鋼結(jié)構(gòu)原理課后思考題答案

蘇州鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)01-252閱讀0評(píng)論

鋼結(jié)構(gòu)原理課后思考題答案，，1. 鋼結(jié)構(gòu)在建筑工程中的主要作用是什么？，答：鋼結(jié)構(gòu)主要用于建筑的骨架支撐，能夠提供良好的穩(wěn)定性和承重能力。，，2. 什么是鋼結(jié)構(gòu)的基本組成元素？，答：鋼結(jié)構(gòu)的基本組成元素包括鋼梁、鋼柱、鋼桁架等。，，3. 鋼結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)原則有哪些？，答：鋼結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)原則包括強(qiáng)度、穩(wěn)定性、剛度和耐久性。，，4. 如何計(jì)算鋼結(jié)構(gòu)的承載能力？，答：通過計(jì)算鋼材的屈服強(qiáng)度和抗拉強(qiáng)度來確定鋼結(jié)構(gòu)的承載能力。，，5. 鋼結(jié)構(gòu)的連接方式有哪些？，答：鋼結(jié)構(gòu)的連接方式主要有焊接、螺栓連接和鉚接等。，，6. 鋼結(jié)構(gòu)的防腐措施有哪些？，答：鋼結(jié)構(gòu)的防腐措施包括涂防銹漆、使用防銹涂料和定期檢查維護(hù)等。，，7. 鋼結(jié)構(gòu)在地震作用下的抗震性能如何？，答：鋼結(jié)構(gòu)具有良好的抗震性能，但需要在設(shè)計(jì)時(shí)考慮到地震力的影響。，，8. 鋼結(jié)構(gòu)在高溫環(huán)境下的性能如何？，答：鋼結(jié)構(gòu)在高溫環(huán)境下會(huì)膨脹，需要采取相應(yīng)的隔熱措施以保證結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性。

鋼結(jié)構(gòu)原理課后思考題答案結(jié)構(gòu)工業(yè)裝備設(shè)計(jì) 第1張

一、鋼結(jié)構(gòu)對(duì)鋼材性能的要求

鋼結(jié)構(gòu)對(duì)鋼材性能有較高的強(qiáng)度、較好的變形能力、良好的工藝性能的要求。

二、鋼材塑性破壞和脆性破壞的區(qū)別

塑性破壞
- 是由于變形過大，超過了材料或構(gòu)件可能的應(yīng)變能力而產(chǎn)生的，而且僅在構(gòu)件的應(yīng)力達(dá)到了鋼材的抗拉強(qiáng)度 $f_{u}$ 后才發(fā)生。在塑性破壞前，構(gòu)件發(fā)生較大的塑性變形，且變形持續(xù)的時(shí)間較長(zhǎng)，容易及時(shí)被發(fā)現(xiàn)而采取補(bǔ)救措施，不至于引起嚴(yán)重后果。另外，塑性變形后出現(xiàn)內(nèi)力重分布，使結(jié)構(gòu)中原先受力不等的部分應(yīng)力趨于均勻，因而提高了結(jié)構(gòu)的承載能力。斷裂后的端口呈纖維狀，色澤發(fā)暗。
脆性破壞
- 前塑性變形很小，甚至沒有塑性變形，計(jì)算應(yīng)力可能小于鋼材的屈服點(diǎn) $f_{y}$ ，斷裂從應(yīng)力集中處開始。破壞前沒有任何預(yù)兆，無法及時(shí)察覺和采取補(bǔ)救措施，且個(gè)別構(gòu)件的斷裂常會(huì)引起整體結(jié)構(gòu)塌毀，后果嚴(yán)重，損失較大。

三、鋼材的主要性能及衡量指標(biāo)

屈服點(diǎn) $f_{y}$ ：是強(qiáng)度指標(biāo)。
抗拉強(qiáng)度 $f_{u}$ ：是強(qiáng)度指標(biāo)。
伸長(zhǎng)率：是塑性指標(biāo)。
冷彎性能：反映鋼材在常溫下承受彎曲變形的能力，是衡量鋼材塑性的重要指標(biāo)之一，同時(shí)也能反映鋼材內(nèi)部的冶金質(zhì)量。
沖擊韌性：反映鋼材抵抗沖擊荷載的能力，其值隨溫度的降低而減小，是衡量鋼材在動(dòng)力荷載作用下性能的重要指標(biāo)。

