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1、钢结构钢结构考前辅导考前辅导复习要点复习要点例题详解例题详解题型题型第第1、2章章材料与设计原理材料与设计原理钢材的力学性能钢材的力学性能一、强度一、强度n屈服强度屈服强度fy设计标准值(设计时可达的最大应力);设计标准值(设计时可达的最大应力);n抗拉强度抗拉强度fu钢材的最大应力强度,钢材的最大应力强度,fu/fy为钢材的强度为钢材的强度安全储备系数。安全储备系数。n理想弹塑性工程设计时将钢材的力学性能,假定为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一理想弹塑性体二、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n重要指标好坏决定结构安全可靠度,
2、内力重分布,保重要指标好坏决定结构安全可靠度,内力重分布,保证塑性破坏,避免脆性破坏。证塑性破坏,避免脆性破坏。n用伸长率衡量用伸长率衡量三、韧性钢材在断裂或塑变时吸收能量的能力,用于表三、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,动力指征钢材抗冲击荷载及动力荷载的能力,动力指标,是强度与塑性的综合表现。标,是强度与塑性的综合表现。用冲击韧性衡量,分常温与负温要求。用冲击韧性衡量,分常温与负温要求。四、冷弯性能钢材发生塑变时对产生裂纹的抵抗能力。四、冷弯性能钢材发生塑变时对产生裂纹的抵抗能力。是判别钢材塑性及冶金质量的综合指标。是判别钢材塑性及冶金质量的综合
3、指标。五、可焊性钢材在焊接过程中对产生裂纹或发生断裂的五、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,以及焊接后具备良好性能的指抵抗能力,以及焊接后具备良好性能的指标。通过焊接工艺试验进行评定标。通过焊接工艺试验进行评定钢结构的破坏形式钢结构的破坏形式n塑性破坏与脆性破坏塑性破坏与脆性破坏n影响因素化学成分、冶金质量、温度、冷作硬化、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。时效、应力集中、复杂应力。钢材性能的影响因素钢材性能的影响因素一、化学成分一、化学成分C C、S S、P P、MnMn、SiSi二、冶金与轧制二、冶金与轧制三、时效三、时效四、温度正温
4、与负温,热塑现象、冷脆现象四、温度正温与负温,热塑现象、冷脆现象五、冷作硬化五、冷作硬化六、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。七、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。设计原理设计原理n以概率论为基础的极限状态设计方法;分项系数表达式。以概率论为基础的极限状态设计方法;分项系数表达式。n两种极限状态正常使用与承载能力极限状态。两种极限状态正常使用与承载能力极限状态。两种极限状态使用荷载不同,标准值和设计值。两种极限状态使用荷载不同,标准值和设计值。承载能力极限状态荷载使用设计值。承载
5、能力极限状态荷载使用设计值。正常使用极限状态荷载使用标准值。正常使用极限状态荷载使用标准值。n可靠性安全性、适用性、耐久性的通称可靠性安全性、适用性、耐久性的通称n失效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。n可靠度可靠性的概率度量,在规定的时间内(设计基可靠度可靠性的概率度量,在规定的时间内(设计基准期分准期分5 5、2525、5050以及以及100100年年),规定的条),规定的条件(正常设计、施工、使用、维护)完成预定件(正常设计、施工、使用、维护)完成预定功能的概率。功能的概率。n可靠度的控制控制失效概率小到一定水平。可靠度的控制控制失效概率小到一定水平。钢
6、材的品种、牌号与选择钢材的品种、牌号与选择n品种炭素钢品种炭素钢Q235Q235;低合金钢;低合金钢Q345Q345、Q390Q390、Q420Q420n牌号的表示方法牌号的表示方法Q Q、屈服强度值、质量等级(碳素钢、屈服强度值、质量等级(碳素钢ADAD,低合金钢,低合金钢AEAE),冶金脱氧方法(冶金脱氧方法(F F、b b、Z Z、TZTZ)n影响选择的因素影响选择的因素 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(动、静荷载)、(一般),三级(次要)、荷载情况(动、静荷载)、连接方法(连接方法(Q23
