钢结构基本知识归纳总结

钢结构材料

一、思考题：

1、建筑钢材有几种可能的破坏形式？各自的特征是什么？

2、说明将建筑钢材简化为理想弹塑性体的依据。并在以后学习构件强度计算时注意应用理想弹塑性体的概念。

3、建筑钢材有哪几项机械性能指标？每项性能指标衡量哪些方面的性能？

4、承重结构钢材至少要保证哪几项机械性能指标和化学成分含量符合要求？对何种结构尚需保证冷晚试验合格？甚至需提出相应的冲击任性Cv值要求？

5、碳含量对钢材机械性能的影响如何？什么结构的钢材需对碳含量加以限制？

6、硫，磷各对钢材性能的影响如何？

7、试述应力集中产生的原因、后果及设计中应如何考虑？

8、钢材机械性能为什么要按厚度或直径进行分组？

9、试总结哪些因素会使钢材变脆？

10、防止脆性破坏的有效方法是合理设计、正确制造和正确使用三个方面的相互配合。根据自己的理解试述在上述三方面中各自应包含哪些主要内容？

11、Q235钢四个质量等级在脱氧方法和机械性能方面各有什么不同？

12、试述低合金结构钢牌号表示方法及冶金工厂对所供应钢材应保证哪些项目，还可附加保证哪些项目？

二、归纳总结：

1、建筑钢材有两种可能的破坏形式－－塑性破坏和脆性破坏，二者的特征可从塑性变形、名义应力、断口形式三方面来理解。影响脆性破坏的因素有有害化学元素、冶金缺陷等，但总的来看，钢材的质量、应力集中和低温的影响比较大。防止脆性破坏必须合理设计、正确制造和正确使用三者的相互配合。

2、钢材的ζ－ε曲线在下列标准条件下获得的：

Ⅰ）标准试件（无应力集中）；

Ⅱ）静荷载一次拉伸到破坏；

Ⅲ）试验温度为20°C。

按建筑钢材的ζ－ε曲线其工作可分为弹性、弹塑性、塑性和强化四个阶段，并将其简化成理想弹塑性体。从拉伸试验得到抗拉强度fu、屈服强度fy、伸长率δ5三个钢材基本性能指标，fu、fy是静力强度指标，δ5是钢材在静荷载作用下塑性性能指标。承重结构钢材都应具有这三个指标合格的保证，对重要或需要冷加工的构件，其钢材尚应具有冷弯试验的合格保证。

3、冲击韧性Cv是表示钢材在动力荷载作用下抵抗脆性断裂能力指标，对直接承受较大动力荷载的结构应提出相应冲击韧性要求。

4、钢材在静荷载作用下，单向应力时，要求截面最大应力不超过屈服点；复杂应力状态时，要求折算应力δeq不超过fy。

5、理解各种因素对钢材性能的不利影响。对化学成分要分清有利元素和有害元素，应特别注意碳、硫、磷的影响。重视应力集中产生的影响，其后果是导致局部产生双向或三向受拉的应力状态，使钢材变脆。应通过合理的构造措施（如平缓过度）尽量避免应力集中。

6、规范推荐Q235、16Mn、16Mnq、15MnV、15MnVq钢为承重结构钢，理解它们牌号的表示方法，冶金工厂对材质应保证的项目和能附加保证的项目，掌握根据设计结构的具体条件正确选择钢材和提出合理指标要求的方法。

7、掌握钢板和型钢的表示方法

钢结构设计方法

一、思考题：

1、影响结构的作用效应有哪些因素？影响结构抗力有哪些因素？为什么说这些因素都具有随机性质？举例说明。

2、说明结构可靠性的定义、结构可靠度的定义、可靠度与可靠性的关系。

3、说明结构失效概率与可靠概率的代表意义及二者的关系。

4、说明可靠指标β与失效概率Pf及结构可靠性之间的关系。

5、解释结构的两类极限状态的意义，写出设计表达式，各符号的代表意义。

6、解释构件或连接为什么会发生疲劳断裂？

7、由疲劳曲线（Δζ~n曲线）可说明什么现象？

二、归纳总结：

1、建筑结构应满足安全性、适用性及耐久性三方面的功能要求。结构在规定的时间内（设计基准期T为50年），在规定的条件下（正常设计、施工、使用和维护条件）完成上述三方面功能的能力，称为结构的可靠性。

2、结构在规定的时间内，在规定的条件下，完成预定功能的概率，称为结构的可靠度。结构的可靠度是对结构可靠性的定量描述，一般以失效概率Pf度量结构的可靠性，当Pf小到一定程度即认为设计可靠。

3、可靠指标以β代表，当结构功能函数Z的平均值μz增大或Z的标准差ζz减小，均可使β增大，β越大失效概率Pf就越小，说明结构越可靠。

4、《建筑结构设计统一标准》根据建筑结构的安全等级、破坏类型确定了结构设计时采用的可靠指标β值，设计一般工业与民用建筑物中钢结构构件，安全等级属于二级，按延性破坏考虑时，可靠指标采用3.2。

