为什么能把钢材简化为理想的弹塑性材料

为什么能把钢材简化为理想的弹塑性材料 1、为什么能把钢材简化为理想的弹塑性材料 答从钢材拉伸时的应力应变曲线可以看到钢材有较明显的弹性、屈服阶段但当应力达屈服点后钢材应变可达23这样大的变形虽然没有破坏但结构或构件已不适于再继续承受荷载所以忽略弹塑性阶段而将钢材简化为理想的弹塑性材料。 2、塑性和韧性的定义两者有何区别冷弯性能和冷作硬化对结构设计的意义是什么 答塑性是指当应力超过屈服点后能产生显著的残余变形而不立即断裂的性质韧性是指塑性变形和断裂过程中吸收能量的能力。韧性同塑性有关但不完全相同是强度和塑性的综合表现。冷弯性能是指钢材在冷加工产生塑性变形时对发生裂缝的抵抗能力可检验钢材的冷加工工艺和检查钢材的内部缺陷。钢材冷加工过程中引起的钢材硬化称为冷作硬化冷作硬化可能使材料变脆。 3、为什么承受动力荷载的重要结构要通过刨边、扩孔等方法清除其冷加工的边缘部分 答钢结构冷加工时会引起钢材的局部冷作硬化从而使材料强度提高塑性、韧性下降使钢材变脆。因此对承受动力荷载的重要结构要通过刨边、扩孔等方法清除其冷加工的边缘部分从而防止脆性破坏。 4、请说明角焊缝焊脚尺寸不应太大、太小的原因及焊缝长度不应太长、太短的原因 答 焊脚尺寸太大施焊时较薄焊件容易烧穿焊缝冷却收缩将产生较大的焊接变形热影响区扩大容易产生脆裂。焊脚尺寸太小焊接时产生的热量较小焊缝冷却快容易产生裂纹同时也不易焊透。 焊缝长度过短焊件局部加热严重会使材质变脆同时起、落弧造成的缺陷相距太近严重影响焊缝的工作性能。 焊缝长度过长应力沿长度分布不均匀两端应力可能达到极限值而先破坏中部则 、试述焊接残余应力对结构工作的影响 答 残余应力未能充分发挥其承载能力。 5 对结构静力强度一般没有影响因为它是自相平衡力系只要材料能发生塑性变形其静力强度是不变的。但当材料不能发展塑性时则可能发生脆性破坏即各点的外加应力和其残余应力相加达到材料的抗拉强度 fy 该点即破坏从而降低构件的承载力。 残余应力将减少构件的刚度因残余应力与外加应力相加将使某些部分提前进入塑性而不再承担以后增加的荷载。 残余应力使构件刚度减小因而对稳定承载力有不利影响特别是对工字形截面的弱轴影响更大。 双向或三向残余拉应力场将增加材料的脆性倾向也将降低疲劳强度。 6、正面角焊缝和侧面角焊缝在受力上有什么不同当作用力方向改变时又将如何 答正面角焊缝受力较复杂但沿焊缝长度方向应力分布比较均匀且正面角焊缝承载力较高侧面角焊缝受力相对简单主要承受沿着焊缝长度方向的剪应力剪应力沿焊缝长度方向分布不均匀两边大、中间小侧缝的承载力较低但侧缝塑性较好两端出现塑性变形后应力重分布所以当焊缝长度在规定的范围内时剪应力应仍按均布计算。 当作用力方向改变时将它分解成分别垂直于焊缝长度方向和沿焊缝长度方向的应力分别按正面角焊缝和侧面角焊缝算出 和 且要求 。 7、对接焊和角焊缝有何区别 答对接焊缝为 或 即由相连两板件接触面间填充焊条施焊形成为保证质量对接焊缝常需坡口角焊缝如 或 即在焊件侧边施焊形成。从受力上讲对接焊缝受力无偏心但对接焊缝常需坡口施工麻烦且对焊件的长度精确度要求较高而角焊缝则相反受力偏心但焊接无需坡口施工较方便。 