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鋼結(jié)構(gòu)必備知識38問（上）

01 門式剛架問答一看彎矩圖時，可看到彎矩，卻不知彎矩和構(gòu)件截面有什么關(guān)系？

答：受彎構(gòu)件受彎承載力Mx/(γx*Wx)+My/(γy*Wy)≤f其中W為截面抵抗矩根據(jù)截面抵抗矩可手工算大致截面。

02 H型鋼平接是怎樣規(guī)定的？

答：想怎么接就怎么接, 呵呵... 主要考慮的是彎矩和/或剪力的傳遞. 另外, 在動力荷載多得地方, 設(shè)計焊接節(jié)點要尤其小心平接。

03 “刨平頂緊”，刨平頂緊后就不用再焊接了嗎？

答：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(jié)點，而且這種節(jié)點都應(yīng)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(jié)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(zhì)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(zhǔn)確。

不過也有一種情況有可能出現(xiàn)頂緊焊接，就是頂緊的節(jié)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。

04 鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計時，撓度超出限值，會后什么后果？

答：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(tài)。

05 擠塑板的作用是什么？

答：擠塑聚苯乙烯（XPS）保溫板，以聚苯乙烯樹脂為主要原料，經(jīng)特殊工藝連續(xù)擠出發(fā)泡成型的硬質(zhì)板材。具有獨特完美的閉孔蜂窩結(jié)構(gòu)，有抗高壓、防潮、不透氣、不吸水、耐腐蝕、導(dǎo)熱系數(shù)低、輕質(zhì)、使用壽命長等優(yōu)質(zhì)性能的環(huán)保型材料。

擠塑聚苯乙烯保溫板廣泛使用于墻體保溫、低溫儲藏設(shè)施、泊車平臺、建筑混凝土屋頂極結(jié)構(gòu)屋頂?shù)阮I(lǐng)域裝飾行業(yè)物美價廉的防潮材料。

擠塑板具有卓越持久的特性：擠塑板的性能穩(wěn)定、不易老化?？捎?0--50年，極其優(yōu)異的抗?jié)裥阅?，在高水蒸氣壓力的環(huán)境下，仍然能夠保持低導(dǎo)熱性能。擠塑板具有無與倫比的隔熱保溫性能：擠塑板因具有閉孔性能結(jié)構(gòu)，且其閉孔率達(dá)99％，所以它的保溫性能好。

雖然發(fā)泡聚氨酯為閉孔性結(jié)構(gòu)，但其閉孔率小于擠塑板，僅為80％左右。擠塑板無論是隔熱性能、吸水性能還是抗壓強(qiáng)度等方面特點都優(yōu)于其他保溫材料，故在保溫性能上也是其他保溫材料所不能及的。

擠塑板具有意想不到的抗壓強(qiáng)度：擠塑板的抗壓強(qiáng)度可根據(jù)其不同的型號厚度達(dá)到150--500千帕以上，而其他材料的抗壓強(qiáng)度僅為150--300千帕以上，可以明顯看出其他材料的抗壓強(qiáng)度，遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于擠塑板的抗壓強(qiáng)度。

擠塑板具有萬無一失的吸水性能：用于路面及路基之下，有效防水滲透。尤其在北方能減少冰霜及受冰霜影響的泥土結(jié)凍等情況的出現(xiàn)，控制地面凍脹的情況，有效阻隔地氣免于濕氣破壞等。

06 什么是長細(xì)比?

回轉(zhuǎn)半徑=√（慣性矩/面積）  

長細(xì)比=計算長度/回轉(zhuǎn)半徑

答：結(jié)構(gòu)的長細(xì)比λ＝μl/i，i為回轉(zhuǎn)半徑長細(xì)比。概念可以簡單的從計算公式可以看出來：長細(xì)比即構(gòu)件計算長度與其相應(yīng)回轉(zhuǎn)半徑的比值。

從這個公式中可以看出長細(xì)比的概念綜合考慮了構(gòu)件的端部約束情況，構(gòu)件本身的長度和構(gòu)件的截面特性。長細(xì)比這個概念對于受壓桿件穩(wěn)定計算的影響是很明顯的，因為長細(xì)比越大的構(gòu)件越容易失穩(wěn)。

可以看看關(guān)于軸壓和壓彎構(gòu)件的計算公式，里面都有與長細(xì)比有關(guān)的參數(shù)。對于受拉構(gòu)件規(guī)范也給出了長細(xì)比限制要求，這是為了保證構(gòu)件在運輸和安裝狀態(tài)下的剛度。對穩(wěn)定要求越高的構(gòu)件，規(guī)范給的穩(wěn)定限值越小。

07 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(qiáng)軸方向屈曲？

答：當(dāng)荷載不大時，梁基本上在其最大剛度平面內(nèi)彎曲，但當(dāng)荷載大到一定數(shù)值后，梁將同時產(chǎn)生較大的側(cè)向彎曲和扭轉(zhuǎn)變形，最后很快的喪失繼續(xù)承載的能力。此時梁的整體失穩(wěn)必然是側(cè)向彎扭彎曲。

解決方法大致有三種：

1）增加梁的側(cè)向支撐點或縮小側(cè)向支撐點的間距。

2）調(diào)整梁的截面，增加梁側(cè)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(zhuǎn)動約束，梁的整體穩(wěn)定性能將大大提高。

08 鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計規(guī)范中為什么沒有鋼梁的受扭計算?

