《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A~D，低合金钢A~E）,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破口形式－I型、单边V型、双边V型、U型、K型及X型。引、落弧板变厚度与变宽度的连接－≥1：4斜面。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（P56，图3.21）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45o喉部截面，设计时忽略余高。三、角焊缝的计算wfffff2226weMflmhMyxPTfIIrTIrTwffwefflhN2wfwefflhN2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，（e≥2do；∑t≤5d）。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⑴、受剪连接抗剪与承压：bVVbVfdnN42bcbcftdNbcbVbNNN,minmin⑵、受拉连接⑶、拉剪共同作用2、螺栓群连接计算⑴、轴力或剪力作用⑵、弯矩轴力共同作用⑶、扭矩、轴力、剪力共同作用其中：btebVfdN42122bttbVVNNNNbcVNNbbNVnNNnminmin;21miniyMynNNbtiNyMynNN21maxbVvyTYNxTxNNNNNN21121112211221111;;;iiTyiiTxVyNxyxTxNyxTyNnVNnNN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（Nbmin）。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η。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3d0范围内。二、计算㈠、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㈡、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PnNNfbvv9.0PNNbtt8.0PNNPNnNNbtttfbvv8.0;)25.1(9.0PNNbtt8.0122bttbVVNNNN2.1bcVNNPNNbtt8.0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＝200－5＝195mm，水平焊缝：lw2＝（200－16）/2-5＝87mm,取lw2＝85mm2、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）mm9.6785219522/1951952eeehhhy2239.67852)9.672195(1952121952eeeyhhhImmN1025.166510002506eFMN105.25FV23622N/mm7.874102361)5.67195(1025.16eexMfhhIMy252N/mm1.64390105.21952eeeVfhhhV43mm102361eh5、焊缝强度结算：6、焊脚尺寸确定：取：wfffff22mm616064122.17.874122eehhmm6.87.067.0efhhmm10fhmm6165.15.1maxminthhffmm2.19162.12.1minmaxthhff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：μ=0.452、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N104.2161038443nNNNtN4416721iMtymMyNmm3502/10071y222222mm410000)35025010050(2iy2m)6816725.1155000(45.019.0)25.1(9.0tfbVNPnNN681674416724000MtNttNNNN1081.2161045043nVNvN101.28N102.2833vNN1240001550008.00.8PN68167bttNN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？44cm1054.2xI43cm1025.1yIm2.5;cm87602lA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m2.50llxcm176.871054.24AIixx150][6.30175200xxxil934.0xkN1759102158760934.03AfNxxm6.22/0llycm78.36.871025.13AIiyy150][8.6878.35200yyyil650.0ykN122410215876065.03AfNyykN1224maxyNN3、局部稳定验算⑴、较大翼缘的局部稳定结论：满足要求⑵、腹板的局部稳定结论：满足要求8.68},max{maxyx10030maxyftb235)1.010(79.614/95/max188.16235235)8.681.010(ywfth235)5.025(4010/400/max04.59235235)8.685.025(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