鋼結(jié)構(gòu)基本原理復(fù)習(xí)

1、鋼結(jié)構(gòu)基本原理第一章 緒論1、 鋼結(jié)構(gòu)的優(yōu)點(diǎn)：（1） 強(qiáng)度高、重量輕；（2） 材性好，可靠度高；（3） 工業(yè)化程度高，工期短；（4） 密封性好；（5） 抗震性能好；（6） 耐熱性較好；2、 鋼結(jié)構(gòu)的缺點(diǎn)：（1） 鋼材價(jià)格相對(duì)較貴；（2） 耐銹蝕性差；（3） 耐火性差；第二章 鋼結(jié)構(gòu)材料1、 鋼結(jié)構(gòu)對(duì)鋼材的要求：（1） 有較高的強(qiáng)度；（2） 塑性好；（3） 沖擊韌性好；（4） 冷加工性能好；（5） 可焊性好；（6） 耐久性好；2、 屈服點(diǎn)和流幅是鋼材的很重要的兩個(gè)力學(xué)性能指標(biāo)，前者是表示鋼材強(qiáng)度指標(biāo)，后者表示鋼材塑性變形指標(biāo)。3、 鋼材的工作性能：（1） 在設(shè)計(jì)時(shí)取屈服點(diǎn)為鋼材可以達(dá)到的最大應(yīng)力

2、；（2） 鋼材符合理想的彈塑性本構(gòu)；（3） 鋼材破壞前的塑性變形很大，差不多等于彈性變形的200倍；（4） 屈強(qiáng)比可以看做衡量鋼材強(qiáng)度儲(chǔ)備的一個(gè)系數(shù)，屈強(qiáng)比越低鋼材的安全儲(chǔ)備越大。4、 伸長率不能代表鋼材的最大塑性變形能力，但測(cè)量斷面收縮率時(shí)容易產(chǎn)生較大的誤差。5、 鋼材的塑性指標(biāo)比強(qiáng)度指標(biāo)更為重要，塑性可以調(diào)節(jié)初始缺陷。6、 時(shí)效現(xiàn)象：在間歇反復(fù)荷載下，鋼材屈服點(diǎn)提高，韌性降低，并且極限強(qiáng)度也稍微提高。7、 疲勞：多次反復(fù)加荷后，鋼材的強(qiáng)度下降。8、 第四強(qiáng)度理論（折算應(yīng)力）：9、 鋼材的抗剪屈服點(diǎn)為抗拉屈服點(diǎn)的0.58倍。10、 韌性：鋼材在塑性變形和斷裂過程中吸收能量的能力，是衡量鋼材抗

3、沖擊性能的指標(biāo)。11、 冷彎性能：鋼材在冷加工產(chǎn)生塑性變形時(shí)，對(duì)發(fā)生裂縫的抵抗能力，是衡量鋼材力學(xué)性能的綜合性指標(biāo)。12、 可焊性好是指焊縫安全、可靠、不發(fā)生焊接裂縫，焊接接頭和焊縫的沖擊韌性以及熱影響區(qū)的延伸性（塑性）和力學(xué)性能都不低于母材。13、 碳當(dāng)量是衡量普通低合金鋼中各元素對(duì)焊后母材的碳化反應(yīng)的綜合性能。14、 塑性破壞：也稱延性破壞。15、 脆性破壞：破壞前無明顯變形，平均應(yīng)力小。16、 剪應(yīng)力先超過晶粒的抗剪能力，將發(fā)生塑性破壞；拉應(yīng)力先超過晶粒的抗拉能力，將發(fā)生脆性破壞。17、 影響鋼材脆斷的直接因素是裂紋尺寸、作用力和材料的韌性。18、 提高鋼材抗脆斷性能的主要措施：（1）

4、加強(qiáng)施焊工藝管理；（2） 焊縫不宜過分集中，施焊時(shí)不宜過強(qiáng)約束，避免產(chǎn)生過大殘余應(yīng)力；（3） 進(jìn)行合理細(xì)部構(gòu)造設(shè)計(jì)，避免產(chǎn)生應(yīng)力集中；（4） 選擇合理的鋼材；19、 疲勞破壞：鋼材在連續(xù)反復(fù)荷載作用下，應(yīng)力雖然還低于極限強(qiáng)度，甚至還低于屈服點(diǎn)，也會(huì)發(fā)生破壞。屬于反復(fù)荷載作用下的脆性破壞。20、 疲勞極限：應(yīng)力循環(huán)即使反復(fù)無窮多次，試件仍然不會(huì)破壞。21、 損傷：塑性損傷、疲勞損傷、材質(zhì)變化、蠕變損傷等。22、 化學(xué)成分影響鋼材性能：（1） 碳：屈服點(diǎn)和抗拉強(qiáng)度提高；但塑性和韌性，特別是低溫沖擊韌性下降，可焊性、耐腐蝕性能、疲勞強(qiáng)度和冷彎性能明顯下降。（2） 硅：用以制成質(zhì)量較高的鎮(zhèn)靜鋼。適量硅

