钢结构主要知识点

1、1.2.3.4.5.6.7.8.9.10.11.12.13.14.15.16.钢结构特点： 1）建筑钢材强度高，塑性和韧性好2）钢结构的重量轻 3）材质均匀，和力学计算的假定比较符合 4）钢结构制作简便，施工工期短5）钢结构密闭性好 6）钢结构耐腐蚀性差 7）钢结构耐热不耐火 8）钢结构可能发生脆性断裂。塑性：承受静力荷载时，材料吸收变形的能力；韧性：承受动力荷载时，材料吸收能量 的能力； 塑性好指结构在一般条件下不会因超载而突然破坏， 只是变形增大， 应力重分 配，应力变化趋于平稳； 韧性好指结构适宜在动力荷载下工作， 其良好的耗能能力和延 性使钢结构具有优越的抗震能力。 钢结构极限状态分为

2、承载能力极限状态和正常使用极限状态。 承载能力极限状态包括构 件和连接的强度破坏、 疲劳破坏和因过度变形而不适于继续承载， 结构和构件丧失稳定， 结构转变为机动体系和结构倾覆。 正常使用极限状态包括影响结构、 构件和非结构构件 正常使用或外观的变形， 影响正常使用的振动， 影响正常使用和耐久性能的局部损坏 （包 括混凝土裂缝） 。钢结构必须满足的功能包括： 1）结构应能承受在正常施工和正常使用时可能出现的各 种情况，包括荷载和温度变化、基础不均匀沉降以及地震作用等2）在正常使用情况下结构具有良好的工作性能 3）在正常维护下结构具有足够的耐久性4）在偶然事件发生时及发生后仍能保持必需的整体稳定性

3、。钢结构的适用范围：工业厂房、大跨结构、高耸结构、多层或高层建筑、承受振动荷载 影响及地震作用的结构、板壳结构、可拆卸或移动的结构、轻型钢结构、钢-混凝土组合结构、其他结构。塑性与脆性破坏的区别： 塑性破坏是由于变形过大， 超过了材料或构建可能的应变能力 而产生的，而且仅在构件的应力达到了钢材的抗拉强度fu后才发生。脆性破坏前塑性破坏很小， 甚至没有塑性变形， 计算应力可能小于钢材的屈服点fy,断裂从应力集中处开始。用作钢结构的钢材应满足 1）较高的强度 2）足够的变形能力 3）良好的工艺性能 4）对 环境有良好的适应性。伸长率： 试件被拉断的绝对变形值与试件原标距之比的百分数,其代表材料在单

4、向拉伸时的塑性应变的能力。冷弯性能是鉴定钢材在弯曲状态下的塑性应变能力和钢材质量的综合指标。 可焊性指钢材经过焊接后保持原有机械性能的能力。偏折指钢材中化学成分不一致和不均匀。冷作硬化指冷弯、冷拉、 冲孔等使钢材产生很大的塑性变形, 从而提高钢的屈服点,降 低塑性和韧性的现象。焊接优缺点：优点 1）焊件间可以直接相连,构造简单,制作加工方便2）不削弱截面,节省材料 3）连接的密闭性好,结构的刚度大4）可实现自动化操作,提高焊接结构的质量；缺点 1）焊缝附近的热影响区内,钢材的金相组织改变,导致局部材质变脆2）焊接残余应力和残余变形使受压构件承载力降低3）焊接结构对裂纹很敏感,局部裂纹一旦发生,

5、容易扩展至整个截面,低温冷脆问题也较为突出。焊接分为对接、搭接、 T 形连接和角部连接。焊缝包括角焊缝和对接焊缝。 角焊缝按其与作用力的关系正面角焊缝、 侧面角焊缝和斜焊缝, 正面角焊缝长度方向与 作用力垂直, 承受正应力和剪力, 焊跟处存在应力集中； 侧面角焊缝的焊缝长度方向与 作用力平行, 主要承受剪力, 应力沿焊缝长度方向呈两端大而中间小的状态, 斜焊缝的 焊缝长度方向与作用力倾斜。焊接残余应力对结构性能的影响1）焊接应力不影响结构的静力强度2）焊接残余应力的存在增大了结构的变形,降低了结构的刚度3）焊接残余应力使构件的有效面积和有效惯性矩减小，即构件的刚度减小，从而必定降低其稳定承载能

6、力4）在厚板或具有交叉焊缝的情况下， 将产生三向焊接拉应力， 阻碍了塑性变形的发展， 增加了钢材在低温 下的脆断倾向 5）对结构的疲劳强度有明显的不利影响。17. 减少焊接应力和焊接变形的措施： 1）尽可能使焊缝对称于构件截面的中性轴，以减小 焊接变形 2）采用适宜的焊脚尺寸和焊缝长度3）焊缝不宜过于集中 4）尽量避免两条或三条焊缝垂直交叉 5）尽量避免在母材厚度方向的收缩应力6）采取合理的施焊顺序7）采用反变形 8）对于小尺寸焊件，焊前预热。18. 高强度螺栓摩擦型连接只依靠被连接板件间的摩擦力传递剪力， 以剪力等于摩擦力作为 承载能力的极限状态。 高强度螺栓承压型连接依靠螺栓栓杆承压和抗剪

