本文作者:阿壩藏族羌族自治州鋼結(jié)構施工工程

鋼結(jié)構原理簡答題(荷載作用種類)

鋼結(jié)構原理簡答題(荷載作用種類)的摘要如下:,,本題主要考察對鋼結(jié)構中荷載作用種類的理解。荷載是指施加在結(jié)構上的外力,包括靜荷載和動荷載兩大類。靜荷載是指在結(jié)構處于靜止狀態(tài)下所承受的力,如自重、風壓等;動荷載則是指在結(jié)構發(fā)生振動或運動時所承受的力,如地震、風振等。了解不同荷載的作用特點對于鋼結(jié)構的設計和分析具有重要意義。

一、鋼結(jié)構用鋼的選擇原則

  1. 結(jié)構的重要性
    • 對于重型工業(yè)建筑結(jié)構、大跨度結(jié)構、高層或超高層的民用建筑結(jié)構或構筑物等重要結(jié)構,應選用質(zhì)量好的鋼材;對于一般工業(yè)與民用建筑結(jié)構,可按工作性質(zhì)分別選用普通質(zhì)量的鋼材。
  2. 荷載情況
    • 動態(tài)荷載與靜態(tài)荷載:荷載分為靜態(tài)荷載和動態(tài)荷載。直接承受動態(tài)荷載的結(jié)構和強烈地震區(qū)的結(jié)構,應選用綜合性能好的鋼材;承受靜態(tài)荷載的結(jié)構可選用價格較低的Q235鋼。
  3. 連接方法
    • 鋼結(jié)構的連接方法有焊接和非焊接兩種。焊接結(jié)構對材質(zhì)要求更嚴格,非焊接結(jié)構對含碳量可降低要求。
  4. 結(jié)構所處的溫度和環(huán)境
    • 鋼材在低溫時容易冷脆,在低溫條件下工作的結(jié)構(尤其是焊接結(jié)構),應選用具有良好抗低溫脆斷性能的鎮(zhèn)靜鋼。
  5. 鋼材厚度
    • 厚度大的焊接結(jié)構應采用材質(zhì)較好的鋼材。

二、鋼結(jié)構的特點

  1. 力學性能方面
    • 結(jié)構用鋼材強度高,塑性韌性好。
  2. 結(jié)構重量方面
    • 結(jié)構重量輕。
  3. 可靠性方面
    • 材性好,可靠性高。
  4. 工業(yè)化方面
    • 工業(yè)化程度高,工期短。
  5. 密封性方面
    • 密封性好。
  6. 耐熱耐火性方面
    • 耐熱性較好,耐火性差。
  7. 耐銹蝕性方面
    • 耐銹蝕性差。

三、影響梁整體穩(wěn)定的主要因素

  1. 梁的剛度方面
    • 側(cè)向抗彎剛度、抗扭剛度影響梁的整體穩(wěn)定。
  2. 梁的支座情況
    • 不同的支座情況對梁整體穩(wěn)定有影響。
  3. 荷載作用種類
    • 荷載作用種類不同,梁的整體穩(wěn)定性也不同。
  4. 荷載作用位置
    • 荷載作用位置會影響梁的整體穩(wěn)定性。
  5. 受壓翼緣自由長度
    • 受壓翼緣自由長度也是影響梁整體穩(wěn)定的因素之一。

四、實腹式軸心受壓構件截面設計原則與步驟

  1. 設計原則
    • 慣性矩和回轉(zhuǎn)半徑方面:面積的分布應盡量開展,以增加截面的慣性矩和回轉(zhuǎn)半徑,提高柱的整體穩(wěn)定性和剛度。
    • 等穩(wěn)定性方面:使兩個主軸方向等穩(wěn)定性以達到經(jīng)濟效果。
    • 連接便利性方面:便于與其他結(jié)構進行連接。
    • 構造簡單性方面:盡可能構造簡單,制造省工,取材方便。
  2. 設計步驟
    • 假定λ = 50 - 100(當壓力大而桿長小時取小值,反之取大值),初步確定鋼材種類和截面分類,查得穩(wěn)定系數(shù),從而得到相關計算式中的參數(shù)。
    • 求兩主軸方向的回轉(zhuǎn)半徑。
    • 由截面面積A和兩主軸方向的回轉(zhuǎn)半徑,優(yōu)先選用軋制型鋼(如工字鋼、H型鋼);型鋼截面不滿足時,選用組合截面,組合截面的尺寸可由回轉(zhuǎn)半徑確定。