5、可大為提高強(qiáng)度，而對(duì)塑性、沖擊韌性、冷彎性能及可焊性無明顯影響；過多則降低性能。（3） 錳：適量提高強(qiáng)度，消除熱脆，改善冷脆傾向；過量使鋼材脆硬，降低抗銹性和可焊性。（4） 釩：提高強(qiáng)度和抗銹性，不顯著降低塑性，有時(shí)有硬化作用。（5） 硫：大大降低塑性、沖擊韌性、疲勞強(qiáng)度和抗銹性，高溫變脆產(chǎn)生裂縫熱脆。（6） 磷：提高強(qiáng)度和抗銹性，但嚴(yán)重降低塑性、沖擊韌性、冷彎性能，冷脆。（7） 氧和氮：氧熱脆，氮冷脆。23、 沸騰鋼：錳作脫氧劑，塑性、韌性、可焊性較差，容易發(fā)時(shí)效和變脆。24、 鎮(zhèn)靜鋼：硅作脫氧劑，成品率低，成本較高，屈服點(diǎn)高、沖擊韌性好、冷彎性能、可焊性、抗銹性好，時(shí)效敏感性較小。25、

6、鋼材經(jīng)熱軋后，由于不均勻冷卻會(huì)產(chǎn)生殘余應(yīng)力，一般在冷卻較慢處產(chǎn)生拉應(yīng)力，冷卻早的地方產(chǎn)生壓應(yīng)力。殘余應(yīng)力自平衡。26、 硬化：在重復(fù)荷載作用下，鋼材彈性極限有所提高。27、 藍(lán)脆現(xiàn)象：在250左右時(shí)，鋼材抗拉強(qiáng)度提高而沖擊韌性下降。28、 低溫冷脆：當(dāng)溫度下降到某一數(shù)值時(shí)，鋼材的沖擊韌性突然急劇下降，試件斷口發(fā)生脆性破壞。29、 在一般情況下，由于結(jié)構(gòu)鋼材的塑性較好，當(dāng)內(nèi)力增大時(shí)，應(yīng)力分布不均勻的現(xiàn)象會(huì)逐漸平緩。30、 選用鋼材的原則：（1） 結(jié)構(gòu)的類型及重要性；（2） 荷載的性質(zhì)；（3） 連接方法；（4） 結(jié)構(gòu)的工作溫度；（5） 結(jié)構(gòu)的受力性質(zhì)；（6） 結(jié)構(gòu)形式和鋼材厚度；第三章 鋼結(jié)構(gòu)的可

7、能破壞形式1、 鋼結(jié)構(gòu)可能的破壞形式：（1） 結(jié)構(gòu)的整體失穩(wěn)；（2） 結(jié)構(gòu)和構(gòu)件的局部失穩(wěn)；（3） 結(jié)構(gòu)的塑性破壞；（4） 結(jié)構(gòu)的脆性斷裂；（5） 結(jié)構(gòu)的疲勞破壞；（6） 結(jié)構(gòu)的損傷累積破壞；第四章 受拉構(gòu)件及索1、 毛截面屈服準(zhǔn)則（截面無削弱）：2、 凈截面斷裂準(zhǔn)則（截面有削弱）：在滿足屈強(qiáng)比的條件下：3、 凈截面效率：影響因素：連接長度越長，越大；連接板至構(gòu)件截面形心距離越大，截面分散應(yīng)力越不均勻，越小。4、 邊緣纖維屈服準(zhǔn)則：5、 全截面屈服準(zhǔn)則6、 部分發(fā)展塑性準(zhǔn)則：第五章 軸心受壓構(gòu)件1、 一般情況下軸心受壓構(gòu)件的失穩(wěn)形態(tài)：a) 雙軸對(duì)稱：工字型、H形，只出現(xiàn)彎曲失穩(wěn)；b) 單軸對(duì)稱

