鋼結(jié)構(gòu)考試知識(shí)點(diǎn)總結(jié)：，，應(yīng)力集中對(duì)鋼材機(jī)械性能的影響是一個(gè)重要的考點(diǎn)，它會(huì)導(dǎo)致局部區(qū)域的應(yīng)力超過(guò)材料的屈服強(qiáng)度。這種應(yīng)力集中會(huì)降低材料的塑性和韌性，增加疲勞裂紋的形成概率。為了減小應(yīng)力集中，可以采取以下措施：，，1. 設(shè)計(jì)優(yōu)化：通過(guò)合理的設(shè)計(jì)，如采用適當(dāng)?shù)男螤?、尺寸和材料組合，可以有效地分散應(yīng)力，減少應(yīng)力集中。，，2. 結(jié)構(gòu)強(qiáng)化：使用高強(qiáng)度材料或進(jìn)行表面處理，如噴砂、熱處理等，可以提高材料的抗拉強(qiáng)度和韌性，從而減少應(yīng)力集中。，，3. 預(yù)應(yīng)力技術(shù)：通過(guò)施加預(yù)應(yīng)力，可以在鋼材中產(chǎn)生壓應(yīng)力，抵消部分拉應(yīng)力，從而降低應(yīng)力集中程度。，，4. 支撐與連接設(shè)計(jì)：合理的支撐和連接設(shè)計(jì)可以減少應(yīng)力集中，提高結(jié)構(gòu)的承載能力和穩(wěn)定性。，，5. 施工質(zhì)量控制：嚴(yán)格控制施工過(guò)程中的安裝質(zhì)量，確保構(gòu)件之間的連接緊密可靠，避免因連接不當(dāng)導(dǎo)致的應(yīng)力集中。

一、鋼結(jié)構(gòu)的特點(diǎn)

• 優(yōu)點(diǎn)
  • 自重較輕：相較于其他結(jié)構(gòu)形式，鋼結(jié)構(gòu)自身重量小，在大跨度結(jié)構(gòu)、高層建筑等對(duì)自重要求較高的建筑類型中優(yōu)勢(shì)明顯，能夠減少基礎(chǔ)負(fù)荷，降低工程造價(jià)等。
  • 工作可靠性較高：鋼結(jié)構(gòu)在正常使用情況下能夠穩(wěn)定工作，其結(jié)構(gòu)的安全性有保障。
  • 抗振（震）性、抗沖擊性好：鋼材具有良好的吸收振動(dòng)和沖擊能量的能力，適用于承受動(dòng)荷載的結(jié)構(gòu)，如工業(yè)廠房中的吊車(chē)梁等結(jié)構(gòu)。
  • 制造工業(yè)化程度高，施工周期短：鋼結(jié)構(gòu)構(gòu)件可在工廠進(jìn)行大規(guī)模生產(chǎn)制造，然后運(yùn)輸?shù)绞┕がF(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行安裝，這樣能夠提高施工效率，縮短整體建設(shè)周期。
  • 塑性、韌性好：在受到較大荷載作用時(shí)，鋼材能夠發(fā)生較大的塑性變形而不突然斷裂，這一特性使得鋼結(jié)構(gòu)具有較好的安全性儲(chǔ)備，能夠在一定程度上抵御意外荷載的沖擊。
  • 密閉性好：適用于容器和大直徑管道等對(duì)密閉性要求較高的結(jié)構(gòu)，防止液體或氣體泄漏。
  • 強(qiáng)度高：鋼材的高強(qiáng)度特性使得鋼結(jié)構(gòu)能夠承受較大的荷載，在高層建筑、大跨度結(jié)構(gòu)中能夠以較小的截面尺寸滿足結(jié)構(gòu)的受力要求，同時(shí)還可以提高有效使用面積。
• 缺點(diǎn)
  • 普通鋼材耐銹蝕性差：在潮濕或有腐蝕性介質(zhì)的環(huán)境中容易生銹腐蝕，需要采取防腐措施，如涂刷防腐漆等，以延長(zhǎng)鋼結(jié)構(gòu)的使用壽命。
  • 普通鋼材耐熱不耐火：在高溫環(huán)境下，鋼材的強(qiáng)度會(huì)顯著降低，當(dāng)溫度達(dá)到一定程度（如600℃左右）時(shí)，鋼材基本喪失承載能力。因此鋼結(jié)構(gòu)在有防火要求的建筑中需要進(jìn)行防火處理，如噴涂防火涂料等。
  • 鋼材低溫時(shí)脆性增大：當(dāng)溫度降低到一定程度時(shí)，鋼材的韌性降低，脆性增加，容易發(fā)生脆性斷裂，在寒冷地區(qū)的鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)和使用時(shí)需要考慮這一因素。

