本文作者:张掖钢结构设计

钢结构基本原理经典例题(侧面角焊缝应力分布)

钢结构基本原理中,侧向角焊缝的应力分布是一个重要的考点。在设计中,需要确保焊缝区域具有足够的承载能力和抗裂性。为了达到这一目的,通常采用以下几种方法:,,1. 选择合适的焊接材料和接头形式,以适应不同的工作条件和环境因素。,2. 通过计算来确定焊缝的有效宽度、高度和位置,以确保焊缝的均匀性和稳定性。,3. 使用适当的焊接参数,如焊接速度、电流和电压,来控制焊缝的质量和强度。,4. 对焊缝进行必要的热处理或涂层处理,以提高其耐腐蚀性和耐久性。,,通过上述措施,可以有效地控制钢结构中的侧向角焊缝应力分布,从而提高整个结构的可靠性和安全性。

一、单项选择题例题

  1. 钢材在纯剪作用下的塑性工作状态
    • 当剪应力等于0.58fy时,受纯剪作用的钢材将转入塑性工作状态。这一知识点在钢结构基本原理中对于理解钢材在复杂受力状态下的性能转变非常重要。例如在计算受剪构件的极限承载能力等问题时会涉及到这个临界值的运用。
  2. 侧面角焊缝应力分布
    • 在弹性阶段,侧面角焊缝上应力沿长度方向的分布为两端大而中间小。这一特性影响侧面角焊缝的承载能力计算,在设计焊接结构时,需要根据这种应力分布特点合理确定焊缝长度等参数,以确保结构安全可靠。
  3. 轴心受压杆件截面选择
    • 选择轴心受压杆件的截面时,应注意选用肢宽而薄的角钢。肢宽而薄的角钢在满足抗压强度要求的同时,能够更有效地利用材料,减轻结构自重,这是基于轴心受压杆件的受力特点和稳定性要求考虑的。
  4. 角焊缝特性
    • 正面角焊缝的承载力高,但正面角焊缝的塑性相对较差;而侧面角焊缝的承载力相对较低。在钢结构连接设计中,需要根据具体的受力情况和结构要求选择合适的角焊缝形式,例如在承受较大拉力或压力的连接部位,可能优先考虑正面角焊缝。
  5. 高强螺栓类型特点
    • 承压型高强螺栓先利用摩擦力后利用螺栓杆抗剪和承压传力,承压型高强螺栓的承载力大于摩擦型高强螺栓,但承压型高强螺栓不适宜于直接随动力荷载的结构中。这是因为在动力荷载作用下,螺栓连接可能会产生松动等问题,而摩擦型高强螺栓单纯依靠摩擦力传力,在这种情况下更为可靠。
  6. 轴心受压构件承载能力决定因素
    • 钢结构轴心受压构件的承载能力一般由稳定性决定。当构件的长细比过大时,容易发生失稳现象,即使构件的强度足够,也可能无法承受相应的荷载,所以在设计轴心受压构件时,稳定性验算是非常关键的步骤。
  7. 工字形钢梁变形验算
    • 在对工字形钢梁进行变形验算时,变形验算属于正常使用极限状态,不考虑螺栓孔引起的截面削弱,验算荷载应采用标准值,对于动力荷载不需要乘动力系数。这是因为变形验算是为了保证结构在正常使用情况下的适用性,与结构的承载能力极限状态有所区别。
  8. 钢实腹式轴心受拉构件设计验算内容
    • 进行钢实腹式轴心受拉构件设计时应验算的全部内容为强度与长细比。强度验算是确保构件在拉力作用下不会发生破坏,长细比验算则是为了防止构件过于细长而发生失稳现象。
  9. 结构用钢材含碳量分类
    • 结构用钢材,按含碳量分应属于低碳钢。低碳钢具有较好的塑性、韧性和可焊性等性能,适合用于钢结构建筑中。
  10. 钢结构连接方法
  • 钢结构中最主要的连接方法是焊接连接。焊接连接具有连接牢固、密封性好等优点,能够使钢结构形成整体,广泛应用于各种钢结构工程中。
  1. 角焊缝图形符号
  • 钢结构中,角焊缝用∨表示。在钢结构图纸中,通过这种图形符号来表示焊缝的基本形式,方便施工人员识别和施工。
  1. 钢结构焊缝热裂纹防止措施