8、如何减小焊接应力和焊接变形 答减小焊接应力和焊接变形的方法有 采取合理的施焊次序尽可能采用对称焊缝施焊前给构件一个和焊接变形相反的预变形可能情况下焊前预热焊后保温慢慢冷却焊后采用人工或机械方法消除焊接变形。 9、高强度螺栓的预拉力起什么作用预拉力的大小与承载力之间有什么关系 答通过高强螺栓的预拉力使连接构件受压从而在连接面上产生摩擦力来抗剪。在传力摩擦面的抗滑移系数一定的情况下预拉力 越大高强螺栓的抗剪承载力就越大每个摩擦型高强螺栓的抗剪承载力为 。高强度螺栓的抗拉承载力也随预拉力的增大而增大即 。 10、摩擦型高强度螺栓与承压型高强度螺栓有什么区别 答摩擦型高强度螺栓连接的板件间无滑移靠板件接触面间的摩擦力来传递剪力而承压型高强螺栓容许被连接板件间产生滑移其抗剪连接通过螺栓杆抗剪和孔壁承压来传递剪力所以承压型高强度螺栓比摩擦型高强度螺栓抗剪承载力大但变形也大。 11、为什么要控制高强度螺栓的预拉力其设计值是怎样确定的 答高强螺栓的应用不论是受剪力连接、受拉力连接还是拉剪连接中其受力性能主要是基于螺栓对板件产生的压力即紧固的预拉力即使是承压型的连接也是部分利用这一性能因此控制预拉力是保证高强螺栓连接质量的一个关键性因素。 高强螺栓预拉力设计值是这样确定的基于钢材的屈服强度考虑材料的不均匀性为防止预拉力的松弛而需要的超张拉以及拧紧螺栓扭矩产生的剪力等因素进行综合确定即 。 12、普通螺栓和高强度螺栓在受力特性方面有什么区别单个螺栓的抗剪承载力设计值是如何确定的 答高强螺栓分摩擦型高强螺栓和承压型高强螺栓摩擦型高强螺栓是靠接触面间的摩擦力来传递剪力的而承压型高强螺栓的抗剪性能同普通螺栓高强度螺栓抗拉承载力由预拉力决定为预拉力的80。普通螺栓是通过栓杆受剪和板件孔壁受压来传递剪力的通过螺栓杆抗拉来承受拉力。单个螺栓的抗剪承载力设计值对于普通螺栓为螺栓抗剪承载力和承压承载力的较小值对于高强螺栓为 其中 nf 、 分别为摩擦面数和抗滑移系数P为预拉力。 13、螺栓群在扭矩作用下在弹性受力阶段受力最大的螺栓其内力值是在什么假定条件下求得的 答螺栓群在扭矩作用下其内力计算基于下列假定 ?被连接板件为绝对刚性体 ?螺栓是弹性体 ?各螺栓绕螺栓群的形心旋转使螺栓沿垂直于旋转半径r的方向受剪各螺栓所受的剪力大小与r成正比。 14、若设计一钢梁与混凝土组合而成的简支组合梁应如何才为合理截面其中钢与混凝土连接面受力如何 答应使梁截面中钢材部分受拉混凝土部分受压。钢与混凝土连接面受剪力作用。 15、什么是梁的整体失稳影响梁的整体稳定的主要因素有哪些 答梁在荷载作用下虽然其截面的正应力还低于钢材的强度但其变形会突然离开原来的弯曲平面同时发生侧向弯曲和扭转这就称为梁的整体失?取,饕 蛩亓旱牟嘞蚩雇涓斩瓤古じ斩瓤骨糖 斩攘翰嘞蛑С诺阒 涞木嗬肓旱慕孛嫘问胶嵯蚝稍氐男问健?诮孛嫔系淖饔梦恢玫取?16、如何提高梁的整体稳定性其最有效而经济的方法是什么 答加大梁的侧向抗弯刚度、抗扭刚度和抗翘曲刚度设侧向支撑加强受压翼缘其中设侧向支撑最经济。 17、何谓截面的剪力中心它与材料、受力情况有关吗 答荷载作用于截面平面内一点而不会使截面发生扭转这一点称为截面的剪力中心。