门式刚架问答:弯矩图、H 型钢平接及刨平顶紧的规定与要求

   日期:2024-06-17     来源:网络整理    作者:二手钢材网    浏览:184    评论:0    
核心提示:于是,通常用构造保证其不受扭,故钢结构设计规范中没有钢梁的受扭计算。以变形后的结构作为计算依据,并且考虑材料的弹塑性(材料非线性)来进行结构分析,就是二阶弹塑性分析。

01.门式刚架问答:看弯矩图的时候,能看到弯矩,但是不知道弯矩和杆件截面的关系是怎样的?

答:受弯构件的弯曲承载力为Mx/(γx*Wx)+My/(γy*Wy)≤f,式中W为截面抗弯矩,可根据截面抗弯矩手工计算近似截面。

02、H型钢扁平连接有哪些规定?

A:随便你怎么连接都可以,哈哈……主要考虑的是弯矩和/或剪力的传递。另外,在动态载荷较大的地方,设计焊接节点时要特别小心。

03、“刨削紧固”,刨削紧固之后是不是就不需要再焊接了?

答:打磨紧固是一种传力方式,多用于承受动载荷的位置,是一种避免焊缝产生疲劳裂纹的传力方式,有的要求打磨紧固而不焊接,有的要求焊接,具体请参考图纸要求。

要求接触面具有不小于12.5的平整度,用塞尺检查接触面积。刨紧的目的是为了增加接触面的接触面积。一般用于有一定水平位移、简支的节点,此类节点应有其他连接方式(如法兰紧固,腹板可采用螺栓连接)。

一般该类接头刨削、紧固部位不需要焊接,如需焊接,刨削、紧固不利于焊接时熔液的渗透,焊缝质量很差,即使焊接部位没有坡口,也不要求紧固。紧固与焊接是矛盾的,所以上述紧固部位要焊接的说法并不准确。

但也有可能发生顶部紧固件焊接的情况,即顶部紧固件节点对其他方向的自由度约束不够,又没有其他部位提供约束,可以在顶部紧固件部位焊接以约束其他方向的自由度,这种焊缝是安装焊缝,不可能全部焊接,更不可能作为主要受力焊缝。

04、钢结构设计时,如果挠度超过极限,会有什么后果?

答:影响正常使用或外观的变形;影响正常使用或耐久性的局部损伤(包括裂纹);影响正常使用的振动;其他影响正常使用的特定情况。

05、挤塑板的作用是什么?

答:挤塑聚苯乙烯(XPS)保温板是以聚苯乙烯树脂为主要原料,经特殊工艺连续挤出发泡而成的硬质板材,具有独特完美的闭孔蜂窝结构,是一种耐高压、防潮、气密性好、吸水率低、耐腐蚀、导热系数低、重量轻、使用寿命长的环保材料。

挤塑聚苯乙烯保温板广泛应用于墙体保温、低温仓储设施、停车平台、建筑混凝土屋面及结构屋面等,是装饰行业优质、低成本的防潮材料。

挤塑板具有优异持久的特性:挤塑板性能稳定,不易老化,可使用30-50年,具有极其优异的防潮性能,在高水蒸气压力的环境下,仍能保持较低的热导率。挤塑板具有无与伦比的保温性能:挤塑板具有闭孔性能结构,其闭孔率达99%,因此其保温性能良好。

发泡聚氨酯虽然为闭孔结构,但其闭孔率较挤塑板较低,仅为80%左右,而挤塑板在保温性能、吸水性能、抗压强度等方面均优于其他保温材料,因此其保温性能也是其他保温材料无法比拟的。

挤塑板具有意想不到的抗压强度:挤塑板的抗压强度根据其型号厚度不同可达150-以上,而其它材料抗压强度仅为150-以上,明显可见其它材料抗压强度远远低于挤塑板。

挤塑板具有完美的吸水性能:用于路面、路基下,能有效防止水的渗透,尤其在北方地区能减少霜冻的发生及受霜冻影响的土壤的冻结,控制地面的冻胀,能有效阻隔地面空气受潮破坏。

06. 长细比是多少?

回转半径 = √(转动惯量/面积)

长细比=计算长度/回转半径

答:结构的长细比λ=μl/i,i为回转半径的长细比。从计算公式可以简单的看出这个概念:长细比是构件计算长度与其对应的回转半径之比。

从该公式可以看出,长细比概念综合考虑了构件端部约束、构件本身长度以及构件截面特性等因素,长细比概念对受压构件稳定性计算的影响非常明显,因为长细比越大,越容易失稳。

你可以看一下轴压构件和压弯构件的计算公式,里面有和长细比有关的参数。规范对受拉构件也给出了长细比的限制,这是为了保证构件在运输和安装过程中的刚度。对构件的稳定性要求越高,规范给出的稳定性极限就越小。

07. 工字钢受压翼缘受弯曲时,是沿工字钢的弱轴向屈曲还是沿强轴向屈曲?

