1、（2012.12.01）鋼結構（本）課程期末復習指導（文本）邵運達：本次期末網上教學活動已經開始！大家好！本次教學活動的目的！重點對期末復習進行指導，同學們有什么問題可以提出來！第1章緒論考核知識點1鋼結構的特點。 2鋼結構的設計方法。第1章緒論復習要點1目前我國鋼結構設計，除疲勞計算按容許應力幅、應力按彈性狀態計算外，其他采用以概率理論為指出的近似概率極限狀態設計方法2按承載力極限狀態設計鋼結構時，應考慮荷載效應的基本組合，必要時尚應考慮荷載效應的偶然組合3在結構設計中，失效概率 與可靠指標 的關系為 越大， 越小，結構可靠性越差4計算結構或構件的強度、穩定性以及連接的強度時，應采用荷載設計

2、值。5當結構或其組成部分超過某一特定狀態就不能滿足設計規定的某一功能要求時，此特定狀態就稱為該功能的極限狀態6 承載能力極限狀態包括構件和連接的強度破壞、疲勞破壞和因過度變形而不適于繼續承載的狀態。7 正常使用極限狀態包括影響結構、構件和非結構構件正常使用或外觀的變形，影響正常使用的振動，影響正常使用或耐久性能的局部損壞。8鋼結構和其他材料的結構相比具有哪些特點？答：建筑鋼材強度高，塑性和韌性好；鋼結構的重量輕；材質均勻，與力學計算的假定比較符合；鋼結構制作簡便，施工工期短；鋼結構密閉性好；鋼結構耐腐蝕性差；鋼結構耐熱但不耐火；鋼結構可能發生脆性斷裂。9鋼結構設計必須滿足的功能包括哪些方面？答

3、：（1）應能承受在正常施工和正常使用時可能出現的各種情況，包括荷載和溫度變化，基礎不均勻沉降以及地震作用等。（2）在正常使用情況下結構具有良好的工作性能；（3）在正常維護下結構具有足夠的耐久性；（4）在偶然事件發生時及發生后仍能保持必需的整體穩定性。第2章鋼結構材料考核知識點1對鋼結構用鋼的基本要求。 2鋼材的主要性能。 3鋼材性能的成因和影響鋼材性能的因素。 4鋼材的塑性破壞和脆性斷裂。 5鋼材的疲勞。 6鋼種鋼號及鋼材的選擇。第2章鋼結構的材料 復習要點1在構件發生斷裂破壞前，具有明顯先兆的情況是塑性破壞的典型特征。2鋼材的設計強度是根據屈服點確定的3鋼材的三項主要力學性能為抗拉強度、屈服

4、點、伸長率 4鋼材的伸長率 是反映材料塑性變形能力的性能指標。5鋼結構對動力荷載適應性較強，是由于鋼材具有良好的韌性6四種厚度不等的16Mn鋼鋼板，相對較薄的鋼板設計強度最高7鋼中硫和氧的含量超過限量時，會使鋼材熱脆。8應力集中產生同號應力場，使塑性變形受到限制9鋼材在低溫下，強度提高 10鋼材在低溫下，塑性降低 11鋼材在低溫下，沖擊韌性降低 12鋼材經歷了應變硬化（應變強化）之后強度提高13下列因素中鋼材屈服點的大小與鋼構件發生脆性破壞無直接關系。14鋼材的疲勞破壞屬于脆性破壞15對鋼材的疲勞強度影響不顯著的是鋼種16鋼材牌號Q235、Q345、Q390、Q420是根據材料屈服點命名的17

5、沸騰鋼與鎮靜鋼冶煉澆注方法的主要不同之處是沸騰鋼不加脫氧劑18鋼材的塑性指標，主要用伸長率表示19在構件發生斷裂破壞前，具有明顯先兆的情況是塑性破壞的典型特征。20鋼材的伸長率與試件斷裂后標準拉伸試件標距間長度的伸長值有關。21型鋼中的H型鋼和工字鋼相比，前者的翼緣相對較寬22對鋼材的分組是根據鋼材的厚度與直徑確定的。23鋼材具有兩種性質完全不同的破壞形式，即塑性破壞和脆性破壞。24碳的含量對鋼材性能的影響很大，一般情況下隨著含碳量的增高，鋼材的塑性和韌性逐漸降低 ( 增高 )25試驗證明，鋼材的疲勞強度主要與構造狀況、應力幅和循環荷載重復次數有關，而與鋼材的強度并無明顯關系（關系更明顯）。2

