钢结构(完美背诵版)

1、钢结构复习资料第一部分简答题1、钢材的破坏形式有哪些？为什么要防止脆性破坏？如何防止脆性破坏？答：钢材的破坏形式有塑性破坏和脆性破坏。防止原因：脆性破坏没有明显的预兆，无法及时察觉和采取补救措施，而且个别构件的断裂常常引起整个结构塌毁，危及生命和财产安全，后果严重。防止措施：合理设计。构造力求合理，使其能均匀、连续地传递应力，避免构件截面的剧烈变化；正确制造。尽量避免材料出现应变硬化，正确选择焊接工艺，保证焊缝质量；正确使用。不任意超负荷使用结构，及时油漆防腐，冬季停产检修时应注意保暖。2、钢结构对材料有什么要求？答：（1）较高的抗拉强度 fu 和屈服点 fy。fu 是衡量钢材经过较大变形后的

2、抗拉能力，直接反映钢材内部组织的优劣， fu 提高可以增加结构的安全保障； fy 是衡量结构承载能力的指标， fy 高可以减轻结构自重，节省造价。（ 2）较高的塑性和韧性。塑性和韧性好可以使结构在静荷载和动荷载作用下有足够的应变能力， 可以减轻结构脆性破坏的倾向，可以通过较大的塑性变形可以调整局部应力，同时还具有较好的抵抗重复荷载作用的能力。（ 3）良好的工艺性能。包括冷加工、热加工和焊接性能。这有利于将钢材加工成各种形式的结构，并不致因加工而对结构的强度、塑性、韧性等造成较大的不利影响。（ 4）具有适应低温、高温的能力以及在腐蚀性环境中工作的能力。3、普通螺栓可以分为哪几类？何为抗剪螺栓？抗

3、剪螺栓有哪几种破坏形式？破坏原因是什么？如何预防？答：普通螺栓可以分为只受剪力、只受拉力以及同时受剪力和拉力三种形式。抗剪螺栓是指在力的作用下，连接的板件有相对滑移的运动趋势，且螺栓承受垂直螺栓杆的力的螺栓。破坏形式破坏原因解决方法螺栓杆被剪坏螺栓杆直径较小，板件较厚计算单栓抗剪承载力：bnvd 2bN v4f v孔壁挤压破坏螺栓杆直径较大，板件较薄计算单栓承压承载力：Ncbdtf cb板件被拉断板件净截面被螺栓孔削弱太多净截面验算：NfAn板件端部被剪坏端距太小螺栓间距不小于 2d0螺栓杆弯曲破坏螺栓杆过长螺栓间距不大于 5d4、影响梁整体稳定性的因素有哪些？如何提高梁的整体稳定性？答：影响

4、因素：梁的侧向抗弯刚度EIy和抗扭刚度 GIt；梁的支座情况；荷载作用种类；荷载作用位置；受压翼缘的自由长度l 1。提高措施：增加受压翼缘的宽度，增大I yl1。；在受压翼缘设置侧向支撑，减小5、轴心受压实腹柱设计。答：（ 1）截面设计假定柱的长细比（ =50100，计算长度小时取小值，反之取大值），查得稳定系数 求出需要的截面面积 A： AN 。f求出两个主轴所需要的回转半径：l ox， i yloy。i x由截面面积和回转半径初步确定截面尺寸：hix， bi y。0.240.43（ 2）截面验算强度验算。仅截面有削弱时验算：Nf。AnNf。整体稳定性验算。A局部稳定性验算。限制板间的宽厚比

5、，热轧型钢截面可不进行验算。刚度验算。限制构件的长细比 。max6、轴心受压格构柱设计。答：（ 1）选择构件的截面形式和缀材形式。根据使用要求、计算长度和轴心压力大小确定截面形式；中小型柱采用缀板柱，大型柱采用缀条柱。（ 2）按对实轴（ y- y 轴）的整体稳定性选择柱的截面。假定柱的长细比y（ y=50100，计算长度小时取小值，反之取大值），查得稳定系数y 求出需要的截面面积A ： AN。y f求出回转半径： i yl oy。y由截面面积和回转半径查型钢表，确定截面尺寸。N验算对实轴的整体稳定性。fy A（ 3）由（等稳定性原则 0x= y），按对实轴（ x-x 轴）的整体稳定性确定肢间距

6、。计算对虚轴的长细比缀条柱：假定一个节间内两侧斜缀条的面积之和A 1，则227A。xyA1缀板柱：假定 1y22。（约为 5且小于 40），则 xy1计算对虚轴的回转半径：i xl oxx计算缀材方向的宽度：ix。b0.44验算对虚轴的稳定性。（ 4）刚度验算柱子整体： yox， 。分肢稳定：（缀条柱） 0.5max 且不大于 40。10.7max，（缀板柱） 1（ 5）缀材设计Aff y横向剪力： V23585缀条设计：斜缀条轴心力V1N1n cos缀板设计：剪力TV1l1 ，弯矩 Ma7、型钢梁设计。答：（ 1）求解梁的内力。设计荷载下的（2）估算梁的截面模量。Wnx稳定没有保证）。（ 3

