《钢结构》考前辅导

*,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,钢结构考前辅导,钢结构考前辅导,复习要点,例题详解,第1、2章 材料与设计原理,第一节 钢材的力学性能,一、强度,屈服强度fy设计标准值（设计时可达的最大应力）；,抗拉强度fu钢材的最大应力强度，fu/fy为钢材的强度安全储备系数。,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,第1、2章 材料与设计原理,二、塑性材料发生塑性变形而不断裂的性质,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。,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 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。,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。,是判别钢材塑性及冶金质量的综合指标。,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,第二节 钢结构的破坏形式,塑性破坏与脆性破坏,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。,第3节 钢材性能的影响因素,一、化学成分,C、S、P、Mn、Si,二、冶金与轧制,三、时效,四、温度正温与负温，热塑现象、冷脆现象,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。,七、复杂应力状态强度理论，同号应力，异号应力。,第4节 设计原理,以概率论为基础的极限状态设计方法；分项系数表达式。,两种极限状态正常使用与承载能力极限状态。,可靠性安全性、适用性、耐久性的通称,失效概率结构不能完成预定功能的概率。,可靠度可靠性的概率度量，在规定的时间内（设计基准期分,5、25、50以及100年,），规定的条件（正常设计、施工、使用、维护）完成预定功能的概率。,可靠度的控制控制失效概率小到一定水平。,第五节 钢材的品种、牌号与选择,品种炭素钢,Q235；低合金钢Q345、Q390、Q420,牌号的表示方法Q、屈服强度值、质量等级（碳素钢AD，低合金钢AE）,冶金脱氧方法（F、b、Z、TZ）,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（一般），三级（次要）、荷载情况（动、静荷载）、连接方法（Q235A不能用于焊接结构）、环境温度。,第3章 钢结构的连接,第1节 钢结构的连接方法与特点,焊接连接对接焊缝，角焊缝,螺栓连接普通螺栓，高强螺栓,铆钉连接已基本被高强螺栓代替。,第3章 钢结构的连接,第2节 焊缝连接,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）、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。,4、焊接形式,按焊件相对位置平接（对接）、搭接以及垂直连接。,按施焊位置俯焊（平焊）、横焊、立焊以及仰焊。,按截面构造对接焊缝及角焊缝,第3节 对接焊缝的构造与计算,一、构造,坡口形式I型、单边V型、双边V型、U型、K型及X型。,引、落弧板,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；,三级折减强度,二、计算同构件。,第4节 角焊缝的构造与计算,一、构造,角焊缝分直角与斜角（锐角与钝角）两种截面。,直角型又分普通、平坡、深熔型（凹面型）；,板件厚度悬殊时角焊缝设计及边缘焊缝,二、受力特性,正面焊缝应力状态复杂，但内力分布均匀，承载力高；,侧面焊缝应力状态简单，但内力分布不均，承载力低。,破坏为45,o,喉部截面，设计时忽略余高。,三、角焊缝的计算,第5节 普通螺栓连接,一,、连接性能与构造,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，（e2d,o,；t5d）。,受剪连接受力方向螺栓受力不均，一定长度时需折减。,受拉连接以螺杆抗拉强度为承载力极限。,施工及受力要求，螺栓有排布距离要求（栓距、线距、边距、端距）。