6、6 高溫時，硫使鋼變脆，稱之熱脆；低溫時，磷使鋼變脆，稱之冷脆。27鋼材的強度隨溫度的升高而降低（增大），塑性和韌性增大（降低）。28鋼材越厚壓縮比越小，因此厚度大的鋼材不但強度較小（較高），而且塑性、沖擊韌性和焊接性能也較差（較好）。29按脫氧方法，鋼分為沸騰鋼、半鎮靜鋼、鎮靜鋼和特殊鎮靜鋼，其中沸騰鋼脫氧最差（最充分）。30長期承受頻繁的反復荷載的結構及其連接，在設計中必須考慮結構的疲勞問題。31 100×80×8表示不等邊角鋼的長邊寬為100mm，短邊寬80mm，厚8mm。32承受動力荷載重復作用的鋼結構構件及其連接，當應力變化的循環次數n 次 時，應進行疲勞驗算。3

7、3簡述鋼結構對鋼材的基本要求。答：(1)較高的強度（抗拉強度 和屈服點 ）； (2)足夠的變形能力（塑性和韌性）；(3)良好的工藝性能（冷加工、熱加工和可焊性能）；(4) 根據結構的具體工作條件，有時還要求鋼材具有適應低溫、高溫和腐蝕性環境的能力。 34鋼材的塑性破壞和脆性破壞各指什么？答：塑性破壞是由于變形過大，超過了材料或構件可能的應變能力而產生的，而且僅在構件的應力達到鋼材的抗拉強度 后才發生，破壞前構件產生較大的塑性變形；脆性破壞前塑性變形很小，甚至沒有塑性變形，計算應力可能小于鋼材的屈服點 ，斷裂從應力集中處開始。 35化學成分碳、硫、磷對鋼材的性能有哪些影響？答：碳含量增加，強度提

8、高，塑性、韌性和疲勞強度下降，同時惡化可焊性和抗腐蝕性。硫使鋼熱脆，磷使鋼冷脆。但磷也可提高鋼材的強度和抗銹性。 36什么情況下會產生應力集中，應力集中對鋼材材性能有何影響？答：實際的鋼結構構件有時存在著孔洞、槽口、凹角、截面突然改變以及鋼材內部缺陷等。此時，構件中的應力分布將不再保持均勻，而是在某些區域產生局部高峰應力，在另外一些區域則應力降低，即產生應力集中形象。在負溫或動力荷載作用下，應力集中的不利影響將十分突出，往往是引起脆性破壞的根源。37什么是疲勞斷裂？影響鋼材疲勞強度的因素？答：鋼材的疲勞斷裂是微觀裂紋在連續反復荷載作用下不斷擴展直至斷裂的脆性破壞。鋼材的疲勞強度取決于構造狀況（

9、應力集中程度和殘余應力）、作用的應力幅 、反復荷載的循環次數。38為了保證鋼結構安全可靠和用材經濟合理，選擇鋼材時需考慮哪些因素？答：結構或構件的重要性；荷載性質；連接方法；結構所處的工作條件；鋼材的厚度。第3章鋼結構的連接考核知識點1鋼結構的連接方法及其特點。 2對接焊縫的構造和計算。 3角焊縫的構造和計算。 4焊接殘余應力和焊接殘余變形。 5普通螺栓連接的構造和計算。 6高強度螺栓連接的性能和計算。 7連接的疲勞計算。第3章 鋼結構的連接復習要點1采用高強度螺栓摩擦型連接與承壓型連接，在相同螺栓直徑的條件下，摩擦型連接孔要求略大，承壓型連接孔要求略小2承壓型高強度螺栓連接以螺栓被剪壞或承壓

