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PKPM 做钢结构的经验集萃(四)

但是,有的场合也把两种连接手段混合使用,如栓焊混合或铆焊混合等。焊缝的变形能力不如螺栓连接,侧面角焊缝的极限变形大约相当于有预拉力的高强螺栓连接滑动结束时的变形。因此,当焊接和高强螺栓一起用时,连接所能承受的极限荷载大
约相当于焊接的极限荷载加上螺栓连接的抗滑荷载。由此可见,把普通螺栓和焊缝用在同一个剪面上显然是不适宜的,另一方面,正面角焊缝的延性很低,不宜和高强螺栓共用。焊缝和高强螺栓在承受静力荷载时能够较好地协同
工作,但在承受产生疲劳作用的重复荷载却并不如此。混合连接的疲劳寿命和仅有焊缝地连接差不多。焊缝和高强螺栓共用时,还有一个施工程序问题。如果先施焊而后上紧螺栓,板层间有可能因焊接变形而产生缝隙,拧紧时不易达到需要的预拉力。如果先上紧螺栓而后施焊,高温可能使螺栓预拉力下降。合理的办法是对螺栓初拧至设计预拉力的 60%,再行施焊,焊后对螺栓终拧。
42、什么是形心?什么是剪心?
答:形心是构件截面的几何中心,只与截面的形状和尺寸有关。但轴对称的截面其形心在该对称轴上,双轴对称截面其形心在两对称轴交点上。剪心:当外力(主要是横向力)通过剪心时,构件(主要是梁)的截面上就不会产生附加的剪应力。轴对称的截面其剪心在该对称轴上,但与形心在不同侧,双轴对称截面其剪心也在两对称轴交点上
43、梁的平面内计算长度取值的问题?
答: 1、没有轴力或轴力很小的受弯构件叫做梁;梁失稳仅是平面外失稳,梁的整体稳定即为梁的平面外稳定。

2由于梁没有平面内稳定之说,梁的平面内计算长度一般情况下也就无意义, STS 取梁的跨度为梁的平面内计算长度。 

3、梁平面外的计算长度,一般取侧向支撑点的距离,梁的平面外稳定取决于梁的整体稳定系数,整体稳定系数包含计算长度、梁两端约束情况、荷载作用点等因素。

4、平面结构,无论是轴心受压、受弯、还是压弯构件,其平面外计算长度一般都取侧向支撑点的距离,我觉得是构件强弱轴造成的,平面外与平面内相比一般截面特性较差(象门式刚架平面外一般无荷载作用),两端节点平面外只能作为一个铰接支撑点计算。
44、结构构件的净截面、有效净截面、有效截面、毛截面应怎样理解?
答:毛截面:不扣除孔洞的截面面积,不考虑孔洞对截面的削弱。稳定问题属于整体性问题,可采用毛截面面积进行计算。净截面:扣除孔洞的截面面积,考虑孔洞对截面的削弱。受拉强度问题属于局部截面的问题,一般采用净截面面积进行计算。有效截面:考虑屈曲后强度但并不扣除孔洞的截面有效面积。一般对于宽厚比较大的冷成型钢,采用有效面积来考虑局部的屈曲后强度问题。有效净截面:考虑屈曲后强度并且扣除孔洞的截面有效面积,受压强度问题既要考虑孔洞对截面强度的削弱,也要考虑局部的屈曲后强度,一般采用有效净截面计算。
1、净截面,用在强度验算里。记住强度验算是指某个截面的强度的验算,所以要用截面的实际截面,即净截面。它也等于截面的总体截面(毛截面)减去截面中孔洞的截面。
2、毛截面,用在整体稳定验算里。整体稳定验算是相对于整个构件来讲的,与构件的截面、边界条件等等都有关。只是某个局部的截面的削弱对整体稳定影响不大。所以这里采用毛截面,即忽略某些截面中孔洞的削弱。
3、有效截面,是相对于薄壁构件(宽厚比或高厚比较大的板件)而言的。板太薄,受压时会发生局部屈曲,从而不能全截面都用来承载。故规范里对这种薄壁构件,作了相应的简化,认为其中的一部分截面(有效截面)可象普通板那样来受力,而其他的部分不考虑他的作用。
4、有效净截面,指有效截面减去有效截面范围内的孔洞的截面,是用在薄壁的受压的强度验算里的,受拉时没有

