钢结构原理复习提纲Word格式.doc

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（P15）

1）材料性能的不定性，主要是指材质的变异性以及加工，受荷，环境和尺寸等因素引起的材料性能变异性,KM。

2）构件几何参数的不定性，主要指制作尺寸偏差和安装误差等引起的构件几何参数的变异性,KA。

3）构件计算模式的不定性，主要指抗力计算所采用的基本假设和计算公式不精确等引起的变异性,KP。

第二章

1、钢结构对材料性能的基本要求是什么？

（P23）

用作钢结构的钢材必须具有下列性能：

①、强度高：

即屈服点fy、抗拉强度fu比较高。

②、足够的变形能力：

即塑性和韧性性能好。

③、良好的加工性能：

即适合冷、热加工，同时具有良好的可焊性，不因这些加工而对强度，塑性及韧性带来较大的有害影响。

此外，根据结构的具体工作条件，在必要时还应该具有适应低温、有害介质侵蚀（包括大气锈蚀）以及疲劳荷载作用等的性能。

2、GB50017—2003推荐承重结构宜采用哪四种钢材（或哪四种钢材符合钢结构对材料性能的基本要求）？

普通碳素结构钢Q235钢和低合金高强度结构钢Q345、Q390、Q420

3、建筑钢材可能的两种典型破坏形式是什么？

各自的破坏特征如何？

（P34—P35）

①塑性破坏（延性破坏）：

特点：

超过屈服点fy即有明显塑性变形产生，超过抗拉强度fu时构件将在很大变形的情况下断裂。

塑性破坏的断口常为杯形，并因晶体在剪切之下相互滑移的结果而呈纤维状。

②非延性破坏（脆性破坏）：

在没有塑性变形或只有很小塑性变形即发生的破坏，其断口平直并因各晶粒往往在一个面断裂而呈光泽的晶粒状。

4、简述钢材的主要机械性能（物理力学性能）指标。

（P24—P27）

屈服点fy、抗拉强度fu、伸长率δ是钢材的三个重要机械性能（物理力学性能）指标。

其次是：

材料的弹性模量E和硬化开始时应变硬化模量Est

重要结构中需要有良好的冷热加工的工艺指标时，应有良好的冷弯性能

处于不同环境温度的重要结构，尤其是受动荷载作用的结构，需要有良好的冲击韧性

5、钢结构中以钢材的屈服强度作为材料静力强度标准的主要依据是什么？

（P25）

（1）它是钢材弹塑性变形的分界点。

εsy=0.15％»

εsp=0.1％，e\sy可以认为是弹性变形的终点。

（2）εsy=0.15％－0.25％，变形范围大，应力不增加，变形大量增加，表征钢材屈服，结构一时丧失继续承担更大荷载的能力，这时晶格重排列。

（3）塑性变形大，易察觉，可处理，且sy<

<

su，有一定的强度储备。

对Q235，su/sy=1.60～1.9。

6、简述假设钢材为理想弹塑性体的依据。

σy之前，钢材接近于理想弹性体，σy之后塑性应变范围很大而应力保持不增长，所以接近理想塑性体。

7、什么是钢材的塑性、韧性？

钢材的冲击韧性与塑性有何区别？

（课件）

（1）冲击韧性是塑性和强度的综合表现

（2）塑性指标——静力荷载作用

韧性指标——冲击荷载作用

（3）塑性指标：

表征构件经受变形的能力

韧性指标：

表征材料在塑性变形和断裂过程中吸收能量的能力。

8、影响钢材力学性能的主要因素有哪些？

（P29—P40）

“先天”因素（成因）：

化学成分，熔炼和浇注、轧制，以及热处理等，而以化学成分为主（最重要）。

“后天”条件即影响因素：

工作温度，荷载条件，制作等。

9、什么是应力集中？

构件中产生应力集中现象的主要原因有哪些？

应力集中将会造成什么后果？

（P34、课件）

应力集中定义：

当截面完整性遭到破坏（如有裂纹、孔洞、刻槽、凹角）时，以及截面的厚度或宽度突然改变时，构件中应力分布将变得很不均匀，在缺陷或截面变化处附近，应力线曲折、密集，出现高峰应力的现象称为应力集中

