钢结构复习题

[考试要求]

一、本课程考试的基本要求

1．能正确地选用钢材，并能对所选钢材提出必要的保证项目； 2．掌握焊缝连接及螺栓连接的计算，并建立起比较清楚的概念； 计算：对接焊缝（工字形截面），角焊缝，螺栓连接 3．要求对构件的各种稳定问题建立起比较清楚的概念； 概念：整体稳定、局部稳定及保证措施 计算：拉弯压弯构件整体稳定计算

4．初步掌握轴心拉杆、轴心压杆、型钢梁、焊接组合梁和型钢檩条等构件以及普通钢屋盖的设计。

计算：梁（檩条）强度、刚度、稳定性验算。 二、本课程考试的重点内容

重点应掌握的内容是第二章（钢结构的材料）、第三章（钢结构的连接）、第四章（轴心受力构件）、第五章（受弯构件）、第七章（屋盖结构）。 三、考试题型

本课程的考试题型包括：填空题、选择题、简答题和计算题。其中计算题约占40%。

[各章重点、难点说明]

第一章 概 述

1．了解钢结构的优缺点及其合理应用范围。 2．掌握钢结构的设计方法。

3．掌握钢结构设计采用的两种极限状态。 第一极限状态是结构或构件的承载力极限状态。极限状态的准则是：结构或构件达到了最大承载能力而发生破坏，或达到了不适于继续承受荷载的巨大变形。设计内容包括：静力强度、动力强度和稳定等。

第二极限状态是结构或构件的变形极限状态，或称为正常使用极限状态。极限状态的准则是：结构或构件虽仍保持承载能力，但在正常荷载作用下产生的变形使结构或构件已不能满足正常使用的要求。设计内容包括：静力强度产生的过大变形和动力作用产生的剧烈振动等。

4．了解钢结构在我国当前的应用现状和发展情况。

第二章 钢结构的材料

1．掌握钢材的两种破坏形式，产生两种破坏的现象、原因和后果，两者的区别。 2．掌握建筑钢材标准试件一次拉伸的工作性能及各工作阶段的特点。

（1）在进行标准拉伸试验时应具备的四个条件（即：含碳量为0.1%～0.3%、静荷载一次拉伸、截面应力均匀分布和常温+20℃）；

（2）一次拉伸试验得到的力学性能指标有fp、fy、fu、5，并搞清各指标的意义。 （3）反应钢材质量的指标有五个：通过标准试件一次拉伸试验得到的fy、fu、5，冷弯试验得到的冷弯180℃，冲击试验得到的k。

3．掌握钢材疲劳破坏的现象和原因，影响疲劳强度最主要的因素是构造状况、应力幅、重复荷载的循环次数n。

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4．掌握影响钢材性能的主要因素 （1）化学成分：C、S、P的影响；

（2）应力集中：在高应力点产生同号应力场，限制塑性发展；

（3）硬化：时效硬化、冷作硬化和应变时效都将使材料屈服点提高、脆性增加、塑性降低；

（4）温度：高温区除冷脆区外，将使强度降低，塑性提高，低温区将使材料变脆。 5．了解什么是钢种、炉种、钢类和钢号？钢结构常用的是哪些钢。

第三章 钢结构的连接

1．了解钢结构连接的种类以及连接的型式，焊接连接的优缺点，常用电弧焊的方法，常用的焊条型号及其表示符号的意义。

2．熟练掌握对接焊缝的工作性能、构造要求和计算。

对焊接缝是被连板件的组成部分，因而内力分布及其截面型式完全和被连板件一样。设计要求与母材等强度，但抗拉强度主要取决于焊缝质量的检验标准。

对接焊缝的计算步骤是：把外力简化到焊缝重心，得相应的内力分量N、V、M等，由各内力分量计算、和eq。要求：

≤ftNfcw ≤fvw eq≤1.1ftw

3．熟练掌握角焊缝的工作性能和计算公式。

按外力作用方向与焊缝轴线的关系，可分为端焊缝和侧焊缝，端焊缝的作用力垂直于焊缝轴线，侧焊缝的作用力平行于焊缝轴线，两者区别：端焊缝主要受正应力作用，弹性模量和承载力较高；侧焊缝主要受剪应力作用，弹性模量和承载力较低。

