鋼結(jié)構(gòu)下冊思考題（鋼結(jié)構(gòu)下冊可能涉及思考題類型及解答：梁的強度計算）

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鋼結(jié)構(gòu)下冊中關(guān)于梁的強度計算的思考題主要涉及如何通過理論和實驗數(shù)據(jù)來評估梁在承受荷載時的極限承載能力。需要理解梁的受力情況，包括其受到的彎矩、剪力以及軸向壓力等。根據(jù)這些受力情況，運用材料力學中的相關(guān)知識，如彈性理論、強度理論或塑性理論，來計算梁的應力分布和應變情況。還需要考慮梁的材料屬性，如彈性模量、泊松比、屈服強度以及極限強度等。，，解答這類問題的關(guān)鍵在于正確應用相關(guān)的計算公式和公式，并確保計算過程的準確性。這可能涉及到復雜的數(shù)學推導和物理概念的理解，因此需要具備一定的工程知識和計算技巧。還需要考慮到實際工程中可能出現(xiàn)的各種影響因素，如梁的長度、跨度、截面尺寸、支撐條件、加載方式等，以確保計算結(jié)果的可靠性和適用性。

鋼結(jié)構(gòu)下冊思考題（鋼結(jié)構(gòu)下冊可能涉及思考題類型及解答：梁的強度計算）鋼結(jié)構(gòu)網(wǎng)架施工第1張

以下是一些鋼結(jié)構(gòu)下冊可能涉及的思考題類型及解答：

一、結(jié)構(gòu)構(gòu)件相關(guān)

（一）梁

梁的局部穩(wěn)定
- 翼緣的局部穩(wěn)定：梁的上翼緣在彎曲壓應力作用下，與軸心受壓構(gòu)件相似，可按縱向受壓板計算。在彎曲正應力作用下梁截面中和軸以上腹板受彎壓應力作用，當腹板高厚比較大時，受壓區(qū)域可能發(fā)生局部失穩(wěn)。對于梁的局部穩(wěn)定，通過設置加勁肋等構(gòu)造措施來保證。例如在腹板的計算中，根據(jù)腹板所在部位受力不同（如兩端受剪應力為主，跨中受彎曲壓應力為主等），分別考慮其在不同應力單獨或聯(lián)合作用下的臨界條件和高厚比限值。當有較大集中力時，還需考慮局部壓應力等因素的聯(lián)合作用。為保證腹板局部穩(wěn)定，采用加勁肋將其分隔為若干區(qū)段，利用四周的翼緣板和加勁肋支撐提高臨界應力增強穩(wěn)定性。
- 腹板的局部穩(wěn)定：腹板在純剪切作用下屈曲時，將產(chǎn)生約45°的波形凹凸。為保證腹板局部穩(wěn)定常采用加勁肋，在各種應力單獨作用下（如彎曲正應力、剪力、局部壓應力等），腹板發(fā)生屈曲的臨界條件和高厚比限值不同，在多種應力聯(lián)合作用下也有相應的臨界條件。在計算時，要考慮梁上的荷載分布、梁的截面形式等因素對腹板局部穩(wěn)定的影響。例如對于簡支梁，兩端和跨中的腹板受力情況不同，在設計加勁肋時需分別對待。
梁的強度計算
- 抗彎強度計算：對等截面梁，應對最大彎矩所在截面進行計算。根據(jù)最大彎矩計算值及該截面的凈截面抵抗計算。對于承受靜力荷載或間接承受動力荷載的梁，可考慮截面有一定的塑性發(fā)展，即考慮截面塑性發(fā)展系數(shù)γx，γy；對直接承受動力荷載的梁，則不考慮塑性發(fā)展。對于變截面梁的抗彎強度計算，除按最大彎矩所在截面計算外，尚應驗算截面改變處的抗彎強度。
- 抗剪強度計算：抗剪強度計算取用材料力學中的基本公式。對型鋼梁，一般可不作抗剪強度計算；對焊接組合梁，如按抗剪計算要求算出的腹板厚度較小，而為滿足腹板局部穩(wěn)定和構(gòu)造要求確定腹板厚度時，梁的剪應力較小，一般也不作抗剪強度驗算。但對變截面梁，由于靠近梁支座附近剪力最大，截面減小，則應驗算抗剪強度。
- 局部承壓強度計算：當梁的翼緣受有沿腹板平面作用的集中力，且該集中力處梁未設置支承加勁肋時，或梁上有移動集中荷載作用時（如梁的上翼緣有集中荷載作用、梁的支座處有集中的支座反力作用、吊車梁上有移動的輪壓等），進行局部承壓強度計算。

