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钢结构常见知识点
来源:admin   更新时间:2016-09-02  点击:885次
1.钢结构设计规范适用范围限于一般不直接承受动力荷载的简支梁及连续组合梁,其承载力采用塑性分析的方法计算。
2.圆柱头栓钉连接件有两种破坏形式,栓钉周围混凝土被挤压破坏或栓钉钉杆被剪断。影响其承载力的主要因素为:栓钉截面面积、混凝土弹性模量和混凝土的强度等级。
3.组合梁的挠度按弹性方法计算,将混凝土翼板换算成钢截面。
4.在罕遇地震下的分析,钢结构处于弹塑性阶段,钢结构的阻尼比可取0.05。
5.框架—支撑结构的支撑可分为中心支撑和偏心支撑。
6.人字形支撑和V形支撑的地震组合内力设计值应乘以增大系数1.5。
7.K形支撑因受压屈曲或受拉屈服时,会使柱中承受横向水平力而破坏,因此抗震设防的结构不得采用K形支撑。
8.框架柱截面可以采用H形、箱形、十字形及圆形,其中箱形截面是应用最广的一种柱截面形式。
9.设有桥式吊车时,柱宜采用等截面构件。
10.考虑钢结构稳定问题的基本方法仍然是传统的计算长度方法。
11.多层多跨框架在节点竖向荷载作用下的失稳模式有两种:对称失稳模式和侧移失稳模式。
12.结构体系的动力特性包括自振周期、振型和阻尼,脉动风会引起周期较长的高柔结构和悬索结构的较大风振反应。
13.钢管混凝土中钢管的焊接必须采用对接焊缝。
14.钢管混凝土的套箍指标宜控制在0.3到3之间。
15.钢结构的工作性能与构件的受力特点和节点的构造形式有关。
16.外墙在抗震设防烈度不高于6度的情况下,可采用砌体;当为7度8度时,不宜采用嵌砌砌体;9度时宜采用与柱柔性连接的轻质墙板。
17.当栓钉位于负弯矩区段时,混凝土翼板处于受拉状态,栓钉周围的混凝土对其约束程度不如位于正弯矩区的栓钉,此时位于负弯矩区的栓钉抗剪承载力设计值Ncv应乘以折减系数0.9(中间支座两侧)和0.8(悬臂部分)。
18.为了防止节点域的柱腹板受剪时发生局部失稳,节点域内柱腹板的厚度tw满足tw≥(hb+hc)/90  hb、hc—梁腹板高度和柱腹板的高度;tw—柱在节点域的腹板厚度。
19.框架—支撑(剪力墙板)体系中总框架任一楼层所承担的地震剪力,不得小于结构底部总剪力的25%。在地震时,结构在两个方向同时受地震作用,对于较规则的结构,可按单方向受地震作用进行设计。对于角柱和两个互相垂直的抗侧力构件上所有共有的柱,应考虑到同时受双向地震作用的效应,应将一个方向的荷载产生的柱内力在上述调整的基础上提高30%。
1.偏心支撑框架设计:是使耗能梁段进入塑性状态,而其他构件仍处于弹性状态。
2.钢管混凝土结构是指在钢管内浇筑混凝土而形成的一种钢—混凝土组合结构形式。受力性能优越性:在纵向应力σc和紧箍力p的共同作用下,混凝土处于三向受压的应力状态,混凝土的强度和变形能力均得到较大提高使单向受力为脆性的混凝土呈现出很好的塑性变形能力。由于混凝土的存在,防止了管壁过早失去局部稳定,仍可使折算应力达到钢材的屈服强度。钢管混凝土短柱的轴压承载力远远大于空钢管和管内混凝土柱的承载力的简单叠加,体现了组合作用的突出优点。
3.混凝土翼板的有效宽度be=b0+b1+b2式中b0为板托顶部的宽度,当板托倾角α<45°时,应按α=45°计算板托顶部的宽度;当无板托时,则取钢梁上翼缘的宽度。b1、b2为梁边侧和内侧的翼缘板计算宽度,各取梁跨度l的1/6和翼板厚度hc1的6倍中的较小值。