它与材料和受力无关它是截面的一个几何特性。 18、判别梁是否需要验算其整体稳定用l1/b1 来衡量其意义是什么l1 b1 分别代表什么 答当 l1 / b1小到一定程度可以保证阻止受压翼缘的侧向变形从而保证不会发生整体失稳。 l1 表示受压翼缘的自由长度b1 表示受压翼缘宽度。 19、其他条件都相同的两根梁Q235钢的hmin 较 Q345钢的是大还是小为什么 答 Q345钢的最小高度较大因为 所以 f 越大则 hmin 越大。 20、梁翼缘和腹板常采用连续的角焊缝连接其长度为何不受最大长度60 hf 或40hf限制 答因为梁翼缘和腹板连接处内力沿焊缝全长分布。 21、在工字形截面梁中翼缘与腹板的交界处对翼缘和腹板来说分别是怎样的支承为什么 答对翼缘是简支对腹板是具有弹性约束的半刚性约束。因为腹板比较高对翼缘的转动约束比较小而翼缘比较厚窄对腹板可以有一定的转动约束。 22、设置加劲肋来提高腹板的局部 稳定性其作用是如何发挥的横向加劲肋宽度 厚度 的确定原则是什么 答设置加劲肋可以细分腹板区格从而减小每一区格的宽厚比进而提高局部稳定性。横向加劲肋宽度 bs 厚度ts 的确定原则是有足够的刚度使其成为腹板的不动支承。 23、梁的拼接焊缝位置如何合理确定 答梁的翼缘板和腹板的拼接位置最好错开并避免与加劲肋以及与次梁连接处重合以防止焊缝密集交叉。腹板的拼接焊缝与平行它的加劲肋间至少应相距10 tw 。 24、工字型梁的受压翼缘与轴压杆件的翼缘受力状态相近其局部稳定的宽厚比要求有何不同 答梁翼缘的局部稳定是根据板件的屈曲应力达到材料的屈服点的95来计算板的宽厚比而柱子中是以翼缘局部稳定与柱子整体稳定的临界应力相等的等稳定条件求板的宽厚比。 25、请通过梁的临界弯矩表达式 说明影响钢梁整体稳定的主要因素。 答 EIy梁的侧向抗弯刚度。 EIy 越大梁的整体稳定性越好。 GIt梁的抗扭刚度。 GIt 越大梁的整体稳定性越好。 k与荷载种类、荷载作用位置、支承条件、截面形式等有关。 l梁受压翼缘的自由长度受压翼缘侧向支撑点之间的距离。 26、 焊接工字形等截面简支梁的整体稳定系数为 解释1. 的 1. 为梁的整体稳定系数 。 2. 物理意义。 2. 式中 、 、 、 各代表什么含义。 答 为梁整体稳定的等效弯矩系数与荷载种类、作用位置、梁的截面尺寸有关 为梁在受压翼缘侧向支承点间对弱轴yy的长细比 为截面不对称影响系数 为采用不同钢号的换算系数。 27、梁的弯曲正应力强度计算公式 中 代表何含义确定此值时为何限定塑性发展区高度 的范围 答 为截面的塑性发展系数。以截面边缘屈服为标准的弹性设计过于保守以截面成塑性铰为标准的塑性设计梁的变形可能过大。因而规定采用截面部分发展塑性限制截面上塑性发展深度为 1/81/4h 。 28、拉杆为何要控制刚度如何验算拉杆允许长细比与什么有关 答拉杆要控制刚度是为了保证构件在使用过程中不产生过大的横向振动而使杆件连接受到损害及改变杆件轴心受拉的性质。 验算构件长细比小于或等于容许长细比即 。 拉杆允许长细比 与拉杆所受荷载的性质有关。 29、计算轴心受压缀条柱时如何考虑柱的剪切变形的影响此时柱的整体等稳定条件是什么 答轴心受压柱的临界力 。