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新聞動態

鋼結構必學的32大知識點

2019-07-17 00:02:01

1. 鋼結構設計時,撓度超出限值,會后什么后果?

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損壞(包括裂縫);影響正常使用的振動;影響正常使用的其它特定狀態。

2. 采用直縫鋼管代替無縫管,不知能不能用?

結構用鋼管中理論上應該是一樣,區別不是很大,直縫焊管不如無縫管規則,焊管的形心有可能不在中心,所以用作受壓構件時尤其要注意,焊管焊縫存在缺陷的機率相對較高,重要部位不可代替無縫管,無縫管受加工工藝的限制管壁厚不可能做的很?。ㄏ嗤軓降臒o縫管平均壁厚要比焊管厚),很多情況下無縫管材料使用效率不如焊管,尤其是大直徑管。

無縫管與焊管最大的區別是用在壓力氣體或液體傳輸上(DN)。

3. 什么是長細比?

結構的長細比λ=μl/i,i為回轉半徑。概念可以簡單的從計算公式可以看出來:長細比即構件計算長度與其相應回轉半徑的比值。從這個公式中可以看出長細比的概念綜合考慮了構件的端部約束情況,構件本身的長度和構件的截面特性。長細比這個概念對于受壓桿件穩定計算的影響是很明顯的,因為長細比越大的構件越容易失穩??梢钥纯搓P于軸壓和壓彎構件的計算公式,里面都有與長細比有關的參數。對于受拉構件規范也給出了長細比限制要求,這是為了保證構件在運輸和安裝狀態下的剛度。對穩定要求越高的構件,規范給的穩定限值越小。

4. 長細比和撓度是什么關系呢?

1. 撓度是加載后構件的的變形量,也就是其位移值。

2. 細比用來表示軸心受力構件的剛度" 長細比應該是材料性質。任何構件都具備的性質,軸心受力構件的剛度,可以用長細比來衡量。

3.撓度和長細比是完全不同的概念。長細比是桿件計算長度與截面回轉半徑的比值。撓度是構件受力后某點的位移值。

5. 撓度在設計時不符合規范,用起拱來保證可不可以這樣做?

1、結構對撓度進行控制,是按正常使用極限狀態進行設計。對于鋼結構來說,撓度過大容易影響屋面排水、給人造成恐懼感,對于混凝土結構來說撓度過大,會造成耐久性的局部破壞(包括混凝土裂縫)。我認為,因建筑結構撓度過大造成的以上破壞,都能通過起拱來解決。

2、有些結構起拱很容易,比如雙坡門式剛架梁,如果絕對撓度超限,可以在制作通過加大屋面坡度來調整。有些結構起拱不太容易,比如對于大跨度梁,如果相對撓度超限,則每段梁都要起拱,由于起拱梁拼接后為折線,而撓度變形為曲線,兩線很難重合,會造成屋面不平。對于框架平梁則更難起拱了,總不能把平梁做成弧行的。

3、假如你準備用起拱的方式,來降低由撓度控制的結構的用鋼量,撓度控制規定要降低,這時必須控制活載作用下的撓度,恒載產生的撓度用起拱來保證。

6. 受彎工字梁的受壓翼緣的屈曲,是沿著工字梁的弱軸方向屈曲,還是強軸方向屈曲?

當荷載不大時,梁基本上在其最大剛度平面內彎曲,但當荷載大到一定數值后,梁將同時產生較大的側向彎曲和扭轉變形,最后很快的喪失繼續承載的能力。此時梁的整體失穩必然是側向彎扭彎曲。

解決方法大致有三種:

1、增加梁的側向支撐點或縮小側向支撐點的間距;

2、調整梁的截面,增加梁側向慣性矩Iy或單純增加受壓翼緣寬度(如吊車梁上翼緣);

3、梁端支座對截面的約束,支座如能提供轉動約束,梁的整體穩定性能將大大提高。

7. 屈曲后承載力的物理概念是什么?

屈曲后的承載力主要是指構件局部屈曲后仍能繼續承載的能力,主要發生在薄壁構件中,如冷彎薄壁型鋼,在計算時使用有效寬度法考慮屈曲后的承載力。屈曲后承載力的大小主要取決于板件的寬厚比和板件邊緣的約束條件,寬厚比越大,約束越好,屈曲后的承載力也就越高。在分析方法上,目前國內外規范主要是使用有效寬度法。但是各國規范在計算有效寬度時所考慮的影響因素有所不同。

8. 鋼結構設計規范中為什么沒有鋼梁的受扭計算?

通常情況下,鋼梁均為開口截面(箱形截面除外),其抗扭截面模量約比抗彎截面模量小一個數量級,也就是說其受扭能力約是受彎的1/10,這樣如果利用鋼梁來承受扭矩很不經濟。于是,通常用構造保證其不受扭,故鋼結構設計規范中沒有鋼梁的受扭計算。

9. 無吊車采用砌體墻時的柱頂位移限值是h/100還是h /240?

