《鋼結構》

考前輔導復習要點例題詳解第一部分

材料與設計原理第一節鋼材的力學性能一、強度屈服強度fy－－設計標準值（設計時可達的最大應力）；抗拉強度fu－－鋼材的最大應力強度，fu/fy為鋼材的強度安全儲備系數。理想彈塑性－－工程設計時將鋼材的力學性能，假定為一理想彈塑性體二、塑性－－材料發生塑性變形而不斷裂的性質重要指標－－好壞決定結構安全可靠度，內力重分布，保證塑性破壞，避免脆性破壞。用伸長率衡量三、韌性－－鋼材在斷裂或塑變時吸收能量的能力，用于表征鋼材抗沖擊荷載及動力荷載的能力，動力指標，是強度與塑性的綜合表現。用沖擊韌性衡量，分常溫與負溫要求。四、冷彎性能－－鋼材發生塑變時對產生裂紋的抵抗能力。是判別鋼材塑性及冶金質量的綜合指標。五、可焊性－－鋼材在焊接過程中對產生裂紋或發生斷裂的抵抗能力，以及焊接后具備良好性能的指標。通過焊接工藝試驗進行評定第二節鋼結構的破壞形式塑性破壞與脆性破壞影響因素－－化學成分、冶金質量、溫度、冷作硬化、時效、應力集中、復雜應力。第3節鋼材性能的影響因素一、化學成分－C、S、P、Mn、Si二、冶金與軋制三、時效四、溫度－正溫與負溫，熱塑現象、冷脆現象五、冷作硬化六、應力集中與殘余應力－殘余應力的概念以及它的影響。七、復雜應力狀態－強度理論，同號應力，異號應力。第4節設計原理以概率論為基礎的極限狀態設計方法；分項系數表達式。兩種極限狀態－正常使用與承載能力極限狀態。可靠性－－安全性、適用性、耐久性的通稱失效概率－－結構不能完成預定功能的概率。可靠度－－可靠性的概率度量，在規定的時間內（設計基準期－分5、25、50以及100年），規定的條件（正常設計、施工、使用、維護）完成預定功能的概率。可靠度的控制－－控制失效概率小到一定水平。第五節鋼材的品種、牌號與選擇品種－炭素鋼Q235；低合金鋼Q345、Q390、Q420牌號的表示方法－Q、屈服強度值、質量等級（碳素鋼A~D，低合金鋼A~E）,冶金脫氧方法（F、b、Z、TZ）影響選擇的因素結構的重要性（結構的安全等級分一級（重要），二級（一般），三級（次要））、荷載情況（動、靜荷載）、連接方法（Q235A不能用于焊接結構）、環境溫度。第二部分鋼結構的連接第1節鋼結構的連接方法與特點焊接連接－對接焊縫，角焊縫螺栓連接－普通螺栓，高強螺栓鉚釘連接－已基本被高強螺栓代替。第2節焊縫連接一、焊接特性1、焊接方法－電弧焊（手工，自動埋弧以及氣體保護焊）、電阻焊和氣焊。2、特點－省材、方便、適用強；熱影響區變脆，殘余應力與變形，質量變動大。3、焊縫缺陷－裂紋、氣孔、未焊透、夾渣、燒穿等。4、焊接形式按焊件相對位置－平接（對接）、搭接以及垂直連接。按施焊位置－俯焊（平焊）、橫焊、立焊以及仰焊。按截面構造－對接焊縫及角焊縫第3節對接焊縫的構造與計算一、構造破口形式－I型、單邊V型、雙邊V型、U型、K型及X型。引、落弧板變厚度與變寬度的連接－≥1：4斜面。質量等級與強度－一級綜合性能與母材相同；二級強度與母材相同；三級折減強度二、計算－－同構件。第4節角焊縫的構造與計算一、構造角焊縫分直角與斜角（銳角與鈍角）兩種截面。直角型又分普通、平坡、深熔型（凹面型）；板件厚度懸殊時角焊縫設計及邊緣焊縫（P56，圖3.21）二、受力特性正面焊縫應力狀態復雜，但內力分布均勻，承載力高；側面焊縫應力狀態簡單，但內力分布不均，承載力低。破壞為45o喉部截面，設計時忽略余高。三、角焊縫的計算第5節普通螺栓連接一、連接性能與構造受剪連接的破壞形式－－板端沖剪、螺桿受彎、螺桿剪切、孔壁擠壓、板件凈截面（直線、折線）。構造滿足前兩種，（e≥2do；∑t≤5d）。受剪連接受力方向螺栓受力不均，一定長度時需折減。受拉連接以螺桿抗拉強度為承載力極限。施工及受力要求，螺栓有排布距離要求（栓距、線距、邊距、端距）。分精制（A、B級）及粗制（C級，不能用于主要受力連接）二、計算1、單個連接承載力⑴、受剪連接抗剪與承壓：⑵、受拉連接⑶、拉剪共同作用2、螺栓群連接計算⑴、軸力或剪力作用⑵、彎矩軸力共同作用⑶、扭矩、軸力、剪力共同作用其中：第6節高強度螺栓連接一、高強螺栓的受力性能與構造按計算原則分摩擦型與承壓型兩種。摩擦型抗剪連接的最大承載力為最大摩擦力。承壓型抗剪連接的對答承載力同普通螺栓（Nbmin）。注意當連接板件較小時承壓型的承載力小于摩擦型。受拉連接時兩者無區別，都以0.8P為承載力。板件凈截面強度計算與普螺的區別為50％的孔前傳力。受剪連接時，螺栓受力不均，同普螺應考慮折減系數η。由于承壓型設計的變形較大，直接承受動荷不易采用。設計認為摩擦力主要分布在螺栓周圍3d0范圍內。二、計算㈠、摩擦型螺栓連接計算1、抗剪連接2、抗拉連接（抗彎時旋轉中心在中排）3、拉剪共同作用㈡、承壓型螺栓連接計算計算方法同普通螺栓連接，應注意抗拉承載力拉剪共同作用抗彎時旋轉中心在中排第7節例題詳解例題1、某T型牛腿，角焊縫連接，F=250kN，Q235鋼，E43型焊條，靜荷載，確定焊腳尺寸。解：1、確定焊縫計算長度（兩條L型焊縫)