局部屈曲问题,所以仍用净截面。
综上所述:
普通钢结构构件:
强度验算—-净截面
稳定验算—-毛截面
薄壁钢结构构件:
受拉强度验算—–净截面
受压强度验算—–有效净截面
稳定验算———–有效截面
45、当抗风柱与钢梁有弹簧板相连接,由于轴力很小当强度和稳定性都没有问题的情况下是否不用再考虑长细比的问题?
答:抗风柱与钢梁有弹簧板相连接,理想的状态是抗风柱为受弯构件,只承受自重和风载。这时候个人认为长细比可以适当放宽一些( 220~250)。钢规对抗风柱没有明确规定,仅在5.3.8对受压柱规定为 150。其实现实中很多弹簧板连接是失效的,有的干脆用 Z形钢板代替,这种情况下,抗风柱应算做压弯构件了,它要承受部分屋面荷载,长细比容许数还是保守些为好( 180~200)。
46、钢框架维护墙都是在柱子外皮的。为什么不放在柱子中间的梁上呢?
答:如果仅仅是围护墙, 那么它就应该在布置的时候, 把它排除在结构系统之外, 使之即不属于承重构件, 也不属于抗侧力构件,而且,不应约束结构系统的变形(竖向和横向)如果把砖墙砌在钢框架的柱子之间,那么,由于砖墙的侧移刚度比钢框架的侧移刚度大很多,会导致砖墙约束钢框架的侧向位移并先于钢框架受力而开裂。所以,把围护墙置于由牛腿支撑的钢梁上是有道理的,这样的话, 砖墙随钢框架一起侧移, 不会约束钢框架,也就不会开裂。蒙皮(diaphragm)属于抗侧力构件, 我们已经说过,围护墙不属于抗侧力构件, 所以,无论把围护墙放在那, 都不是蒙皮。再说, 蒙皮多是水平的, 放成竖向的, 是不是就应该叫剪力墙了 ?
47、摇摆柱长细比不满足对结构有什么影响?
答:摇摆柱本身就是对结构的刚度带来负影响的。也就是说它是具有负刚度的。它需要体系提供给它刚度,以保证它的稳定。尽量让摇摆柱满足自身的稳定,必要时可利用墙面隅撑等其它手段提高摇摆柱稳定,如果摇摆柱自身的稳定不满足,对体系来说负担更重。
48、檩条间距一般为多少?
答:门刚规范技术规程条文说明 6.3.7 中说明檩条距离一般最大不的大于 1.5m
49、耦合是什么意思?
答:俗点说:就是你中有我,我中有你,互相影响。最容易理解这个概念的实例就是求解多自由度的动力平衡方程,特别是振型分解法中的解耦这一步。
50、有楼层的工程,设计边跨时,在抗风柱处的柱子需要转 90 度吗?
答:下柱是不需要转的,上柱按照抗风柱来计算,如果你选的截面按弱轴方向计算抗风也足够了,那就不需要转。上柱转过来截面可以相对用小一点,但是上下柱节点的处理就比较麻烦。看具体情况权衡。
51、柱脚必须设置抗剪件?
答: (门式钢结构房屋 CECS102:2002),里有柱脚按摩擦系计算后,如不满足抗剪要求宜设抗剪,摩擦系数按 0.4 考虑,计算公式为≥0.4N(需设置);Q0.4N(不需设置),还有一个重要条件,二次浇筑要密实,且混凝土要加膨胀剂
52、网架支座的弹簧刚度如何取值?