8、：不對(duì)稱工字型、T形、槽形，繞非對(duì)稱軸彎曲失穩(wěn)；繞對(duì)稱軸彎扭失穩(wěn)；c) 無對(duì)稱軸：不等肢L形，彎扭失穩(wěn)；d) 中心對(duì)稱：十字型、Z形，扭轉(zhuǎn)失穩(wěn)。2、 軸心受壓構(gòu)件的強(qiáng)度：3、 整體穩(wěn)定：a) 歐拉臨界力（理想彈性軸心壓桿）：b) 極限承載力：c) 格構(gòu)式構(gòu)件換算長細(xì)比按公式計(jì)算4、 局部穩(wěn)定：a) 穩(wěn)定系數(shù)k按支座條件取對(duì)應(yīng)值b) 板屈曲后還會(huì)有很大的承載能力，其屈曲后強(qiáng)度來源于板面內(nèi)橫向的薄膜張力。c) 實(shí)腹構(gòu)件局部失穩(wěn)通過寬厚比板件來控制。d) 為保證格構(gòu)柱單肢穩(wěn)定性不低于整體，其長細(xì)比i. 綴條柱：ii. 綴板柱：，e) 剪力實(shí)用計(jì)算公式：f) 計(jì)算綴條穩(wěn)定性時(shí)需對(duì)設(shè)計(jì)強(qiáng)度需乘以折減系數(shù)

9、g) 綴板驗(yàn)算：，當(dāng)時(shí)，只需驗(yàn)算強(qiáng)度：，h) 軋制截面不需要驗(yàn)算局部穩(wěn)定，自動(dòng)滿足；第六章 受彎構(gòu)件1、 受彎構(gòu)件的主要破壞形式：a) 截面強(qiáng)度破壞：邊緣屈服后根據(jù)彈性核大小判斷承載力；制作處受剪破壞；b) 整體失穩(wěn)：彎矩作用平面內(nèi)、彎矩作用平面外；c) 局部失穩(wěn)：分為彈性和彈塑性；彈性局部失穩(wěn)說明受彎構(gòu)件局部遭到破壞，承載性能開始惡化，但不一定作為構(gòu)件整體遭到破壞的判別標(biāo)準(zhǔn)。2、 截面抗彎強(qiáng)度設(shè)計(jì)：強(qiáng)度準(zhǔn)則計(jì)算公式邊緣屈服準(zhǔn)則全截面塑性準(zhǔn)則有限塑性發(fā)展準(zhǔn)則3、 抗剪強(qiáng)度計(jì)算：截面有削弱時(shí)也使用毛截面計(jì)算a) 開口截面：；b) 工字形截面剪力主要由腹板承受：4、 局部承壓強(qiáng)度：一般考慮在集中荷

10、載作用處設(shè)置支撐加勁肋5、 折算應(yīng)力：所有的應(yīng)力應(yīng)當(dāng)是發(fā)生在同一點(diǎn)的應(yīng)力6、 剪力中心：彎曲中心、扭轉(zhuǎn)中心，截面發(fā)生扭轉(zhuǎn)的旋轉(zhuǎn)中心；設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)使橫向力作用線靠近剪力中心。7、 自由扭轉(zhuǎn)：截面應(yīng)力為扭轉(zhuǎn)引起的剪應(yīng)力；單位長度的扭轉(zhuǎn)角處處相等a) 截面上受等值反響的一對(duì)扭矩作用；b) 構(gòu)件端部截面的縱向纖維不受約束。8、 約束扭轉(zhuǎn)：上下翼緣存在等值反向的雙力矩。9、 翹曲：約束扭轉(zhuǎn)時(shí)，構(gòu)件截面不再保持為平面。10、 整體失穩(wěn)，影響臨界彎矩的主要因素：因素臨界彎矩側(cè)向抗彎剛度、抗扭剛度、抗翹曲剛度+構(gòu)件跨度-截面不對(duì)稱程度+荷載作用方式系數(shù)+橫向荷載作用位置+支承對(duì)位移的約束程度+11、 可以不進(jìn)行整

11、體穩(wěn)定計(jì)算的情況：a) 有足夠剛度的鋪板覆蓋在受彎構(gòu)件的受壓翼緣上并與其牢固連接，能有效阻止受壓醫(yī)院的側(cè)向變形；b) 受彎構(gòu)件的自由長度小于某一臨界值。12、 局部穩(wěn)定設(shè)計(jì)準(zhǔn)則：a) 板件局部失穩(wěn)的臨界應(yīng)力不小于材料的屈服強(qiáng)度；b) 板件局部失穩(wěn)的臨界應(yīng)力不小于構(gòu)件的整體穩(wěn)定臨界應(yīng)力；c) 板件局部失穩(wěn)的臨界應(yīng)力不小于實(shí)際工作應(yīng)力。（最經(jīng)濟(jì)）13、 桁架機(jī)制：有橫向加勁肋的簡支梁受剪局部失穩(wěn)后，主壓應(yīng)力不變，主拉應(yīng)力增加。梁的上下翼緣猶如上下弦桿，橫向加勁肋如同受壓豎桿，失穩(wěn)區(qū)段內(nèi)的斜向張拉力帶則起到受拉斜桿的作用。14、 反復(fù)荷載、塑性設(shè)計(jì)中，不考慮利用屈曲后強(qiáng)度。第七章 壓彎構(gòu)件1、 破壞

