《钢结构设计原理》复习思考题Word下载.docx
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2)钢材的焊接性能
3)钢材的硬化
4)应力集中的影响
5)荷载类型的
影响
6)温度的影响
6、什么是钢材的硬化,硬化有哪些类型?
类型:
时效硬化、冷作硬化、应变时效硬化
7、什么是蓝脆现象?
钢材在
300℃上下时,由于应变时效,其塑性及韧性降低或基本上消失的现象
8、什么是钢材的疲劳?
影响疲劳强度的主要因素是哪些?
钢结构疲劳承载力的设计方法
是什么?
钢材在循环荷载作用下,应力虽然低于极限强度,甚至低于屈服强度,但仍然会发生断裂破坏,
这种破坏形式就称为疲劳破坏。
应力幅、应力循环次数、缺陷
设计方法:
容许应力设计法
9、钢结构采用的钢材主要有哪几类?
牌号如何表示?
1)
碳素结构钢Q235-A
·
F
代表屈服点为
235N/mm2
的
A
级沸腾碳素结构钢
2)低合金高强度结构钢低合金高强度结构钢的牌号命名与碳素结构钢相似,只是质量等级分为
A、B、C、D、E
五等,低合金高强度结构钢采用的脱氧方法均为镇静钢或特殊镇静钢,故可
不加脱氧方法的符号。
3)优质碳素结构钢35Mn——含碳量为
0.35%的较高锰含量的优质碳素结构钢
4)合金结构钢35Mn2——含碳量为
0.35%,含锰量为
1.5%~2.49%的合金结构钢
10、热轧型钢的规格如何表示?
1)H
型钢,“HW
高度×
宽度×
腹板厚度×
翼缘厚度”如“HW300×
300×
11×
19”
“HN200×
100×
5.6×
8.5”
2)工字钢,I+截面高度的厘米数+腹板厚度类别如
“I20a”
3)槽钢
,与工字钢相似如“[
20b”
4)角钢等肢角钢,边长×
厚度
如
“L63×
5”
不等肢角钢,长边宽×
短边宽×
“L125×
80×
8”
11、承重结构的钢材应具有哪些机械性能及化学成分的合格保证?
抗拉强度、伸长率、屈服强度和硫、磷含量的合格保证
3
连接
1.钢结构有哪几种连接方法?
它们各在哪些范围应用较合适?
连接方法:
焊接连接、铆钉连接、螺栓连接、紧固件连接
2.焊接方法、焊缝型式有哪些?
焊条的级别及选用原则是什么?
焊接方法:
熔化焊和压力焊
焊缝形式:
1)对接焊缝(正对接焊缝和斜对接焊缝)2)角焊缝(正面角焊缝、侧面角焊缝和斜
焊缝)
3.焊缝质量级别如何划分和应用?
4.普通螺栓和高强度螺栓的级别如何表示?
5.常用焊缝附号表示的意义分别是什么?
6.对接焊缝如何计算?
在什么情况下对接焊缝可不必计算?
7.直角角焊缝计算的基本假设是什么?
所有角焊缝只承受剪应力只区分侧焊缝和端焊缝;
2)
焊缝计算截面为
45°
“咽喉截面”,面积为
0.7hf
⋅
(l
f
-
2hf
)
3)
在静力条件下,考虑端焊缝强度提高
22%,动力荷载下,不考虑其强度的提高;
8.角焊缝的尺寸有哪些要求?
角焊缝在各种荷载作用下如何计算?
9.焊接残余应力的成因是什么?
其特点是什么?
成因:
不均匀分布的温度场,同时存在局部高温,加上纤维间的相互约束,便产生了焊接残余应
力
10.
焊接残余应力和残余变形对结构工作有什么影响?
工程中如何减少残余应力和残余变
形的影响?
应力影响:
1)对静强度没有影响
2)降低构件的刚度
3)降低构件的稳定承载力
4)降低构件的疲
劳强度
5)加剧低温冷脆
变形影响:
1)构件不平整,安装困难,且产生附加应力;
2)变轴心受压构件为偏心受压构件
方法:
1)采用细长,不采用短粗的焊缝
2)对称布置焊缝,减小变形;
3)不等高连接加不大于
1/4
的斜坡,减小应力集中
4)尽量防止小锐角连接;
5)焊缝不宜过于集中,不要出现三向交叉
焊缝;
6)注意施焊方便,以保证焊接质量。
11.