（1）掌握角焊缝的构造要求：hfmin、hfmax等规定及其根据； （2）基本设计公式 端焊缝：

wN f≤1ff

0.7hflw侧焊缝：

fwN≤ff

0.7hflw在各种内力共同作用下，按下式验算：

NMff 1w≤ff 2f2在计算直角角焊缝的应力时，必须搞清公式中各符号的含义，必须分清力和焊缝根数之间的关系以及力与焊缝轴线的关系，即：哪些属于端焊缝传力？哪些属于侧焊缝传力？当属于端焊缝传力时，在静力荷载或非直接动力荷载作用时，焊缝强度要提高

1ffw=1.22ffw。

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（3）熟练掌握角焊缝的计算步骤

a） 把外力简化到焊缝重心，得相应的内力分量N、V、M、T等； b） 由各内力分量计算f、f；

c）分析危险点上的fi、fi应力，代入强度条件的公式进行验算。

特别要注意角钢与节点板连接角焊缝受轴心力N作用和其它连接情况的角焊缝在N、V、M共同作用下的验算。

4．了解焊接残余应力和焊接残余变形产生的原因和其分布的一般规律，焊接残余应力对构件刚度、稳定，以及疲劳和脆断都有不利的影响。产生焊接残余应力和焊接残余变形的充分和必要条件。

5．掌握螺栓连接抗剪的工作性能及抗剪工作三个阶段的特点，对于普通螺栓、承压型高强螺栓及摩擦型高强度螺栓的连接，在～曲线上以哪一点作为连接的承载力极限。

6．掌握螺栓的五种破坏形式，其中栓杆剪断、挤压破坏和构件拉或压破坏须通过计算来保证，构件冲剪破坏和栓杆受弯破坏则通过构造措施来保证。

7．熟练掌握螺栓连接的计算，应首先搞清这种连接在外力作用下，是抗剪作用下的连接或抗拉作用下连接或是抗拉和抗剪共同作用下的连接。这三种连接的极限状态是不同的，验算公式也是不同的。即使对同一种连接，用普通螺栓和用高强度螺栓，其极限状态和验算公式也不相同，必须认真区别。

验算公式汇总如下： 普通螺栓：

抗剪： NV≤NVb4d2fVb

bNc≤Ncdtfcb

抗拉： Nt≤Nt2b4de2ftb

2NtNV≤1 拉剪共同作用： bNNbtV摩擦型高强度螺栓：

抗剪： NV≤NV0.9nfP 抗拉： Nt≤Ntb0.8P

拉剪共同作用： NV≤NV0.9nfP1.25Nt

bbNV≤Ncb

8．熟练掌握螺栓连接的计算步骤。它和角焊缝连接的计算步骤类似，首先将外力简化到螺栓群形心，得相应的内力分量N、V、M、T；分析受力最不利的螺栓，计算受力最不利

bbb

螺栓在各内力分量作用下的内力；求各内力分量在该螺栓中产生的Nt、NV或Nc；经合成后，代入上述公式验算。

9．掌握带有螺栓孔洞的构件强度验算，注意普通螺栓和摩擦型高强度螺栓的区别，后

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者有孔前传力问题。因而普通螺栓为：

N≤f An而摩擦型高强度螺栓为：

n式中：N10.51N

nN≤f An以及

N≤f A第四章 轴心受力构件

1．掌握强度和刚度的计算。

不论是轴心受拉还是轴心受压构件，都有强度和刚度计算问题。

2．掌握轴心受压构件的三种可能失稳形式。对于双轴对称截面。只可能产生弯曲屈曲；对于无对称轴的截面，只可能产生弯扭屈曲；对于单轴对称截面。则可能产生弯曲屈曲或弯扭屈曲。对于普通钢柱常用双轴对称截面，压杆常用单轴对称截面（由双角钢组成T形截面）。

3．掌握求解轴心受压构件弯曲屈曲时临界力的基本假定及其计算公式。提高杆件临界应力的措施是：加大截面惯性矩I、加强杆件两端的嵌固程度、设置支撑。

4．了解缺陷对理想轴心受压杆临界力的影响，残余应力不影响构件的强度承载力，却影响了构件的稳定承载力/降低了构件的临界应力，而且对不同的截面以及对同一截面不同的轴影响程度也不同。