4.组合梁考虑滑移效应的折减刚度B按公式确定B=EIeq/(1+ζ)式中,E—钢梁的弹性模量;Ieq—组合梁的换算截面惯性矩,根据不同的荷载组合,按换算截面计算;ζ—刚度折减系数。
5.套箍系数ξ,即套箍指标θ,套箍系数的物理意义:ξ=Asfy/Acfck=αfy/fck式中,As、Ac—分别为钢管的截面积和混凝土的截面积;α—α=As/Ac,为含钢率;fy—钢管的屈服强度;fck—混凝土抗压强度标准值。
6.框架支撑结构体系是以框架结构为基础,沿房屋的纵横两个方向对称布置一定数量的竖向支撑,所形成的一种结构体系。
1.钢管混凝土结构的优点:①承载能力高;②具有良好的塑性和抗震性能;③施工简单;④耐火和抗锈蚀性能较好;⑤有利于高强混凝土的应用;⑥经济效益高。
2.组合梁中什么情况可不考虑弯矩和剪力的相互影响:从偏于安全考虑,当用塑性设计法计算组合梁的抗弯承载力时,规定在受正弯矩的组合梁截面处和Astfst≥0.15Af的受负弯矩的组合梁截面处。
3.结构的平面布置原则: ①多层与高层钢结构的建筑平面应力求简单、规则、对称。②为减小扭转对结构产生的不利影响,应尽量使水平荷载合力作用线与结构的刚度中心重合,通常偏心距e不宜超过边长的5%。③在结构平面拐角处,应力集中现象比较严重,不宜布置电梯间和楼梯间。
4.变形缝包括?伸缩缝,防震缝,沉降缝。在结构平面布置时,应优先考虑调整平面形状和尺寸,使尽可能不设变形缝以免构造复杂,构件类型增多。如必须考虑,可将三者综合起来,其中防震缝可兼作温度缝,沉降缝可兼作温度缝和变形缝。
5.风对高层钢结构的危害:①由于长时间的振动,结构因材料疲劳或侧移失稳而破坏②因结构变形过大,填充墙和隔墙开裂③建筑外墙装饰物和玻璃幕墙,因较大局部风压而破坏④因风振加速度过大,使用者产生头晕等不适症状,甚至恐慌、不安。
6.支撑杆件长细比为什么不能太大又不能太小?答:当长细比较大时,构件只能受拉,不能受压,通常在反复荷载作用下,当支撑构件受压失稳后,其承载能力降低、刚度退化、耗能能力随之降低。长细比小的杆件,滞回曲线丰满,耗能性能好,工作性能稳定。但支撑的长细比并非越小越好,支撑的长细比越小,支撑框架刚度就越大,不但承受的地震作用越大,而且在某些情况下层间位移也越大。
7.门式刚架的形式分为单跨双坡、双跨单坡、双跨双坡、多跨双坡、多跨多坡以及带挑檐和带毗屋的刚架。多跨刚架中间柱与刚架斜梁的连接,可采用铰接。多跨刚架宜采用双坡或单坡屋盖,必要时也可采用由多个双坡单跨相连的多跨刚架形式。
8.交错桁架结构体系力的传递路径:交错桁架结构的水平荷载所产生的剪力通过楼板及其与桁架弦杆的连接传给桁架的上弦,又通过斜腹杆传给桁架的下弦,再由下弦及其与楼板的连接传至下层楼板,最后一层一层地传给基础。
9.结构建模的一般原则:①高层钢结构的作用效应可采用弹性方法计算,而在截面设计时考虑弹塑性影响②现浇楼盖刚度相当大,可假定楼面在其自身平面内为绝对刚性③应保证楼板与钢梁间有可靠连接④多高层建筑钢结构计算模型应视具体结构形式和计算内容决定⑤跨度与截面高度之比一般都比较小,作为杆系进行分析应考虑剪切变形的影响⑥柱间支撑两端应为刚性连接⑦墙的弯曲变形、剪切变形和轴向变形应计入⑧重力荷载引起的竖向构件差异⑨温度变化引起的竖向构件差异。
