本文作者:阿壩藏族羌族自治州鋼結(jié)構(gòu)施工工程

鋼結(jié)構(gòu)原理簡答題(荷載作用種類)

鋼結(jié)構(gòu)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(gòu)中荷載作用種類的理解。荷載是指施加在結(jié)構(gòu)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(gòu)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(gòu)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(gòu)的設計和分析具有重要意義,。

一,、鋼結(jié)構(gòu)用鋼的選擇原則

  1. 結(jié)構(gòu)的重要性
    • 對于重型工業(yè)建筑結(jié)構(gòu)、大跨度結(jié)構(gòu),、高層或超高層的民用建筑結(jié)構(gòu)或構(gòu)筑物等重要結(jié)構(gòu),,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(gòu),,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(gòu)和強烈地震區(qū)的結(jié)構(gòu),,應選用綜合性能好的鋼材,;承受靜態(tài)荷載的結(jié)構(gòu)可選用價格較低的Q235鋼。
  3. 連接方法
    • 鋼結(jié)構(gòu)的連接方法有焊接和非焊接兩種,。焊接結(jié)構(gòu)對材質(zhì)要求更嚴格,,非焊接結(jié)構(gòu)對含碳量可降低要求。
  4. 結(jié)構(gòu)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(gòu)(尤其是焊接結(jié)構(gòu)),,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(gòu)應采用材質(zhì)較好的鋼材,。

二,、鋼結(jié)構(gòu)的特點

  1. 力學性能方面
    • 結(jié)構(gòu)用鋼材強度高,塑性韌性好,。
  2. 結(jié)構(gòu)重量方面
    • 結(jié)構(gòu)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(gòu)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(gòu)進行連接。
    • 構(gòu)造簡單性方面:盡可能構(gòu)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(guān)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(gòu)的構(gòu)件中,,當存在孔洞、槽口,、凹角,、缺陷以及截面突然改變時,構(gòu)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(gòu)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(guān)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(gòu)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(guān)的因素
    • 疲勞強度與應力集中和應力循環(huán)次數(shù)有關(guān)。

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(gòu)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(guān)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(gòu)式柱的特點及與實腹式柱計算上的區(qū)別

  1. 格構(gòu)式柱的特點
    • 格構(gòu)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(gòu)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(gòu)件,、受彎構(gòu)件和壓彎構(gòu)件翼緣局部穩(wěn)定設計方法的異同

  1. 軸心受壓構(gòu)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(gòu)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(gòu)件
    • 未提及受彎構(gòu)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(gòu)件翼緣局部穩(wěn)定主要與腹板的相關(guān)約束等因素有關(guān),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(gòu)件
    • 工字型截面的壓彎構(gòu)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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