二、鋼結(jié)構(gòu)的應(yīng)用范圍

• 大跨度結(jié)構(gòu)：如體育場(chǎng)館、展覽館等。因?yàn)殇摻Y(jié)構(gòu)重量輕，能夠減少大跨度結(jié)構(gòu)自身的重量，降低對(duì)下部結(jié)構(gòu)的壓力，從而實(shí)現(xiàn)較大的跨度要求。
• 高層建筑：由于鋼結(jié)構(gòu)重量輕、抗震性能好，而且強(qiáng)度高、截面尺寸小，可以提高建筑物的有效使用面積，適用于高層商業(yè)建筑、寫(xiě)字樓等高層結(jié)構(gòu)的建設(shè)。
• 輕質(zhì)結(jié)構(gòu)：冷彎薄壁型鋼、輕型鋼常用于輕質(zhì)結(jié)構(gòu)的建造，如輕鋼住宅等，這類結(jié)構(gòu)自重輕，可降低基礎(chǔ)造價(jià)，且施工方便快捷。
• 高聳結(jié)構(gòu)：例如電視塔、通信塔等。鋼結(jié)構(gòu)輕、截面尺寸小的特點(diǎn)使其在高聳結(jié)構(gòu)中具有良好的抗震和抗風(fēng)性能，能夠適應(yīng)高聳結(jié)構(gòu)所受的復(fù)雜荷載作用。
• 活動(dòng)式結(jié)構(gòu)：像活動(dòng)板房等臨時(shí)性建筑，鋼結(jié)構(gòu)的輕質(zhì)特點(diǎn)方便移動(dòng)和搭建。
• 可拆卸或移動(dòng)的結(jié)構(gòu)：鋼結(jié)構(gòu)構(gòu)件較輕，運(yùn)輸方便，拆卸也較為容易，適合用于可拆卸或移動(dòng)的結(jié)構(gòu)，如臨時(shí)展廳等。
• 容器和大直徑管道：利用鋼材的密閉性好的特點(diǎn)，用于制作各類儲(chǔ)存容器和大直徑管道，如儲(chǔ)油罐、輸油管道等。

三、結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)相關(guān)概念

• 結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的目的：包括安全性、耐久性、適用性。安全性是指結(jié)構(gòu)在正常施工和使用過(guò)程中能夠承受各種荷載和作用而不發(fā)生破壞；耐久性是指結(jié)構(gòu)在規(guī)定的設(shè)計(jì)使用年限內(nèi)，在正常維護(hù)條件下，能夠保持其使用功能；適用性是指結(jié)構(gòu)在正常使用過(guò)程中不會(huì)產(chǎn)生影響使用的變形、裂縫等問(wèn)題。
• 影響結(jié)構(gòu)可靠性的因素：荷載效應(yīng)S和結(jié)構(gòu)抗力R。Z = R - S，Z表示結(jié)構(gòu)完成預(yù)定功能狀態(tài)的函數(shù)，簡(jiǎn)稱功能函數(shù)，當(dāng)Z = 0時(shí)為極限狀態(tài)。
• 極限狀態(tài)設(shè)計(jì)方法
  • 承載能力極限狀態(tài)
    • 整個(gè)結(jié)構(gòu)或結(jié)構(gòu)的一部分失去平衡，如傾覆等。
    • 結(jié)構(gòu)構(gòu)件或連接因超過(guò)材料的強(qiáng)度而破壞，包括疲勞破壞，或過(guò)度變形不適于繼續(xù)承載。
    • 結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)變?yōu)闄C(jī)動(dòng)體系。
    • 結(jié)構(gòu)或結(jié)構(gòu)構(gòu)件喪失整體穩(wěn)定性。
    • 地基喪失承載能力而破壞。
  • 正常使用極限狀態(tài)
    • 影響正常使用或外觀的變形。
    • 影響正常使用或耐久性能的局部破壞（包括裂縫）。
    • 影響正常使用的振動(dòng)。
    • 影響正常使用的其他特定狀態(tài)。
• 可靠度：結(jié)構(gòu)在規(guī)定的設(shè)計(jì)使用年限內(nèi)，在規(guī)定的條件下，完成預(yù)定功能的概率。鋼結(jié)構(gòu)連接是以破壞強(qiáng)度而不是屈服作為承載能力的極限狀態(tài)。