10.钢—混凝土组合结构中包括钢—混凝土组合楼盖、钢管混凝土结构和型钢混凝土结构等类别。现浇的混凝土楼板通过焊于主梁和次梁上的抗剪连接件栓钉与钢梁系统组成了组合楼盖。抗剪连接件的存在,可以抵抗受弯时混凝土板与钢梁间的相对滑移,使钢梁和混凝土板成为一个具有统一中和轴的组合梁共同受弯
11.组合梁施工阶段验算:①施工时不设临时支承的组合梁应分两个阶段计算。第一阶段,在混凝土硬结前的材料重量和施工荷载由钢梁单独承受,此时按一般钢梁计算其强度、挠度和稳定性。第二阶段,施工完成后的使用阶段,组合梁承受续加荷载产生的变形与施工阶段钢梁的变形相叠加。②如果施工阶段梁下设有临时支承,则应按实际支承情况验算钢梁的强度、挠度和稳定性。并且在计算组合梁使用阶段承受续加荷载产生的变形时,应把原临时支承点的反力反向作用于组合梁,作为续加荷载的一部分参与计算。
12.结构的立面布置原则:①多、高层钢结构房屋的立面形状应尽可能选择沿高度均匀变化的简单几何图形。②多高层钢结构的竖向布置应使结构刚度均匀连续。在地震区不要采用有底部软弱层的框支剪力墙体系,也不应将剪力墙在某一层突然中断而形成中部软弱层。当采用顶层有塔楼的结构形式时,要使刚度逐渐减小,不要突变。顶层尽量不布置空旷的大跨度房间,不能避免时,也要考虑由下到上刚度逐渐变化。③超过12层的钢结构宜设置地下室。结构立面布置的缺点:影响建筑使用功能,立面处理不便,基础防水不易处理等。优点:用缝将复杂建筑分为规则的部分,减少温度应力。目前避免设缝或尽量少设缝。
13.考虑结构的整体稳定问题:第一个条件主要考虑梁柱效应,第二个条件主要考虑P—Δ效应(1)结构各楼层柱子平均长细比和平均轴压比满足公式:Nm/Npm+λm/80≤1。λm—楼层柱的平均长细比; Nm—楼层柱的平均轴压力设计值;Npm—楼层柱的平均全塑性轴压力,Npm=fyAm(2)结构按一阶线性弹性计算所得的各楼层层间相对侧移植满足公式Δu/h≤0.12∑Fb/∑Fv,Δu—按一阶线弹性计算所得的质心处层间侧移;h—楼层高度;∑Fb—计算楼层以上全部水平作用之和;∑Fv—计算楼层以上全部竖向作用之和
14.控制截面及最不利内力组合有:对于钢架横梁,其控制截面一般为每跨的两端支座截面和跨中截面;钢架柱的控制截面为柱底柱顶和柱阶形变截面处。计算钢架梁控制性截面的内力组合时一般应计算以下三种最不利内力组合:①Mmax及相应的V ②Mmin(即负弯矩最大)及相应的V③Vmax及相应的M。计算刚架柱控制性截面的内力组合时一般应计算以下四种最不利内力组合:①Nmax及相应的M、V②Nmin及相应的M、V;③Mmax及相应的N、V;④Mmin(即负弯矩最大)及相应的N、V
15.不计算地震作用的组合:对轻型屋面的刚架,当地震设防烈度为7度而相应风荷载大于0.35KN/m2(标注值)或为8度(Ⅰ、Ⅱ类场地上)而风荷载大于0.45KN/m2时,地震作用组合一般不起控制作用,可只进行基本的内力计算。
16.钢结构的两种结构体系---平面结构体系和空间结构体系:梁板柱体系大多为平面结构体系,如工业厂房中的横向框架、变截面门式刚架,房屋建筑中的多跨多层刚架,以及大跨结构中的梁式桁架体系、拱式体系、单向悬索或悬挂体系等。特点:平面结构体系构造简单,传力直接、明确;易于实现标准化、定型化,可简单制作、安装,加快施工进度。缺点是形式单调;空间整体性差,需在受力平面外设置支撑系统;某些平面结构形式经济性较差等。空间结构是指具有三维受力体系并呈空间工作状态的结构。如:平板网架、网壳和空间悬索结构。特点:空间结构体系较平面结构体系传力合理、均匀,结构的整体性强,可以减少甚至省掉支撑结构,有效的节省钢材。