7、）查型钢表，确定截面尺寸。（ 4）截面验算V1l1 。2M max及 Vmax（不含自重）。M x （整体稳定有保证） ， WxM x （整体x fb f强度验算。抗弯强度：M xf ；抗剪强度：V SxWnxmaxfv （型钢梁在I tw剪力较大且截面有削弱时验算）；局部承压强度：Ff（集中荷载未设支承加ctwl z劲肋时验算）；折算强度：2221 f 。cc3 1M xf 。整体稳定性验算。bWx刚度验算。8、组合梁设计答：（ 1）截面选择截面高度。由建筑高度确定容许最大高度hmax，由刚度条件确定容许最小高度hmin，由经济条件确定经济高度hs，故梁高： hminhhshmax 。腹板厚

8、度。 twhw ，且为 2mm 的倍数。3.5翼缘尺寸。翼缘面积 AfWx1 t whw ，宽度 bfh h 且为 10mm 倍数，厚度hw65 3tAf 且为 2mm 倍数。bf（ 2）截面验算强度验算。抗弯强度：M xf；抗剪强度：V S；局部承压xWnxmaxfvItwFf ；折算强度：2221 f 。强度： ccc3 1twl z整体稳定性验算。M xf 。 bbWx 0.6时应进行一次折算、局部稳定验算。受压翼缘：限制宽厚比；腹板：设置加劲肋，刚度验算。9、实腹式压弯构件的设计。答：（ 1）截面选择选定截面形式。根据构建承受的轴力N、弯矩 M 和构件的计算长度初步确定截面尺寸。（ 2

9、）截面验算强度验算。NM xfAnxWnx无截面削弱且 N、W x 的取值与整体稳定验算的取值相同而等效弯矩系数为 1.0时，可不必进行强度验算。整体稳定性验算。NmxM xf弯矩作用平面内：Nx AxW1（x1- 0.8）N ExT 形截面还应验算：Nmx M xNfA（）xW2 x 1 -1.25N Ex弯矩作用平面外：Ntx M xfy AbW1x局部稳定性验算。限制构件翼缘和腹板的宽厚比。刚度验算。限制构件的长细比max 。10、格构式压弯构件设计。答：（ 1）截面选择选择构件的截面形式和缀材形式。根据使用要求、计算长度和轴心压力大小确定截面形式；中小型柱采用缀板柱，大型柱采用缀条柱。

10、根据构建承受的轴力N、弯矩 M 和构件的计算长度初步确定截面尺寸及缀材尺寸。（ 2）截面验算（弯矩绕虚轴作用）强度验算。 NM xfAnxWnx整体稳定性验算。Nmx M xfx ANW1（x1-）xN Ex分肢稳定性计算。分肢1： N1N y2M ，分肢 2：N2=N-N 1。aa缀条柱应按轴心压杆进行计算，分肢的计算长度，在缀材平面内取缀条体系的节间长度，在缀条平面外取整个构件两侧向支撑点间的距离；缀板柱除考虑轴心力外，还应考虑由剪力作用引起的局部弯矩，并按实腹式压弯构件验算单肢稳定性。缀材计算。应取构件实际剪力和VAff y中的较大值进行计算。85235局部稳定验算。限制板件的宽厚比和高

11、厚比，只有组合结构才进行验算。刚度验算。限制构件的长细比max 。第二部分知识点梳理1、结构设计的准则：结构由各种荷载产生的效应不大于结构的抗力或规定限制。2、极限状态：结构或其组成部分超过某一特定状态就不能满足设计规定的某一功能要求。结构的极限状态可以分为承载能力极限状态 （设计值）和正常使用极限状态 （标准值）。3、结构的功能函数= 抗力 -荷载效应。4、结构可靠度：结构在规定时间内，在规定条件下，完成预定功能的概率。5、我国现用的钢结构设计方法：以概率论为基础的极限状态设计方法。6、结构重要性系数：一级 1.1，二级 1.0，三级 0,9；永久荷载分项系数：对结构承载能力不利时取 1.2