輕鋼規程確實已經勘誤過此限值,主要是1/100的柱頂位移不能保證墻體不被拉裂。同時若墻體砌在剛架內部(如內隔墻),我們計算柱頂位移時是沒有考慮墻體對剛架的嵌固作用的(夸張一點比喻為框剪結構)。

10. 什么叫做最大剛度平面?

最大的剛度平面就是繞強軸轉動平面,一般截面有兩條軸,其中繞其中一條的轉動慣性矩大,稱為強軸,另一條就為弱軸。

11. 剪切滯后和剪力滯后有什么區別嗎?它們各自的側重點是什么?

剪力滯后效應在結構工程中是一個普遍存在的力學現象,小至一個構件,大至一棟超高層建筑,都會有剪力滯后現象。剪力滯后,有時也叫剪切滯后,從力學本質上說,是圣維南原理,具體表現是在某一局部范圍內,剪力所能起的作用有限,所以正應力分布不均勻,把這種正應力分布不均勻的現象叫剪切滯后。

墻體上開洞形成的空腹筒體又稱框筒,開洞以后,由于橫梁變形使剪力傳遞存在滯后現象,使柱中正應力分布呈拋物線狀,稱為剪力滯后現象。

12. 地腳螺栓錨固長度加長會對柱子的受力產生什么影響?

錨栓中的軸向拉應力分布是不均勻的,成倒三角型分布,上部軸向拉應力最大,下部軸向拉應力為0。隨著錨固深度的增加,應力逐漸減小,最后達到25~30倍直徑的時候減小為0。因此錨固長度再增加是沒有什么用的。只要錨固長度滿足上述要求,且端部設有彎鉤或錨板,基礎混凝土一般是不會被拉壞的。

13. 高強螺栓長度如何計算的?

高強螺栓螺桿長度=2個連接端板厚度+一個螺帽厚度+2個墊圈厚度+3個絲口長度。

14. 應力幅準則和應力比準則的異同及其各自特點?

長期以來鋼結構的疲勞設計一直按應力比準則來進行的。對于一定的荷載循環次數,構件的疲勞強度σmax和以應力比R為代表的應力循環特征密切相關。對σmax引進安全系數,即可得到設計用的疲勞應力容許值〔σmax〕=f(R)。把應力限制在〔σmax〕以內,這就是應力比準則。

自從焊接結構用于承受疲勞荷載以來,工程界從實踐中逐漸認識到和這類結構疲勞強度密切相關的不是應力比R,而是應力幅Δσ。應力幅準則的計算公式是Δσ≤〔Δσ〕。

〔Δσ〕是容許應力幅,它隨構造細節而不同,也隨破壞前循環次數變化.焊接結構疲勞計算宜以應力幅為準則,原因在于結構內部的殘余應力.非焊接構件。對于R >=0的應力循環,應力幅準則完全適用,因為有殘余應力和無殘余應力的構件疲勞強度相差不大。對于R<0的應力循環,采用應力幅準則則偏于安全較多。

15. 為什么梁應壓彎構件進行平面外平面內穩定性計算,坡度較小時可僅計算平面內穩定性即可?

梁只有平面外失穩的形式。從來就沒有梁平面內失穩這一說。對柱來說,在有軸力時,平面外和平面內的計算長度不同,才有平面內和平面外的失穩驗算。對剛架梁來說,盡管稱其為梁,其內力中多少總有一部分是軸力,所以它的驗算嚴格來講應該用柱的模型,即按壓彎構件的平面內平面外都得算穩定。但當屋面坡度較小時,軸力較小,可忽略,故可用梁的模型,即不用計算平面內穩定。門規中的意思(P33, 第6.1.6-1條)是指在屋面坡度較小時,斜梁構件在平面內只需計算強度,但在平面外仍需算穩定。

16. 為何次梁一般設計成與主梁鉸接?

如果次梁與主梁剛接,主梁同一位置兩側都有同荷載的次梁還好,沒有的話次梁端彎矩對于主梁來說平面外受扭,還要計算抗扭,牽扯到抗扭剛度,扇性慣性矩等。另外剛接要增加施工工作量,現場焊接工作量大大增加,得不償失,一般沒必要次梁不作成剛接。

17. 什么是塑性算法?什么是考慮屈曲后強度?

塑性算法是指在超靜定結構中按預想的部位達到屈服強度而出現塑性鉸,進而達到塑性內力重分布的目的,且必須保證結構不形成可變或瞬變體系??紤]屈曲后強度是指受彎構件的腹板喪失局部穩定后仍具有一定的承載力,并充分利用其屈曲后強度的一種構件計算方法。

18. 什么叫剛性系桿,什么叫柔性系桿?