5、结构或构件按两类极限状态计算。按承载力极限状态设计时，对于基本组合，设计表达式为：

γo（γg Cg Gk＋γqi Cqi Qik ∑γqi Cqi ψci Qik)≤R(γr,fk,ak…)

如以应力形式表达，以ζ代表组合应力，公式为：

γo≤f

计算应力时，对永久荷载的分项系数取1.2；对可变荷载的分项系数取1.4。在具体计算时，可以标准荷载乘以分项系数，得到设计荷载，再计算出内力设计值；亦可按标准荷载计算出内力标准值，再乘以分项系数得到内力设计值。

6、按正常使用极限状态设计时，计算结构或构件的变形公式为：

υ≤[υ]

对结构或构件的变形υ，应按标准荷载计算。对受弯构件的允许变形[υ]可查表得到。

7、各类钢结构构件或连接，因有类裂纹存在，在连续重复荷载作用下，由于应力集中现象，使裂纹不断扩展，可能发生突然的疲劳破坏。发生疲劳破坏时，应力幅Δζ越大，致损应力循环次数n越少，应力幅越小，致损应力循环次数愈多。

8、对吊车梁和吊车桁架折算为常幅度疲劳计算，对应力幅按一台吊车满载计算，不计荷载分项系数及动力系数。对容许应力幅按循环次数为2×10^6计算。

由可靠度思考各学科关系，或由各学科关系理解可靠度（个人理解）

钢结构连接

一、思考题：

1、手工焊条型号应根据什么选择？钢材Q235和16Mn须分别采用哪种焊条系列？

2、焊接过程中可能产生哪些缺陷？对钢结构有何影响？

3、焊缝质量如何检查？如何分级？

4、焊缝代号如何表示？

5、对接焊缝有哪些构造形式？

6、什么叫引弧板？？有何优缺点？

7、对接焊缝在哪种情况下才须进行计算？为什么要采用斜焊缝？

8、角焊缝的焊脚尺寸hf和焊缝计算长度lw有哪些规定？为什么？

9、角焊缝在各种受力情况下如何进行分析和计算？

10、焊接残余应力和残余变形是如何产生的？对结构有哪些影响？应采取什么措施来避免或减少此影响？

11、受剪螺栓有哪几种可能的破坏形式？如何防止？

12、普通螺栓在各种受力情况下的计算原则？

13、为什么要规定螺栓排列的最大和最小尺寸？

14、普通螺栓与高强螺栓有何不同之处？

15、什么叫高强螺栓的预拉力P？如何确定？

16、单个高强螺栓受剪和受拉时如何计算？

17、在弯矩M作用下受拉的高强度螺栓群和普通螺栓群的计算有何区别？

二、归纳总结：

1、焊接是钢结构最主要的连接方式，有对接焊缝和角焊缝两种基本形式。常用的焊接方法有手工焊、自动（或半自动）埋弧焊。手工焊焊条型号应与主体金属强度相适应。施焊过程中可能产生裂纹、气孔、烧穿、弧坑等缺陷。为保证焊缝质量，应根据焊缝等级按各自不同的检验标准进行质量检查。

2、为保证焊缝质量和便于施焊，对接焊缝要求按焊件厚度采用不同形式的坡口，坡口形式有I形、单边V形、V形、U形、K形、X形等。对于没有采用引弧板的焊缝，计算时焊缝长度要考虑起落弧的影响。对接焊缝截面上的应力分布与母材相同，强度计算公式也相同，轴力作用下一般采用直缝，强度不足时可采用斜焊缝，当倾斜角度θ≤56°时，可不进行焊缝强度计算，在弯矩、剪力共同作用下的计算公式也可采用材料力学公式。

3、角焊缝受力复杂，按受力不同分为侧焊缝和端焊缝。为保证焊接质量，规范对焊脚尺寸hf及焊缝计算长度lw等都作了构造规定。角焊缝计算以最小焊缝截面为计算截面，且不论抗拉、抗压及抗剪均采用同一强度设计值￡fw。对角焊缝在轴心力、弯矩、扭矩、剪力及几个力共同作用下的受力进行了分析并推导出不同情况下的计算公式，应熟练掌握。

4、施焊时，由于不均匀的温度场，使杆件产生焊接变形和焊接应力，这对结构在常温、静载作用下的承载力没有影响，但增大了结构的变形，降低了结构的刚度、疲劳强度以及稳定承载力。从设计和施工方面应采取不同措施减小或消除残余应力和残余变形，如设计上尽量使焊缝对称布置；施焊时应采用合理的施焊次序等。

5、普通螺栓排列时，规范根据受力、构造和施工三方面的要求规定了容许距离，针对螺栓几种可能的排列形式，提出了不同的防止措施，在确定单个螺栓承载力设计值的基础上，分析了螺栓群在不同荷载作用下的受力和计算方法。

6、高强度螺栓是通过特制扳手拧紧螺帽，使螺杆产生很大的预拉力，将板件压紧。在外力作用下，板件间产生很大的摩擦力。摩擦型高强螺栓就是依靠摩擦力传递剪力的。当剪力等于摩擦力时，连接应定达到极限状态。掌握其受力性能，传力方式及各种计算方法，并与普通螺栓加以对照理解分析。