答:弹簧刚度的取值在 0~无穷大之间。也就是说,有可能是完全没有约束,也有可能就是个理想的支座。当然刚度的准确取值就非常重要了。直接影响结构的安全与经济。一个具体的例子是,铰接于两排混凝土柱顶的柱面网壳,当混凝土柱短粗时,或有连梁/拉杆时,网壳更多的表现拱的特性。当和网壳刚度相比柱子比较纤弱时,网壳可能表现出曲梁的特性。比较可靠的方法是整体建模,将网架与下部结构一起分析。一般对于点支承的网架,下部结构(一般是砼柱)弹簧刚度可按悬臂柱计算,试算时可适当的将砼柱断面减小(刚度小),或加大荷载,这样用钢量会稍大。若实际砼柱断面大于等于试算断面,网架偏于安全,反之网架偏于不安全
53、钢屋盖厂房砼柱的柱顶水平位移需要控制吗?
答:结构体系如果是框架结构的话就必须满足 1/550 的位移要求,这是很重要的。
54、吊车梁的加劲肋为什么和下翼缘空了 50MM 左右 为什么不象普通梁那样和上下翼缘顶紧施焊?
答:焊接会破坏钢材的延性,降低疲劳强度,防止吊车梁疲劳破坏。吊车梁是下翼缘受拉,而且承受吊车动力荷载,一般不允许其它构件与下翼缘焊接。腹板加劲肋只加劲腹板和上翼缘(受压翼缘),与下翼缘焊接的意义也不大。吊车梁一般是承受动荷载的,而且是承受反复荷载的影响,容易产生疲劳,横向加劲肋在下翼缘处断开不焊,是为了避免焊缝因疲劳而产生裂缝,降低承载能力.另外避免加劲肋的焊缝与翼缘焊缝相交出现应力集中在<钢结构设计规>中条纹说明里有详细的解说,其规定中间横向加劲肋的下端宜在距受拉翼缘 50~100mm处断开,与其腹板的连接焊缝不宜在肋下端起落弧.主要还是考虑了吊车梁的受力特性.吊车梁的疲劳破坏一般是从受拉区开裂开始.腹板的连接焊缝在肋下端采用饶角焊或围焊或回焊等其他方式可减少由于焊接在腹板上引起疲劳裂纹.规定中间横向加劲肋的下端宜在距受拉翼缘 50~100mm 处断开,主要也是考虑吊车梁的疲劳破坏避免过多的焊缝相交产生应力集中,在下翼缘与腹板的连接处,加劲肋还要切角.. 比较准确。可减少由于焊接在腹板上引起疲劳裂纹。主要也是考虑吊车梁的疲劳破坏。
55、通常腹板在受压时会发生失稳可以理解,在剪力作用下为什么失稳?
答:虽然剪力在刚构件中不属于主要应力,但 H 型钢属于薄壁型钢,由于腹板较为薄弱,因此在薄弱地带也有可能发生”失稳“现象,准确的说是局部失稳问题,局部达到屈服。取单元体进行研究,若只受剪应力,则主拉应力、主压应力与水平方向成 45°角,正是这个主压应力使得腹板被”压“失稳。一句话,失稳总是由于受压引起的。
56、吊车梁所承受的荷载?
答:吊车在吊车梁上运动产生三个方向的动力荷载:竖向荷载、横向水平荷载和沿吊车梁纵向的水平荷载。纵向水平荷载是指吊车刹车力,其沿轨道方向由吊车梁传给柱间支撑,计算吊车梁截面时不予考虑。横向水平荷载应等分于桥架的两端,分别由轨道上的车轮平均传至轨道,其方向与轨道垂直,并考虑正反两个方向的刹车情况。对于悬挂吊车的水平荷载应由支撑系统承受,可不计算。手动吊车及电动葫芦可不考虑水平荷载。计算重级工作制吊车梁及其制动结构的强度、稳定性以及连接(吊车梁、制动结构、柱相互间的连接)的强度时,由于轨道不可能绝对平行、轨道磨损及大车运行时本身可能倾斜等原因,在轨道上产生卡轨力,因此钢结构设计规范规定应考虑吊车摆动引起的横向水平力,此水平力不与小车横行引起的水平荷载同时考虑。吊车梁应该能够承受吊车在使用中产生的荷载。竖向荷载在吊车梁垂直方向产生弯矩和剪力,水平荷载在吊车梁上翼缘平面产生水平方向的弯矩和剪力。吊车梁一般设计成简支梁,设计成连续梁固然可节省材料,但连续梁对支座沉降比较敏感,因此对基础要求较高。
57、疲劳破损时,讲到疲劳断面时,“当构件应力较小时,扩展区所占的范围较大,而当构件应力很大时,扩展区就较小。”怎样理解,为什么应力大的时候反而扩展区会小呢?