对格构式缀条柱的虚轴单位剪切角 较大剪力产生的剪切变形不能忽略它将降低整体稳定临界力因此设计中将构件计算长度定为 为放大系数以考虑这一不利影响用换算长细比 来替代 x为虚轴。柱的整体等稳定条件为 y为实轴。 30、试述提高轴心受压构件整体稳定性的措施。 答轴压构件当 较大时为弹性失稳此时临界力只与长细比有关所以可通过改变支承条件如杆端将铰支改为固定中间加支承点等来减小计算长度或改变截面形状增大回转半径来提高整体稳定性当轴压构件长细比较小时为弹塑性失稳此时其临界力与材料强度也有关因此提高钢号对提高整体稳定性也有一定作用。此外截面形式与整体稳定性也有关在三类截面a、b、c中a类最好c类最差 31、在缀条式轴心受压格构柱中为什么要限制单肢的长细比如何限制 答为使格构柱单肢不先于整体失稳要限制单肢的长细比。通过保证单肢长细比 为两个主轴方向长细比中的较大值。 32、钢结构轴心受压构件整体稳定承载力时按什么原理确定的 答考虑杆长千分之一的初始挠度忽略初始偏心计入焊接残余应力的影响根据压溃理论用有限元方法确定构件的临界应力。 33、请说明轴心受压焊接工字型截面钢柱采用有效截面验算稳定的概念。 答当轴心受力工字型截面中的腹板发生局部失稳时在不采取措施的情况下可以采用有效截面的概念进行计算。即计算时仅考虑腹板两边缘各 。 如图。 34、一轴心受压柱有两种可能的荷载作用方式 1重力集中荷载P作用在柱顶 2一重力集中荷载0.7P 作用在柱顶另一重力集中荷载0.3P作用在柱高的中点 问哪一种稳定承载力较高为什么 答后一种稳定承载力较高。从能量法角度分析前者全部荷载作用在顶部引起的变形较大所以其临界应力较小稳定承载力较低。 35、轴心受压构件在何种情况下采用高强度钢比较有利说明理由。 答轴压构件一般由稳定控制。轴心压杆在 较小时的失稳为弹塑性失稳此时临界应力与材料强度有关所以短粗构件采用高强度的钢材比较有利能提高杆件承载力。 36、影响轴心压杆稳定极限承载力的初始缺陷有那些现行钢结构设计 规范 编程规范下载gsp规范下载钢格栅规范下载警徽规范下载建设厅规范下载 中主要考虑了其中那些最不利的初始缺陷 答影响轴心压杆稳定极限承载力的初始缺陷有1初始变形2初始偏心3残余应力4材质不均等。 规范中主要考虑的有1初始弯曲2残余应力。 37、图示箱形柱柱内均填素混凝土在轴心压力作用下是否会发生局部屈曲若改为圆管柱是否会发生局部屈曲 答前者会发生局部屈曲腹板或翼缘向外曲鼓 后者不会局部屈曲因为在内部砼挤压下钢管环向受拉。 38、实腹式压弯构件在弯矩作用平面内失稳是何种失稳在弯矩作用平面外失稳是何种失稳两者有何区别 答在弯矩作用平面内是弯曲屈曲在弯矩作用平面外是弯扭屈曲。前者只在弯矩作用平面内变形后者除弯矩平面内变形外还有侧移和扭转。 39、何为偏心受力构件 答所谓偏心受力构件是纵向力不作用在截面的形心或者同时受到轴向力和横向力的构件。总而言之偏心受力构件就是既受轴力又受弯矩的构件。 40、对压弯构件当弯矩作用在实腹式截面的弱轴平面内时为什么要分别进行在弯矩作用平面内、外的两类稳定验算它们分别属于第几类稳定问题 答当弯矩作用在实腹式截面的弱轴平面内时构件可能在弯矩作用平面内弯曲屈曲也可能在弯矩作用平面外弯扭屈曲失稳的可能形式与构件的抗扭刚度和侧向支承的布置等情况有关所以弯矩作用平面内、外的两类稳定都要验算。