产生的原因：

a.构造缺陷：

外部缺陷（如有裂纹、孔洞、刻槽、凹角等）内部缺陷（内裂纹、气泡、非金属夹杂）

b.内结应力:

如焊接残余应力。

（内结应力在截面上是自相平衡。

）

应力集中的后果：

应力高峰处产生双向或三向同号应力场，使材料塑性发展受到约束，容易产生脆性破坏。

10、疲劳断裂如何产生？

其基本特点是什么？

（P35）

产生原因：

钢材中恒存在缺陷，如微观裂纹等，而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。

①出现疲劳断裂时，截面上的应力低于材料的抗拉强度，甚至低于屈服强度；

②疲劳破坏属于脆性破坏，塑性变形极小；

③端口可能贯穿于母材，可能贯穿于连接焊缝，也可能贯穿于母材及焊缝，断口部分呈半椭圆形光滑区，其余部分为粗糙区。

11、对于设计要求的疲劳寿命n，各种构件或连接破坏的应力幅值的大小，主要取决于构造细部。

如果由构造细部引起的应力集中大，则破坏时的应力幅就小，其疲劳性能就不好。

（课件）（这条好像是直接背的）

12、钢结构产生脆性断裂的主要原因有哪些？

其中又以哪些因素影响较大？

（P33）

主要原因：

材质缺陷、应力集中、使用环境温度以及钢板厚度是影响脆性断裂的主要因素。

（其中应力集中有位重要）。

13、我国常用建筑钢材的钢种、钢号是什么？

（P40—P42）

钢种：

碳素结构钢和低合金高强度结构钢。

碳素结构钢的牌号（钢号）：

Q195、Q215（A、B）、Q235（A、B、C、D）、Q255（A、B）、Q275

低合金高强度结构钢：

Q295、Q345、Q390、Q420、Q460

钢材牌号表示法：

QXXX+质量等级+脱氧方法

14、选择钢材时应考虑的主要因素是什么。

（P43）

答：

在选择钢材应考虑下列各因素：

ü

结构或构件的重要性

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）

对于重要结构、直接承受动载的结构、处于低温条件下的结构及焊接结构，

应选择质量较高的钢材。

15、了解各钢号的合格保证项目是什么？

焊接承重结构呢？

Q235-A,Q235-B钢优先选用镇定钢，还需选择钢材的脱氧方法。

Q235-A钢不应用于焊接承受钢结构；

Q235-A,Q235-B的沸腾钢不应用于直接承受动力荷载,并需要验算疲劳的焊接钢结构。

Q235和Q345应选用具有0°

C冲击韧性的C级钢，Q390和Q420则应选用-20°

C冲击韧性合格的D级刚。

适用于工作温度在0°

C-20°

C之间。

用于焊接结构钢材含碳量不宜超过0.2%；

连接使用钢材，如焊条、焊丝及螺拴的钢材应与主体金属强度相应。

16、为什么薄钢板或小直径钢材比厚板或大直径钢材的强度高，即为什么GB50017—2003要对钢材以板厚分组区别其强度？

（P31）

轧制使金属晶粒变细，使气孔、裂纹等焊合，从而改善材性。

由于薄板辊轧次数多，其强度比厚板略高，所以规范规定：

按板厚分组，以区别其设计强度。

17、用塑性良好的Q235钢材制成的材料一定发生塑性破坏吗？

