水工钢结构简答

1.为什么选择屈服点作为建筑钢材静力强度承载力极限的依据？（1）钢材屈服后，塑性变形很大，从屈服到断裂的塑性变形约等于弹性变形的200倍，这样大的塑性变形已使结构失去正常使用功能而达到极限状态，因而无法利用强化阶段。

（2）屈服后塑性变形很大，险情极易被察觉，可以及时采取适当补救措施，以免突然发生破坏。

（3）抗拉强度和屈服点的比值较大，成为结构极大的后背强度，符合结构多级抗震设防的准则，使钢结构从来不会发生真正的塑性破坏。

2.实腹式轴心受压柱有哪些设计原则？（1）截面面积的分布应尽量远离主轴线，以增大截面的惯性矩和回转半径，从而提高柱的整体稳定性和刚度；（2）使两个轴方向的稳定性相等；（3）构造简单，便于制作；（4）便于与其他构件连接；（5）选用便于供应的钢材规格。

3.简述平面钢闸门主梁设计的特点。

当主梁所承受的最大弯矩值不超过500kNm时，可考虑使用型钢作为主梁。

若型钢强度不足，可在其上翼缘加焊扁钢予以加强。

采用型钢可以简化制造，降低成本。

当型钢不能满足要求时，可采用由钢板焊接而成的主梁组合梁。

当跨度较大时，采用变截面组合梁较为经济合理。

4.说明格构式压弯构件的设计步骤。

（1）初选截面尺寸；（2）计算截面的几何特征；（3）刚度验算；（4）弯矩作用平面内的整体稳定验算；（5）分肢稳定验算；（6）缀材设计。

5.梁的支座构造应满足什么原则？（1）支座与墩台间应有足够的承压面积；（2）尽可能使反力通过支座中心，承压应力分布比较均匀；（3）对于简支梁，特别是大跨度梁，应保证梁沿纵向移动的可能，减少因温度变化梁胀缩时产生的附加压力。

6.焊接连接有哪些优点？优点是不削弱构件截面，可省去拼接板，结构简单，节约钢材，制造加工方便，密封性能好，易于自动化作业，生产效率高。

7.桁架外形的选择应考虑哪些因素？应充分考虑使用要求、受力合理、节约钢材、桁架与柱或其他构件的连接方法（铰接或钢接），以及整个桁架的刚度等问题。

此外，为了便于制造和安装，应尽量使桁架的杆件及节点统一化。

8.平行弦桁架的最大优点是什么？怎样提高整体结构的刚度？（1）它的最大优点是弦杆和腹杆长度均能一致，节点的构造可以统一，上下弦杆的拼接数量较少。

（2）平行弦桁架两端可以和钢柱做成刚性连接，共同形成承重刚架，这样可以提高整体结构的刚度。

9.简述实腹式轴心受压柱截面设计的步骤。

（1）假定柱子的长细比，求出所需的截面
面积A。

（2）求两个主轴所需的回转半径i
x ，i
y。

（3）根据截面面积A和回转半径i
x
i
y
优先
选用轧制型钢，如普通工字钢、H型钢等。

（4）根据A，h，b，并考虑构造要求和局部稳定等，初拟截面尺寸。

（5）计算截面的几何特征并验算柱子的强度、整体稳定、局部稳定和刚度。

10.减小或消除焊接残余应力有哪些措施？（1）在构造设计方面应着重避免能引起三向拉应力的情况；（2）在制造方面应选用适当的焊接方法、合理的装配及焊接次序，尽量使各焊接件能自由收缩。

11.焊接连接有哪些缺点？缺点是由于焊接连接处局部受高温，在热影响区形成的材质较差，冷却又很快，再加上热影响区的不均匀收缩，易使焊件产生焊接残余应力以及残余变形，甚至可能造成裂缝，导致脆性破坏对结构工作产生不利影响。

12.在桁架体系中，支撑有哪些主要作用？（1）保证桁架结构的空间几何稳定性，即几何形状不变。

（2）保证桁架结构的空间刚度和空间整体性。

（3）为桁架弦杆提供必要的侧向支撑点。

（4）承受并传递水平荷载。

（5）保证结构安装时的稳定且便于安装。

13.系杆的布置原则是什么？在垂直支撑的平面内一般设置上下弦系杆；屋脊节点及主要支撑点处需设置刚性系杆，天窗侧柱处及下弦跨中附近设置柔性系杆，当屋架横向支撑设在端部第二柱间时，则第一柱间所有系杆均应为刚性系杆。