剛性系桿即可以受壓又可以受拉,一般采用雙角鋼和圓管,而柔性系桿只能受拉,一般采用單角鋼或圓管。

19. 隅撐能否作為支撐嗎?和其他支撐的區別?

1、隅撐和支撐是兩個結構概念。隅撐用來確保鋼梁截面穩定,而支撐則是用來與鋼架一起形成結構體系的穩定,并保證其變形及承載力滿足要求。

2、隅撐可以作為鋼梁受壓翼緣平面外的支點。它是用來保證鋼梁的整體穩定性的。

20. 鋼結構軸心受拉構件設計時須考慮什么?

1、在不產生疲勞的靜力荷載作用下,殘余應力對拉桿的承載力沒有影響。

2、拉桿截面如果有突然變化,則應力在變化處的分布不再是均勻的。

3、設計拉桿應該以屈服作為承載力的極限狀態。

4、承載力極限狀態要從毛截面和凈截面兩方面來考慮。

5、要考慮凈截面的效率。

21. 鋼柱的彈簧剛度怎么計算?計算公式是什么?混凝土柱的彈簧剛度和混凝土柱上有圈梁時的彈簧剛度怎么計算?計算公式是什么?

彈簧剛度是考慮將柱子按懸臂構件,在柱頂作用一單位力,計算出所引起的側移,此位移就是彈簧剛度,單位一般是KN/mm。如果有圈梁的情況,在無圈梁約束的方向,彈簧剛度計算同懸臂構件,在另一個方向,因為柱頂有圈梁,所以計算公式中的EI為該方向所有柱的總和。

22. 什么是蒙皮效應?

在垂直荷載作用下,坡頂門式剛架的運動趨勢是屋脊向下、屋檐向外變形。屋面板將與支撐檁條一起以深梁的形式來抵抗這一變形趨勢。這時,屋面板承受剪力,起深梁的腹板的作用。而邊緣檁條承受軸力起深梁翼緣的作用。顯然,屋面板的抗剪切能力要遠遠大于其抗彎曲能力。所以,蒙皮效應指的是蒙皮板由于其抗剪切剛度對于使板平面內產生變形的荷載的抵抗效應。對于坡頂門式剛架,抵抗豎向荷載作用的蒙皮效應取決于屋面坡度,坡度越大蒙皮效應越顯著;而抵抗水平荷載作用的蒙皮效應則隨著坡度的減小而增加。

構成整個結構蒙皮效應的是蒙皮單元。蒙皮單元由兩榀剛架之間的蒙皮板、邊緣構件和連接件及中間構件組成。邊緣構件是指兩相鄰的剛架梁和邊檁條(屋脊和屋檐檁條),中間構件是指中間部位檁條。蒙皮效應的主要性能指標是強度和剛度。

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23. 軸心受壓構件彎曲屈曲采用小撓度和大撓度理論,我想知道小撓度和小變形理論有什么區別?

小變形理論是說結構變形后的幾何尺寸的變化可以不考慮,內力計算時仍按變形前的尺寸!這里的變形包括所有的變形:拉、壓、彎、剪、扭及其組合。小撓度理論認為位移是很小的,屬于幾何線性問題,可以用一個撓度曲線方程去近似,從而建立能量,推導出穩定系數,變形曲率可近似用y”=1/ρ代替!用y”來代替曲率,是用來分析彈性桿的小撓度理論。在帶彈簧的剛性桿里,就不是這樣了。還有,用大撓度理論分析,并不代表屈曲后,荷載還能增加,比如說圓柱殼受壓,屈曲后只能在更低的荷載下保持穩定。簡單的說,小撓度理論只能得到臨界荷載,不能判斷臨界荷載時或者屈曲后的穩定。大撓度理論可以解出屈曲后性能。

24. 什么是二階彎矩,二階彈塑性分析?

對很多結構,常以未變形的結構作為計算圖形進行分析,所得結果足夠精確。此時,所得的變形與荷載間呈線性關系,這種分析方法稱為幾何線性分析,也稱為一階(First Order)分析。而對有些結構,則必須以變形后的結構作為計算依據來進行內力分析,否則所得結果誤差就較大。這時,所得的變形與荷載間的關系呈非線性分析。這種分析方法稱為幾何非線性分析,也稱為二階(Second Order)分析。以變形后的結構作為計算依據,并且考慮材料的彈塑性(材料非線性)來進行結構分析,就是二階彈塑性分析。

25. 什么是”鮑辛格效應“,它對鋼結構設計的影響大嗎?

鮑辛格效應就是在材料達到塑性變形后,歇載后留下的不可恢復的變形,這種變形是塑性變形,這種變形對結構是否有影響當然是可想而知的!

26. “刨平頂緊”,刨平頂緊后就不用再焊接了嗎?