7、5AQ235A不能用于焊接结构)、环境温度。不能用于焊接结构)、环境温度。第第3章章钢结构的连接钢结构的连接钢结构的连接方法与特点钢结构的连接方法与特点n焊接连接对接焊缝,角焊缝焊接连接对接焊缝,角焊缝n螺栓连接普通螺栓,高强螺栓螺栓连接普通螺栓,高强螺栓n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。焊缝连接焊缝连接一、焊接特性一、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,残余应力与变形,质量变动
8、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、焊接形式n按焊件相对位置平接(对接)、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。n按施焊位置俯焊(平焊)、横焊、立焊以及仰焊。按施焊位置俯焊(平焊)、横焊、立焊以及仰焊。n按截面构造对接焊缝及角焊缝按截面构造对接焊缝及角焊缝对接焊缝的构造与计算对接焊缝的构造与计算一、构造一、构造n破口形式破口形式I I型、单边型、单边V V型、双边型、双边V V型、型、U U型、型、K K型及型及X X型。型。n引、落弧板引、落弧板n变厚度与变宽度的连接变厚度与
9、变宽度的连接1 1:4 4斜面。斜面。n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;三级折减强度三级折减强度二、计算同构件。二、计算同构件。角焊缝的构造与计算角焊缝的构造与计算一、构造一、构造n角焊缝分直角与斜角(锐角与钝角)两种截面。角焊缝分直角与斜角(锐角与钝角)两种截面。n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);n板件厚度悬殊时角焊缝设计及边缘焊缝板件厚度悬殊时角焊缝设计及边缘焊缝(P56P56,图,图3.213.21)二、受力特性二、受力特性n正面焊缝应力状态复杂,但内力分布
10、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;n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。n破坏为破坏为4545o o喉部截面,设计时忽略余高。喉部截面,设计时忽略余高。三、角焊缝的计算三、角焊缝的计算普通螺栓连接普通螺栓连接一、连接性能与构造一、连接性能与构造n受剪连接的破坏形式板端冲剪、螺杆受弯、螺杆剪切、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,(e2de2do o;t5dt5d)。)。n受剪连接受力方向螺栓
11、受力不均,一定长度时需折减。受剪连接受力方向螺栓受力不均,一定长度时需折减。n受拉连接以螺杆抗拉强度为承载力极限。受拉连接以螺杆抗拉强度为承载力极限。n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)。n分精制(分精制(A A、B B级)及粗制(级)及粗制(C C级,不能用于主要受力连接)级,不能用于主要受力连接)二、计算二、计算1 1、单个连接承载力、单个连接承载力、受剪连接、受剪连接n抗剪与承压:抗剪与承压:、受拉连接、受拉连接、拉剪共同作用、拉剪共同作用2、螺栓群连接计算、螺栓群连接计算、轴力或剪力作用、轴力或剪力
12、作用、弯矩轴力共同作用、弯矩轴力共同作用、扭矩、轴力、剪力共同作用、扭矩、轴力、剪力共同作用其中:其中:高强度螺栓连接高强度螺栓连接一、高强螺栓的受力性能与构造一、高强螺栓的受力性能与构造n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。n摩擦型抗剪连接的最大承载力为最大摩擦力。摩擦型抗剪连接的最大承载力为最大摩擦力。n承压型抗剪连接的对答承载力同普通螺栓(承压型抗剪连接的对答承载力同普通螺栓(N Nb bminmin)。)。n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。n受拉连接时两者无区别,都以受拉连接时两者无区别,都以0.8