（二）格構(gòu)柱

單肢穩(wěn)定性
- 格構(gòu)柱的每個單肢是實腹式受壓構(gòu)件，單肢在每個綴條或綴板之間的部分在壓力作用下可能喪失穩(wěn)定性。單肢的長細比λ1 = Lo1/i1（Lo1為單肢計算長度，對綴條柱取相鄰綴條節(jié)點中心線間的距離；對焊接綴板柱取相鄰兩綴板間的凈距離；螺栓連接柱取相鄰兩綴板邊緣螺栓的距離；i1為單肢對自身平行于虛軸的單肢形心軸的回轉(zhuǎn)半徑）?？紤]到綴板柱除可能因幾何缺陷使單肢的壓力不等外，單肢還承擔由剪力引起的局部彎矩作用，所以對其單肢長細比的要求比對綴條柱更嚴格。保證單肢穩(wěn)定的條件需參照相關(guān)規(guī)范。
綴材計算
- 格構(gòu)式壓桿的剪力：軸壓格構(gòu)柱由于初彎曲等缺陷或達臨界狀態(tài)的彎曲時，各截面將產(chǎn)生剪力，此剪力由綴材承擔。
- 綴材設計：在進行綴材設計時，要考慮格構(gòu)柱在受力過程中的剪力分布、綴材的連接方式（如焊接或螺栓連接）等因素，根據(jù)承載能力極限狀態(tài)要求，計算綴材所需的截面尺寸等參數(shù)。

二、鋼材相關(guān)

鋼材的破壞形式
- 建筑鋼材有兩種可能的破壞形式，即塑性破壞和脆性破壞。二者特征可從塑性變形、名義應力、斷口形式三方面來理解。塑性破壞有明顯的塑性變形，名義應力達到屈服點后會繼續(xù)發(fā)展，斷口呈現(xiàn)纖維狀；脆性破壞幾乎沒有塑性變形，名義應力在達到一定值時突然斷裂，斷口比較平整。影響脆性破壞的因素有有害化學元素、冶金缺陷、鋼材質(zhì)量、應力集中和低溫等。其中應力集中產(chǎn)生的原因包括構(gòu)件的截面突變、孔洞、刻痕等，其后果是導致局部產(chǎn)生雙向或三向受拉的應力狀態(tài)，使鋼材變脆。在設計中應通過合理的構(gòu)造措施（如平緩過渡）盡量避免應力集中。
鋼材的機械性能指標
- 從拉伸試驗可得到抗拉強度fu、屈服強度fy、伸長率δ5三個鋼材基本性能指標，fu、fy是靜力強度指標，δ5是鋼材在靜荷載作用下塑性性能指標。承重結(jié)構(gòu)鋼材都應具有這三個指標合格的保證，對重要或需要冷加工的構(gòu)件，其鋼材尚應具有冷彎試驗的合格保證。沖擊韌性Cv是表示鋼材在動力荷載作用下抵抗脆性斷裂能力的指標，對直接承受較大動力荷載的結(jié)構(gòu)應提出相應沖擊韌性要求。
鋼材的化學成分影響
- 碳含量對鋼材機械性能有影響，一般來說，碳含量增加，鋼材的強度提高，但塑性和韌性降低。對于焊接結(jié)構(gòu)等對鋼材韌性要求較高的結(jié)構(gòu)，需對碳含量加以限制。硫會使鋼材產(chǎn)生熱脆性，磷會使鋼材產(chǎn)生冷脆性，在鋼材生產(chǎn)和使用中要對硫和磷的含量進行限制。

