河海大学钢结构知识点(最终得94分)

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1、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

2、.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

3、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,并达到抗拉强度f yu 脆性破坏：破坏前无明显变形破坏应力小于屈服强度 fyy钢结构设计取屈服强度f作为强度

4、极限承载力指标y三个基本机械性能指标：屈服强度f （E=0）、抗拉强度f、伸长率5 （反映塑性变形能力） yu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（CV0.25%）；中碳钢；高碳钢（00.6%） 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

5、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） 浇筑：镇静钢（气泡少，强度、塑性f）、沸腾钢（气泡多，冲击韧性、抗冷脆性 能、抗疲劳性能（） 轧制：使得钢材组织密实，强度、韧性f 热处理：淬火（强度硬度f塑性韧性（），正火，回火（脆性（）3. 温度的影响（转脆因素：低温、高温）200C以内无变化高温：250C左右：抗拉强度f,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300C :屈服强度（、抗拉强度（，塑性f低温冷脆：强度f,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f,塑性、韧性/

6、时效硬化（随时间增长）：强度f,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（W5%）、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

7、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：“丄”后加“长边X短边X厚度”（不等边角钢）加“边长X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

8、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

9、 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

10、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。9表示屈强比为0.9 承压型高强度螺栓仅用于静力承重结构的连接中第四章 缀材作用：连接分肢，承受剪力 截面选型要求：1.用料经济 2.形状简单便于制作 3.便于连接 轴心受力构件的承载力极限状态是以屈服强度为极限 理想轴心受压构件稳定承载力与

11、钢号无关 失稳形式：1.弯曲失稳2.扭转失稳3.弯扭失稳 初始缺陷对整体稳定性的影响因子：1. 构件初弯曲2.荷载初偏心3.残余应力4.支座约束 局部稳定计算准则（两种）：1. 局部临界应力大于整体临界应力（等稳定准则）2. 局部临界应力大于屈服应力（等强度准则）轴心受压构件设计原则：1. 等稳定性原则杆件在两个主轴方向上的整体稳定承载力尽量接近因此尽可能使 两个方向的稳定系数相等2. 宽肢薄壁原则满足板件宽厚比限值条件下，截面分布尽量远离形心3. 尽量采用双轴对称截面4. 构造简单、便于制作5. 便于与其它构件连接6. 选择可供应用的钢材规格设计实腹柱优先选用H型钢 高厚比超限时，可设置纵向

12、加劲肋以减小有效高度，也可利用屈曲后强度准则进行设计 轴心稳定系数根据钢号、截面类型、长细比-J-* Vr.第五章 实腹式受弯构件：梁 格构式受弯构件：桁架 受弯构件的设计应满足：强度、整体稳定、局部稳定和刚度四个方面的要求（前三项属于承 载能力极限状态计算，采用荷载的设计值；第四项为正常使用极限状态的计算，计算挠度时 按荷载的标准值进行） 影响梁整体稳定的因素（如何提高整体稳定性）：1. 截面刚度的影响：梁的侧向抗弯刚度Elyf、扭转刚度GItf,则Mcrf2. 侧向支承点间距离的影响：侧向支承点间的距离1（,则M erf；且侧向支撑越是靠近 受压翼缘，效果越好（措施：提高梁受压翼缘的侧向稳

13、定性，较经济合理的方法是设置 侧向支撑）3. 荷载类型的影响弯矩图越饱满，Mcr越小（主要看C1）4. 支座约束程度的影响梁端支承条件约束程度f,贝Mcrf5. 荷载作用位置的影响：荷载作用位置（,则Mcrf（措施：增加梁两端的约束提高其稳 定承载力采取措施使梁端不能发生扭转）6. 受压翼缘的影响：受压翼缘截面宽大，则M erf （措施：增大受压翼缘的宽度最为有效） 考虑强度，腹板应高薄；考虑整体稳定，翼缘应宽薄加劲肋形式：横向，纵向，短加劲肋 横向加劲肋作用：防止剪应力和局部压应力引起腹板失稳 纵向加劲肋作用：防止弯曲应力引起腹板失稳 短加劲肋：防止局部压应力引起腹板失稳腹板加劲肋配置要求：

14、1. hO/twW80 e k：无局部压应力处不设置，反之设置横肋2. h0/tw80&k:设横肋；进一步，h0/tw170&k （受压翼缘扭转受到约束）或h0/tw 150ek （受压翼缘扭转不受到约束），弯曲应力较大处设纵肋3. 局部压应力很大，设短肋4. 支座处，上翼缘受较大固定集中荷载处，设支承加劲肋5. 任何情况下hO/twV250钢梁：型钢梁、组合梁 型钢梁设计：只考虑截面设计步骤：1.初选截面2.截面验算 组合梁设计：1.截面设计（同型钢梁）2.梁截面沿梁长度改变3.腹板翼缘间焊缝计算4.钢 梁腹板开孔设计组合梁截面高度的三个参考高度：1. 建筑容许最大梁高hmax （根据建筑布

15、置、运输安装要求确定）2. 高度要求最小梁高hmin （根据刚度要求）3. 经济高度he （满足设计要求时用钢最少的高度）h 增大，则腹板用钢增加，翼缘用钢减少组合梁做主梁时，满足抗弯刚度时用钢最少的 高度为经济高度梁高选取近似等于he第八章第二节平面钢闸门的组成： 门叶结构:用来封闭和开启孔口的活动挡水结构； 埋固构件:埋置在土建结构中，把门叶的荷载传递给土建结构； 启闭机械：控制门叶在孔口中的位置门叶结构的组成：承重结构、行走支承、止水和吊具 钢闸门按主梁数目分类：双主梁式（跨度大于门高）、多主梁式（门高大于跨度） 主梁位置：主梁间距布置考虑因素4 点梁格布置形式： 简式布置（跨小门高闸门面板直接支承在主梁上） 普通式布置（跨度大闸门主梁之间加竖直次梁） 复式布置（跨度高度很大闸门竖直次梁之间再加水平次梁） 梁格连接形式：齐平连接、降低连接、层叠连接