四、鋼結(jié)構(gòu)的材料

• 鋼材的分類（按脫氧方法）：分為沸騰鋼、半鎮(zhèn)靜鋼、鎮(zhèn)靜鋼，脫氧劑為硅和錳。
• 鋼材的熱處理：包括淬火、正火、回火等處理方式，可以改變鋼材的性能，如提高強(qiáng)度、改善韌性等。
• 強(qiáng)度設(shè)計(jì)值按厚度劃分的原因：同種類鋼材，隨著厚度或者直徑的減小，鋼材的軋制力和軋制次數(shù)增加，鋼材的致密性較好，存在大缺陷的幾率較小，故強(qiáng)度會(huì)提高，而且鋼材的塑性也會(huì)提高。
• 碳、硫、磷對(duì)鋼材性能的影響
  • 碳：碳含量增加，強(qiáng)度提高，但塑性、韌性和疲勞強(qiáng)度下降，同時(shí)惡化可焊性和抗腐蝕性。
  • 硫：硫使鋼熱脆，即高溫時(shí)使鋼變脆，降低鋼的塑性、韌性、可焊性和耐疲勞性能，是有害成分（一般要求硫含量<0.045%）。
  • 磷：磷使鋼冷脆，即低溫時(shí)使鋼變脆，降低鋼的塑性、韌性、可焊性和耐疲勞性能（一般要求磷含量<0.12%）。

五、其他知識(shí)點(diǎn)

• 促使鋼材轉(zhuǎn)脆的主要因素
  • 鋼材質(zhì)量差、厚度大：鋼材的碳、硫、磷、氧、氮等元素含量過(guò)高，晶粒較粗，夾雜物等冶金缺陷嚴(yán)重，韌性差等；較厚的鋼材軋制次數(shù)較少，材質(zhì)差、韌性低，可能存在較多的冶金缺陷。
  • 結(jié)構(gòu)或構(gòu)件構(gòu)造不合理：孔洞、缺口或截面改變急劇或布置不當(dāng)?shù)仁箲?yīng)力集中嚴(yán)重。
  • 制造安裝質(zhì)量差：焊接、安裝工藝不合理，焊縫交錯(cuò)，焊接缺陷大，殘余應(yīng)力嚴(yán)重；冷加工引起的應(yīng)變硬化和隨后出現(xiàn)的應(yīng)變時(shí)效使鋼材變脆。
  • 結(jié)構(gòu)受有較大動(dòng)力荷載或反復(fù)荷載作用：當(dāng)荷載在結(jié)構(gòu)上作用速度很快時(shí)（如吊車(chē)行進(jìn)時(shí)由于軌縫處高差而造成對(duì)吊車(chē)梁的沖擊作用和地震作用等），材料的應(yīng)力 - 應(yīng)變特性就要發(fā)生很大的改變。隨著加荷速度增大，屈服點(diǎn)將提高而韌性降低。特別是和缺陷、應(yīng)力集中、低溫等因素同時(shí)作用時(shí)，材料的脆性將顯著增加。
  • 在較低環(huán)境溫度下工作：當(dāng)溫度從常溫開(kāi)始下降時(shí)，材料的缺口韌性將隨之降低，材料逐漸變脆。不同的鋼種，向脆性轉(zhuǎn)化的溫度并不相同。同一種材料，也會(huì)由于缺口形狀的尖銳程度不同，而在不同溫度下發(fā)生脆性斷裂。
• 應(yīng)力集中對(duì)鋼材機(jī)械性能的影響及減小措施
  • 影響：在材料斷面急劇變化，結(jié)構(gòu)形狀急劇變化，材料內(nèi)部有氣孔、夾渣等缺陷，斷面開(kāi)孔等部位，應(yīng)力比正常值高出許多，這種現(xiàn)象叫應(yīng)力集中。應(yīng)力集中會(huì)導(dǎo)致零件局部應(yīng)力過(guò)大，容易引起結(jié)構(gòu)的破壞。應(yīng)力集中系數(shù)的大小，只與構(gòu)件形狀和尺寸有關(guān)，與材料無(wú)關(guān)。
  • 減小措施：在設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)盡量避免構(gòu)件形狀和尺寸的急劇變化，對(duì)零件的面面交截處進(jìn)行合理的倒角或倒圓處理，減少應(yīng)力集中現(xiàn)象的產(chǎn)生。冷彎試驗(yàn)?zāi)芊从吃嚰澢幍乃苄宰冃?，能揭示鋼材是否存在?nèi)部組織不均勻、內(nèi)應(yīng)力和夾雜物等缺陷，也能對(duì)鋼材的焊接質(zhì)量進(jìn)行嚴(yán)格的檢驗(yàn)，能揭示焊件受彎表面是否存在未熔合、裂縫及雜物等缺陷。冷彎性能也是鋼材機(jī)械性能的一項(xiàng)指標(biāo)，常作為靜力拉伸試驗(yàn)和沖擊試驗(yàn)等補(bǔ)充試驗(yàn)。對(duì)一般結(jié)構(gòu)構(gòu)件所采用的鋼材，可不必通過(guò)冷彎試驗(yàn)；只有某些重要結(jié)構(gòu)和需要冷加工的構(gòu)件，才要求它不僅伸長(zhǎng)率合格，而且冷彎試驗(yàn)也要合格。

六、鋼結(jié)構(gòu)工程相關(guān)

• **高強(qiáng)度螺栓緊固防松處理的方法（2024年一級(jí)