三、結(jié)構(gòu)設計相關(guān)

結(jié)構(gòu)的極限狀態(tài)
- 結(jié)構(gòu)或構(gòu)件按兩類極限狀態(tài)計算，即承載力極限狀態(tài)和正常使用極限狀態(tài)。按承載力極限狀態(tài)設計時，對于基本組合，設計表達式為：γo(γgCgGk+γqiCqiQik∑γqiCqiψciQik)≤R(γr，fk，ak…)（以應力形式表達為γo≤f，計算應力時，對永久荷載的分項系數(shù)取1.2；對可變荷載的分項系數(shù)取1.4）。在具體計算時，可以標準荷載乘以分項系數(shù)，得到設計荷載，再計算出內(nèi)力設計值；亦可按標準荷載計算出內(nèi)力標準值，再乘以分項系數(shù)得到內(nèi)力設計值。正常使用極限狀態(tài)主要考慮結(jié)構(gòu)的適用性和耐久性，如變形、裂縫等是否滿足要求。
結(jié)構(gòu)可靠性
- 建筑結(jié)構(gòu)應滿足安全性、適用性及耐久性三方面的功能要求。結(jié)構(gòu)在規(guī)定的時間內(nèi)（設計基準期T為50年），在規(guī)定的條件下（正常設計、施工、使用和維護條件）完成上述三方面功能的能力，稱為結(jié)構(gòu)的可靠性。結(jié)構(gòu)在規(guī)定的時間內(nèi)，在規(guī)定的條件下，完成預定功能的概率，稱為結(jié)構(gòu)的可靠度。結(jié)構(gòu)的可靠度是對結(jié)構(gòu)可靠性的定量描述，一般以失效概率Pf度量結(jié)構(gòu)的可靠性，當Pf小到一定程度即認為設計可靠?？煽恐笜甩屡c失效概率Pf及結(jié)構(gòu)可靠性之間有關(guān)系，當結(jié)構(gòu)功能函數(shù)Z的平均值μz增大或Z的標準差σz減小，均可使β增大，β越大失效概率Pf就越小，說明結(jié)構(gòu)越可靠。

四、連接相關(guān)

焊縫連接
- 焊縫尺寸：角焊縫的焊腳尺寸有最小值和最大值限制。hfmin≥1.5√t2（t2為較厚焊件的厚度；自動焊、T形連接時單面角焊縫焊腳尺寸為hfmin±1；焊件厚度t≤4mm時，hfmin=t2）。焊件厚度t≥6mm時，hfmax≤t-(1 - 2)mm；對板件邊緣的角焊縫，當板厚t≤6mm時，hfmin≤t。
- 焊縫長度：焊縫長度過小時，焊件局部受熱嚴重，起弧、落弧相距太近影響焊縫可靠性，規(guī)定端焊縫和側(cè)焊縫的計算長度不宜小于8hf和40mm。焊縫長度與焊腳尺寸之比越大，不均勻程度越明顯，當比值太大時兩端可能先達到極限而破壞，而中部還未發(fā)揮其承載能力。規(guī)范規(guī)定側(cè)面角焊縫的最大計算長度，當承受動力荷載時不宜大于40hf，承受動力荷載時不宜大于60hf；若內(nèi)力沿側(cè)焊縫全長分布，其計算長度不受限制，如工字形截面的腹板與翼板連接焊縫等。當焊件的端部僅有兩側(cè)焊縫連接時，應使焊縫長度lwb，b為兩側(cè)面角焊縫間的距離；同時為了避免因焊縫收縮時引起的拱曲過大，還應使b≤16t(t≥12mm)或200mm(t≤12mm)，t為較薄焊件厚度。當不滿足時，應加端焊縫。當角焊縫的端部在構(gòu)件的轉(zhuǎn)角處時，為避免起、落弧缺陷引起應力集中宜作長度為2hf的繞角焊。

以上內(nèi)容是基于鋼結(jié)構(gòu)相關(guān)知識