答:对于同一个构件,疲劳裂纹扩展区越大,则断裂区越小;反之,则断裂区越大。金属的疲劳可以划分为三个阶段,疲劳裂纹形成,疲劳裂纹扩展和疲劳断裂。疲劳裂纹形成时,构件不会发生断裂,因为构件还有“剩余面积”可以承受作用力,随着裂纹的扩展,剩余面积越来越小,所能承受的力也越来越小,直到不能承受外力时,出现断裂,此时的剩余面积就是断裂区。因此,循环应力越小,断裂时的剩余面积也就越小,即断裂区越小;反之,则越大。
58、高层民用建筑钢结构规范上有一条是对于大震作用下层间侧移延性比的规定,什么是结构层间侧移延性比?
答:层间侧移延性比是指结构层间最大侧移与其弹性侧移之比,其值不得超过以下限值: 1全钢结构:框架体系
3.5 ,框架偏心支撑 3.0,框架中心支撑 2.52、钢骨结构:型钢―混凝土框架 2.5,钢―混凝土混合 2.0
59、何为钢结构的延性?
答:结构、构件或截面的延性是指从屈服开始至达到最大承载力或达到以后而承载力还没有显著下降期间的变形能力,也就是说,延性是反映结构、构件或截面的后期变形能力。 延性差的结构、构件或截面,其后期变形能力小,在达到其最大承载力后会突然发生脆性破坏,这是要避免的。因此,在工程结构设计中,不仅要满足承载力要求,还要满足一定的延性要求,其目的在于:( 1)有利于吸收和耗散地震能量,满足抗震设计方面的要求。对于有抗震设防的结构,抗震性能主要取决于结构所能吸收的地震能量,它等于结构承载力和变形能力的乘积,就是说,结构的耐震能力是由承载力和变形能力两者共同决定的。因此,在抗震设计中,应考虑和利用结构的变形能力(延性)以及耗散地震能量的能力。
2)防止脆性破坏。( 3)在超静定结构中,能更好的适应地基不均匀沉降以及温度变化等特殊情况。( 4)使超静定结构能够充分的进行内力重分布,便于施工,节约钢材。
601、工字型截面梁在竖向力作用下产生弯矩,弯矩作用下梁上(中和轴以外)任一点会产生水平剪力,水平剪力会产生剪应力τ 12、工字型截面梁在竖向力作用下,梁腹板会产生竖向剪应力τ 2 ;问 1、梁腹板任一点的剪力是τ 1 τ 2 的矢量和吗? 2、为什么在一般计算剪应力的时候只按竖向剪应力τ 2 来验算抗剪强度?答:腹扳就是仅有 τ 2τ 1 是翼缘水平剪应力。工字形的梁腹扳是主要承受剪力的部位。而且,也只有τ 2 存在于腹扳之中。中和轴以外产的扭矩而形成的剪力,是要验算抗扭的。对于双轴对称截面,按剪力流理论,截面任一出的剪应力为 τ =VS/It,翼缘中剪应力的合力互相抵消,所以腹板中剪应力的合力就是整个截面的剪应力合力。所以一般计算剪应力的时候只按竖向剪应力τ 2 来验算抗剪强
61、制作地脚螺栓的圆钢长度不够,是否可以采取焊接措施?
答:地脚螺栓与预埋板之间采用坡口塞焊缝,在工程中经常用到,普遍的看法是可以的。但地脚螺栓不够长,要焊接加长是不可以的,因为通常地脚螺栓钢材的可焊接性能较差,焊接后产生很大残余应力和焊缝缺陷,受拉时容易在焊缝处发生脆断,很危险。实验表明,有些就是在焊缝处发生断裂,从而导致断裂后的上段被拉出,起不到锚固作用。
62、强度应力与稳定应力之间的区别?
答: 1、我们通常所说的应力主要是指强度方面,它包括正应力、剪应力它是针对一个构件的某个截面、某个点。稳定是针对整个构件以及整个体系。对于受弯简直梁一个构件来说,当截面的受压翼缘的最大正应力σ x 大于它的临界应力σ cr时,梁就会发生侧向弯曲和扭转,并丧失继续承载的能力,
2、强度计算采用净截面,因为应力跟截面有关,而稳定计算针对整个构件,因此局部的削弱可忽略,所以用毛截面