豎焊縫：lw1＝200－5＝195mm，水平焊縫：lw2＝（200－16）/2-5＝87mm,取lw2＝85mm2、求焊縫形心及慣性矩：3、力向形心轉移4、受力控制點分項應力（下點）5、焊縫強度結算：6、焊腳尺寸確定：取：例題2、

圖示摩擦型高強螺栓連接，M20，10.9級，噴砂生赤銹，驗算連接強度。已知：M=106k.m；

N=384kN；

V=450kN。解：1、查取有關參數預拉力：P=155kN;

摩擦系數：μ=0.452、確定控制點經受力分析控制點為最

上排螺栓。3、最上排螺栓分項受力

軸力N：各螺栓均勻受拉

彎矩M作用：最上排受最大拉力其中總拉力：剪力V：各螺栓均勻受剪4、承載力驗算5、結論：連接承載力滿足要求

第三部分軸心受力構件第1節概述鋼結構各種構件應滿足正常使用及承載能力兩種極限狀態的要求。正常使用極限狀態：剛度要求－控制長細比承載能力極限狀態：受拉－強度；受壓－強度、整體穩定、局部穩定。截面形式：分實腹式與格構式第2節強度與剛度凈截面強度－軸壓構件如無截面消弱，整穩控制可不驗算強度。剛度－注意計算長度。第3節軸壓構件的整體穩定典型的失穩形式－彎曲失穩、扭轉失穩及彎扭失穩；理想構件的彈性彎曲穩定－歐拉公式；彈塑性彎曲失穩－切線模量理論；實際構件的初始缺陷－初彎曲、初偏心、殘余應力；初始缺陷的影響；肢寬壁薄的概念；格構式截面－綴條式與綴板式；格構式軸壓構件換算長細比的概念與計算；格構軸壓構件兩軸等穩的概念（實腹式同）；單肢穩定性的概念。掌握整體穩定的計算公式與方法；第4節實腹式截面局部穩定局部穩定的概念－板件的屈曲，局部失穩并不意味構件失效，但是局部的失穩會導致整體失穩提前發生；局部穩定承載力與支承條件、受力形式與狀態及板件尺寸有關。局部穩定的保證原則－保證整體失穩之前不發生局部失穩等穩原則－局部穩定承載力等于整體穩定承載力。等強原則－局部穩定承載力等于某一整體穩定達不到的強度值。局部穩定的控制方法－限制板件的寬（高）厚比。掌握工字形截面局部穩定的計算公式與方法。第5節例題詳解例題1右圖示軸心受壓構件，Q235鋼，截面無消弱，翼緣為軋制邊。問：1、此柱的最大承載力設計值N？