10、破壞作為連接承載能力的極限狀態。3焊接殘余應力對構件的靜力強度無影響。4垂直于受力方向的受拉構件，各排螺栓的中距并不是越小越好 5在彈性階段，側面角焊縫應力沿長度方向的分布為兩端大、中間小 6承受軸心力作用的高強度螺栓摩擦型受剪切連接中，其凈截面強度驗算公式 ，其中 與軸心拉桿所受的力 相比， 7普通螺栓受剪連接主要有四種破壞形式，即（）螺桿剪斷；（）壁孔擠壓破壞；（）構件拉斷 ；（）端部鋼板沖剪破壞。在設計時應按（ （）、（）、（） ）組序號進行計算。8高強度螺栓摩擦型連接和承壓型連接主要區別是設計計算方法不同9焊縫按施焊位置分為平焊、橫焊、立焊及仰焊，其中仰焊的操作條件最差，焊縫質量不易保

11、證。10C級普通螺栓連接宜用于屋蓋支撐的連接11高強度螺栓摩擦型連接受剪破壞時，作用剪力超過了連接板件間的摩擦力作為承載能力極限狀態。12關于重級工作制吊車焊接吊車梁的腹板與上翼緣間的焊縫，可采用二級焊透對接焊縫13在鋼梁底面設置吊桿，其拉力設計值為650kN，吊桿通過T形連接件將荷載傳給鋼梁，T形連接件與鋼梁下翼緣板采用雙排88級M20高強度螺栓摩擦型連接，預拉力P=125kN，抗滑系數=045，則高強度螺栓的數量應為814在鋼梁底面設有吊桿，其拉力設計值為650kN（靜載），吊桿通過節點板將荷載傳給鋼梁，節點板采用雙面焊縫焊于梁下翼緣， =10mm， =160MPa，則每面焊縫長度為260

12、mm15部分焊透的對接焊縫的計算應按角焊縫計算。（B）16斜角焊縫主要用于鋼管結構17承壓型高強度螺栓可用于承受靜力荷載或間接承受動力荷載結構的連接18每個受剪力作用的摩擦型高強度螺栓所受的拉力應低于其預拉力的08倍。（C）19一個承受剪力作用的普通螺栓在抗剪連接中的承載力是栓桿的抗剪承載力 和被連接構件（板）的承壓承載力二者的較小值 20正面角焊縫相對于側面角焊縫，破壞強度高，塑性變形能力差。21鋼結構設計規范規定角焊縫中的最小焊角尺寸 ，其中t為較厚焊件的厚度（mm）。22在靜荷載作用下，焊接殘余應力不影響結構的靜力強度。23構件上存在焊接殘余應力會降低結構的剛度。24焊接殘余應力增加鋼材

13、在低溫下的脆斷傾向，降低結構的疲勞強度。25螺栓排列分為并列和錯列兩種形式，其中并列比較簡單整齊，布置緊湊，所用連接板尺寸小，但對構件截面的削弱較大。26螺栓排列分為并列和錯列兩種形式，其中錯列可以減小栓孔對截面的削弱，但螺栓排列松散，連接板尺寸較大。27螺栓群的抗剪連接承受軸心力時，長度方向螺栓受力不均勻，兩端受力大，中間受力小。28在受拉連接接頭中產生的撬力的大小與連接件的剛度有關，連接件的剛度較小,撬力越大。29高強度螺栓摩擦型連接是以板件間出現滑動作為抗剪承載能力的極限狀態。30螺栓抗剪時，當螺栓桿直徑較小而板件較厚，最易發生的破壞是螺栓桿被剪斷。31角焊縫中的最大焊腳尺寸 ，其中t為

14、較薄焊件厚度。32簡述鋼結構連接方法的種類。答：鋼結構的連接方法可分為焊接連接、螺栓連接和鉚釘連接三種。33鋼結構焊接連接方法的優點和缺點有哪些？答：焊接連接的優點：焊接間可以直接連接，構造簡單，制作方便；不削弱截面，節省材料；連接的密閉性好，結構的剛度大；可實現自動化操作，提高焊接結構的質量。焊接連接的缺點：焊縫附近的熱影響區內，鋼材的金相組織發生改變，導致局部材質變脆；焊接殘余應力和殘余變形使受壓構件承載力降低；焊接結構對裂紋很敏感，局部裂紋一旦發生，容易擴展至整個截面，低溫冷脆問題較為突出。34高強度螺栓連接和普通螺栓連接的主要區別是什么？答：高強度螺栓連接和普通螺栓連接的主要區別在于普