螺栓的排列有哪些型式和规定?
错列和并列,规定:
1)受力要求:
如边距
2d0
>
等
2)构造要求:
间距不能太大,避免压不紧潮气
进入——腐蚀
3)施工要求:
螺栓间距不能太近,满足净空要求,便于安装
12.
普通螺栓连接受剪有哪几种破坏形式?
规范中采用哪些手段避免这些破坏的发生?
破坏形式:
1)螺栓杆剪断;
2)板件被挤坏(螺栓承压破坏);
3)板件被拉(压)破坏;
4)板
件冲剪破坏
5)螺栓杆受弯破坏。
措施:
1)被连接板件总厚度小于
5
倍的螺栓直径可防止受弯破坏
2)螺栓端距
a1
≥
可防止板件冲剪破坏
3)通过计算保证螺栓(铆钉)抗剪、抗挤压以及被连接构件具有足够的拉压
强度
13.
普通螺栓群在各种力单独或共同作用时如何计算?
基本假设分别是什么?
1)轴心受力,基本假定:
螺栓群均匀受力
2)螺栓群受扭,基本假定:
1、被连接板是刚性的,螺栓是弹性的;
2、在扭矩作用下,绕螺栓群中
心旋转;
3、所有螺栓共同工作,每个螺栓受力大小与其到形心的距离成正比,方向垂直于矢径
螺栓群受弯计算,基本假定:
1、在弯矩作用下,板件绕最边缘的螺栓旋转;
2、每个螺栓受力
大小与其到旋转中心的距离成正比。
14.
高强度螺栓连接有哪些类型,区别在哪里?
高强度螺栓连接在各种力作用下如何计算?
摩擦型高强连接和承压性高强连接,区别在于计算方法和极限状态选择不同
h0
tw
≤
80
235
fy
σ第≠
章
受弯构件的计算原理
t
yy
2)按制作方法分:
型钢梁、组合(截面)梁
2.梁的强度计算包括哪些内容,如何进行计算?
内容:
抗弯强度、抗剪强度、局部承压强度、复杂应力作用下的强度计算
3.刚度如何验算?
要求在荷载标准值的作用下,梁的最大挠度不超过规范规定的容许挠度
4.梁的整体失稳是一种怎样的现象?
其原因是什么?
整体稳定性与哪些因素有关?
增强
梁的整体稳定性可采用哪些措施?
现象:
侧向弯曲,伴随扭转(出平面弯扭屈曲)
原因:
受压翼缘应力达临界应力,其弱轴为
x
轴,但由于有腹板作连续支承,(下翼缘和腹
板下部均受拉,可以提供稳定的支承),只有向强轴(y
轴)方向屈曲,侧向屈曲后,弯矩平面不再和
截面的剪切中心重合,必然产生扭转。
1)荷载种类
2)荷载作用位置
3)侧向抗弯刚度
4)抗扭刚度
5)侧向支承点间距
6)
梁的支承情况
1)增大梁截面尺寸(增大受压翼缘的宽度)2)提高侧向抗弯刚度和抗扭刚度
3)加侧向支
承,减小侧向支承点间距(最有效的方法)
5.进行梁的临界弯矩分析时,结构模型的基本假设是什么?
1)两端夹支座(叉支座)——只能绕
轴,y
轴转动,不能绕
z
轴(梁轴线)转动(只
能自由挠
曲,不能扭转);
2)理想直梁——初始变形;
3)荷载作用在梁的最大刚度平面内,失稳前只发生平面弯曲;
4)理想弹性体;
5)临界状态时属小变形;
6)梁变形后,力偶矩与原来的方向平行。
6.规范中梁的整体稳定设计简化方法是如何进行的?
7.梁受压翼缘和腹板的局部稳定如何保证?
8.腹板加劲肋的种类及设置原则?
种类:
支承加劲肋、横向加劲肋、纵向加劲肋、短加劲肋
设置原则:
1)则不会屈曲,不必加加劲肋;
2)按构造配置横向加劲肋
3)
σ
c
=
可能产生剪切屈曲,配置横向加劲肋
4)当或,既加横向加劲肋,又加纵向加劲肋,且断纵不断横
5)有集中荷载(包括支座)处应设支承加劲肋
170
y
150
6
轴心受力构件
1.什么是第一类稳定问题?