  • 钢结构焊缝的热裂纹防止措施之一是控制焊缝的化学成分。合理的化学成分可以改善焊缝的性能,减少热裂纹的产生,例如控制焊缝中的碳、硫、磷等元素的含量。
  1. 钢筋化学成分中的有害元素
  • 钢筋化学成分中的有害元素为磷。磷能降低钢材的塑性、韧性、可焊性和疲劳强度,使钢材发生冷脆现象。
  1. 承重结构钢材的性能保证
  • 承重结构采用的钢材应具有抗拉强度、伸长率、屈服强度和硫、磷含量的合格保证,对焊接结构尚应具有碳含量的合格保证;焊接承重结构以及重要的非焊接承重结构采用的钢材还应具有冷弯试验的合格保证。这是为了确保承重结构的安全性和可靠性。
  1. 钢结构组合梁腹板横向加劲肋间距
  • 对承受局压的钢结构组合梁,腹板如配置横向加劲肋,则腹板横向加劲肋的最小间距应为0.5h0,最大间距应为2.0h0。合理的加劲肋间距可以提高腹板的稳定性,防止腹板在局部压力作用下发生失稳现象。
  1. 承压型与摩擦型高强度螺栓预拉力及应用
  • 承压型连接的高强度螺栓的预拉力P应与摩擦型高强度螺栓相同;高强度螺栓承压型连接不应用于直接承受动力荷载的结构。预拉力的相同是因为它们都属于高强度螺栓,在一些基本性能上有相似之处,但由于承压型螺栓的传力特点,使其在动力荷载下的可靠性不如摩擦型螺栓。
  1. 钢材设计强度的确定依据
  • 钢材的设计强度是根据屈服强度确定的。屈服强度是钢材开始产生明显塑性变形时的应力,以屈服强度作为设计强度的依据,可以保证结构在正常使用情况下不会发生过大的塑性变形。
  1. 摩擦型高强度螺栓抗剪承载原理
  • 摩擦型高强度螺栓抗剪时依靠板件间摩阻力承载。这种依靠摩擦力的传力方式使得摩擦型高强度螺栓在连接结构时具有较好的可靠性和抗震性能。
  1. 应力集中对钢材的影响
  • 应力集中越严重则钢材变得越脆。应力集中会使构件处于复杂应力状态,阻碍钢材塑性变形的发展,促使钢材转入脆性状态,容易造成脆性破坏。
  1. 普通螺栓用于拆装连接的选择
  • 普通螺栓用于需要拆装的连接时,宜选用C级螺栓。C级螺栓制造精度相对较低,价格相对便宜,比较适合用于需要经常拆装且对精度要求不高的连接部位。
  1. 焊缝计算长度相关
  • 采用引弧板施焊时,取焊缝的实际长度;不采用引弧板施焊时,取焊缝的实际长度减10mm。这一规定是为了考虑焊接起始和终止位置的影响,确保焊缝计算的准确性。
  1. 沸腾钢与镇静钢比较
  • 沸腾钢价格便宜,质量能满足一般承重钢结构的要求,应用较多;而沸腾钢脱氧程度低于镇静钢,性能上不如镇静钢。在一些对结构性能要求不是特别高的钢结构工程中,可以选择沸腾钢以降低成本。
  1. 钢结构的主要缺点
  • 钢结构的主要缺点之一是不耐火、易腐蚀。在钢结构的设计和使用过程中,需要采取防火和防腐措施,如涂刷防火涂料、防腐漆等,以延长钢结构的使用寿命和保证结构安全。
  1. 钢材强度设计值的依据
  • 钢材的强度设计值,应根据钢材厚度或直径按《钢结构设计规范》(GB50017 - 2003)表值采用。不同厚度或直径的钢材,其强度设计值可能会有所不同,这是考虑到钢材在不同尺寸下的性能差异。

二、简答题例题

  1. 钢结构的主要特点
    • 钢结构具有轻质高强、塑性韧性好、材质均匀和力学计算的假定符合、密闭性好、制造简单、施工周期短、耐腐蚀性差、耐热但是不耐火等特点。这些特点决定了钢结构在建筑工程中的适用范围和需要注意的问题,例如在有防火要求的建筑中,需要对钢结构进行防火处理。
  2. 钢结构的应力集中现象及影响
    • 钢结构的构件中有时存在着孔洞、槽口、凹角、缺陷以及截面突然改变时,构件中的应力分布不再保持均匀,而是在缺陷以及截面突然改变处附近

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