2、此柱繞y軸失穩的形式？

3、局部穩定是否滿足要求？解：1、整體穩定承載力計算對x軸：翼緣軋制邊，對x軸為b類截面，查表有：對x軸：翼緣軋制邊，對y軸為c類截面，查表有：由于無截面消弱，強度承載力高于穩定承載力，故構件的最大承載力為：2、繞y軸為彎扭失穩3、局部穩定驗算⑴、較大翼緣的局部穩定結論：滿足要求⑵、腹板的局部穩定結論：滿足要求第四部分受彎構件（梁）第1節概述正常使用極限狀態：控制梁的變形承載能力極限狀態：強度、整體穩定、局部穩定梁的截面：型鋼梁與組合梁梁格布置：簡單梁格、普通梁格、復雜梁格。第二節梁的強度與剛度梁的工作狀態彈性階段－邊緣屈服塑性鉸－全截面屈服考慮部分發展塑性，塑性發展系數不考慮塑性發展的情況－p142（動力荷載、翼緣寬厚比）掌握工字型截面的塑性發展系數梁的強度－抗彎、抗剪、局部承壓及折算應力（掌握計算方法－系數的取用、驗算部位）梁的剛度－控制撓跨比第3節梁的整體穩定失穩機理－－重點掌握梁的失穩形式－－彎扭失穩（側向彎扭失穩）提高梁整體穩定的措施梁的支座問題梁的側向支承的受力－第4節梁的截面設計梁高度的確定－最小高度、最大高度及經濟高度。第五節梁的局部穩定與加勁肋一、翼緣的局部穩定保證原則－等強原則二、腹板加勁肋腹板局部穩定的設計原則限制高厚比－不經濟，不采用允許局部失穩－考慮屈曲后強度（輕鋼結構采用）用加勁肋減小腹板支承尺寸提高局穩承載力（普鋼）加勁肋的種類－橫向、縱向及短加勁肋。加勁肋的布置p169表5.10加勁肋的構造p169表5.10注及p172支承加勁肋－加強的橫向肋，除滿足橫向肋的構造要求外，還應滿足受力要求。支承肋分平板式與凸緣式－凸緣式應控制凸緣長度≤2t試卷題型分析一、填空題－主要考查一些基本概念

根據題意在空格處添上相關內容，涉及1～6章所有內容，共計10道題。例題：1、冷彎性能是判別鋼材塑性及冶金質量的綜合指標。2、鋼材強度設計值f與強度標準值fy的關系為f＝fy/γ。3、殘余應力為構件內部自相平衡的內力，其對構件的強度無影響。試卷題型分析二、單項選擇題－主要考查基本概念根據題意，在給定的答案中選擇一項填入空格，涉及1～6章內容，共計10道題。例題1、壓彎構件的應力梯度α＝（D

）。

A、1；B、0；C、2；D、≤2，≥12、鋼材的含炭量大小與鋼材的（D

）無關。

A、強度；B、塑性；C、可焊性；D、彈性3、格構式截面采用換算長細比是因為（A

）。

A、考慮剪切變形影響；B、考慮彎曲變形的影響；

C、考慮扭轉變形影響；D、考慮兩分肢協同工作。試卷題型分析三、改錯題－圖示錯誤