17.刚接框架结构,主要受力构件-----梁和柱均以弯曲变形为主,框架结构各层间的相对侧移因各层的水平剪力不同,自底层向上逐层减少,类似于剪切变形为主的悬臂杆的变形,因此纯框架的整体变形以剪切变形为主。由于各主要受力构件的变形以弯曲变形为主,因此构件材料的利用效率较低,结构体系的整体侧向刚度较小。虽然该种体系构造简单,受力明确,各层刚度分布均匀,延性较好,自振周期较长,有利于抗震,但受变形控制,不宜与高度超过30层的建筑中。
18.竖向支撑框架结构,主要受力构件:梁、柱和支撑构件均以承受轴向力为主,构件的变形也已轴向变形为主,由于竖向构件的拉、压变形的累加作用,支撑框架结构的层间侧向位移由底层向上逐层加大,类似于弯曲变形为主的悬臂杆的变形,因此支撑框架结构的整体变形以弯曲变形为主。由于各受力构件的变形以轴向变形为主,因此构件的材料利用效率较高,结构体系的整体刚度较大,可用于较高的高耸和高层建筑中。但由于其侧向刚度较大,结构的自振周期较短,延性较差,不利于在地震烈度较高的地区使用。
19.框架---支撑结构,由于水平刚度很大的楼板的存在,使这两部分在楼板处的变形必须相同,由于在该处的两部分之间产生了相互作用力,将整个体系的变形协调成为介于弯曲的剪切变形之间的下弯上剪得变形,也称为弯剪变形。在水平风荷载下,对减小结构的水平位移和改善结构的内力分布是有利的,适用于层数较多的高层建筑。但由于其下层的支撑构件受力较大,在地震作用下一旦失效,将在该层形成薄弱层而危及结构安全,因此在结构烈度较大的地区,宜采用偏心支撑或防屈曲耗能支撑代替中心支撑。
20.怎么将混凝土翼板换算成钢截面?为了不改变翼板原有的形心位置,常采用换算混凝土翼板宽度的方法形成新的钢截面。对于荷载的标准组合,可不考虑混凝土的徐变和收缩对组合梁挠度的影响,将混凝土翼板的有效宽度除以钢材与混凝土的弹性模量比α=E/Ec,对荷载准永久组合,考虑混凝土徐变和收缩,对组合梁长期变形的不利影响,则除以2αE,换算为钢翼缘截面宽度,于是就将原组合梁截面按承载力和刚度等效原则折算成全钢的换算截面。
21.电梯间和楼梯间怎么布置?①不宜布置在平面拐角处②由于质心和刚心尽量重合,宜对称布置③不宜放在中间。
22.强柱弱梁设计时什么情况下不用验算?当柱所在楼层的受剪承载力比上一层的受剪承载力高出25%;或柱轴向力设计值与柱全截面面积和钢材抗拉强度设计值乘积的比值不超过0.4。或作为轴心受压构件在2倍地震力下稳定性得到保证时可不验算。
23.由于建筑结构、构筑物等的抗震经验和研究基础不同,即使是同一种反应谱理论也有很大差别,例如我国的建筑抗震设计规范和高层民用建筑钢结构技术规程,都是以多遇地震为主进行抗震计算的,又如我国的构筑物抗震设计规范和立式圆筒形钢制焊接油罐设计规范都是以设防烈度地震为主进行抗震设计的。因此在进行不同钢结构体系的抗震分析时,必须采用相应的反应谱曲线,不能相互套用。
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