为什么？

（P30－40）

不一定因为一种钢材具有塑性变形的能力的大小，不仅取决于钢材原始的化学成分，熔炼与轧制条件，也取决于后来所处的工作条件。

即使原来塑性表现极好的钢材，改变了工作条件，如在很低的温度之下受冲击作用，也完全可能呈现脆性破坏。

18、在某些情况下钢结构计算不考虑应力集中和残余应力，为什么？

有屈服平台并且屈服平台末端的应变比较大，这就有足够的塑性变形来保证截面上的应力最终都达到sy

第三章

1、静载作用下轴心受力构件强度计算的极限状态设计准则及计算公式。

（P48－49）

拉杆毛截面上的平均应力应以不超过屈服强度fy为准则

净截面的平均应力不应超过钢材的屈服强度作为极限状态，设计公式：

2、写出GB50017—2003规定的梁正应力、剪应力计算公式。

（P54、P56）（例题）

3、梁正应力验算，考虑梁截面有一定程度的塑性变形的计算有哪些条件？

（P54－55）

当固端梁和连续梁采用塑性设计时，塑性铰截面弯矩应满足：

Wpnx－对x轴塑性净截面模量；

f－钢材的抗弯强度设计值。

4、梁正应力验算，考虑梁截面有一定程度的塑性变形的计算与塑性设计有何区别？

1、考虑一定程度的塑性变形采用塑性发展系数gx，截面部分进入塑性；

考虑塑性设计时全截面进入塑性，截面形成塑性铰，此时塑性发展系数gx等于截面形状系数F。

2、梁受压翼缘的自由外伸宽度与其厚度之比不同，见课件

5、梁的局部压应力验算条件、验算部位、假定、计算公式及其各符号的含义。

若бc>

f，你如何处理？

（P61—P62）

计算过程见例题

验算结果不满足怎么办？

①对于移动集中荷载－加大腹板厚度tw；

②对于固定集中荷载－在集中荷载处设支承加劲肋

6、折算应力бzs的验算部位（验算截面及验算点）、验算公式及各符号的意义，为什么要取系数β1>

1.0？

验算的位置：

腹板计算高度边缘

验算截面及验算点图示如下：

（2）公式：

式中s1、sc、t1为同一截面上同一点的应力（这点注意），

s1、sc受拉取正，受压取负；

b1－计算折算应力的强度设计值增大系数，

当s1与sc异号时，b1＝1.2,

当s1与sc同号或sc＝0时，b1＝1.1。

P62－63,需要验算折算应力部位只是局部区域，而且几种应力在同一处都以较大值出现几率较小，故将强度设计值乘以增大系数

7、焊接梁的截面高度依据什么条件来考虑？

实际采用的梁高应满足什么要求？

（课件，P64）

1.容许最大高度hmax：

建筑净空要求

2.容许最大高度hmin：

刚度要求

3.经济高度he：

经济要求

8、梁截面沿长度的变化有哪两种方式？

（P70－71）

（1）变化梁的高度，

（2）变化翼缘板面积

9、压弯构件可能有哪几种整体破坏形式？

①边缘出现塑性铰②边缘屈服（格构式或冷弯薄壁型钢）③如同受弯构件出现弯扭失稳（N小M大时）④局部屈曲——受压板件。

10、写出实腹式压弯构件单向受弯的强度验算公式，画出对于实腹式压弯构件，此公式所对应的截面应力分布图形，说明此公式是否适用于单轴对称截面，是否适用于直接承受动荷作用的实腹式压弯构件？