四、影響鋼材性能的主要因素

化學(xué)成分的影響：例如碳、硫、磷等元素的含量影響鋼材性能。其中，影響鋼材發(fā)生冷脆的化學(xué)元素主要有氮和磷，而使鋼材發(fā)生熱脆的化學(xué)元素主要是氧和硫。
冶煉、澆注、軋制過程的影響：鋼材生成過程中可能造成夾層、偏析等缺陷影響鋼材性能。
熱加工的影響：如時(shí)效、冷作硬化以及焊接應(yīng)力等對(duì)鋼材性能產(chǎn)生影響，在單軸反復(fù)應(yīng)力作用下，若加載 - 卸載連續(xù)進(jìn)行，鋼材曲線基本無變化；若加載 - 卸載具有一定時(shí)間間隔，會(huì)使鋼材屈服點(diǎn)、極限強(qiáng)度提高，而塑性韌性降低（時(shí)效現(xiàn)象）；在一定作用力下，作用時(shí)間越快，鋼材強(qiáng)度會(huì)提高、而變形能力減弱，鋼材曲線也會(huì)更高而更短。
工作溫度影響：可能會(huì)引起藍(lán)脆或冷脆。
結(jié)構(gòu)細(xì)部設(shè)計(jì)影響：不合理的結(jié)構(gòu)細(xì)部設(shè)計(jì)如應(yīng)力集中等影響鋼材性能。
結(jié)構(gòu)或構(gòu)件受力性質(zhì)影響：如雙向或三向同號(hào)應(yīng)力場(chǎng)影響鋼材性能。
結(jié)構(gòu)或構(gòu)件所受荷載性質(zhì)影響：如受反復(fù)動(dòng)力荷載作用影響鋼材性能。

五、鋼結(jié)構(gòu)的連接方法

有焊縫連接、鉚釘連接、普通螺栓連接和高強(qiáng)度螺栓連接四種。

六、焊接連接的優(yōu)缺點(diǎn)

優(yōu)點(diǎn)
- 構(gòu)造簡(jiǎn)單，制造加工方便。
- 不消弱構(gòu)件截面，節(jié)約鋼材。
- 易于采取自動(dòng)化操作，保證焊接結(jié)構(gòu)的質(zhì)量。
- 連接密封性好、結(jié)構(gòu)剛度大。
缺點(diǎn)
- 由于焊縫附近的熱影響區(qū)，使鋼材的性能發(fā)生變化，導(dǎo)致材質(zhì)變脆。
- 焊接結(jié)構(gòu)的低溫冷脆問題比較突出。
- 焊接結(jié)構(gòu)對(duì)裂縫較敏感，局部裂縫一經(jīng)發(fā)生便容易擴(kuò)展到整體。

七、鋼結(jié)構(gòu)焊接時(shí)焊條或焊縫的選擇

手工電弧焊焊條與焊件金屬?gòu)?qiáng)度相適應(yīng)，Q235用E43，Q345用E50，對(duì)不同鋼材連接時(shí)，宜用與低強(qiáng)度鋼材相適應(yīng)的焊條。

八、焊縫缺陷及質(zhì)量級(jí)別

焊縫缺陷：有裂紋、氣孔、燒穿等。
質(zhì)量級(jí)別
- 一級(jí)檢查：要求檢驗(yàn)每條焊縫的全部長(zhǎng)度。
- 二級(jí)檢查：在外觀檢查的基礎(chǔ)上再做無損檢驗(yàn)，要求采用超聲波檢驗(yàn)每條焊縫20%長(zhǎng)度。

九、普通螺栓的相關(guān)情況

中級(jí)螺栓一般用45、35號(hào)鋼制成，需要機(jī)械加工，尺寸精細(xì)；普通螺栓由Q235鋼制成，加工粗糙，尺寸不夠精確。

十、高強(qiáng)螺栓連接中的摩擦型螺栓和承壓型螺栓

摩擦型螺栓：只利用被連接構(gòu)件之間的摩擦力傳遞剪力，以摩擦力被克服作為承載能力極限狀態(tài)。
承壓型螺栓：極限狀態(tài)和普通螺栓相同，以螺栓桿被剪壞和孔壁承壓破壞作為承載能力極限狀態(tài)。

