本文作者:張掖鋼結構設計

鋼結構基本原理經典例題(側面角焊縫應力分布)

鋼結構基本原理中,側向角焊縫的應力分布是一個重要的考點。在設計中,需要確保焊縫區(qū)域具有足夠的承載能力和抗裂性。為了達到這一目的,通常采用以下幾種方法:,,1. 選擇合適的焊接材料和接頭形式,以適應不同的工作條件和環(huán)境因素。,2. 通過計算來確定焊縫的有效寬度、高度和位置,以確保焊縫的均勻性和穩(wěn)定性。,3. 使用適當的焊接參數,如焊接速度、電流和電壓,來控制焊縫的質量和強度。,4. 對焊縫進行必要的熱處理或涂層處理,以提高其耐腐蝕性和耐久性。,,通過上述措施,可以有效地控制鋼結構中的側向角焊縫應力分布,從而提高整個結構的可靠性和安全性。

一、單項選擇題例題

  1. 鋼材在純剪作用下的塑性工作狀態(tài)
    • 當剪應力等于0.58fy時,受純剪作用的鋼材將轉入塑性工作狀態(tài)。這一知識點在鋼結構基本原理中對于理解鋼材在復雜受力狀態(tài)下的性能轉變非常重要。例如在計算受剪構件的極限承載能力等問題時會涉及到這個臨界值的運用。
  2. 側面角焊縫應力分布
    • 在彈性階段,側面角焊縫上應力沿長度方向的分布為兩端大而中間小。這一特性影響側面角焊縫的承載能力計算,在設計焊接結構時,需要根據這種應力分布特點合理確定焊縫長度等參數,以確保結構安全可靠。
  3. 軸心受壓桿件截面選擇
    • 選擇軸心受壓桿件的截面時,應注意選用肢寬而薄的角鋼。肢寬而薄的角鋼在滿足抗壓強度要求的同時,能夠更有效地利用材料,減輕結構自重,這是基于軸心受壓桿件的受力特點和穩(wěn)定性要求考慮的。
  4. 角焊縫特性
    • 正面角焊縫的承載力高,但正面角焊縫的塑性相對較差;而側面角焊縫的承載力相對較低。在鋼結構連接設計中,需要根據具體的受力情況和結構要求選擇合適的角焊縫形式,例如在承受較大拉力或壓力的連接部位,可能優(yōu)先考慮正面角焊縫。
  5. 高強螺栓類型特點
    • 承壓型高強螺栓先利用摩擦力后利用螺栓桿抗剪和承壓傳力,承壓型高強螺栓的承載力大于摩擦型高強螺栓,但承壓型高強螺栓不適宜于直接隨動力荷載的結構中。這是因為在動力荷載作用下,螺栓連接可能會產生松動等問題,而摩擦型高強螺栓單純依靠摩擦力傳力,在這種情況下更為可靠。
  6. 軸心受壓構件承載能力決定因素
    • 鋼結構軸心受壓構件的承載能力一般由穩(wěn)定性決定。當構件的長細比過大時,容易發(fā)生失穩(wěn)現(xiàn)象,即使構件的強度足夠,也可能無法承受相應的荷載,所以在設計軸心受壓構件時,穩(wěn)定性驗算是非常關鍵的步驟。
  7. 工字形鋼梁變形驗算
    • 在對工字形鋼梁進行變形驗算時,變形驗算屬于正常使用極限狀態(tài),不考慮螺栓孔引起的截面削弱,驗算荷載應采用標準值,對于動力荷載不需要乘動力系數。這是因為變形驗算是為了保證結構在正常使用情況下的適用性,與結構的承載能力極限狀態(tài)有所區(qū)別。
  8. 鋼實腹式軸心受拉構件設計驗算內容
    • 進行鋼實腹式軸心受拉構件設計時應驗算的全部內容為強度與長細比。強度驗算是確保構件在拉力作用下不會發(fā)生破壞,長細比驗算則是為了防止構件過于細長而發(fā)生失穩(wěn)現(xiàn)象。
  9. 結構用鋼材含碳量分類
    • 結構用鋼材,按含碳量分應屬于低碳鋼。低碳鋼具有較好的塑性、韌性和可焊性等性能,適合用于鋼結構建筑中。
  10. 鋼結構連接方法
  • 鋼結構中最主要的連接方法是焊接連接。焊接連接具有連接牢固、密封性好等優(yōu)點,能夠使鋼結構形成整體,廣泛應用于各種鋼結構工程中。
  1. 角焊縫圖形符號
  • 鋼結構中,角焊縫用∨表示。在鋼結構圖紙中,通過這種圖形符號來表示焊縫的基本形式,方便施工人員識別和施工。
  1. 鋼結構焊縫熱裂紋防止措施
