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钢结构必学的32大知识点(知识点一)

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发表于 2024-3-31 07:14:13 | 显示全部楼层 |阅读模式
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1. 钢结构设计时,挠度超出限值,会后什么后果?
        影响正常使用或外观的变形;影响正常使用或耐久性能的局部损坏(包括裂缝);影响正常使用的振动;影响正常使用的其它特定状态。
2. 采用直缝钢管代替无缝管,不知能不能用?
        结构用钢管中理论上应该是一样,区别不是很大,直缝焊管不如无缝管规则,焊管的形心有可能不在中心,所以用作受压构件时尤其要注意,焊管焊缝存在缺陷的机率相对较高,重要部位不可代替无缝管,无缝管受加工工艺的限制管壁厚不可能做的很薄(相同管径的无缝管平均壁厚要比焊管厚),很多情况下无缝管材料使用效率不如焊管,尤其是大直径管。
        无缝管与焊管最大的区别是用在压力气体或液体传输上(DN)。
3. 什么是长细比?
        结构的长细比λ=μl/i,i为回转半径。概念可以简单的从计算公式可以看出来:长细比即构件计算长度与其相应回转半径的比值。从这个公式中可以看出长细比的概念综合考虑了构件的端部约束情况,构件本身的长度和构件的截面特性。长细比这个概念对于受压杆件稳定计算的影响是很明显的,因为长细比越大的构件越容易失稳。可以看看关于轴压和压弯构件的计算公式,里面都有与长细比有关的参数。对于受拉构件规范也给出了长细比限制要求,这是为了保证构件在运输和安装状态下的刚度。对稳定要求越高的构件,规范给的稳定限值越小。
4. 长细比和挠度是什么关系呢?
        1. 挠度是加载后构件的的变形量,也就是其位移值。
        2. 细比用来表示轴心受力构件的刚度" 长细比应该是材料性质。任何构件都具备的性质,轴心受力构件的刚度,可以用长细比来衡量。
        3.挠度和长细比是完全不同的概念。长细比是杆件计算长度与截面回转半径的比值。挠度是构件受力后某点的位移值。
5. 挠度在设计时不符合规范,用起拱来保证可不可以这样做?
        1、结构对挠度进行控制,是按正常使用极限状态进行设计。对于钢结构来说,挠度过大容易影响屋面排水、给人造成恐惧感,对于混凝土结构来说挠度过大,会造成耐久性的局部破坏(包括混凝土裂缝)。我认为,因建筑结构挠度过大造成的以上破坏,都能通过起拱来解决。
        2、有些结构起拱很容易,比如双坡门式刚架梁,如果绝对挠度超限,可以在制作通过加大屋面坡度来调整。有些结构起拱不太容易,比如对于大跨度梁,如果相对挠度超限,则每段梁都要起拱,由于起拱梁拼接后为折线,而挠度变形为曲线,两线很难重合,会造成屋面不平。对于框架平梁则更难起拱了,总不能把平梁做成弧行的。
        3、假如你准备用起拱的方式,来降低由挠度控制的结构的用钢量,挠度控制规定要降低,这时必须控制活载作用下的挠度,恒载产生的挠度用起拱来保证。
6. 受弯工字梁的受压翼缘的屈曲,是沿着工字梁的弱轴方向屈曲,还是强轴方向屈曲?
        当荷载不大时,梁基本上在其最大刚度平面内弯曲,但当荷载大到一定数值后,梁将同时产生较大的侧向弯曲和扭转变形,最后很快的丧失继续承载的能力。此时梁的整体失稳必然是侧向弯扭弯曲。
        解决方法大致有三种:
        1、增加梁的侧向支撑点或缩小侧向支撑点的间距;
        2、调整梁的截面,增加梁侧向惯性矩Iy或单纯增加受压翼缘宽度(如吊车梁上翼缘);
        3、梁端支座对截面的约束,支座如能提供转动约束,梁的整体稳定性能将大大提高。
7. 屈曲后承载力的物理概念是什么?
        屈曲后的承载力主要是指构件局部屈曲后仍能继续承载的能力,主要发生在薄壁构件中,如冷弯薄壁型钢,在计算时使用有效宽度法考虑屈曲后的承载力。屈曲后承载力的大小主要取决于板件的宽厚比和板件边缘的约束条件,宽厚比越大,约束越好,屈曲后的承载力也就越高。在分析方法上,目前国内外规范主要是使用有效宽度法。但是各国规范在计算有效宽度时所考虑的影响因素有所不同。
8. 钢结构设计规范中为什么没有钢梁的受扭计算?
