鋼結(jié)構(gòu)原理試題（螺栓與焊接連接的區(qū)別）

鋼結(jié)構(gòu)原理試題中關(guān)于螺栓與焊接連接的區(qū)別，主要考察考生對兩種不同連接方式的理解及應(yīng)用。螺栓連接通常用于承受動載荷和需要拆卸的結(jié)構(gòu)，而焊接連接則適用于永久固定且不經(jīng)常拆卸的結(jié)構(gòu)。在設(shè)計時，螺栓連接更注重螺栓的預(yù)緊力和連接件的承載能力，而焊接連接則側(cè)重于焊縫的質(zhì)量、材料的匹配以及焊接后的變形控制。螺栓連接的成本通常低于焊接連接，但焊接連接的維護(hù)成本可能較高。

一、鋼結(jié)構(gòu)原理單項選擇題示例

（一）鋼材性能相關(guān)

鋼材屈服點
- 鋼材屈服點fy的高低反應(yīng)材料受靜荷時發(fā)生塑性變形前的承載能力。在鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計中，屈服點是一個重要的指標(biāo)，因為當(dāng)鋼材應(yīng)力達(dá)到屈服點時，鋼材開始產(chǎn)生明顯的塑性變形，結(jié)構(gòu)的變形將超出彈性范圍。例如在設(shè)計軸心受力構(gòu)件的強(qiáng)度承載力時，是以截面的平均應(yīng)力達(dá)到鋼材的屈服應(yīng)力為極限的。
鋼材的化學(xué)成分與性能
- 鋼材所含化學(xué)成分中，有一些有害元素需嚴(yán)格控制含量，例如硫和磷等。它們會影響鋼材的質(zhì)量，降低鋼材的韌性、可焊性等性能。而鋼材按照化學(xué)成分可以分為碳素鋼和合金鋼，不同化學(xué)成分的鋼材在強(qiáng)度、韌性等方面表現(xiàn)不同。

（二）構(gòu)件連接相關(guān)

螺栓連接
- 在螺栓連接方面，例如承壓型高強(qiáng)度螺栓連接比摩擦型高強(qiáng)度螺栓連接承載力高，但變形大。同時，當(dāng)沿受力方向的連接長度較長時，螺栓的抗剪和承壓設(shè)計承載力均應(yīng)降低，以防止端部螺栓提前破壞等情況發(fā)生。
- 抗剪的普通螺栓連接有多種破壞形式，如孔壁被壓壞、螺桿被剪斷、連接板件間的出現(xiàn)滑動、螺桿被拉斷等?？梢酝ㄟ^合理選擇螺栓直徑、控制螺栓間距等措施來防止這些破壞形式的發(fā)生。
焊接連接
- 對于焊接連接，要考慮焊接殘余應(yīng)力和變形的影響。例如在搭接連接中，為了減小焊接殘余應(yīng)力，其搭接長度不得小于較薄焊件厚度的一定倍數(shù)。焊接殘余應(yīng)力對結(jié)構(gòu)性能有多種影響，如降低結(jié)構(gòu)的剛度、影響結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性等。

（三）構(gòu)件穩(wěn)定性相關(guān)

梁的穩(wěn)定性
- 梁的整體穩(wěn)定性是一個重要考量因素。例如單向受彎梁失去整體穩(wěn)定時可能有彎曲、扭轉(zhuǎn)等失穩(wěn)形式。為了提高梁的整體穩(wěn)定性，可以采取增大截面、增加側(cè)向支撐點、設(shè)置橫向加勁肋、改變荷載作用的位置等措施，其中增加側(cè)向支撐點是比較經(jīng)濟(jì)有效的辦法。
- 梁的橫向加勁肋應(yīng)設(shè)置在剪應(yīng)力較大的區(qū)段或者有較大固定集中力的部位等位置。當(dāng)梁的腹板高度和厚度滿足一定條件時，如腹板的高厚比80<<170時，應(yīng)設(shè)置橫向加勁肋或縱橫向加勁肋等。
柱的穩(wěn)定性
- 軸心受壓柱有多種屈曲形式，包括彎曲屈曲等。對于雙肢格構(gòu)式軸心受壓柱，在確定分肢間的距離時，要考慮多種因素，如柱的受力情況、穩(wěn)定性要求等。
- 某截面無削弱的熱軋型鋼實腹式軸心受壓柱，設(shè)計時應(yīng)計算整體穩(wěn)定、長細(xì)比等內(nèi)容。

二、鋼結(jié)構(gòu)原理簡答題示例

（一）應(yīng)力相關(guān)

應(yīng)力擴(kuò)散
- 實際上鋼結(jié)構(gòu)構(gòu)件中存在著孔洞、槽口、凹角、截面驟然改變以及鋼材內(nèi)部缺陷，此時構(gòu)件中的應(yīng)力分布將不再保持勻稱，而是在某些區(qū)域產(chǎn)生局部高峰應(yīng)力，在另外一些區(qū)域則應(yīng)力降低，形成所謂的應(yīng)力擴(kuò)散。應(yīng)力擴(kuò)散會對鋼材的機(jī)械性能產(chǎn)生影響，例如會使鋼材局部區(qū)域的應(yīng)力狀態(tài)發(fā)生改變，影響鋼材的承載能力和變形性能等。
應(yīng)力集中
- 應(yīng)力集中產(chǎn)生同號應(yīng)力場，使塑性變形受到限制。應(yīng)力集中會降低構(gòu)件的疲勞強(qiáng)度，并且不會提高鋼材的屈服強(qiáng)度。例如在構(gòu)件有孔洞、缺口等部位容易產(chǎn)生應(yīng)力集中現(xiàn)象。

（二）設(shè)計強(qiáng)度相關(guān)

設(shè)計強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)值
- 不可以采用鋼材的極限強(qiáng)度作為設(shè)計強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)值。在鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計中，屈服強(qiáng)度作為設(shè)計強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)值。因為鋼材過了屈服強(qiáng)度后，會有一定的延伸率，在這段時期鋼材的強(qiáng)度會降低。對于無顯然屈服點的鋼材，其設(shè)計強(qiáng)度應(yīng)以極限強(qiáng)度的75%來定。

（三）焊接影響相關(guān)

減小焊接殘余應(yīng)力和變形的措施
- 可以通過合理的設(shè)計措施來減小焊接殘余應(yīng)力和焊接殘余變形。例如在焊接工藝上，可以選擇合適的焊接順序，采用對稱焊接等方法；在構(gòu)件設(shè)計上，可以避免焊縫過于集中，合理設(shè)計構(gòu)件的形狀和尺寸等。
焊接殘余應(yīng)力對結(jié)構(gòu)性能的影響
- 焊接殘余應(yīng)力對結(jié)構(gòu)性能有諸多影響，如降低結(jié)構(gòu)的剛度，因為殘余應(yīng)力的存在使得結(jié)構(gòu)在受力時的變形比無殘余應(yīng)力時更大；影響結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性，會降低結(jié)構(gòu)的臨界荷載；還會影響結(jié)構(gòu)的疲勞性能，加速結(jié)構(gòu)的疲勞破壞等。