12、，对结构承载能力有利取 1.0；可变荷载分项系数：对结构承载能力不利时取 1.4（楼面活载大于 4KN/m 2 时取 1.3），对结构承载能力有利取 0；偶然荷载作用的代表值不乘分项系数。7、钢材抗剪强度=抗压强度 =0.58 抗拉强度。8、钢材受拉五阶段：弹性阶段、弹塑性阶段、塑性阶段、强化阶段、颈缩阶段。9、钢材塑性性能由伸长率表示，且5大于 10。10、冷弯性能是鉴定钢材在弯曲状态下塑性应变能力和钢材质量的综合性指标。11、韧性是钢材抵抗冲击荷载能力，钢材强度提高，韧性降低代表钢材趋于脆性。12、建筑用钢含碳量不应超过0.22%，焊接结构钢中不应超过0.20% 。13、钢材按浇注方式可分

13、为：沸腾钢、镇静钢、半镇静钢和特殊镇静钢。14、钢材在循环荷载作用下最小应力与最大应力之比用应力比标示。 =0 为脉冲循环， =-1 为完全对称循环，在 0 和 -1 之间为不完全对称循环。最大应力与最小应力之差为应力幅。15、钢结构的连接方式有焊缝连接、螺栓连接和铆钉链接。16、螺栓分为普通螺栓和高强螺栓。普通螺栓分为A 级、 B 级（精制螺栓，5.6 和8.8 级，螺栓孔径比螺栓直径大 0.30.5mm）和 C 级（粗制螺栓， 5.6 级和 8.8 级，螺栓孔径比螺栓直径大 1.53mm ）；高强螺栓分为摩擦型（承受动载，螺栓孔径比螺栓直径大 1.52mm）和承压型（承受静载和间接承受动载

14、，螺栓孔径比螺栓直径大11.5mm）分为 8.8 级和 10.9 级。以 4.6 级为例， 4 表示螺栓抗拉强度小于400N/mm 2，6 标示屈强比（屈服强度与抗拉强度之比）为0.6。17、焊条与焊件应保证强度相等，若不相等， 以较低者为准。 Q235-E43，Q345-E50，Q390-E55， Q400-E55。18、焊缝形式可分为：对接焊缝（正对接、斜对接、T 形对接）和角焊缝（正面对接、侧面对接、斜对接） 。19、焊缝检查分为外观检查和内部缺陷检查。20、焊缝符号由基本符号与指引线（横线和带箭头的斜线）组成。21、侧面角焊缝（焊缝长度与力的方向平行）主要承受剪应力，应力沿焊缝长度方向

15、呈两端大中间小的状态，且焊缝越长，应力分布越不均匀。22、正面角焊缝（焊缝长度与力的方向垂直）同时承受正应力和剪应力，焊根处容易产生应力集中。1.2t（肢背）薄23、焊脚尺寸：h fmaxt（t，肢尖）6mmt（）（，肢尖）1 2t6mmhf min1.5 t厚（手工焊）1.5 t厚 -（1埋弧自动焊）1.5 t厚（1 T型连接单面角焊缝）t（ t4mm）60hf - 静载或间接动载24、焊缝长度： l wmaxl 2h f40h f - 动载l wmin 8hf 和 40mm25、焊缝搭接要求：焊脚尺寸不应小于两焊缝间的距离；两侧面角焊缝的距离不应大于 16 倍较薄焊件的厚度或 190mm，

16、不满足时应加正面角焊缝或加槽焊或电焊灯；角焊缝端部在构件转角处时，应做长度为2hf 的绕角焊，且转角处必须施焊。26、当焊件的宽度不同或厚度在一侧相差 4mm 以上时，应设置坡度不大于 1:2.5 的斜角，直接承受动载时，不大于 1:4。27、较薄焊件的厚度小于 6mm（手工焊）或 10mm（埋弧焊）可不采用坡口，采用直边缝。28、斜对接焊缝tan 1.5 时，可不进行焊缝验算。29、焊接应力是一种无荷载作用下的内应力，会在焊件内自相平衡，但会在焊件稍远区段产生压应力。30、横向焊接应力是由焊缝纵向收缩（中间拉两端压）以及先焊焊缝对后焊焊缝的变形影响引起的；纵向焊接应力是由焊缝纵向收缩引起的（

17、近焊缝拉远离焊缝压）钢板中，还存在沿厚度方向的焊接应力。31、焊接应力不影响结构的静力强度，但会降低结构的强度，增大结构的低温冷脆；厚趋势，对结构的疲劳强度有明显的不利影响。32、焊接变形种类：纵向收缩、横向收缩、角变形、弯曲变形和扭曲变形等。33、减小焊接应力及焊缝变形的措施：设计上，合理安排焊接位置、焊缝尺寸要适当，焊缝数量宜少且不宜过分集中， 避免焊缝垂直交叉， 避免在母材方向产生收缩应力；工艺上，采用合理的施焊次序，采用反变形，小焊件应焊前预热焊后回火处理。34、钢材防腐蚀的措施：改变金属结构组成、金属镀层保护、涂非金属层、水下地下采用阴极保护。35、螺栓的排列方式有并列和错列两种。中