答：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(shù)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(jīng)濟(jì)。于是，通常用構(gòu)造保證其不受扭，故鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計規(guī)范中沒有鋼梁的受扭計算。

09 無吊車采用砌體墻時的柱頂位移限值是h/100還是h/240？

答：輕鋼規(guī)程確實已經(jīng)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(nèi)部（如內(nèi)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(jié)構(gòu)）。

10 什么叫做最大剛度平面?

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

11 采用直縫鋼管代替無縫管，不知能不能用？

答：結(jié)構(gòu)用鋼管中理論上應(yīng)該是一樣，區(qū)別不是很大，直縫焊管不如無縫管規(guī)則，焊管的形心有可能不在中心，所以用作受壓構(gòu)件時尤其要注意，焊管焊縫存在缺陷的機(jī)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薄（相同管徑的無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(qū)別是用在壓力氣體或液體傳輸上（DN）。

12 剪切滯后和剪力滯后有什么區(qū)別嗎？它們各自的側(cè)重點是什么？

答：剪力滯后效應(yīng)在結(jié)構(gòu)工程中是一個普遍存在的力學(xué)現(xiàn)象，小至一個構(gòu)件，大至一棟超高層建筑，都會有剪力滯后現(xiàn)象。

剪力滯后，有時也叫剪切滯后，從力學(xué)本質(zhì)上說，是圣維南原理，具體表現(xiàn)是在某一局部范圍內(nèi)，剪力所能起的作用有限，所以正應(yīng)力分布不均勻，把這種正應(yīng)力分布不均勻的現(xiàn)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(xiàn)象，使柱中正應(yīng)力分布呈拋物線狀，稱為剪力滯后現(xiàn)象。

13 地腳螺栓錨固長度加長會對柱子的受力產(chǎn)生什么影響？

答：錨栓中的軸向拉應(yīng)力分布是不均勻的，成倒三角型分布，上部軸向拉應(yīng)力最大，下部軸向拉應(yīng)力為０。隨著錨固深度的增加，應(yīng)力逐漸減小，最后達(dá)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(shè)有彎鉤或錨板，基礎(chǔ)混凝土一般是不會被拉壞的。

14 應(yīng)力幅準(zhǔn)則和應(yīng)力比準(zhǔn)則的異同及其各自特點?

答：長期以來鋼結(jié)構(gòu)的疲勞設(shè)計一直按應(yīng)力比準(zhǔn)則來進(jìn)行的.對于一定的荷載循環(huán)次數(shù),構(gòu)件的疲勞強(qiáng)度σmax和以應(yīng)力比R為代表的應(yīng)力循環(huán)特征密切相關(guān).對σmax引進(jìn)安全系數(shù),即可得到設(shè)計用的疲勞應(yīng)力容許值〔σmax〕=f(R)。

把應(yīng)力限制在〔σmax〕以內(nèi),這就是應(yīng)力比準(zhǔn)則。

自從焊接結(jié)構(gòu)用于承受疲勞荷載以來,工程界從實踐中逐漸認(rèn)識到和這類結(jié)構(gòu)疲勞強(qiáng)度密切相關(guān)的不是應(yīng)力比R,而是應(yīng)力幅Δσ.應(yīng)力幅準(zhǔn)則的計算公式是Δσ≤〔Δσ〕。

〔Δσ〕是容許應(yīng)力幅,它隨構(gòu)造細(xì)節(jié)而不同,也隨破壞前循環(huán)次數(shù)變化。焊接結(jié)構(gòu)疲勞計算宜以應(yīng)力幅為準(zhǔn)則,原因在于結(jié)構(gòu)內(nèi)部的殘余應(yīng)力。非焊接構(gòu)件，對于R >=0的應(yīng)力循環(huán)，應(yīng)力幅準(zhǔn)則完全適用，因為有殘余應(yīng)力和無殘余應(yīng)力的構(gòu)件疲勞強(qiáng)度相差不大。對于R<0的應(yīng)力循環(huán)，采用應(yīng)力幅準(zhǔn)則則偏于安全較多。

15 什么是熱軋，什么是冷軋，有什么區(qū)別？

答：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(dāng)然冷軋又帶來新的好處, 如加工硬化,使鋼材強(qiáng)度提高, 但不宜焊, 至少焊處加工硬化被消除, 高強(qiáng)度也無了, 回到其熱軋材的強(qiáng)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厚是一個判據(jù)， 熱軋材最薄2MM厚,冷扎材最厚3MM。

16 為什么梁應(yīng)壓彎構(gòu)件進(jìn)行平面外平面內(nèi)穩(wěn)定性計算,但當(dāng)坡度較小時可僅計算平面內(nèi)穩(wěn)定性即可？

答：梁只有平面外失穩(wěn)的形式。從來就沒有梁平面內(nèi)失穩(wěn)這一說。對柱來說，在有軸力時，平面外和平面內(nèi)的計算長度不同，才有平面內(nèi)和平面外的失穩(wěn)驗算。對剛架梁來說，盡管稱其為梁，其內(nèi)力中多少總有一部分是軸力，所以它的驗算嚴(yán)格來講應(yīng)該用柱的模型，即按壓彎構(gòu)件的平面內(nèi)平面外都得算穩(wěn)定。

但當(dāng)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(nèi)穩(wěn)定。門規(guī)中的意思（P33, 第6.1.6-1條）是指在屋面坡度較小時，斜梁構(gòu)件在平面內(nèi)只需計算強(qiáng)度，但在平面外仍需算穩(wěn)定。

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