十一、正面角焊縫和側(cè)面角焊縫在受力性能方面的區(qū)別

正面角焊縫
- 應(yīng)力狀態(tài)復(fù)雜，破壞強(qiáng)度高，塑性變形差，角焊縫長(zhǎng)度垂直于力的作用方向，彈性狀態(tài)不均勻，塑性逐漸均勻。
側(cè)面角焊縫
- 主要承受剪力，角焊縫長(zhǎng)度平行于力的作用方向。

十二、角焊縫的構(gòu)造要求及原因

構(gòu)造要求
- 一般采用兩面?zhèn)群?，也可采用三面圍焊，?duì)角鋼桿件也可采用。當(dāng)角焊縫的端部在構(gòu)件轉(zhuǎn)角處時(shí)，可連續(xù)起落弧，連接處必須連續(xù)施焊。當(dāng)角焊縫的端部在構(gòu)件轉(zhuǎn)角處時(shí)，可連續(xù)起落弧。當(dāng)板件僅用兩條側(cè)焊縫時(shí)，宜使 $iwb$ 。為避免應(yīng)力傳遞的過分彎折而使板件應(yīng)力過分不均，焊縫橫向收縮時(shí)引起板件拱曲太大，宜使 $bw\leq16t$ 或 $200mm$ 。
原因：避免缺陷發(fā)生在應(yīng)力集中較大的轉(zhuǎn)角處，從而改善連接的工作性能；避免應(yīng)力傳遞的過分彎折而使板件應(yīng)力過分不均，焊縫橫向收縮時(shí)引起板件拱曲太大。

十三、焊接產(chǎn)生焊接殘余應(yīng)力的原因及對(duì)結(jié)構(gòu)性能的影響

原因
- 縱向殘余應(yīng)力：高溫處的鋼材膨脹最大，產(chǎn)生熱狀塑性壓縮，冷卻時(shí)，被塑性壓縮的焊向于縮得比原始長(zhǎng)度稍短，這種縮短變形受到兩側(cè)鋼材的限制，是焊縫區(qū)產(chǎn)生縱向拉力。
- 橫向殘余應(yīng)力：一是由于焊縫縱向收縮，兩塊鋼板趨向于形成反向的彎曲變形，上焊縫兩塊鋼板練成整體，不能分開，于是在焊縫中部產(chǎn)生橫向拉應(yīng)力，而在兩端產(chǎn)生橫拉應(yīng)力；二是焊縫在施焊過程中，先后冷卻的時(shí)間不同，先焊的焊縫已經(jīng)凝強(qiáng)度，會(huì)阻止后焊焊縫在橫向自由膨脹，使其發(fā)生橫向的塑性壓縮變形。
對(duì)結(jié)構(gòu)靜力強(qiáng)度的影響：文檔未明確提及具體影響情況，需進(jìn)一步查閱相關(guān)資料深入學(xué)習(xí)。

十四、螺栓在鋼板上容許距離限制的依據(jù)

根據(jù)受力要求、構(gòu)造要求、施工要求制定最大和最小限制。

十五、軸心受力構(gòu)件的極限狀態(tài)

承載能力極限狀態(tài)
- 軸心受拉構(gòu)件只有強(qiáng)度問題，而軸心受壓構(gòu)件則有強(qiáng)度和穩(wěn)定問題。
正常使用極限狀態(tài)
- 每類構(gòu)件都有剛度問題。

十六、彈性階段和彈塑性階段臨界應(yīng)力與構(gòu)件長(zhǎng)細(xì)比的關(guān)系

彈性階段：彈性模量 $E$ 為常數(shù)，公式只是長(zhǎng)細(xì)比 $\lambda$ 的單一函數(shù)，所以臨界應(yīng)力只和構(gòu)件的長(zhǎng)細(xì)比有關(guān)。
彈塑性階段：截面應(yīng)力在屈曲前已超過鋼材的比例極限，構(gòu)件處于彈塑性階段，臨界應(yīng)力不僅和長(zhǎng)細(xì)比 $\lambda$ 有關(guān)，同時(shí)還和切線模量 $E_{t}$ 有關(guān)，而 $E_{t}$ 和材料的抗壓強(qiáng)度有關(guān)。