鋼結構鋼結構基礎期末考試

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鋼結構基礎期末考試涉及了鋼結構的設計、制造和施工過程?？忌枰莆找韵轮R點：，，1. 鋼結構的基本概念和特點，包括材料特性、受力性能、結構形式等。，2. 鋼結構的設計原則和方法，如結構分析、荷載計算、截面設計、連接構造等。，3. 鋼結構的制造工藝，包括鋼材的切割、成型、焊接、涂裝等。，4. 鋼結構的施工過程，包括基礎施工、主體施工、防腐處理等。，5. 鋼結構的安全性能和質量控制，包括防火、防腐、抗震等方面的要求。，6. 鋼結構工程的管理和驗收，包括施工組織、施工監理、竣工驗收等。

以下是一些鋼結構基礎期末考試可能涉及的內容：

一、鋼材的性能

力學性能
- 強度指標
  - 屈服強度：是鋼材開始產生明顯塑性變形時的應力，是衡量鋼材承載能力的重要指標。例如在設計鋼結構構件時，屈服強度決定了構件所能承受的最大應力，一般鋼材如Q235鋼，其屈服強度是235N/mm2。
  - 極限強度：反應鋼材的最大抗拉能力，當鋼材受到的拉力達到極限強度時，鋼材會發生斷裂破壞。
- 塑性指標
  - 伸長率：是結構工程中表示鋼材塑性的常用指標，通過拉伸試驗測量，它反映了鋼材在斷裂前的變形能力，伸長率越大，鋼材的塑性越好。
- 韌性指標
  - 沖擊韌性：特別是在低溫或動荷載作用下，沖擊韌性是衡量鋼材抵抗沖擊荷載能力的指標，對于在寒冷地區或承受動荷載（如吊車梁等）的鋼結構尤為重要。
- 冷彎性能
  - 冷彎試驗是判別鋼材塑性及冶金質量的指標，能反映鋼材在常溫下承受彎曲變形的能力，同時也能顯示鋼材內部的缺陷情況。
影響鋼材性能的因素
- 化學成分：如碳（C）、錳（Mn）、硅（Si）等元素的含量會影響鋼材的強度、塑性和韌性等性能。例如，碳含量增加會提高鋼材的強度，但會降低其塑性和韌性。
- 鋼材的厚度：同類鋼種的鋼板，厚度越大強度越低，塑性、韌性也會受到影響，同時內部構造缺陷可能增多。

二、鋼結構的連接

焊接連接
- 焊接殘余應力
  - 產生焊接殘余應力的主要因素之一是焊接時熱量分布不均勻，這會在焊接結構內部產生自相平衡的應力，可能影響結構的穩定性和疲勞性能等。
- 焊縫類型及計算
  - 角焊縫是常見的焊縫類型，例如在計算角焊縫的強度時，對于正面角焊縫和側面角焊縫有不同的計算方法，且正面角焊縫在承擔靜力荷載時強度比側面角焊縫強度高。
  - 角焊縫的有效厚度、焊腳尺寸等參數在計算焊縫承載力時是重要的因素，如直角角焊縫的有效厚度取值為0.7fh（fh為焊腳尺寸）。
螺栓連接
- 普通螺栓連接
  - 破壞形式
    - 普通螺栓有五種破壞形式，包括螺栓桿被剪壞、螺栓桿或板件擠壓破壞、板件端部剪壞、板件被拉斷、螺栓桿受彎破壞。其中板件端部剪壞和螺栓桿受彎破壞通過構造保證，板件端部剪壞通過限制端距≥2d0（d0為螺栓孔徑），螺栓桿受彎破壞通過限制板疊厚度≤5d（d為螺栓直徑）；而螺栓桿被剪壞、螺栓桿或板件擠壓破壞、板件被拉斷通過計算保證。
  - 螺栓的排列
    - 排列螺栓時，要考慮螺栓孔直徑、端距、間距等因素，例如螺栓的最小端距應為2.0d（d為螺栓直徑）。
- 高強度螺栓連接
  - 摩擦型高強度螺栓
    - 摩擦型高強度螺栓抗剪能力是依靠栓桿的預拉力，當接觸面摩擦系數一定時，根據外力大小可計算所需螺栓個數。例如，已知接觸面摩擦系數、栓桿預拉力和作用的外拉力，可通過相關公式計算螺栓個數。
    - 這種螺栓適用于直接承受動力荷載的結構連接，因為它依靠摩擦力傳力，在荷載作用下變形小，耐疲勞性能好。
  - 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的銜接，其受力特點是在正常使用情況下，依靠摩擦力傳力，當荷載較大時，螺栓桿與孔壁接觸，依靠承壓和抗剪共同傳力。

三、鋼結構構件

軸心受力構件
- 軸心受壓構件
  - 整體穩定
    - 計算軸心受壓構件的整體穩定性時，要根據構件的長細比（λ）來確定穩定系數（φ），長細比越大，穩定系數越小，構件的整體穩定性越差。對于實腹式軸壓柱，繞x，y軸的長細比分別為xλ，yλ，對應的穩定系數分別為xφ，yφ，若xλ = yλ，其穩定系數的大小還需要根據穩定性分類判別。
    - 對于格構式壓桿對虛軸x軸的整體穩定性計算時，其穩定系數應按照換算長細比（oxλ）查表確定。
  - 局部穩定
    - 實腹式軸壓柱腹板局部穩定驗算公式為：≤(25 + 0.5λ)，當腹板局部穩定不滿足要求時，可采取加大腹板厚度、加加勁肋減小腹板高度、計算時取有效截面等措施。
- 軸心受拉構件
  - 軸心受拉構件主要計算強度，其強度計算公式為σ = N/An（N為軸力，An為凈截面面積），在計算時要注意采用凈截面的幾何參數，因為在拉力作用下，構件可能在截面削弱處（如孔洞處）先發生破壞。
受彎構件（梁）
- 強度計算
  - 梁的強度計算包括正應力強度計算、剪應力強度計算等。例如，在計算梁的正應力強度時，要考慮彎矩作用下梁截面上的應力分布，采用相應的截面抵抗矩（如Wnx - 受壓較大纖維的凈截面抵抗矩）進行計算，且計算時應用凈截面的幾何參數。
- 整體穩定
  - 梁的整體穩定與梁的側向支撐情況、荷載類型、截面形式等因素有關。為了提高梁的整體穩定性，可增大截面、增加側向支撐點以減少側向計算長度、設置橫向加勁肋、改變荷載作用位置等，其中增加側向支撐點是比較經濟有效的方法。
  - 在梁的整體穩定計算中，當整體穩定性系數bφ大于0.6時，'bφ應以（彈塑性工作階段整體穩定系數）代替bφ進行計算。
- 局部穩定
  - 分析焊接工字鋼梁腹板局部穩定時，腹板與翼緣相接處可簡化計算，為防止梁腹板發生局部失穩，常采取加勁措施，這是為了提高腹板的局部穩定性。
- 梁的最小高度
  - 梁的最小高度是由剛度控制的，因為如果梁的高度過小，在荷載作用下梁的變形可能會超過允許值，影響結構的正常使用。