拉弯构件也使用吗？

（P78—P80）（图见课本）

此式适用于单轴对称截面、直接承受动荷载作用的实腹式压弯构件和拉弯构件。

第四章

1、残余应力对轴压杆整体稳定性的影响取决于哪些因素？

（P89—P91）

残余应力对轴压杆整体稳定性的影响与残余压应力的分布位置和大小有关，若残余压应力区位于远离截面主轴的边缘，杆件抗弯刚度降低较多，屈曲临界力也降低较大；

此外，残余压应力对同一轴压柱整体稳定性的影响与屈曲方向有关。

2、轴压构件可能有哪几种屈曲形式？

轴压杆的屈曲形式主要取决于哪些因素？

（P101）

3、什么是柱子曲线？

主要影响因素有哪些？

较之理想轴压杆，实际轴压杆的受力性能主要受哪些因素影响？

4、GB50017—2003按哪一种理论确定柱子曲线？

按哪些因素将构件截面分几种考虑？

为什么要采用多柱子曲线。

（P96—P99，课件）

5、为了提高轴压构件的整体稳定承载力，可以有哪些构造措施？

6、简述实腹式轴压构件的截面选择和验算的方法、步骤。

（P104－105，课件）

7、对于給定的截面，计算轴压柱所能承受的压力。

（课件，注意截面有削弱，要验算净截面强度）

8、在整体稳定计算中，为什么剪力对格构式轴压构件绕虚轴稳定的影响不能忽略？

在设计中如何考虑？

写出双肢格构式轴压构件对虚轴的换算长细比公式。

（课件，P108）

9、简述格构式双肢轴压构件的截面选择和验算方法。

（课件）（见例题）

10、在格构式轴压构件的截面设计中，如何应用等稳定条件？

等稳定条件为lox=ly

缀条式：

11、格构式受压构件（轴压或压弯）缀材的计算体系及其假定？

（缀条柱－平行弦桁架腹杆，缀板柱－多层刚架横梁）

12、格构式轴压构件，如何保证其分肢的稳定性？

（P109）

单肢稳定－单肢屈曲不先于整体屈曲

13、斜缀条常用单角钢，为什么均按轴压杆设计？

而计算其稳定时，为什么要折减其设计强度？

（P110）

由于剪力的方向取决于杆的初弯曲，可以向左也可以向右，缀条可能承受拉力，也可以承受拉力。

由于角钢只有一个边和构件的肢件连接，考虑到受力时的偏心作用，计算时可以将材料强度设计值乘以折减系数。

14、缀板设计（内力计算、缀板强度、刚度）。

（P111）（例题）

15、轴压实腹柱对两主轴X，Y轴的等稳定条件是什么？

格构柱呢？

（实腹式轴压柱，因为绕两个方向可能是属于不同截面类别；

格构柱，因为均属于b类截面）

16、简述横隔的作用。

（P111）

为了保证杆件截面形状不变和增加杆件的刚度，应设置横隔

17、简述梁整体稳定的概念（现象及原因），并分析影响梁整体稳定性的主要因素，提高梁整体稳定性的途径和不要验算梁整体稳定的条件。

（课件，P119）

（一）现象

梁在荷载作用下，当荷载逐渐增加到某一数值时，将突然产生侧向弯曲（绕弱轴）和扭转，使梁在未达到强度破坏前即丧失继续承载能力－梁丧失整体稳定。

使梁丧失整体稳定的弯矩或荷载称为临界弯矩或临界荷载。

（二）原因

外荷载达到一定值时，梁受压翼缘将导致类似压杆失稳而产生侧向变形。

受拉翼缘在拉应力作用下不产生侧向变形，\截面产生扭转，而导致侧扭屈曲，即丧失整体稳定。

梁的整体稳定性与荷载的类型及作用位置有关

（三）影响钢梁整体稳定的因素有哪些？

①截面的形状和尺寸比值：

②荷载类型及作用位置

③侧面支承和梁端支承，减小受压翼缘的侧面自由长度可提高临界力。

④初始缺陷（初弯曲，初偏心，残余应力）降低梁的临界力。

⑤截面各部分弹塑性发展：

截面部分进入塑性明显降低临界力。

⑥材性：

Et/E

（四）提高梁整体稳定性的手段：

①受压翼缘与其它构件作侧向连接

②提高b/t比值,尽可能使抗侧刚度­

Iy­

