钢结构原理复习提纲.doc
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1、如有侵权,请联系网站删除,仅供学习与交流钢结构原理复习提纲【精品文档】第 14 页钢结构设计原理复习提纲第一章1、 钢结构的特点,应用范围。(P1P2) 特点: 应用:(1)材料的强度高,塑性和韧性好; (1)大跨度结构;(2)重型厂房结构;(2)材质均匀,和力学计算的假定比较符合; (3)受动力荷载影响的结构;(3)钢结构制造简便,施工周期短; (4)可拆卸的结构;(4)钢材耐腐蚀性差; (5)高耸结构和高层建筑;(5)钢材耐热但不耐火; (6)容器和其他构筑物;(7)轻型钢结构;特点(1)对应应用(1)、(2)、(3)、(5);特点(3)对应应用(4);特点(4)对应应用(1)(2)(4)
2、(5)(7)2、 结构的极限状态: 两类极限状态的概念或两类极限状态所对应的准则。(P11)1、承载能力极限状态(第一类极限状态)对应于:结构或构件达到最大承载能力或出现不适于继续承载的变形;2、正常使用极限状态(第二类极限状态)对应于:结构或构件达到正常使用或耐久性能的某项规定限值; 钢结构中第一极限状态的两个准则各包括那些情况?(P11)承载能力极限状态包括倾覆、强度破坏、丧失稳定、结构变为机动体系或出现过度的塑性变形; 钢结构中第二极限状态的两个准则各包括那些情况?(P11)正常使用极限状态包括出现影响正常使用(或)外观的变形、振动和局部破坏等; 简述第一极限状态的第二准则与第二极限状态
3、中变形要求的主要区别(课件)。(荷载)作用考虑方法第一类极限状态第二准则设计值限制截面的塑性深度第二类极限状态对变形的要求标准值变形限制3、 影响结构抗力的三个因素?(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:、强度高:即屈服点fy、抗拉强度fu比较高。、足
4、够的变形能力:即塑性和韧性性能好。、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、 GB500172003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)?(P23)普通碳素结构钢Q235钢和低合金高强度结构钢Q345、Q390、Q4203、 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?(P34P35)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
5、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。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。(P24P27)屈服点fy、抗拉强度fu、伸长率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
6、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。sy =0.15sp =0.1,esy可以认为是弹性变形的终点。(2)sy=0.150.25,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syf,你如何处理?(P61P62)计算过程见例题验算结果不满足怎么办?对于移动集中荷载加大腹板厚度tw;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zs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11.0?验算的位置:腹板计算高度边缘验算截面及验算点图示
7、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,b11.2, 当s1与sc同号或sc0时, b11.1。P6263,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?(P7071)(1)变化梁的高
8、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?(课件)边缘出现塑性铰 边缘屈服(格构式或冷弯薄壁型钢) 如同受弯构件出现弯扭失稳(N小M大时)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?(P78P80)(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?(P89P91)残余应力对轴压杆整体稳定性的影响与残余压应力的
9、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?(课件)4、 GB500172003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。(P96P99,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?(课件)6、 简述实腹式轴压构件的截面选择和验算的方法、
10、步骤。(P104105,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?(课件)等稳定条件为lox=ly缀条式: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?(P10
11、9)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?为什么?(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
12、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?
13、截面的形状和尺寸比值:荷载类型及作用位置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。初始缺陷(初弯曲,初偏心,残余应力)降低梁的临界力。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。材性:Et/E(四)提高梁整体稳定性的手段:受压翼缘与其它构件作侧向连接提高b/t比值,尽可能使抗侧刚度 Iy其它(五)不要验算整体的条件: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H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表箱型截面简支梁,其截面尺寸满足h/b0.6时,要用b来代替b?(P117118)由于公式(4-59)(4-
14、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s0.6fy或 jb0.6,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。(P126P127)(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、
15、 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):、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?(P134P135)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。)
16、、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(P135136、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?公式中为什么要用或y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n105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
17、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。(P142P143)(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
18、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?(P147P148)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。、c、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
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