高局稳承载力（普钢）用加劲肋减小腹板支承尺寸提高局稳承载力（普钢）加劲肋的种类－横向、纵向及短加劲肋。

加劲肋的种类－横向、纵向及短加劲肋。

加劲肋的布置加劲肋的构造支承加劲肋－加强的横向肋，除满足横向肋的构造要求外，支承加劲肋－加强的横向肋，除满足横向肋的构造要求外，还应满足受力要求。

还应满足受力要求。

支承肋分平板式与凸缘式－凸缘式应控制凸缘长度≤支承肋分平板式与凸缘式－凸缘式应控制凸缘长度≤2t

第6章拉弯与压弯构件章

第1节概述

拉弯、压弯构件实际为轴力构件与受弯的组合拉弯、三种典型的拉、三种典型的拉、压弯构件正常使用极限状态－正常使用极限状态－控制构件的长细比承载能力极限状态－强度、承载能力极限状态－强度、整体稳定及局部稳定截面形式－实腹式、格构式（一般选用缀条式）截面形式－实腹式、格构式（一般选用缀条式）

第2节拉、压弯构件的强度与刚度

理解公式中的±号意义

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