弯矩作用平面内为极值型稳定即属于第二类稳定问题弯矩作用平面外为分枝型稳定属于第一类稳定问题。 41、对于压弯构件当弯矩绕格构式柱的虚轴作用时为什么不验算弯矩作用平面外的稳定性 答当弯矩绕格构式柱的虚轴作用时肢件在弯矩作用平面外的稳定性已经在单肢计算中得到保证所以整个格构柱平面外稳定性不必再计算。 42、对于弯矩作用在对称轴内的T型截面在验算了弯矩作用平面内的稳定性时为什么除了按一般实腹式压弯构件稳定计算外还需补充验算受拉翼缘的稳定 答因为T型截面单轴对称当弯矩作用在对称轴平面内使翼缘受压另一侧腹板受拉时受拉的这侧腹板可能先进入塑性区从而导致构件失稳。 43、说明钢屋盖横向水平支撑的作用。 答横向水平支撑包括上弦横向水平支撑和下弦横向水平支撑。其主要作用是 1横向水平支撑的杆件交点是不动点这些不动点可起到屋架弦杆侧向支撑点的作用减小弦杆在屋架平面外的计算长度使长细比减小并提高受压弦杆的侧向稳定性 2水平荷载也能通过横向水平支撑再通过纵向水平支撑、柱间支撑等传到基础 3横向水平支撑、屋架和垂直支撑可形成一个几何不可变的稳定体系保证整个屋盖的空间整体性提高空间刚度。 44、说明钢屋架横向水平支撑的布置方法。 答横向水平支撑一般设置在房屋两端或温度区段两端的第一个柱间当厂房采用封闭结构时第一个柱间距离往往小于标准柱距这时则宜设在第二个柱间屋架有天窗时也宜设在第二个柱间且横向水平支撑间距离不宜超过60米。当需要设置下弦横向水平支撑时它应和上弦横向水平支撑设在同一柱间。 45、 普通梯形钢屋架中腹杆的计算长度是如何确定的 答普通钢屋架腹杆的计算长度l0在屋架平面内为对支座斜杆和支座竖杆l0l其他腹杆l00.8l。在屋架平面外 l0l其中l为各杆件本身的几何长度节点中心间距离。 46、什么是有檩屋盖和无檩屋盖各自的特点如何 答屋面材料采用大型屋面板时屋面荷载通过大型屋面板直接传给屋架这种屋盖体系称为无檩屋盖当屋面材料采用轻型板材如石棉瓦、压型钢板等时屋面荷载通过檩条传给屋架这种体系为有檩屋盖。 47、 屋盖支撑有哪几种 答上弦横向支撑下弦横向支撑下弦纵向支撑竖向支撑系杆。 48、支撑体系在屋盖结构中的作用 答保证屋盖结构的空间几何稳定性和整体刚度为屋架弦杆提供侧向支承点承受并传递水平荷载保证屋盖结构安装时的稳定与方便。 49、 实腹式檩条应进行哪些验算 答强度按双向弯曲构件计算刚度由挠度控制整体稳定如果是焊接实腹截面还需保证局部稳定。 50、无节间荷载的上弦杆的合理截面形式如何为什么 答无节间荷载的上弦杆的合理截面形式为短边相并的两个不等边角钢。因为上弦杆在屋架平面内计算长度为节间长度平面外计算长度为侧向支撑点之间的长度后者约是前者的2到4倍采用短边相并的两个不等边角钢其平面外与平面内的回转半径约为2倍左右这样使截面在平面内、平面外接近于等稳定较为经济。 51对钢材进行质量检验时须保证哪些力学指标和机械性能 答须保证屈服点、抗拉强度、延伸率、冷弯试验性能对低温环境下的钢结构 对钢材进行质量检验时候须保证钢材的哪些化学成分 还要保证低温冲击韧性。 