13、P0.8P为承载力。为承载力。n板件净截面强度计算与普螺的区别为板件净截面强度计算与普螺的区别为5050的孔前传力。的孔前传力。n受剪连接时,螺栓受力不均,同普螺应考虑折减系数受剪连接时,螺栓受力不均,同普螺应考虑折减系数。n由于承压型设计的变形较大,直接承受动荷不易采用。由于承压型设计的变形较大,直接承受动荷不易采用。n设计认为摩擦力主要分布在螺栓周围设计认为摩擦力主要分布在螺栓周围3d3d0 0范围内范围内。二、计算二、计算、摩擦型螺栓连接计算、摩擦型螺栓连接计算1、抗剪连接、抗剪连接2、抗拉连接、抗拉连接(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、拉剪共同作用、承压
14、型螺栓连接计算、承压型螺栓连接计算计算方法同普通螺栓连接,应注意计算方法同普通螺栓连接,应注意n抗拉承载力抗拉承载力n拉剪共同作用拉剪共同作用n抗弯时旋转中心在中排抗弯时旋转中心在中排例题详解例题详解例题例题1、某某T T型牛腿,角焊缝连接,型牛腿,角焊缝连接,F=250kNF=250kN,Q235Q235钢,钢,E43E43型型 焊条,静荷载,确定焊脚尺寸。焊条,静荷载,确定焊脚尺寸。解:解:1 1、确定焊缝计算长度(两条、确定焊缝计算长度(两条L L型焊缝型焊缝)竖焊缝:竖焊缝:lw12005195mm,水平焊缝:lw2(20016)/2-587mm,取lw285mm2、求焊缝形心及惯性矩
15、:求焊缝形心及惯性矩:3、力向形心转移、力向形心转移4、受力控制点分项应力(下点)、受力控制点分项应力(下点)5、焊缝强度结算:、焊缝强度结算:6、焊脚尺寸确定:、焊脚尺寸确定:取:例题例题2、图示摩擦型高强螺栓连接,图示摩擦型高强螺栓连接,M20M20,10.910.9级,喷砂生赤锈,级,喷砂生赤锈,验算连接强度。验算连接强度。已知:已知:M=106k.mM=106k.m;N=384kNN=384kN;V=450kNV=450kN。解:解:1 1、查取有关参数、查取有关参数 预拉力:预拉力:P=155kN;P=155kN;摩擦系数:摩擦系数:=0.45=0.452、确定控制点、确定控制点经受
16、力分析控制点为最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、最上排螺栓分项受力n轴力轴力N N:各螺栓均匀受拉:各螺栓均匀受拉n 弯矩弯矩M M作用:最上排受最大拉力作用:最上排受最大拉力 其中其中n总拉力:总拉力:n剪力剪力V V:各螺栓均匀受剪:各螺栓均匀受剪4 4、承载力验算、承载力验算5 5、结论:连接承载力满足要求、结论:连接承载力满足要求 第第6章章轴心受力构件轴心受力构件 概述概述n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。n正常使用极限状态:刚度要求控制长细比正常使用极限状态:刚度要求
17、控制长细比n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。n截面形式:分实腹式与格构式截面形式:分实腹式与格构式 强度与刚度强度与刚度n净截面强度轴压构件如无截面消弱,整稳控制可不验算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。n刚度注意计算长度。刚度注意计算长度。轴压构件的整体稳定轴压构件的整体稳定n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;n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;n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
18、;n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;n初始缺陷的影响;初始缺陷的影响;n肢宽壁薄的概念;肢宽壁薄的概念;n格构式截面缀条式与缀板式;格构式截面缀条式与缀板式;n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;n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);n单肢稳定性的概念。单肢稳定性的概念。n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;实腹式截面局部稳定实腹式截面局部稳定n局部稳定的概念板件的屈曲,局部失稳并不意味构件失局部稳定的概念板件的屈曲,局部失稳并不意