18、心间距不小于3d0。36、抗剪螺栓工作阶段：摩擦传力的弹性阶段、滑移阶段、栓杆传力的弹性阶段、弹塑性阶段。37、螺栓的撬力与连接件的刚度、螺栓的直径、螺栓位置有关，可以通过设置加劲肋减小其影响。38、摩擦型高强螺栓弹性工作阶段较长， 最大承载力取板件产生相对滑动的起始点；承压型高强螺栓最大抗剪承载力取曲线的最高点。39、柱由柱头、柱身和柱脚组成。40、轴心受力构件承载能力极限状态，受拉构件以强度控制，受压构件以强度和稳定性控制；正常使用极限状态以刚度保证（限制长细比）。41、屈曲形式：弯曲屈曲、扭转屈曲、弯扭屈曲。42、边缘屈服准则：边缘应力达到屈服点即达到杆件稳定性；最大强度准则：塑性可深入

19、截面。43、梁与轴心压柱只能铰接。格构柱为保证传力均匀，应在两柱肢间设横向隔板。44、铰接柱脚不承受弯矩，只承受轴向压力和剪力，剪力由地板与基础表面摩擦力传递，若不足，应设置抗剪键。柱脚一般用预埋在基础中的锚栓固定位置。45、柱脚传力：柱身-靴梁、肋板 -底板 -基础；连接焊缝 - 底板 -基础。46、强度 -净截面、设计值；刚度-标准值；整体稳定-毛截面、设计值。47、压弯构件中 W1n 中的 y0 取值： congx 轴到压力较大分肢轴线距离或腹板边缘距离，取二者中较大值。48、设置横向加劲肋可防止运输中的扭曲变形；局部稳定性不满足可设置纵向加劲肋。49、框架柱中梁与柱的节点刚接。50、

20、N cb-单栓抗压承载力设计值；N vb - 单栓抗剪承载力设计值；N tb -单栓抗拉承载力设计值；f fw -角焊缝强度设计值；ftw - 对接焊缝抗压强度设计值；fvw -对接焊缝抗剪强度设计值；f y -钢材屈服点；f -正面角焊缝的强度设计值增的系数；x - 截面塑性发展系数；mx -等效弯矩系数；b -梁的整体稳定型系数。第三部分计算题题型一角焊缝计算1、轴心力 N 作用f为正面角焊缝的强度设计值增大系数，直接动载取1.0，间接动载和直接静载取1.22。A 、两面侧焊N121N ， he0.7hf ， l fl w2hfN ， N233肢背：fN1hef fw肢背： l wN1l

21、w1f fwhe校核：11，设计：1N 2N 2肢尖：fhef fw肢尖： l w 2l w2f fwhe22B、三面围焊N30.7hf 3 b f f fw ， N12 N1 N3， N21 N1 N33232肢背：N1w肢背： l wN1ff fwl w1 he11f f he1校核：，设计：N 2N 2肢尖：w肢尖： l w 2fl whef fw2f f he22C、L 型围焊N11N，N20， N32 N33l w1N1f fwhe设计：1N 3hf 3f fwl w3f2、轴心力 N、弯矩 M 和剪力 V 共同作用（ 1）普通节点N x6MN y2， f yf x2wf xl wh

22、e2，f yf fl whelw hef（ 2）短构件与柱子连接M h2VM2V 2MVf xwf xI w 2，f ylwhe，f yf f2f23、扭矩 T 和剪力共同作用TryTrxV2， VyTyV y2wTxI p，TyI p，Txf fhelwf题型二对接焊缝计算1、轴心力 N 作用：Nf t w或 fcwl wt薄2、弯矩 M 和剪力 V 共同作用（板件对接） max6Mft w或fcw ， max3VfVwl 2t2l wtw（工字型截面） A 、max6Mft w或f cw ， max3VfVwl 2t2lw twB、翼缘与腹板交接点：3、轴心力 N、弯矩 M 和剪力 V 共

23、同作用232wwZS111.1 ft 或f c6M Nww， max3Vw， ZS232wwmaxft 或f cl wtfV111.1 ft或f cl w2 t l wt24、短构件与柱子连接MNww， maxVw，ZS232wwmaxft或 f cfV111.1f t或fcWwAwAw题型三普通螺栓连接计算1、螺栓受剪N（1）轴心受剪：fAn（2）偏心受剪N vbnvd 2fvb ， Ncbdt fcb ， N minbmin N vb , N cb4N1TxTy1， N1T yTx1Fxi2yi2xi2yi2， N1FnN12TxN1Ty2N minbN1F当 y 3x 时，取 x=0（当 x 3y 时，取 y=0 ）则：N1TxTy1