③其它

（五）不要验算整体的条件：

①有铺板密铺在梁的受压翼缘上并与其牢固相连接，能阻止梁受压翼缘的侧向位移

②H型钢或工字形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p118表

③箱型截面简支梁，其截面尺寸满足h/b<

=6,且l/b不超过95（235/fy）时，不必计算

18为什么当钢梁整体稳定系数Ψb>

0.6时，要用Ψb’来代替Ψb？

（P117－118）

由于公式（4-59）~（4-61）都是按照弹性工作阶段导出的。

对于钢梁，当考虑残余应力影响时，可取比例极限fp=0.6fy。

因此当s>

0.6fy或jb>

0.6，梁进入了弹塑性工作阶段，其临界弯矩有明显的降低，应用jb’代替jb。

19、简述压弯构件在弯矩作用平面内稳定承载力的主要影响因素。

截面的形状和尺寸、构件的长度、残余应力的大小和分布，弹性模量

20、写出实腹式压弯构件在弯矩作用平面内稳定的实用计算公式，说明公式中各符号的含义，为什么对于较大翼缘受压的单轴对称截面尚要计算较小翼缘。

（P126—P127）（例题）

21、写出实腹式压弯构件在弯矩作用平面外稳定的实用计算公式，说明公式中各符号的含义。

（P132）（例题）

22、当弯矩作用在和构件的缀材面相垂直的主平面内时（弯矩绕实轴作用），如何验算格构式压弯构件弯矩作用平面内、外的整体稳定性？

（P134、课件）（例题）

23、当弯矩作用在和构件的缀材面相平行的主平面内时（弯矩绕虚轴作用）：

①、写出格构式压弯构件弯矩作用平面内的整体稳定的实用计算公式，说明公式中各符号的含义以及该公式对应的设计准则；

画图说明对于不同的肢件，计算Wx时y0的取值；

为什么y0要有此不用？

（P134—P135）

取值Wx=Ix/y0（当距x轴最远的纤维属于肢件的腹板时，y0为由x轴到压力较大分肢腹板边缘的距离；

当距x轴最远的纤维属于肢件翼缘的外伸部分时，y0为由x轴到压力较大分肢轴线的距离。

②、为什么此时要计算其单肢稳定、而不必验算弯矩作用平面外的整体稳定？

并说明验算的内容、公式和步骤（P135－136、课件）

对于弯矩绕虚轴作用的压弯构件，由于组成压弯构件的两个肢件在弯矩作用平面外的稳定都已经在计算单肢时取得保证，不必再计算整个构件在平面外的稳定性。

24、轴压杆局部稳定的确定原则？

（课件）翼缘宽厚比、腹板高厚比限值各多少？

公式中为什么λ要用或λy中的大值？

（P141）

（1）轴压杆局部稳定的确定原则：

直接受到重复荷载作用的构件，如吊车梁、桥梁、输送栈桥和某些工作平台等以及它们的连接，当应力循环次数n>

105时应进行疲劳验算。

在应力循环中，不出现拉应力的部位不必验算疲劳。

（2）板件屈曲先于构件屈曲（用有效宽厚比）

设计冷弯薄壁型钢结构，截面宽大钢结构部分板件时采用，利用了板件屈曲后强度。

腹板高厚比：

25、组合梁的翼缘宽厚比限值均按板件局部屈曲不先于钢材屈服的原则确定。

26、为什么组合梁翼缘采用限制宽厚比的办法来保证其板件的局部稳定？

写出对于截面不同的强度计算方法，翼缘宽厚比的限值。

（P142—P143）

（1）梁的翼缘板远离截面形心，强度一般能得到比较充分的利用。

同时，翼缘板发生局部屈曲，会很快导致梁丧失继续承载的能力。

因此，从采用限制翼缘宽厚比的方法，亦即保证必要的厚度的办法，来防止其局部失稳。

（2）

27、为什么组合梁腹板要设置加劲肋来加强？

简支梁腹板设置加劲肋后沿长度方向各主要区格承受什么应力作用？

（P143）

1）保证腹板局部稳定的构造措施：

设置加劲肋来提高腹板局部屈曲荷载，加劲肋分：

横向加劲肋、纵向加劲肋、短加劲肋和支承加劲肋四种。