3、稳定一般有个临界点,过了这个临界点,构件(体系)就从一个稳定状态变化到一个不稳定状态。这个临界点对应一个临界弯距(临界应力)简直受弯梁整体稳定系数υ b 就是根据这个临界应力推导而来的。整体稳定计算公式的真正意义应该这样看σ x=Mx/Wx<σ cr=υbf。所以说认为“计算所得的 sigma2>sigma1”是不对的;
4、所以说:应变片所测的永远是正应力,无论是在什么状态下。当然在失稳状态下,应力比较复杂(比如三向应力,因为此时,存在弯扭)。
63、为什么有的地方审图要求钢屋盖必须要在山墙设一道钢梁,而不能直接用山墙承重?
答:应该设置,依据见建筑抗震设计规范 P98 9.1.1-7 ,“ 厂房的同一结构单元内,不应采用不同的结构型式;厂房端部应设屋架,不应采用山墙承重;厂房单元内不应采用横墙与排架混合承重”,不同的形式的结构,振动特性不同,材料强度不同,侧移刚度不同。在地震作用下,往往由于荷载,位移,强度的不均衡,而造成结构破坏。山墙承重和中间横墙承重的单层混凝土柱厂房和端砖壁承重的天窗架,在唐山地震中均有较重破坏,为此,厂房的一个结构单元内,不宜采用不同的结构型式
64、构件的承载力与构件截面承载力的区别?
答:在混凝土结构设计中,我们一般会选取构件中最薄弱的截面作为控制截面,此时构件的承载力与截面承载力的关系就象木桶与木板的关系:构件的承载力取决于构件中最薄弱截面的承载力。钢结构设计中,同样要选取控制截面.但是钢结构设计中还要考虑非常重要的一个方面,就是结构的稳定问题。因此,此时构件的承载力并不完全取决于最薄弱截面的承载力,还要受制于构件的稳定条件。同样,在钢-砼组合结构中,也要考虑到钢与混凝土连接的问题,此时构件承载力也不完全取决于薄弱截面的承载。
65、埋入地下的柱脚是否要喷漆?答:埋入地下的柱脚不用喷油漆,钢柱的喷漆,主要的目的是保护钢柱,避免生锈.而混凝土对钢柱的保护作用远远大于油漆;且采用插入式基础连接是为了刚性连接,做了油漆就不能保证钢板与混凝土的粘接性。
66、什么是塑性铰?
答:塑性铰就是认为一个结构构件在受力时出现某一点相对面的纤维屈服但未破坏,则认为此点为一塑性铰,这样一个构件就变成了两个构件加一个塑性铰,塑性铰两边的构件都能做微转动。就减少了一个约束。计算时内力也发生了变化,当截面达到塑性流动阶段时,在极限弯矩值保持不变的情况下,两个无限靠近的相邻截面可以产生有限的相对转角,这种情况与带铰的截面相似。因此,当截面弯矩达到极限弯矩时,这种截面称为塑性铰。塑性铰与普通铰的相同之处是铰两边的截面可以产生有限的相对转角。塑性铰与普通铰的两个重要区别为:1)普通铰不能承受弯矩,而塑性铰能承受极限弯矩; 2)普通铰是双向铰,即可以围绕普通铰的两个方向产生自由转动,而塑性铰是单向的。


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作者: ganggouren

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