五、應力集中現(xiàn)象及對鋼材性能的影響

  1. 應力集中現(xiàn)象
    • 在鋼結(jié)構的構件中,當存在孔洞、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均勻,在這些部位附近應力線密集,產(chǎn)生高峰應力,這就是應力集中現(xiàn)象。
  2. 對鋼材性能的影響
    • 在應力集中處應力線發(fā)生彎曲、變密,出現(xiàn)高峰應力區(qū)并常使構件處于同號的雙向或三向應力場的復雜應力狀態(tài),阻礙了鋼材塑性變形的發(fā)展,促使鋼材轉(zhuǎn)入脆性狀態(tài),造成脆性破壞。

六、鋼材的疲勞破壞及相關因素

  1. 疲勞破壞定義
    • 鋼材在直接的、連續(xù)反復的動力荷載作用下,強度降低,結(jié)構的抗力和性能發(fā)生重大變化而產(chǎn)生的脆性破壞稱為疲勞破壞。
  2. 與疲勞強度相關的因素
    • 疲勞強度與應力集中和應力循環(huán)次數(shù)有關。

七、普通螺栓與摩擦型高強度螺栓在剪力作用下的比較

  1. 計算假定方面
    • 普通螺栓連接在抗剪時依靠桿身承壓和螺栓抗剪來傳遞剪力,不計預拉力的影響,計算中考慮栓桿剪斷和孔壁承壓破壞兩種破壞形式,以螺桿剪斷或孔壁擠壓破壞為承載能力極限狀態(tài);摩擦型高強度螺栓連接單純依靠被連接構件間的摩擦阻力傳遞剪力,以剪力達到最大摩擦力作為承載能力極限狀態(tài)。
  2. 計算公式方面
    • 普通螺栓有單個抗剪承載力設計值、單個承壓承載力設計值,單個螺栓承載力設計值驗算等相關公式;摩擦型高強度螺栓有單個抗剪承載力設計值驗算公式,二者公式有所不同。

八、格構式柱的特點及與實腹式柱計算上的區(qū)別

  1. 格構式柱的特點
    • 格構式柱一般采用對稱截面,由肢件和綴材組成。它容易使壓桿實現(xiàn)兩主軸方向的等穩(wěn)定性,同時剛度大,抗扭性能好,用料較省。
  2. 計算區(qū)別
    • 在格構式柱中當繞實軸發(fā)生彎曲失穩(wěn)時,其整體穩(wěn)定的計算同實腹式柱,由實軸的長細比查值,計算公式相同;當繞虛軸發(fā)生彎曲失穩(wěn)時,用換算長細比來代替對虛軸的長細比,再進行相應計算,計算公式同實腹式軸心壓桿。

九、梁的整體失穩(wěn)現(xiàn)象及影響梁臨界彎矩的主要因素

  1. 整體失穩(wěn)現(xiàn)象
    • 梁的截面一般窄而高,彎矩作用在其最大剛度平面內(nèi),當荷載較小時,梁的彎曲平衡狀態(tài)是穩(wěn)定的;當荷載達到一定程度時,梁可能會失去整體穩(wěn)定。
  2. 影響臨界彎矩的主要因素
    • 梁的側(cè)向抗彎剛度、抗扭剛度、翹曲剛度、梁的截面形狀、荷載類型、荷載作用位置以及梁的跨度等都會影響梁的臨界彎矩。

十、軸心受壓構件、受彎構件和壓彎構件翼緣局部穩(wěn)定設計方法的異同

  1. 軸心受壓構件
    • 工字型截面的軸心壓桿其翼緣板的局部穩(wěn)定是根據(jù)局部穩(wěn)定和整體穩(wěn)定的等穩(wěn)定性(即板件的局部穩(wěn)定臨界應力不小于構件整體穩(wěn)定的臨界應力)來確定其寬厚比,有相應的寬厚比計算公式,根據(jù)不同情況取值。
  2. 受彎構件
    • 未提及受彎構件單獨的翼緣局部穩(wěn)定設計方法(可根據(jù)實際知識補充:受彎構件翼緣局部穩(wěn)定主要與腹板的相關約束等因素有關,如梁腹板加勁肋的設置會影響翼緣局部穩(wěn)定等)。
  3. 壓彎構件
    • 工字型截面的壓彎構件其翼緣板的局部穩(wěn)定是由受壓翼緣的臨界應力不低于鋼材的屈服點(等強原則)確定的,有不同情況(塑性、部分塑性、彈性)

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