12、形式強(qiáng)度破壞整體失穩(wěn)局部失穩(wěn)與受彎構(gòu)件類似平面內(nèi)失穩(wěn)、平面外失穩(wěn)類似于軸心受力構(gòu)件2、 強(qiáng)度3、 整體穩(wěn)定a) 平面內(nèi)整體穩(wěn)定性i. 寬厚比相當(dāng)大的板件組成的截面（冷彎薄壁型構(gòu)件），在全截面發(fā)展塑性的可能性較小，一般以邊緣屈服準(zhǔn)則作為設(shè)計(jì)準(zhǔn)則。ii. 確定平面內(nèi)穩(wěn)定性的兩種方式：試驗(yàn)數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)、力學(xué)模型數(shù)值分析iii. 平面內(nèi)穩(wěn)定承載力計(jì)算方式：名稱公式特點(diǎn)單項(xiàng)表達(dá)式值受影響因素較多，使用不便。相關(guān)公式部分發(fā)展塑性b) 平面外整體穩(wěn)定性i. 平面外整體失穩(wěn)呈現(xiàn)彎扭狀態(tài)。ii. 計(jì)算公式：c) 格構(gòu)式構(gòu)件單肢穩(wěn)定對(duì)于綴條，可以按軸心受力構(gòu)件計(jì)算單肢在各桿軸力作用下的穩(wěn)定性。對(duì)于綴板，平面內(nèi)穩(wěn)定需考

13、慮剪力引起的局部彎矩。綴條穩(wěn)定與軸心受壓類似4、 局部穩(wěn)定a) 設(shè)計(jì)準(zhǔn)則：i. 不允許發(fā)生局部失穩(wěn)ii. 考慮利用屈曲后強(qiáng)度第八章 鋼結(jié)構(gòu)的連接1、 焊接方式電弧焊最常用，不同鋼種焊接，宜用與低強(qiáng)度鋼材相適應(yīng)的焊條電渣焊電弧焊的一種，常用于高層建筑等鋼結(jié)構(gòu)中箱型柱的內(nèi)部橫隔板與柱的焊接電阻焊適用于板疊厚度不超過12mm氣焊薄鋼板、小型結(jié)構(gòu)2、 焊接形式a) 對(duì)接焊縫：直縫、斜縫；b) 角焊縫：側(cè)縫、端縫。3、 焊接結(jié)構(gòu)的優(yōu)缺點(diǎn)a) 優(yōu)點(diǎn)i. 不需要打孔鉆眼，省工省時(shí)，截面不受到削弱；ii. 不限形狀、無輔助零件、構(gòu)造簡單、傳力路線短、適應(yīng)面廣；iii. 氣密性、水密性好，結(jié)構(gòu)剛性大，整體性好；b) 缺點(diǎn)：i. 熱影響區(qū)使鋼材變脆；ii. 殘余應(yīng)力容易發(fā)生脆性破壞，降低壓桿穩(wěn)定的臨界荷載，影響尺寸和形狀；iii. 局部裂縫易擴(kuò)散到整體；4、 對(duì)接焊縫優(yōu)點(diǎn)用料經(jīng)濟(jì)、傳力平順、沒有明顯應(yīng)力集中，適合承受動(dòng)荷載的構(gòu)件引弧板解決焊縫起點(diǎn)終點(diǎn)因不能熔透產(chǎn)生的凹形焊口分級(jí)一級(jí)：外觀檢查、超聲波探傷、x射線檢查二級(jí)：外觀檢查、超聲波探傷三級(jí)：外觀檢查計(jì)算軸心受力：斜向受力：，剪力：復(fù)合作用：，5、 角焊縫焊腳尺寸焊縫根腳至焊縫外邊的尺寸，不宜太大，一面焊縫穿透較薄的焊件；不宜過小，以免局部加熱嚴(yán)重。有效焊腳高度計(jì)算公式，6、 剪力螺栓的破壞形式：a) 螺桿