15、通螺栓連接在受剪時依靠螺栓栓桿承壓和抗剪傳遞剪力，在擰緊螺帽時螺栓產生的預拉力很小，其影響可以忽略。而高強度螺栓除了其材料強度高之外，擰緊螺栓還施加很大的預拉力，使被連接板件的接觸面之間產生壓緊力，因而板件間存在很大的摩擦力。35抗剪普通螺栓有哪幾種可能的破壞形式？如何防止？答：螺栓抗剪連接達到極限承載力時，可能的破壞形式有四種形式：栓桿被剪斷；螺栓承壓破壞；板件凈截面被拉斷；端板被栓桿沖剪破壞。 第種破壞形式采用構件強度驗算保證；第種破壞形式由螺栓端距2d0保證。第、種破壞形式通過螺栓計算保證。36為何要規定螺栓排列的最大和最小容許距離？答：為了避免螺栓周圍應力集中相互影響、鋼板的截面削弱過

16、多、鋼板在端部被螺栓沖剪破壞、被連接板件間發生鼓曲現象和滿足施工空間要求等，規定肋螺栓排列的最大和最小容許距離。第4章軸心受力構件考核知識點1軸心受力構件的應用和截面形式。 2軸心受力構件的強度和剛度計算。 3軸心受壓構件的整體穩定計算。 4軸心受壓構件的局部穩定計算。 5實腹式軸心受壓構件的承載力計算。 6格構式軸心受壓構件的承載力計算。 7典型柱頭和的柱腳的設計。第4章軸心受力構件復習要點1確定軸心受壓實腹柱的截面形式時，應使兩個主軸方向的長細比盡可能接近，其目的是 達到經濟效果 2可不驗算正常使用極限狀態的是預應力拉桿3對有孔眼等削弱的軸心拉桿承載力，鋼結構設計規范采用的準則為凈截面平均

17、應力達到鋼材屈服點 4關于軸心壓桿的強度與穩定的計算公式（ 為構件的凈截面， 為構件的毛截面）正確是 5提高軸心受壓構件局部穩定常用的合理方法是D設置橫向加勁肋6計算高強度螺栓摩擦型連接的軸心拉桿的強度時，需計算凈截面強度和毛截面強度 7a類截面的軸心壓桿穩定系數 值最高是由于余應力的影響最小8為提高軸心受壓構件的整體穩定，在構件截面面積不變的情況下，構件截面的形式應使其面積分布盡可能遠離形心 9一寬度為 、厚度為 的鋼板上有一直徑為 的孔，則鋼板的凈截面面積為 10其它條件相同時，四邊支承板應比三邊支承板更薄些11計算軸心壓桿時需要滿足強度、整體穩定性、局部穩定性、剛度（長細比）的要求。12

18、軸心受壓構件柱腳底板的面積主要取決于基礎材料的強度等級 13格構式構件可使軸心受壓構件實現兩主軸方向的等穩性，并且剛度大，抗扭性能好，用料較省。14設計軸心受力構件時，軸心受拉構件只需進行強度和剛度計算。15軸心受力構件的剛度通過限制其長細比來保證。16軸心受力構件的強度是以凈截面的平均應力達到鋼材的屈服點為承載能力極限狀態。17理想軸心受壓構件主要以彎曲屈曲、扭轉屈曲、彎扭屈曲三種屈曲形式喪失穩定。18軸心受壓構件板件過薄，在壓力作用下，板件離開平面位置發生凸曲現象，稱為構件喪失局部穩定。20實腹式軸心受壓構件局部穩定是以限制其組成板件的寬厚比來保證的。21柱與梁連接的部分稱為柱頭，與基礎連