19、味构件失效,但是局部的失稳会导致整体失稳提前发生;局部稳定效,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。n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保证整体失稳之前不发生局部失稳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。等强原则局部稳定承载力等于某一整体稳定达不到的强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。n局部稳定的控制方法限制板件的宽(高)厚比。局部稳定的控制方法限制板件的宽(高)厚比。n掌握工字形截面局部
20、稳定的计算公式与方法。掌握工字形截面局部稳定的计算公式与方法。第第5 5节节 例题详解例题详解例题例题1右图示轴心受压构件,右图示轴心受压构件,Q235Q235钢,截面无消弱钢,截面无消弱,翼缘为轧制边。翼缘为轧制边。问: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、此柱绕此柱绕y y轴失稳的形式轴失稳的形式?3、局部稳定是否满足要求?、局部稳定是否满足要求?解:解:1 1、整体稳定承载力计算、整体稳定承载力计算 对对x x轴:轴:翼缘轧制边,对翼缘轧制边,对x x轴为轴为b b类截面,查表有:类截面,查表有:对对x x轴:轴:翼缘轧制边,对翼缘轧制边,对y y轴为轴为c c类
21、截面,查表有:类截面,查表有:由于无截面消弱,强度承载力高于稳定承载力,故构件的由于无截面消弱,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:2 2、绕、绕y y轴为弯扭失稳轴为弯扭失稳3 3、局部稳定验算、局部稳定验算 、较大翼缘的局部稳定、较大翼缘的局部稳定 结论:满足要求结论:满足要求 、腹板的局部稳定、腹板的局部稳定 结论:满足要求结论:满足要求试卷题型分析试卷题型分析一、选择题主要考查一些基本概念一、选择题主要考查一些基本概念根据题意在空格处添上相关内容,涉及根据题意在空格处添上相关内容,涉及1 16 6章所有内章所有内容,共计容,共计6 6道题,(道题,(1212
22、分)。分)。例题:例题:1.摩擦型高强度螺栓抗剪能力是依靠(摩擦型高强度螺栓抗剪能力是依靠(C)lA栓杆的预应力栓杆的预应力B栓杆的抗剪能力栓杆的抗剪能力C被连接板件间的被连接板件间的摩擦力摩擦力D栓杆被连接板件间的挤压力栓杆被连接板件间的挤压力2.体现钢材塑性性能的指标是(体现钢材塑性性能的指标是(C)lA屈服点屈服点B强屈比强屈比C延伸率延伸率D抗拉强度抗拉强度试卷题型分析试卷题型分析二、简答题主要考查基本概念(二、简答题主要考查基本概念(6 6题,题,3030分)分)根据题意,简明正确回答,根据题意,简明正确回答,1 16 6章内容,共计章内容,共计6 6道题。道题。例题例题l1、简述哪
23、些因素对钢材性能有影响?、简述哪些因素对钢材性能有影响?l答:答:化学成分;冶金缺陷;钢材硬化;温度影响;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。应力集中;反复荷载作用。l2、螺栓在构件上的排列有几种形式?应满足什么要求?、螺栓在构件上的排列有几种形式?应满足什么要求?最小的栓距和端距分别是多少?最小的栓距和端距分别是多少?l答:螺栓在构件上的排列有两种形式:并列和错列。答:螺栓在构件上的排列有两种形式:并列和错列。应满足三方面要求:应满足三方面要求:受力要求受力要求施工要求施工要求构造要求构造要求最小的栓距为最小的栓距为3d0,最小的端距为,最小的端距为2d0。试卷题型分析试卷题型分析三、计算题三、计算题3 3道题(道题(5858分)分)1 1、角焊缝连接、角焊缝连接2 2、高强螺栓连接、高强螺栓连接3 3、轴心受力构件(实腹式强度、整稳、局稳)、轴心受力构件(实腹式强度、整稳、局稳)u注意题目要求。注意题目要求。u基本参数给定截面面积、惯性矩、截面形心位置。基本参数给定截面面积、惯性矩、截面形心位置。u基本的参数换算要记基本的参数换算要记 稳定系数给表,中间值内插工字型截面的塑性发展系数稳定系数给表,中间值内插工字型截面的塑性发展系数u基本计算公式两向计算长度的取值。基本计算公式两向计算长度的取值。
限制150内