5．掌握等稳定设计的原则，既要求轴心受压构件对两个主轴方向的承载力Ncry=Ncry或

crx=cry，若两主轴方向的x=y值属于同一类时，要求x=y即可。

6．熟练掌握实腹式轴心受压构件的整体稳定的计算公式

Ncrf ARcrfy

式中为稳定系数，一定要搞清其确定的方法。注意稳定计算与毛截面面积A和cr有关，而强度则与净截面面积An和fy有关。

计算公式中的与cr有关，即与有关，因而必须会计算：

xl0x ixyl0yiy

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也就是必须会计算l0x、l0y、Nx、Ny。

7．熟练掌握实腹式轴心受压构件的整体稳定的计算步骤 （1）计算截面的几何特征值（A、Ix、Iy）； （2）计算ix、iy；

（3）计算x、y；

（4）按截面类型、钢材型号以及x、y的较大值查表得稳定系数；

（5）按设计公式验算其整体稳定性。 8．了解局部稳定的基本概念

板的宽厚比限值是根据板的临界应力与杆的临界力相等或屈服点相等的条件推导出来的。对工字型截面分别得到：

翼缘：

b1235(100.1) tfyh0235(250.5) twfy腹板：

对相形和T型截面另有规定。

9．掌握格构式轴心受压构件（绕虚轴屈曲）临界应力和实腹式构件临界应力的区别，即：临界状态杆轴挠曲时的单位剪切角1不能忽略，因而绕虚轴的长细比要采用换算长细比0xx。

10．熟练掌握格构式轴心受压构件的整体稳定计算： （1）计算A、Ix、Iy、ix、iy、x、y； （2）计算绕实轴的整体稳定；

（3）计算绕虚轴的整体稳定，先计算换算长细比 缀条：0x缀板：0x2x2722x1

A A1由0x查表得，再按设计公式验算。

（4）其分肢的稳定性则由1≤0.7max和1≤0.5max及40考虑。缀件的计算由最大

fyAf剪力Vmax，分别按桁架和刚架体系计算。此时对缀条及其焊缝应考虑偏心受力

85235不利影响而乘以折减系数。

11．掌握柱头和柱脚的传力分析，并计算相应的零部件和连接。注意底版厚度的计算方法。

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第五章 受弯构件

1．熟练掌握梁的强度计算。

2．掌握型钢梁截面选择的步骤和内容。

3．掌握组合梁截面选择的步骤和内容。掌握确定梁截面最大高度、最小高度和经济高度的依据。

4．掌握实腹梁丧失整体稳定的现象、原因及后果。影响整体稳定承载力的因素即：荷载种类、荷载作用位置、截面刚度、梁的侧向支承点的间距。提高整体稳定承载力的措施为：1）加宽受压翼缘板，提高Iy、It；2）减小梁的侧向计算长度。

5．掌握荷载种类以及荷载的作用位置对梁临界弯矩的影响。

6．掌握整体稳定系数b的计算公式中各符号的含义及各符号值的计算方法。 7．熟练掌握梁整体稳定的验算方法，保证整体稳定的条件是：

Mx≤bf Wx大家一定要注意，在计算时，若b值大于0.6时，则要从表中查出b的值，验算时就得用b代替b。

8．掌握引起梁腹板局部稳定的因素有弯曲正应力、剪应力和局部压应力，在这三种应力各自作用时，如何提高腹板的稳定承载力？

9．掌握引起梁受压翼缘板局部稳定的原因是弯曲压应力的作用。提高翼缘板临界应力的合理方法是采用一定厚度的板来保证其稳定，其条件为：

b1235≤15

fyt10．了解加劲肋的种类即横向加劲肋、纵向加劲肋和短加劲肋，布置的原则及尺寸要求。

11．掌握实腹梁翼缘焊缝的计算。梁截面沿长度的改变方法通常在距支座l/6处改变截面，改变后的翼缘宽度为b。

12．熟练掌握支承加劲肋的计算，包括两种构造即分平板式和突缘支座。要求掌握其构造情况及其传力过程。

第六章 拉弯、压弯构件

1．了解拉弯、压弯构件的破坏形式，会进行强度和刚度验算。

2．掌握实腹式压弯构件在弯矩作用平面内和弯矩作用平面外的整体稳定性验算。 3．了解影响实腹式压弯构件整体稳定能力的主要因素。 4．掌握实腹式压弯构件的板件的局部稳定性验算。 5．了解偏心受压柱柱头和柱脚的设计特点。

第七章 屋盖结构

1．掌握由平面屋架组成的屋盖体系中，支撑体系的作用，布置和设计方法。 2．掌握实腹式檩条的强度、稳定和刚度的计算；了解桁架式檩条。

3．掌握普通钢屋架设计，包括：屋架的荷载计算；杆件内力计算和组合；正确选择杆件的截面型式和确定计算长度；选择截面并验算各杆件的承载力；计算节点连接并绘制钢屋架施工图。

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