7、来传递剪力， 以 螺栓或钢板破坏作为承压能力的极限状态。19. 影响轴心受压构件稳定性的因素： 构件不同方向的长细比， 构件的截面形状和尺寸， 残 余应力的分布和大小，构件的初弯曲和初偏心，钢材种类。提高其稳定性方法：把构件 端部变成嵌固， 在构件中间设侧向支承， 使截面面积分布尽量远离形心轴， 尽量不用 C 类截面，对于小构件，提高钢号也能提高稳定承载力。20. 实腹式轴心受压构件进行截面选择时考虑的原则：1）面积的分布应尽量开展，以增加截面的惯性矩和回转半径，提高柱的整体稳定承载力和刚度；2）两个主轴方向尽量等稳定，以达到经济的效果 3）便于与其他构件进行连接，尽可能构造简单，制造省工，

8、取材方便。21. 当轴压工字形截面的腹板高腹比不满足要求时，可以1）加厚腹板 2）采用有效截面的概念进行计算 3）在腹板中部设置纵向加劲肋。22. 格构式轴心受压构件， 剪力造成的附加影响不能忽略， 采用换算长细比来考虑缀材剪切 变形对格构式轴心受压构件绕虚轴的稳定承载力的影响。23. 梁的设计必须同时满足承载能力极限状态和正常使用极限状态。 承载能力极限状态包括 强度、 整体稳定和局部稳定三方面， 设计要求在荷载设计值作用下，梁的抗弯强度、抗 剪强度、 局部承压强度好折算应力均不超过相应的强度设计值； 保证梁不会发生整体失 稳；同时组成梁的板件不出现局部失稳。 正常使用极限状态主要指梁的刚度

9、， 设计要求 梁具有足够的抗弯刚度， 即在荷载标准值作用下， 梁的最大挠度不大于 钢结构设计规 范规定的容许挠度。24. 梁的弯曲应力的发展阶段包括 1）弹性工作阶段：荷载较小时，截面上的弯曲应力均小 于屈服点 fy ，荷载继续增加，直至边缘纤维应力达到fy ，相应的弯矩为梁弹性工作阶段的最大弯矩 2）弹塑性工作阶段：荷载继续增加，截面上、下各有一个高度为a 的区域，其应力6达到屈服点fy,截面中间部分区域仍保持弹性。3）塑性工作阶段：当荷载继续增加， 梁截面的塑性区便不断向内发展， 弹性核心不断变小， 当弹性核心完全消 失时,荷载不再增加,而变形却继续发展,形成“塑性铰” ,梁的承载能力达到

10、极限。25. 梁的整体失稳： 当荷载较小时, 仅在弯矩作用平面内弯曲,当梁增大到一定数值后,梁 在弯矩作用平面内弯曲的同时,将突然发生侧向弯曲和扭转,并丧失继续承载的能力, 这种现象称为梁的弯扭屈曲和整体失稳。措施：加强梁的受压上翼缘,加大腹板厚度, 铺设支撑。26. 当$ b大于0.6时，梁已进入非弹性工作阶段，整体稳定临界应力有明显的降低，必须 对$ b进行修正。27. 梁的整体稳定性的影响因素：侧向刚度, 自由扭转刚度, 受压翼缘的自由长度,梁端部支承条件,作用于梁上的荷载类型和作用位置。提高措施：1）增大梁的侧向抗弯刚度和抗扭刚度2）减小梁的li/bi3）加大受压翼缘宽度和增设侧向支承

11、点4）合理布置荷载分布形式及作用点位置 5）梁端用夹支支座阻止梁的侧向弯曲和扭转。1. 钢材的设计强度是根据屈服点确定的。2. 钢材的伸长率3是反映材料塑性变形能力的性能指标。3. 四种厚度不等的 16Mn 钢钢板，其中最小钢板设计强度最高。4. 钢结构对动力何在适应性较强，是由于钢材具有良好的韧性。5. 钢材屈服点与钢构件发生脆性破坏物直接关系。6. 钢材的疲劳破坏属于脆性破坏。7. 钢种对钢材的疲劳强度影响不显著。8. 吊车梁的受拉下翼缘在不同板边的加工情况下，疲劳强度最高的是两侧边为轧制边。9. 在相同螺栓直径的条件下， 高强度螺栓摩擦型连接与承压型连接对螺栓孔的要求， 摩擦 型连接孔要