2）腹板各区段所受的应力：

对于简支梁腹板，端部区段：

主要是剪应力作用；

跨中区段：

主要是正应力作用；

其它区段：

正应力和剪应力联合作用；

受集中荷载作用区段：

局部压应力作用。

28、验算组合梁腹板局部稳定时，有几个界限值？

（P147—P148）

29、组合梁中常采用的腹板加劲肋有几种？

简述它们各自的作用。

б、бc、τ各应力作用下，应采取什么措施来提高组合梁腹板的临界应力？

（横向加劲肋－，纵向加劲肋－，短加劲肋－、，支承加劲肋）

30、什么是组合梁的支承加劲肋？

计算内容和计算方法？

（P131）

支承加劲肋是指受固定集中荷载或梁支座反力的横向加劲肋，这种加劲肋在腹板两侧成对配置，截面

较一般横向加劲肋的截面为大，并需要计算。

支承加劲肋的稳定性计算----按轴心受压构件计算

31、对于宽度很大的工字形或箱形实腹柱（轴压或压弯），当其腹板高厚比超过规定限值时，可以有哪几种处理办法？

你认为哪一种办法较好？

说明理由。

（P155）

①采用纵向加劲肋

②采用“有效高厚比”

采用有效截面进行构件的强度和整体稳定验算，但计算长细比时，仍用全截面

构造：

设置横隔，每个运算单元不少于两个横隔，且横隔间距不大于8m。

32、板件曲后强度以及板件的有效宽厚比的概念（P157-162）

当板件的屈曲先于构件整体屈曲时，板件虽屈曲但是仍能继续承担更大的力，此即为屈曲后强度。

（宽厚比大的板屈曲后强度的潜力较大）

2、板件在达到极限承载力Nu时压力完全由侧边部位的有效宽度范围内的板来负担。

这部分的应力全部达到屈服强度Fy.该宽度与板厚度之比为有效宽厚比。

第六章

1、正常使用极限包含哪些状态（P183）

1、正常使用或外观的变形2、正常使用或耐久性能的局部破坏（包括裂缝）3、正常使用或耐久性能的振动4、正常使用或耐久性能的其他状态

2、轴拉构件有没有整体稳定问题？

（没有）为什么要限制长细比λ？

（P183－184）

按照结构的使用要求，钢结构的轴拉构件不应过分柔弱而应该具有必要的刚度，保证构件不产生过度的变形。

这种变形可能因其自重产生，也可能因其在运输或安装过程中产生。

承受轴线拉力的构件其刚度由其长细比控制，因此要控制长细比。

4、了解钢结构的变形限制和振动限制。

（P184-187）

变形限制：

框架的变形限制必须考虑两个方面的内容，一是限制结构定点位置的侧位移量，二是限制层间位移量。

振动限制：

地震引起的振动以及风振对结构强度和稳定的影响在承载能力极限状态的有关计算中予以考虑。

在正常使用状态下，需要避免风振加速度引起的人员不舒适感。

楼板的振动可以由人群的活动产生，也可以由坐落在楼板上的机械设备产生。

后者应该在设计或选用时采用适当的隔振措施加以解决。

第七章

1、目前我国常用的连接方法有哪些？

各有什么特点？

（P188—P189）

方法：

焊接、铆接、普通螺栓连接和高强螺栓连接

（一）焊接连接

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突出。

（二）铆钉连接

塑性和韧性较好，传力可靠，质量易于检查，适用于直接动力荷载的连接。

构造复杂，用钢量多。

（三）螺栓连接

1、普通螺栓连接

施工简单，拆装方便；

用钢量多。

2、高强螺栓

栓杆分10.9,8.8级两种

分摩擦型和承压型两种

摩擦型：

接触面间摩擦力来传力，变形小，疲劳性能好。

孔径d0＝d＋（1.5-2.0）mm

承压型：

前期靠摩擦力来传力，后期靠栓杆抗剪和承压传力。

孔径d0＝d＋（1.0-1.5）mm

2、手工电弧焊焊条与焊件金属品种相适应。

Q235号钢焊件用E4