  • 鋼結構焊縫的熱裂紋防止措施之一是控制焊縫的化學成分。合理的化學成分可以改善焊縫的性能,減少熱裂紋的產生,例如控制焊縫中的碳、硫、磷等元素的含量。
  1. 鋼筋化學成分中的有害元素
  • 鋼筋化學成分中的有害元素為磷。磷能降低鋼材的塑性、韌性、可焊性和疲勞強度,使鋼材發(fā)生冷脆現(xiàn)象。
  1. 承重結構鋼材的性能保證
  • 承重結構采用的鋼材應具有抗拉強度、伸長率、屈服強度和硫、磷含量的合格保證,對焊接結構尚應具有碳含量的合格保證;焊接承重結構以及重要的非焊接承重結構采用的鋼材還應具有冷彎試驗的合格保證。這是為了確保承重結構的安全性和可靠性。
  1. 鋼結構組合梁腹板橫向加勁肋間距
  • 對承受局壓的鋼結構組合梁,腹板如配置橫向加勁肋,則腹板橫向加勁肋的最小間距應為0.5h0,最大間距應為2.0h0。合理的加勁肋間距可以提高腹板的穩(wěn)定性,防止腹板在局部壓力作用下發(fā)生失穩(wěn)現(xiàn)象。
  1. 承壓型與摩擦型高強度螺栓預拉力及應用
  • 承壓型連接的高強度螺栓的預拉力P應與摩擦型高強度螺栓相同;高強度螺栓承壓型連接不應用于直接承受動力荷載的結構。預拉力的相同是因為它們都屬于高強度螺栓,在一些基本性能上有相似之處,但由于承壓型螺栓的傳力特點,使其在動力荷載下的可靠性不如摩擦型螺栓。
  1. 鋼材設計強度的確定依據
  • 鋼材的設計強度是根據屈服強度確定的。屈服強度是鋼材開始產生明顯塑性變形時的應力,以屈服強度作為設計強度的依據,可以保證結構在正常使用情況下不會發(fā)生過大的塑性變形。
  1. 摩擦型高強度螺栓抗剪承載原理
  • 摩擦型高強度螺栓抗剪時依靠板件間摩阻力承載。這種依靠摩擦力的傳力方式使得摩擦型高強度螺栓在連接結構時具有較好的可靠性和抗震性能。
  1. 應力集中對鋼材的影響
  • 應力集中越嚴重則鋼材變得越脆。應力集中會使構件處于復雜應力狀態(tài),阻礙鋼材塑性變形的發(fā)展,促使鋼材轉入脆性狀態(tài),容易造成脆性破壞。
  1. 普通螺栓用于拆裝連接的選擇
  • 普通螺栓用于需要拆裝的連接時,宜選用C級螺栓。C級螺栓制造精度相對較低,價格相對便宜,比較適合用于需要經常拆裝且對精度要求不高的連接部位。
  1. 焊縫計算長度相關
  • 采用引弧板施焊時,取焊縫的實際長度;不采用引弧板施焊時,取焊縫的實際長度減10mm。這一規(guī)定是為了考慮焊接起始和終止位置的影響,確保焊縫計算的準確性。
  1. 沸騰鋼與鎮(zhèn)靜鋼比較
  • 沸騰鋼價格便宜,質量能滿足一般承重鋼結構的要求,應用較多;而沸騰鋼脫氧程度低于鎮(zhèn)靜鋼,性能上不如鎮(zhèn)靜鋼。在一些對結構性能要求不是特別高的鋼結構工程中,可以選擇沸騰鋼以降低成本。
  1. 鋼結構的主要缺點
  • 鋼結構的主要缺點之一是不耐火、易腐蝕。在鋼結構的設計和使用過程中,需要采取防火和防腐措施,如涂刷防火涂料、防腐漆等,以延長鋼結構的使用壽命和保證結構安全。
  1. 鋼材強度設計值的依據
  • 鋼材的強度設計值,應根據鋼材厚度或直徑按《鋼結構設計規(guī)范》(GB50017 - 2003)表值采用。不同厚度或直徑的鋼材,其強度設計值可能會有所不同,這是考慮到鋼材在不同尺寸下的性能差異。

二、簡答題例題

  1. 鋼結構的主要特點
    • 鋼結構具有輕質高強、塑性韌性好、材質均勻和力學計算的假定符合、密閉性好、制造簡單、施工周期短、耐腐蝕性差、耐熱但是不耐火等特點。這些特點決定了鋼結構在建筑工程中的適用范圍和需要注意的問題,例如在有防火要求的建筑中,需要對鋼結構進行防火處理。
  2. 鋼結構的應力集中現(xiàn)象及影響
    • 鋼結構的構件中有時存在著孔洞、槽口、凹角、缺陷以及截面突然改變時,構件中的應力分布不再保持均勻,而是在缺陷以及截面突然改變處附近,

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