什么是第二类稳定问题?
第一类稳定:
由直杆平衡转为微弯曲的平衡,变形(挠度)从无到有平衡分枝现象
第二类稳定:
由于初始缺陷,压杆一开始便为偏心受力(压弯杆件),因此无平衡分枝现象,变形
从小到大,直到失稳破坏为止
2.轴心受力构件有哪些种类和截面形式?
实腹式构件和格构式构件
截面形式:
热轧型钢截面、实腹式组合截面、格构式截面、冷弯型钢截面
3.轴心受力构件各需验算哪几个方面的内容?
强度、刚度、轴心受压构件的整体稳定、轴心受压构件的局部稳定
4.轴心受压构件可能发生失稳现象有哪些?
弯曲屈曲、弯扭屈曲、扭转屈曲
5.等稳定设计原则的具体概念是什么?
λ
=λy
由于支承条件及截面形式不同、绕不同轴的杆件屈曲临界力是不同的,即
此应想办法使它们相近,实际上,若达到,就基本上达到了等稳定。
crxσcry
,≠
不经济。
因
6.影响轴心受压构件整体稳定承载力的因素有哪些?
1)截面残余应力
2)构件初偏心
3)构件初弯曲
4)长细比
5)构件端部约束条件
7.规范中考虑哪些因素的影响进行轴心受压构件整体稳定承载力计算,简化方法是如何
考虑的?
稳定系数的含义是什么?
考虑:
残余应力和初弯曲
考虑不同截面形式的不同残余应力分布,进行了大量有限元计算,共作出
200
多条曲线,最后将
其归纳成四类
8.轴心受压构件的整体稳定计算有哪三种类型的问题?
以实腹式构件为例,分别如何进行?
1)已知荷载、截面,验算截面。
2)已知截面求承载力。
3)已知荷载设计截面。
9.焊接工字型截面轴心受压构件的局部稳定性如何保证?
限制宽(高)厚比
格构式轴心受压构件的计算模型和实腹式构件有什么不同?
考虑哪些方面的影响?
规
范中对格构式构件的计算进行哪些修正?
(注意换算长细比的概念)
7
拉弯、压弯构件
1.拉弯、压弯构件有哪些种类和截面形式?
2.拉弯、压弯构件各需验算哪几个方面的内容?
拉弯:
强度破坏
压弯:
强度破坏、整体失稳破坏、局部失稳破坏
3.什么是压弯构件弯矩平面内失稳?
什么是压弯构件弯矩平面外失稳?
它们分别属于哪
类稳定问题?
压弯构件弯矩作用平面内失稳(属于第二类稳定)
——在
N
和
M
同时作用下,一开始构件就
在弯矩作用平面内发生变形,呈弯曲状态,当
同时增加到一定大小时则到达极限状态,
超过此极限状态,构件发生屈曲现象。
在弯矩作用平面内只产生弯曲屈曲。
压弯构件弯矩作用平面外失稳(属于第一类稳定)——当构件在弯矩作用平面外没有足够的支
撑以阻止其产生侧向位移和扭转时,构件可能发生弯扭屈曲而破坏,这种弯扭屈曲又称为压弯
构件弯矩作用平面外的整体失稳。
4.实腹式压弯构件的计算特点?
公式中各符号的意义及取值原则?
Q235,焊条
E43
系列,手工焊,无引弧板,焊缝采用三级检验质量标准,
ft
185N
/
mm
。
试求
《钢结构设计原理》堂上补充练习2006.05
【练习
1】两块钢板采用对接焊缝(直缝)连接。
钢板宽度L=250mm,厚度
t=10mm。
钢材采用
w2
连接所能承受的最大拉力
?