19、接的部分稱為柱腳。22構件的長細比是計算長度與回轉半徑之比。23實際軸心受壓構件臨界力低于理想軸心受壓構件臨界力的主要原因有初彎曲和 殘余應力， 其中 殘余應力對軸心受壓構件臨界力的影響最大。24實腹式軸心受壓構件進行截面選擇時，應主要考慮的原則是什么？答：（1）面積的分布盡量開展，以增加截面的慣性矩和回轉半徑，提高柱的整體穩定承載力和剛度；（2）兩個主軸方向盡量等穩定，以達到經濟的效果；（3）便于與其他構件進行連接，盡可能構造簡單，制造省工，取材方便。25計算格構式軸心受壓構件繞虛軸的整體穩定時，為什么采用換算長細比？ 答：格構式軸心受壓構件，當繞虛軸失穩時，因肢件之間并不是連續的板而只是每

20、隔一定距離用綴條或綴板聯系起來，構件的剪切變形較大，剪力造成的附加影響不能忽略。因此，采用換算長細比來考慮綴材剪切變形對格構式軸心受壓構件繞虛軸的穩定承載力的影響。第5章受彎構件考核知識點1梁的種類、截面形式和應用。 2梁的強度、剛度計算。 3梁的整體穩定。 4梁的局部穩定。 5型鋼梁的設計。 6焊接梁的設計。 7梁格布置和主次梁的連接。 8吊車梁的設計特點。第5章受彎構件復習要點1驗算工字形截面梁的折算應力的公式 ，式中 、 應為驗算截面中驗算點的正應力和剪應力2梁受固定集中荷載作用， 當局部承壓強度不能滿足要求時，較合理的處理措施是在集中荷載作用處設置支撐加勁肋3雙肢格構式受壓柱，實軸為x

21、x，虛軸為yy，確定肢件間距離的根據是 4工字形截面梁受壓翼緣寬厚比限值公式為 ，式中 為翼緣板外伸寬度5梁的支撐加勁肋應設置在上翼緣或下翼緣有固定作用力的部位6工字形截面梁受壓翼緣，對Q235鋼，保證局部穩定的寬厚比限值為 ，對Q345鋼，此寬厚比限值應為比15更小 7不考慮腹板屈曲后強度，工字形截面梁腹板高厚比 =100時，梁腹板可能因剪應力引起屈曲，需設橫向加勁肋8對于承受均布荷載的熱軋H型鋼簡支梁，應計算抗彎強度、抗剪強度、整體穩定、撓度9為了提高梁的整體穩定，最經濟有效的辦法是增加側向支撐點10當無集中荷載作用時，焊接工字形截面梁翼緣與腹板的焊縫主要承受水平剪力11對于跨中無側向支撐

22、的組合梁，當驗算整體穩定不足時，宜采用加大受壓翼緣板的寬度12在焊接組合梁的設計中，腹板厚度應厚薄相當13承受橫向（荷載的構件稱為受彎構件。14梁的設計必須同時滿足承載能力極限狀態和正常使用極限狀態。梁的抗剪強度不滿足設計要求時，最有效的辦法是增大腹板的面積。15梁主要用于承受彎矩，為了充分發揮材料的強度，其截面通常設計成高而窄的形式。16采用加大梁的截面尺寸來提高梁的整體穩定性，以增大受壓翼緣的寬度最有效。17四邊支承薄板的屈曲性能不同于壓桿，薄板屈曲荷載并不是其極限荷載。18型鋼梁腹板合翼緣的寬厚比都比較小，局部穩定可得到保證，不需進行演算。19工字形梁彎矩和剪力都較大的截面中，除了要驗算

23、正應力和剪應力外，還要在正應力和剪應力都較大處驗算折算應力。20工字形截面簡支梁，當受壓翼緣側向支承點間距離越小時，則梁的整體穩定就越好。21什么是梁的整體失穩現象？答：梁主要用于承受彎矩，為了充分發揮材料的強度，其截面通常設計成高而窄的形式。當荷載較小時，僅在彎矩作用平面內彎曲，當荷載增大到某一數值后，梁在彎矩作用平面內彎曲的同時，將突然發生側向彎曲和扭轉，并喪失繼續承載的能力，這種現象稱為梁的彎扭屈曲或整體失穩。22影響梁整體穩定的因素包括哪些？提高梁整體穩定的措施包括哪些？答：影響梁整體穩定的因素包括荷載的形式和作用位置、梁的截面形式、側向支撐的間距以及支座形式等。提高梁整體穩定的措施包