52 答要保证碳及主要合金元素含量还必须控制硫、磷等杂质元素含量。 53钢结构的放样是否完全按照设计图的尺寸进行 答钢结构的放样并非完全按照设计图的尺寸放样时还应考虑各种加工、变形的影响。 54钢材热成形的温度是多少热成形终止温度是多少 答钢材热成形的温度是9001000?热成形的终止温度不低于700?。 55如何 弧加工对接焊缝的V形坡口有几种方法 答铲边、刨边、铣边、碳弧气刨刨边。 56度有变化的较长切割线在工厂切割用何种方法效率高 答数控火焰切割机。 57弧度有变化的较长焊缝在工厂施焊用何种方法为好 答用气体保护焊。 58钢结构开始安装前安装单位应作哪几方面的检查工作 答施工前的检查包括钢构件的验收、施工机具和测量器具的检验以及基础的复测。 1钢构件的验收 对钢构件应按施工图和规范要求进行验收。钢构件运到现场时制造厂应提供产品出厂合格证及下列技术文件 1设计图和设计修改文件 2钢材和辅助材料的质保单或试验报告 3高强螺栓摩擦系数的试测资料 4工厂一、二类焊缝检验报告 5钢构件几何尺寸检验报告 6构件清单。 安装单位应对此进行验收并对构件的实际状况进行复测。若构件在运输过程中有损伤还须要求生产厂修复。 2施工机具及测量器具的检验 安装前对重要的吊装机械、工具、钢丝绳及其它配件均须进行检验保证具备可靠的性能以确保安装的顺利及安全。 安装时测量仪器及器具要定期到国家标准局指定的 检测 工程第三方检测合同工程防雷检测合同植筋拉拔检测方案传感器技术课后答案检测机构通用要求培训 单位进行检测、标定以保证测量标准的准确性。 3基础的复测。 钢结构是固定在钢砼基座基础、柱顶、牛腿等上的。因而对基座及其锚栓的准确性、强度要进行复测。基座复测要对基座面的水平标高、平整度、锚栓水平位置的偏差、锚栓埋设的准确性作出测定。并把复测结果和整改要求交付基座施工单位。 59如何保证受动力荷载作用的普通螺栓在使用中不松动 答用双螺母紧固或用扣紧螺母防松。 60如何保证大六角高强螺栓的摩擦力达到设计标准 答 1大六角高强螺栓的扭矩系数须合格 2摩擦面加工须按设计要求并经测试达到规定摩擦系数 3按合理的操作程序紧固螺栓并达到扭矩要求。 61钢结构工程的质量保证资料有哪些 答1钢材材质证明书或试验报告 2辅助材料焊条、螺栓等材质证明书或试验报告 3高强螺栓摩擦面抗滑移系数试验报告 4首次采用的钢材和焊接材料或特殊复杂焊缝的焊接工艺评定报告 5一、二级焊缝探伤报告 6高强螺栓连接检查记录 7构件制作几何尺寸检查记录 8隐蔽部分焊接检查记录 9 防腐蚀层或防火涂层的材料质量证明书及施工检验报告 10构件预拼装记录工厂制作后 11安装工程测量报告 12设计规定的其它文件。 62寒冷的冬季现场钢结构焊接要求采取什么技术措施 答寒冷的冬季钢结构现场焊接要采取防风和保温、预热措施以防焊缝迅速冷却而形成焊接裂纹。 63钢结构安装时个别普通螺孔错位无法穿入可用什么方法解决 答钢结构安装时有个别普通螺孔错位总数在2以内若通过修孔可以穿入的则可用铰刀修孔不得用火焰切割。若无法修孔则在征得设计方同意后可用焊缝代替。焊缝强度须大于等于该节点所有螺栓的总强度焊完后须立即做等效防腐蚀处理。