,分精制（A、B级）及粗制（C级，不能用于主要受力连接）,二、计算,1、单个连接承载力,、受剪连接,抗剪与承压：,、受拉连接,、拉剪共同作用,2、螺栓群连接计算,、轴力或剪力作用,、弯矩轴力共同作用,、扭矩、轴力、剪力共同作用,其中：,第6节 高强度螺栓连接,一、高强螺栓的受力性能与构造,按计算原则分摩擦型与承压型两种。,摩擦型抗剪连接的最大承载力为最大摩擦力。,承压型抗剪连接的对答承载力同普通螺栓（N,b,min,）。,注意当连接板件较小时承压型的承载力小于摩擦型。,受拉连接时两者无区别，都以0.8P为承载力。,板件净截面强度计算与普螺的区别为50的孔前传力。,受剪连接时，螺栓受力不均，同普螺应考虑折减系数。,由于承压型设计的变形较大，直接承受动荷不易采用。,设计认为摩擦力主要分布在螺栓周围3d,0,范围内,。,二、计算,、摩擦型螺栓连接计算,1、抗剪连接,2、抗拉连接 （抗弯时旋转中心在中排）,3、拉剪共同作用,、承压型螺栓连接计算,计算方法同普通螺栓连接，应注意,抗拉承载力,拉剪共同作用,抗弯时旋转中心在中排,第7节 例题详解,例题1、,某T型牛腿，角焊缝连接，F=250kN，Q235钢，E43型,焊条，静荷载，确定焊脚尺寸。,解：1、确定焊缝计算长度（两条L型焊缝),竖焊缝：,lw1,2005195mm，,水平焊缝：,lw2,（,20016）/2-587mm,取,lw2,85mm,2、,求焊缝形心及惯性矩：,3、力向形心转移,4、受力控制点分项应力（下点）,5,、焊缝强度结算：,6、焊脚尺寸确定：,取：,例题2、,图示摩擦型高强螺栓连接，M20，10.9级，喷砂生赤锈，验算连接强度。,已知：M=106k.m；,N=384kN；,V=450kN。,解：1、查取有关参数,预拉力： P=155kN;,摩擦系数：=0.45,2、确定控制点,经受力分析控制点为最,上排螺栓,。,3、最上排螺栓分项受力,轴力N：各螺栓均匀受拉,弯矩M作用：最上排受最大拉力,其中,总拉力：,剪力V：各螺栓均匀受剪,4、承载力验算,5、结论：连接承载力满足要求,第4章 轴心受力构件,第1节 概述,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。,正常使用极限状态：刚度要求控制长细比,承载能力极限状态：受拉强度；,受压强度、整体稳定、局部稳定。,截面形式：分实腹式与格构式,第2节 强度与刚度,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。,刚度注意计算长度。,第3节 轴压构件的整体稳定,典型的失稳形式弯曲失稳、扭转失稳及弯扭失稳；,理想构件的弹性弯曲稳定欧拉公式；,弹塑性弯曲失稳切线模量理论；,实际构件的初始缺陷初弯曲、初偏心、残余应力；,初始缺陷的影响；,肢宽壁薄的概念；,格构式截面缀条式与缀板式；,格构式轴压构件换算长细比的概念与计算；,格构轴压构件两轴等稳的概念（实腹式同）；,单肢稳定性的概念。,掌握整体稳定的计算公式与方法；,第4节 实腹式截面局部稳定,局部稳定的概念板件的屈曲，局部失稳并不意味构件失效，但是局部的失稳会导致整体失稳提前发生；局部稳定承载力与支承条件、受力形式与状态及板件尺寸有关。,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。,局部稳定的控制方法限制板件的宽（高）厚比。,掌握工字形截面局部稳定的计算公式与方法。,第5节 例题详解,例题1,右图示轴心受压构件，,Q235钢，截面无消弱,，,翼缘为轧制边。,问：1、此柱的最大承载力设计值N？,2、,此柱绕y轴失稳的形式,？,3、局部稳定是否满足要求？,解：,1、整体稳定承载力计算,对x轴：,翼缘轧制边，对x轴为b类截面，查表有：,对x轴：,翼缘轧制边，对y轴为c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,最大承载力为：,2、绕y轴为弯扭失稳,3、局部稳定验算,、较大翼缘的局部稳定,结论：满足要求,、腹板的局部稳定,结论：满足要求,第5章 受弯构件（梁）,第1节 概述,正常使用极限状态：控制梁的变形,承载能力极限状态：强度、整体稳定、局部稳定,梁的截面：型钢梁与组合梁,梁格布置：简单梁格、普通梁格、复杂梁格。