解:
无引弧板时,焊缝的计算长度
lw
取实际长度减去
2t,即
250-2*10mm。
根据公式
=
N
<
ftw
移项得:
钢材Q235,手工焊,焊条为
E43,
160N
,静态荷载,
h
6mm
求最大承载力
t
ftw
(250
⨯10)
⨯10
⨯185
425500N
425.5kN
【变化】若有引弧板,问
上题中
取实际长度
250,得
462.5kN
2】两截面为
450
⨯
14mm
的钢板,采用双盖板焊接连接,连接盖板宽
300mm,长度
410mm(中
间留空
10mm),厚度
8mm。
端焊缝所能承担的内力为:
N3
∑
lw3β
fw
0.7
300
⨯1.22
⨯160
491904N
侧焊缝所能承担的内力为:
N1
0.7h
lw1
4
(200
6)
521472N
最大承载力
491904
+
521472
1013376N
1013.4kN
【变化】若取消端焊缝,问
上题中令
0
,
得
505.344kN
3】钢材为Q235,手工焊,焊条为
,静态荷载。
双角钢
2L125x8
采用三面围焊和节点板连接,
,肢尖和肢背实际焊缝长度均为
250mm。
等边角钢的内力分配系数
k1
,
求最大承载力
lw3
β
⨯125
204960N
肢背焊缝所能承担的内力为:
327936N
根据
-
3
2
得:
1
K1
(N1
+
N3
)
0.7
(327936
204960
614880N
614.88kN
250
,得
456.96kN
4】钢材为Q235,手工焊,焊条为
E43,
已知
120kN
,求焊脚尺寸
(焊缝有绕角,焊缝长度可以不减去
2h
设焊脚尺寸为
,焊缝有效厚度为
he
f
mm2
将偏心力移到焊缝形心处,等效为剪力
V=F
及弯矩
M=Fe
在剪力作用下:
τ
Vf
V
helw
120
⨯103
250
342.9
(N
mm2
在弯矩作用下:
⨯0.7h
2502
Mf
M
W
⨯103
⨯150
6
1234
代入基本公式
(
(τ
W
1234
1.22h
342.
9
1068
160
5】钢材为Q235,手工焊,焊条为
可以解得:
6.68mm
,取
7mm
min
1.5
14
5.6mm
max
1.2
⨯12
14.4mm
,可以。
【变化】上题条件如改为已知
8mm
,试求该连接能承受的最大荷载
,求连接能承受的最大荷载
(焊缝无绕角)
偏心距
e
350
100
75mm
弯距:
75N
Nf
8
(350
8)
3740.8
⨯⨯
8)2
2776.5
1.22
195.2
311082N
311.08kN
【变化】焊缝有绕角,焊缝长度可以不减去
,求
Q235,
215N
C
级螺栓
20
,孔径
21.5mm,
v
140N
305N
6】钢板截面为
310mm
14mm,盖板截面为
10mm,钢材为
2b2b2
求该连接的最大承载力
⑴一个螺栓的抗剪承载力设计值:
b
NV
nV
πd
4
vb
⨯
3.14
202
⨯140
⨯10-3
87.96kN
nN
85.4
683.2kN
⑵一个螺栓的承压承载力设计值:
c
b
d
cb
⨯14
305
85.4kN
(因为
2t1
20mm
故公式中取
⑶最大承载力
⑷净截面强度验算:
An
683.2
(310
21.5)
⨯14
3136
217.9N
不满足要求。
最大承载力由净截面强度控制:
An
3136
215
674.24kN
N=600kN,试验算该连接是否安全?
(
16
),
205N
)。
8.8
级高强度螺栓摩擦型连接
7】钢板截面为
20mm,盖板截面为
12mm,钢材为
22
22mm,接触面喷砂,
μ
=0.45,预拉力
P
125kN
⑴一个高强度螺栓的抗剪承载力设计值:
0.9n
0.9
0.45
101.25kN
⑵最大承载力
nNV
⨯101.25
810kN
⑶净截面强度验算:
(1
0.5
n
810
22)
20
136.8N
⑷毛截
面强度验算:
A
310
130.6N
为
N=800kN,试验算该连接是否安全?
8】
拉力
与
个螺栓轴线的夹角为
450,柱翼缘厚度为
24mm,连接钢板厚度
16mm。
钢材
斜拉力
的两个分力为:
V
sin
45
=0.45,预拉力
o
每个螺栓同时承受的剪力和拉力为:
125kN
Nt
45o
8
F
螺栓同时承受的剪力和拉力,用规范相关公式求解:
v
Nt
Ntb
一个高强度螺栓的抗剪承载力设计值:
⨯1⨯
⨯125
50.625kN
一个高强度螺栓的抗拉承载力设计值:
Ntb
0.8P
0.8
100kN
代入规范公式:
即
2F
50.625
⨯100
9】
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