12、求略大，承压型连接孔要求略小。10. 焊接残余应力对构件的静力强度物影响。11. 摩擦型连接的高强度螺栓在杆轴方向受拉时，承载力与螺栓直径有关。12. 承受轴心力作用的高强度螺栓摩擦型受剪连接中，其净截面强度验算公式 d =N'/AnWf,其中力N'与轴心拉杆所受的力 N相比N'<N。13. 普通螺栓受剪连接主要有四种破坏形式， 即螺杆破坏、孔壁挤压破坏、 构件拉断、 端部 钢板冲剪破坏。在设计时按螺杆破坏、孔壁挤压破坏、构件拉断进行计算。14. 在改建、 扩建工程中， 以静载为主的结构， 混合连接可以考虑共同工作的是侧面角焊缝 与高强度螺栓摩擦型连接。15. 高

13、强度螺栓摩擦型连接与承压型连接相比，承载力计算方法不同。16. C 级普通螺栓连接宜用于屋盖支撑的连接。17. 轴心受压柱端部铣平时，其与底板的连接焊缝、铆钉或螺栓的计算应取柱最大压力的 15% 。18. 关于重级工作制吊车焊接吊车梁的腹板与上翼缘间的焊缝，可采用二级焊透对接焊缝。19. 实腹式轴心受拉构件设计计算的内容为强度、刚度（长细比） 。20. 对有孔眼等削弱的轴心受拉构件承载力， 钢结构设计规范采用的准则为净截面平均 应力达到钢材屈服点。21. 预应力拉杆可不验算正常使用极限状态。22. 计算高强度螺栓摩擦型连接的轴心受拉构件的强度时， 视具体情况计算净截面强度和毛 截面强度。23.

14、 轴心受压构件设计计算时要满足强度、整体稳定、局部稳定、刚度（长细比）的要求。24. a类截面的轴心受压构件稳定系数$值最高是由于残余应力的影响最小。25. 轴心受压构件整体稳定的计算公式N< A $ f,其物理意义是构件轴心设计值不超过构件稳定极限承载力设计值。26. 格构式轴心受压柱整体稳定计算时,使用换算长细比是考虑缀材剪切变形的影响。27. 计算格构式轴心受压柱绕虚轴x-x轴整体稳定，其稳定系数应根据入ox查表确定。228. 双肢缀条式轴心受压柱绕实轴和绕虚轴等稳定的要求是入y=V（入x +27A/Ai）29. 双肢格构式轴心受压柱，实轴为 x-x轴，虚轴为y-y轴，应根据入ox

15、=入y。30. 为了达到经济效果, 确定轴心受压实腹柱的截面形式时, 应使两个主轴方向的长细比尽 可能接近。31. 提高轴心受压构件腹板局部稳定常用的合理方法是设置纵向加劲肋。32. 与柱单面连接的等边角钢缀条,按轴心受压构件计算稳定时, 钢材强度设计值应采用的折减系数是0.6+0.0015入，但不大于1.0.33. 与柱单面连接的等边角钢缀条,按轴心受压构件计算连接强度时, 焊缝强度设计值的折减系数是 0.850.34. 当缀条采用单角钢时， 按轴心受力验算其承载力， 但必须将设计强度按 钢结构设计规 范中的规定乘以折减系数，原因是单脚钢缀条实际为偏心受力构件。35. 轴心受压柱腹板局部稳定

16、的保证条件是h0/tw 不大于某一限值，此限值与钢材强度与柱的长细比均有关。36. 工字形截面轴心受压构件腹板高厚比不能满足按腹板全截面有效进行计算的要求时， 可 在计算腹板截面积时仅考虑计算高度两边缘20twV (235/f y)的范围。2237. 验算工字形截面梁的折算应力，公式为2(d +3t )= 3 f ,式中b t应为验算截面中验算点的正应力与剪应力。38. 保证工字形截面梁受压翼缘局部稳定的方法是限制其宽厚比。39. 工字形截面梁受压翼缘宽厚比限值为b/t W 152(235/fy ),式中b为翼缘板外伸宽度。40. 工字形截面梁受压翼缘，保证局部稳定的宽厚比限值，对Q235钢为

17、b/t W 15,对Q345钢，此宽厚比限值应比 15更小。41. 不考虑腹板屈曲后强度,工字形截面梁腹板高厚比h0/tw =100 时,梁腹板可能因剪应力引起屈曲,需设横向加劲肋。42. 配置加劲肋是提高梁腹板局部稳定的有效措施，当ho/tw>17O (不考虑腹板屈曲后强度)时,腹板剪切失稳和弯曲失稳均可能发生,应同时配置纵向加劲肋和横向加劲肋。43. 梁受固定集中荷载作用, 当局部承压强度不能满足要求时, 采用在集中荷载作用处设置 支承加劲肋是较合理的措施。44. 梁的支承加劲肋应设置在上翼缘或下翼缘有固定作用力的部位。45. 对于承受均布何在的热轧 H 型钢简支梁,应计算抗弯强度、抗剪强度、整体稳定、挠 度。46. 最大弯矩和其他条件均相同的简支梁,当均匀弯矩作用时整体稳定最差。47. 跨中