鋼結構重點簡答題（鋼結構施工規范解讀）

昭通鋼結構設計01-272閱讀0評論

鋼結構施工規范是保證建筑安全、質量和耐久性的關鍵。本文將簡述鋼結構施工中幾個重要的規范要點，包括設計原則、材料選擇、施工流程和質量檢驗標準。，，設計原則要求結構工程師根據工程需求和環境條件，確保鋼結構的強度、穩定性和安全性。在材料選擇上，應選用符合國家標準的鋼材，并考慮其耐腐蝕性和耐火性能。施工過程中，需遵循嚴格的安裝程序，如焊接、螺栓連接等，以確保結構的穩固。施工人員需接受專業培訓，并使用正確的工具和設備。，，質量檢驗標準包括對鋼結構的尺寸、形狀、連接方式和表面處理進行嚴格檢查，確保滿足設計和安全要求。通過這些規范的實施，可以有效提升鋼結構工程的整體品質和使用壽命。

一、鋼結構的特點

優點
- 鋼材強度高，材性好。鋼材具有較高的承載能力，能滿足多種結構形式的受力要求。
- 鋼結構的重量輕。相比其他結構形式，在相同的承載能力下，鋼結構自身重量較輕，可減輕基礎負擔等。
- 鋼結構制作工業化程度高，施工工期短。鋼結構構件可在工廠預制，然后在現場快速安裝，提高施工效率。
- 鋼結構密閉性好。適用于對密閉性要求較高的結構，如儲存液體或氣體的容器等。
- 鋼結構造型美觀，具有輕盈靈巧的效果。可設計出各種獨特的建筑造型，滿足建筑美學要求。
- 鋼結構符合可持續發展的需要。鋼材可回收再利用，有利于資源的循環利用。
缺點
- 失穩和變形過大造成破壞。鋼結構在受力過程中，如果穩定性不足或者變形超出允許范圍，會導致結構破壞。
- 鋼結構耐腐蝕性差。在潮濕、有腐蝕性介質的環境中容易生銹腐蝕，影響結構的使用壽命和安全性，需要采取防腐措施，如涂漆、鍍鋅等。
- 鋼材耐熱但不耐火。在高溫環境下，鋼材的強度會顯著降低，當溫度達到一定程度時（如600℃左右），結構可能發生破壞，所以鋼結構建筑需要考慮防火措施，如防火涂料等。
- 鋼結構可能發生脆性破壞。脆性破壞前沒有明顯的預兆，破壞速度快，危害較大，在設計、施工和使用過程中需要特別注意防止這種破壞的發生。

二、螺栓的五種破壞形式

栓桿被剪切
- 當栓桿直徑較細而板件相對較厚時可能發生。栓桿在承受剪力作用時，由于其抗剪能力不足而被剪斷。
孔壁擠壓破壞
- 當栓桿直徑較粗而相對板件較薄可能發生。栓桿對孔壁產生較大的擠壓力，導致孔壁材料屈服破壞。
鋼板被拉斷
- 當板件因螺栓孔削弱過多時，可能沿開孔截面發生破斷。螺栓孔的存在使得板件的截面面積減小，在拉力作用下，該截面的應力超過材料的抗拉強度而發生斷裂。
端部鋼板被剪開
- 當順受力方向的端距過小時可能發生。在力的作用下，端部鋼板由于局部應力過大而被剪開。
栓桿受彎破壞
- 當栓桿過長時可能發生。栓桿在受力過程中會產生彎曲變形，當彎曲應力超過栓桿的抗彎能力時，就會發生受彎破壞。