磨光頂緊是一種傳力的方式,多用于承受動載荷的位置。為避免焊縫的疲勞裂紋而采取的一種傳力方式。有要求磨光頂緊不焊的,也有要求焊的??淳唧w圖紙要求。接觸面要求光潔度不小于12.5,用塞尺檢查接觸面積。刨平頂緊目的是增加接觸面的接觸面積,一般用在有一定水平位移、簡支的節點,而且這種節點都應該有其它的連接方式(比如翼緣頂緊,腹板就有可能用栓接)。

一般的這種節點要求刨平頂緊的部位都不需要焊接,要焊接的話,刨平頂緊在焊接時不利于融液的深入,焊縫質量會很差,焊接的部位即使不開坡口也不會要求頂緊的。頂緊與焊接是相互矛盾的,所以上面說頂緊部位再焊接都不準確,不過也有一種情況有可能出現頂緊焊接,就是頂緊的節點對其它自由度的約束不夠,又沒有其它部位提供約束,有可能在頂緊部位施焊來約束其它方向的自由度,這種焊縫是一種安裝焊縫,也不可能滿焊,更不可能用做主要受力焊縫。

27. 什么是熱軋,什么是冷軋,有什么區別?

熱扎是鋼在1000度以上用軋輥壓出, 通常板小到2MM厚,鋼的高速加工時的變形熱也抵不到鋼的面積增大的散熱, 即難保溫度1000度以上來加工,只得犧牲熱軋這一高效便宜的加工法, 在常溫下軋鋼, 即把熱軋材再冷軋, 以滿足市場對更薄厚度的要求。當然冷軋又帶來新的好處, 如加工硬化,使鋼材強度提高,但不宜焊, 至少焊處加工硬化被消除, 高強度也無了, 回到其熱軋材的強度了,冷彎型鋼可用熱扎材, 如鋼管,也可用冷扎材,冷扎材還是熱軋材,2mm一個判據, 熱軋材最薄2mm冷扎材最厚3mm。

28. 軟鉤吊車與硬鉤有什么區別?

軟鉤吊車:是指通過鋼繩、吊鉤起吊重物。硬鉤吊車:是指通過剛性體起吊重物,如夾鉗、料耙。硬鉤吊車工作頻繁,運行速度高,小車附設的剛性懸臂結構使吊重不能自由擺動。

29. 什么是鋼材的層層狀撕裂?

鋼板的層狀撕裂一般在板厚方向有較大拉應力時發生。在焊接節點中,焊縫冷卻時,會產生收縮變形。如果很薄或沒有對變形的約束,鋼板會發生變形從而釋放了應力。但如果鋼板很厚或有加勁肋,相鄰板件的約束,鋼板受到約束不能自由變形,會在垂直于板面方向上產生很大的應力。在約束很強的區域,由于焊縫收縮引起的局部應力可能數倍于材料的屈服極限,致使鋼板產生層狀撕裂。

30. 鋼材或鋼結構的脆性斷裂是什么?

指應力低于鋼材抗拉強度或屈服強度情況下發生突然斷裂的破壞。鋼結構尤其是焊接結構,由于鋼材、加工制造、焊接等質量和構造上的原因,往往存在類似于裂紋性的缺陷。脆性斷裂大多是因這些缺陷發展以致裂紋失穩擴展而發生的,當裂紋緩慢擴展到一定程度后, 斷裂即以極高速度擴展,脆斷前無任何預兆而突然發生破壞。

31. 箱型柱內隔板最后一道焊縫的焊接是如何進行操作的?

采用電渣焊焊接,質量很容易保證。

32. 什么是鋼結構柱的中心座漿墊板法?

鋼結構柱安裝的中心座漿墊板法,省工省時,施工精度可控制在2mm以內,綜合效益可提高20%以上。施工步驟如下:

(1)按施工圖進行鋼柱基礎施工(與通常施工方法一樣),基礎上面比鋼柱底面安裝標高低30~50mm,以備放置中心座漿墊板。

(2)根據鋼柱自重Q、螺栓預緊力F、基礎混凝土承壓強度P,計算出最小承壓面積Amin。

(3)用厚度為10、12mm的鋼板制作成方形或圓形的中心座漿墊板,其面積不宜小于最小承壓面積Amin的2倍。

(4)在已完工的基礎上座漿并放置中心座漿墊板。施工時需用水平尺、水平儀等工具進行精確測量,保證中心墊板水平度,保證墊板中心與安裝軸線一致,保證墊板上面標高與鋼柱底面安裝標高一致。

(5)待座漿層混凝土強度達到設計強度的75%以上時,進行鋼柱的吊裝。鋼柱的吊裝可直接進行,只需通過調整地腳螺栓即可進行找平找正。

(6)進行二次灌漿,采用無收縮混凝土或微膨脹混凝土。進行二次灌漿。


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