24、括加強受壓翼緣和設置側向支撐等。第6章拉彎和壓彎構件考核知識點1拉彎和壓彎構件的截面形式與應用。 2拉彎和壓彎構件的強度計算。 3壓彎構件在彎矩作用平面內的穩定計算。 4壓彎構件在彎矩作用平面外的穩定計算。 5框架柱的計算長度。 6壓彎構件的局部穩定。 7格構式壓彎構件的承載力計算。 8典型剛接柱腳的計算和構造第6章拉彎和壓彎構件復習要點1單軸對稱截面的壓彎構件，應使彎矩繞非對稱軸作用2單軸對稱的實腹式壓彎構件整體穩定性計算公式 和 的 和 為單軸對稱截面繞非對稱軸較大和較小翼緣最外纖維的毛截面模量， 值相同3有側移的單層鋼框架，采用等截面柱，柱與基礎固接，與橫梁鉸接，框架平面內柱的計算長度系

25、數 為2034彎矩作用在實軸平面內的雙肢格構式壓彎柱應進行強度、剛度、彎矩作用平面內穩定性、單肢穩定性和綴材的計算。5單軸對稱截面的壓彎構件，當彎矩作用在對稱軸平面內，且使較大翼緣受壓時，構件達到臨界狀態的應力分布可能在拉、壓側都出現塑性6實腹式偏心受壓構件在彎矩作用平面內整體穩定驗算公式中的 主要是考慮截面塑性發展對承載力的影響7計算格構式壓彎構件的綴材時，剪力應取構件實際剪力設計值或由公式 計算的剪力兩者中較大值8在壓彎構件彎矩作用平面外穩定計算式中，軸力項分母里的 是彎矩作用平面外軸心壓桿的穩定系數9進行拉彎和壓彎構件設計時，拉彎構件僅需要計算強度和剛度；壓彎構件則需要計算強度、局部穩定

26、、整體穩定、剛度。10框架的梁柱連接時，梁端采用剛接可以減小梁跨中的彎矩，但制作施工較復雜（并且制作施工也比較簡單）。11為了保證壓彎構件中板件的局部穩定，采取同軸心受壓構件相同的辦法，限制受壓翼緣和腹板的寬厚比和高厚比12偏心受壓柱鉸接柱腳只傳遞軸心壓力和剪力，剛接柱腳除傳遞軸心壓力和剪力外，還要傳遞彎矩。13設計拉彎和壓彎構件時應計算的內容？答：拉彎構件需要計算強度和剛度（限制長細比）；壓彎構件則需要計算強度、整體穩定（彎矩作用平面內穩定和彎矩作用平面外穩定）、局部穩定和剛度（限制長細比）14實腹式壓彎構件截面選擇的具體步驟有哪些？答：(1)計算構件的內力設計值；（2）選擇截面形式；（3）

27、確定鋼材和強度設計值；（4）確定彎矩作用平面內和平面外的計算長度；（5）根據經驗或已有資料初選截面尺寸；（6）演算初選截面強度、剛度、穩定性是否符合要求第7章平面桁架考核知識點1平面桁架的種類、截面形式與應用。 2平面桁架的設計。 3平面桁架的構造和施工圖繪制。第7章平面桁架復習要點1當跨度大于12m時，一般不采用無檁屋蓋2屋架外形選擇最重要的方面是建筑物用途 3支撐最重要的作用就是傳遞橫向荷載4屋架的外形首先取決與建筑物的用途，其次考慮用料經濟施工方便、與其他構件的連接以及結構的剛度等問題。5 為什么要在桁架組成的屋蓋結構中設置支撐系統，支撐系統的具體作用體現在哪些方面？答：屋架在其自身平面內為幾何形狀不變體系并具有較大的剛度，能承受屋架平面內的各種荷載。但平面屋