三、塑形破壞和脆性破壞的特征及意義

塑形破壞
- 主要特征：破壞前具有較大的塑形變形，常在鋼材表面出現明顯的互相垂直交錯的銹跡剝落線；只有當構件中的應力達到抗拉強度后才會發生破壞，破壞后的斷口呈纖維狀，色澤發暗。
- 意義：由于塑形破壞前總有較大的塑形變形發生，且持續時間較長，容易被發現和搶修加固，因此不至于發生嚴重后果。鋼材塑形破壞前的較大塑形變形能力，可以實現構件和結構中的內力重分布，鋼結構的塑形設計就是建立在這種足夠的塑形變形能力上。
脆性破壞
- 主要特征：破壞前塑性變形很小，或根本沒有塑性變形，而突然迅速斷裂；計算應力可能小于鋼材的屈服點，斷裂從應力集中處開始，破壞后的斷口平直，呈有光澤的晶粒狀或有人字紋。
- 意義：由于破壞前沒有任何預兆，破壞速度又極快，無法察覺和補救，而且一旦發生常引發整個結構的破壞，后果非常嚴重，因此在鋼結構的設計、施工和使用過程中，要特別注意防止這種破壞的發生。

四、鋼材的主要性能

單向均勻拉伸時鋼材的性能
- 鋼材在單向均勻拉伸時會經歷彈性階段、屈服階段、強化階段和頸縮階段等不同的力學過程，這些過程反映了鋼材的強度、塑性等性能特點。例如在屈服階段，鋼材開始產生明顯的塑性變形，屈服點是鋼材強度設計的重要指標之一。
鋼材在復雜應力狀態下的屈服條件
- 鋼材在復雜應力狀態下（如同時承受拉、壓、剪等多種應力組合）的屈服條件不同于單向應力狀態，需要考慮不同應力分量之間的相互關系，常用的屈服準則有Tresca屈服準則和von Mises屈服準則等，這些準則可用于判斷鋼材在復雜應力狀態下是否進入屈服狀態。
冷彎性能
- 冷彎性能是指鋼材在常溫下承受彎曲變形的能力。通過冷彎試驗可以檢驗鋼材的塑性變形能力和內部質量，冷彎性能良好的鋼材在彎曲過程中不易出現裂紋等缺陷，這對于鋼結構在制作過程中的加工成型（如彎曲構件的制作）具有重要意義。
沖擊性能
- 沖擊性能反映了鋼材抵抗沖擊荷載的能力。在動荷載作用下（如地震、沖擊作用等），鋼材的沖擊性能直接影響結構的安全性。沖擊韌性好的鋼材在遭受突然沖擊時能夠吸收更多的能量，減少結構破壞的可能性，通過沖擊試驗可以測定鋼材的沖擊韌性指標。
可焊性
- 可焊性是指采用一般焊接工藝就可完成合格的（無裂縫）焊縫的性能，此性能要求在焊接過程中焊縫附近金屬不產生熱裂紋或冷卻收縮裂紋，在使用過程中焊縫處的沖擊韌性和熱影響區的性能滿足結構要求。可焊性受鋼材的化學成分、焊接工藝方法、焊接環境等多種因素的影響。

五、三個重要的力學性能指標

屈服點
- 屈服點是鋼材開始產生明顯塑性變形時的應力值。它是衡量鋼材強度的一個重要指標，在鋼結構設計中，屈服點常被用作確定鋼材設計強度的依據之一。當鋼材所受應力達到屈服點時，結構會產生較大的變形，所以在設計時要確保結構在正常使用情況下的應力不超過屈服點。
抗拉強度
- 抗拉強度是鋼材在拉伸過程中能夠承受的最大應力值。它反映了鋼材抵抗拉伸破壞的極限能力。在鋼結構設計中，雖然一般不以抗拉強度作為設計強度的直接取值，但抗拉強度與屈服點等指標共同反映了鋼材的強度特性，對于評估鋼材的綜合性能具有重要意義。
伸長率（塑性）
- 鋼材的塑性為當應力超過屈服點后，能產生顯著的殘余變形。伸長率是構件被拉斷時的絕對變形值與構件原標距之比的百分率。伸長率越大，說明鋼材的塑性越好。另外，斷面收縮率也是衡量鋼材塑性性能的指標，它是構件拉斷后，頸縮區的斷面面積縮小值與原斷面面積比值的百分率，斷面收縮率越大，塑性性能越好。