,第5章 受弯构件（梁）,第二节 梁的强度与刚度,梁的工作状态,弹性阶段边缘屈服,塑性铰全截面屈服,考虑部分发展塑性，塑性发展系数,不考虑塑性发展的情况p142（动力荷载、翼缘宽厚比）,掌握工字型截面的塑性发展系数,梁的强度抗弯、抗剪、局部承压及折算应力（掌握计算方法系数的取用、验算部位）,梁的刚度控制挠跨比,第3节 梁的整体稳定,失稳机理重点掌握,梁的失稳形式弯扭失稳（侧向弯扭失稳）,提高梁整体稳定的措施,梁的支座问题,梁的侧向支承的受力,第4节 梁的截面设计,梁高度的确定最小高度、最大高度及经济高度。,第五节 梁的局部稳定与加劲肋,一、翼缘的局部稳定,保证原则等强原则,二、腹板加劲肋,腹板局部稳定的设计原则,限制高厚比不经济，不采用,允许局部失稳考虑屈曲后强度（轻钢结构采用）,用加劲肋减小腹板支承尺寸提高局稳承载力（普钢）,加劲肋的种类横向、纵向及短加劲肋。,加劲肋的布置p169表5.10,加劲肋的构造p169表5.10注及p172,支承加劲肋加强的横向肋，除满足横向肋的构造要求外，还应满足受力要求。,支承肋分平板式与凸缘式凸缘式应控制凸缘长度2t,第6章 拉弯与压弯构件,第1节 概述,拉弯、压弯构件实际为轴力构件与受弯的组合,三种典型的拉、压弯构件,正常使用极限状态控制构件的长细比,承载能力极限状态强度、整体稳定及局部稳定,截面形式实腹式、格构式（一般选用缀条式）,第6章 拉弯与压弯构件,第2节 拉、压弯构件的强度与刚度,理解公式中的号意义与应用（单对称截面，弯矩作用在对称轴平面内，且使较大翼缘受压）。,注意塑性发展系数的取用（同梁）,刚度控制构件的长细比,第3节 压弯构件的整体稳定,整体稳定包括两方面弯矩作用平面内的,弯曲失稳,及弯矩,作用平面外的,弯扭失稳,。,整体稳定的计算,第4节 实腹式压弯构件的局部稳定,应力梯度的概念,梁： 轴力构件：,拉、压弯构件：,翼缘的局部稳定受力简单，同梁按等强原则,腹板的局部稳定受力复杂，影响因素多，等强原则。,腹板局部稳定的主要影响因素:,剪、正应力比：,正应力梯度：,塑性区发展深度,第5节 格构式截面压弯构件,一般宜采用缀条式，当弯矩较小时也可以采用缀板式。,一般弯矩绕虚轴作用，特殊情况弯矩也可绕实轴作用。,弯矩绕实轴作用时，整体稳定计算同实腹式截面，但平面外稳定计算时，稳定系数应按换算长细比,0x,计算，梁弯稳定系数,b,1.0。,弯矩绕实轴作用时：,弯矩作用平面内的整体稳定,不考虑塑性发展,弯矩作用平面外的整体稳定,不需验算,，但需保证单肢,的两向稳定性。,单肢稳定分肢相同时验算较大分肢；分肢不同时应分,别验算两单肢。,缀材设计按实际剪力及 中较大值。,局部稳定：两肢件应按,轴压构件,控制局部稳定。,第6节 例题,验算下图示压弯构件的强度及平面内、外的整体稳定性。,已知：Q235钢，A=20cm,2,，I,x,346.8cm,4,， I,y,43.6cm,4,，,y,1,4.4cm， 翼缘侧向1/3跨处设置两个侧向支承。,解：1、参数计算,2、强度计算,结论：强度满足要求。,3、弯矩作用平面内的稳定性,结论：平面内整稳不满足。,4、平面外的整体稳定性,结论：平面外整稳满足。,试卷题型分析,一、填空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16章所有内容，共计10道题。,例题：,1、冷弯性能是判别钢材（,塑性）,及 （冶金质量）,）,的综合指标。,2、钢材强度设计值f与强度标准值fy的关系为（,ffy/）,。,3、残余应力为构件内部（,自相平衡）,的内力，其对构件的（,强度）,无影响。,试卷题型分析,二、单项选择题主要考查基本概念,根据题意，在给定的答案中选择一项填入空格，涉及,16章内容，共计10道题。,例题,1、压弯构件的应力梯度（ D ）。,A、1； B、0； C、2； D 、2，1,2、钢材的含炭量大小与钢材的（ D ） 无关。,A、强度； B、塑性； C、可焊性； D 、弹性,3、格构式截面采用换算长细比是因为（ A ）。,A、考虑剪切变形影响； B、考虑弯曲变形的影响；,C、考虑扭转变形影响； D、考虑两分肢协同工作。,试卷题型分析,三、改错题图示错误。,指出图示的错误之处（一处或多处）并改正，重点为,角焊缝构造及梁的加劲肋布置与构造,。,逐条用文字说明图中错误和正确做法；,绘制正确的图形。,试卷题型分析,四、计算题3道题,1、角焊缝连接或高强螺栓连接,2、轴心受力构件（实腹式强度、整稳、局稳）,3、拉、压弯构件（实腹式强度、整稳）,注意题问,基本参数给定截面面积、惯性矩、截面形心位置，梁弯稳定系数、等效弯矩系数。,基本的参数换算要记,工字型截面的塑性发展系数,稳定系数给表，中间值内插,基本计算公式两向计算长度的取值。,