        通常情况下,钢梁均为开口截面(箱形截面除外),其抗扭截面模量约比抗弯截面模量小一个数量级,也就是说其受扭能力约是受弯的1/10,这样如果利用钢梁来承受扭矩很不经济。于是,通常用构造保证其不受扭,故钢结构设计规范中没有钢梁的受扭计算。
9. 无吊车采用砌体墙时的柱顶位移限值是h/100还是h /240?
        轻钢规程确实已经勘误过此限值,主要是1/100的柱顶位移不能保证墙体不被拉裂。同时若墙体砌在刚架内部(如内隔墙),我们计算柱顶位移时是没有考虑墙体对刚架的嵌固作用的(夸张一点比喻为框剪结构)。
10. 什么叫做最大刚度平面?
        最大的刚度平面就是绕强轴转动平面,一般截面有两条轴,其中绕其中一条的转动惯性矩大,称为强轴,另一条就为弱轴。
11. 剪切滞后和剪力滞后有什么区别吗?它们各自的侧重点是什么?
        剪力滞后效应在结构工程中是一个普遍存在的力学现象,小至一个构件,大至一栋超高层建筑,都会有剪力滞后现象。剪力滞后,有时也叫剪切滞后,从力学本质上说,是圣维南原理,具体表现是在某一局部范围内,剪力所能起的作用有限,所以正应力分布不均匀,把这种正应力分布不均匀的现象叫剪切滞后。
        墙体上开洞形成的空腹筒体又称框筒,开洞以后,由于横梁变形使剪力传递存在滞后现象,使柱中正应力分布呈抛物线状,称为剪力滞后现象。
12. 地脚螺栓锚固长度加长会对柱子的受力产生什么影响?
        锚栓中的轴向拉应力分布是不均匀的,成倒三角型分布,上部轴向拉应力最大,下部轴向拉应力为0。随着锚固深度的增加,应力逐渐减小,最后达到25~30倍直径的时候减小为0。因此锚固长度再增加是没有什么用的。只要锚固长度满足上述要求,且端部设有弯钩或锚板,基础混凝土一般是不会被拉坏的。
13. 高强螺栓长度如何计算的?
        高强螺栓螺杆长度=2个连接端板厚度+一个螺帽厚度+2个垫圈厚度+3个丝口长度。
14. 应力幅准则和应力比准则的异同及其各自特点?
        长期以来钢结构的疲劳设计一直按应力比准则来进行的。对于一定的荷载循环次数,构件的疲劳强度σmax和以应力比R为代表的应力循环特征密切相关。对σmax引进安全系数,即可得到设计用的疲劳应力容许值〔σmax〕=f(R)。把应力限制在〔σmax〕以内,这就是应力比准则。
        自从焊接结构用于承受疲劳荷载以来,工程界从实践中逐渐认识到和这类结构疲劳强度密切相关的不是应力比R,而是应力幅Δσ。应力幅准则的计算公式是Δσ≤〔Δσ〕。
        〔Δσ〕是容许应力幅,它随构造细节而不同,也随破坏前循环次数变化.焊接结构疲劳计算宜以应力幅为准则,原因在于结构内部的残余应力.非焊接构件。对于R >=0的应力循环,应力幅准则完全适用,因为有残余应力和无残余应力的构件疲劳强度相差不大。对于R<0的应力循环,采用应力幅准则则偏于安全较多。
15. 为什么梁应压弯构件进行平面外平面内稳定性计算,坡度较小时可仅计算平面内稳定性即可?
        梁只有平面外失稳的形式。从来就没有梁平面内失稳这一说。对柱来说,在有轴力时,平面外和平面内的计算长度不同,才有平面内和平面外的失稳验算。对刚架梁来说,尽管称其为梁,其内力中多少总有一部分是轴力,所以它的验算严格来讲应该用柱的模型,即按压弯构件的平面内平面外都得算稳定。但当屋面坡度较小时,轴力较小,可忽略,故可用梁的模型,即不用计算平面内稳定。门规中的意思(P33, 第6.1.6-1条)是指在屋面坡度较小时,斜梁构件在平面内只需计算强度,但在平面外仍需算稳定。
16. 为何次梁一般设计成与主梁铰接?
        如果次梁与主梁刚接,主梁同一位置两侧都有同荷载的次梁还好,没有的话次梁端弯矩对于主梁来说平面外受扭,还要计算抗扭,牵扯到抗扭刚度,扇性惯性矩等。另外刚接要增加施工工作量,现场焊接工作量大大增加,得不偿失,一般没必要次梁不作成刚接。

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