14.简述钢梁整体失稳的概念。

钢梁截面一般都设计成高而窄且壁厚较薄的开口截面，
以获得弯矩作用平面内较大的抗弯承载力和抗弯刚度，但抗扭和侧向抗弯能力较差。

如工字形截面梁，弯矩作用在其最大刚度平面内，当弯矩逐渐增加使梁受压，翼缘的最大弯曲应力达到某一数值时，梁在很小的侧向干扰力作用下，会突然向刚度较小的侧向弯曲，并伴有扭矩而破坏，这种现象称为整体失稳。

15.减小或消除焊接变形有哪些措施？（1）反变形法即在施焊前预留适当的收缩量和根据制造经验预先造成相反方向和适当大小的变形来抵消焊后变形；（2）采用合理的焊接和装配顺序控制变形也十分有效；（3）焊接变形的矫正方法，以机械矫正和局部火焰加热矫正较为常用。

16.梁的强度计算有哪些要求？要求钢梁在荷载作用下，其弯曲正应力、剪应力、局部承压应力以及在复杂应力状态下的折算应力等均不超过规范规定的相应强度设计值。

17.平面钢闸门结构布置的主要任务是什么？结构布置为什么要合理？（1）确定闸门上需要设置的构件，每种构件需要的数目以及确定每个构件的所在位置等。

（2）结构布置是否合理直接关系到闸门能否达到安全运行、使用方便、操作灵活、经久耐用、节约材料、构造简单和制造方便等方面的要求。

18.屋架设计应考虑那些荷载组合？（1）全跨永久荷载+全跨可变荷载；（2）全跨永久荷载+半跨可变荷载；（3）全跨屋架、支撑及天窗架自重+半跨檩条、屋面板和活荷载。

19.哪些梁不须计算整体稳定？（1）有刚性铺板密铺在梁的受压翼缘上并与其牢固连接、能阻止梁受压翼缘的侧向位移时；（2）工字形截面或H型钢截面简支梁受压翼缘的自由
长度l
1与其宽度b
1
之比不超过规定的数值时；（3）箱形截面简支梁，其截面尺寸满足h/b
≤6，且l
1/b
≤95(235/f
y
)时不必计算。

20.钢材选用应考虑的主要因素有哪些？（1）结构的重要性。

（2）荷载情况。

（3）连接方法。

（4）结构所处的温度和环境。

（5）钢材的厚度。

21、钢结构的特点？答：①钢结构自重较轻②钢结构的可靠性较高③钢材的抗震性、抗冲性较好④钢结构制造的工艺化程度较高⑤钢结构可以准备快速的装配⑥容易做成密封结构⑦钢结构极易腐蚀⑧钢结构耐火性差
22、钢结构在水工中的应用有哪些？答：①活动式结构②装拆式结构③板结构④高耸结构⑤大跨度结构⑥海工钢结构
23、截面选择的具体步骤是？答：①选择梁高h和腹板高度h0 ②选择腹板厚度hw ③选择翼缘尺寸b1和t1 ④梁的强度、整体稳定和挠度的验算。

24、闸门的类型有哪些？答：按功用分为：工作闸门、事故闸门、检修闸门和施工闸门；按闸门空口的位置分：露顶闸门、潜孔闸门；按闸门结构形式分为：平面闸门、弧形闸门及船闸上常采用的人字形闸门
25、平面闸门结构布置的主要内容有哪些？答：确定闸门上需要的构件，每种构件需要的数目以及确定每个构件所在的位置。

①主梁的布置②梁格的布置③梁格连接形式④边梁的布置
26、平面闸门门叶结构组成又哪些？答：面板、梁格、横向和纵向连接系（即横向和纵向支撑）、行走支承（滚轮或滑块）以及止水等部件组成。

①边梁、②主轮、③面板顶梁、
④水平次梁、⑤横向隔板、⑥纵向连接系、⑦主梁、⑧吊耳
27.焊接组合梁的设计步骤？首先根据求得的最大弯矩与最大剪力以及强度、刚度、稳定与节省钢材等要求，选择合理的截面尺寸，有时可在弯矩较小处减小梁截面；计算梁的翼缘和腹板连接焊缝；验算组合梁的局部稳定性和设计腹板的加劲肋；设计组合梁各部件的拼接以及设计梁的支座和梁格的连接；最后绘制施工详图。

28.角焊缝的焊脚尺寸为什么要规定最大和最小？1）最大焊脚尺寸是避免近焊缝区主体金属"过烧"，减小主体金属的翘曲和焊接应力2）最小焊脚尺寸是避免焊缝 hf 过小，而焊件过厚时，焊缝冷却过快，焊缝金属易产生碎硬组织，降低塑性。