答:当载荷不大时,梁基本上在其最大刚度平面内弯曲,但当载荷达到一定值时,梁将同时产生较大的侧向弯曲和扭转变形,最后很快失去继续承受载荷的能力。此时梁的整体失稳必定是侧向弯曲和扭转弯曲。

解决办法大概有三种:

1)增加梁的侧向支撑点或减小侧向支撑点间距。

2)调整梁的截面形状,增大梁的横向惯性矩或简单地增加受压翼缘的宽度(例如吊车梁的上翼缘)。

3)梁端支撑对截面的约束。如果支撑能提供转动约束,则梁的整体稳定性会大大提高。

08、钢结构设计规范中为什么没有钢梁扭转计算?

答:一般钢梁都是开口截面(箱形截面除外),其扭转截面模量比其弯曲截面模量约小一个数量级,即其扭转承载力约为其弯曲承载力的1/10。因此钢材许用应力计算公式,用钢梁来承受扭矩是不经济的。因此,结构通常采用保证其不承受扭转的方式,所以钢结构设计规范中没有对钢梁的扭转计算。

09、无吊车砌体墙时,柱顶位移限值是h/100还是h/240?

答:轻钢规范确实对这个限制进行了修正,主要是因为1/100的柱顶位移不能保证墙体不被撕裂。同时,如果墙体建在框架内部(如内隔墙),我们在计算柱顶位移时不考虑墙体对框架的嵌入作用(夸张一点的比喻是框架-剪力结构)。

10. 最大刚度平面是多少?

答:刚度最大的平面是绕强轴旋转的平面。一般一个截面有两个轴,其中一个轴的转动惯量较大,称为强轴,另一个轴称为弱轴。

11、直缝钢管可以代替无缝管吗?

答:理论上结构钢管应该都一样,差别不是很大。直缝焊管不像无缝管那么规则,焊管的质心可能不在中心,所以作为受压构件使用时要特别注意。焊管焊缝出现缺陷的概率比较大,重要部位不能代替无缝管。无缝管受加工工艺限制,壁厚不能做的很薄(同口径无缝管平均壁厚比焊管厚)。

很多时候无缝管的效率不如焊管,特别是大口径的管道,无缝管与焊管最大的区别在于用于压力气体或液体的输送(DN)。

12、剪切滞后与剪切滞后有什么区别?它们各自的侧重点是什么?

答:剪力滞效应是结构工程中常见的力学现象,小到一个构件,大到超高层建筑,都有剪力滞效应的现象。

剪切滞后,有时也叫剪滞,本质是力学中的圣维南原理,其具体表现为在一定的局部范围内,剪切力只能起有限的作用,因此法向应力分布不均匀,这种法向应力分布不均匀的现象称为剪切滞后。

在墙体上开孔而形成的空心圆筒又称框架圆筒,开孔后,由于梁的变形,剪力传递被延迟,使柱内正应力分布呈抛物线状,称为剪力滞现象。

钢材许用应力计算公式_钢材应力应变图_钢材内应力

13、增加地脚螺栓的锚固长度对柱子的应力有什么影响?

答:锚栓内轴向拉应力分布不均匀,呈倒三角形分布,上部轴向拉应力最大,下部为0。随着锚固深度的增加,应力逐渐减小,最后在达到25~30倍直径时减小为0。因此,增加锚固长度是没有意义的。只要锚固长度满足上述要求,并在端部设置钩子或锚板,一般不会对基础混凝土造成破坏。

14、应力幅准则与应力比准则有何异同及各自的特点?

答:长期以来,钢结构的疲劳设计都是按照应力比准则进行的。对于一定的荷载循环次数,构件的疲劳强度σmax与应力比R所代表的应力循环特性密切相关。通过对σmax引入安全系数,可得到设计时采用的疲劳应力允许值[σmax]=f(R)。

将应力限制在 [σmax] 以内是应力比标准。

自从焊接结构开始用于承受疲劳载荷以来,工程界从实践中逐渐认识到,与此类结构的疲劳强度密切相关的不是应力比R,而是应力幅Δσ,应力幅准则的计算公式为Δσ≤〔Δσ〕。

[Δσ] 为允许应力幅,随结构细节和失效前的循环次数而变化。由于结构内部存在残余应力,应力幅应作为焊接结构疲劳计算的标准。对于非焊接部件,对于 R >= 0 的应力循环,应力幅标准完全适用,因为有残余应力和无残余应力的部件的疲劳强度差别不大。对于 R

15、什么是热轧,什么是冷轧? 两者有何区别?

答:热轧就是在1000度以上的温度下用辊子对钢材进行轧制的过程。通常板材最小只有2MM厚。钢材在高速加工时产生的变形热无法与钢材面积增大带来的散热相匹配,也就是很难维持1000度以上的温度进行加工。所以我们只好牺牲热轧这种高效廉价的加工方式,在常温下对钢材进行轧制,也就是对热轧材料进行冷轧,以满足市场对厚度更薄的需求。

当然冷轧也带来新的好处,比如加工硬化,增加了钢材的强度,但是不适合焊接,至少焊缝处的加工硬化消除了,高强度就没有了,回归到热轧材料的强度。冷弯型钢可以用热轧材料,比如钢管,也可以用冷轧材料。不管是冷轧还是热轧,2MM厚度都是一个准则,热轧材料最薄2MM厚,冷轧材料最厚3MM。

16、为什么梁式压弯构件需进行平面外和平面内稳定性计算,而当坡度较小时只需进行平面内稳定性计算?

答:梁的失稳形式只有平面外失稳,不存在平面内失稳。对于柱,在有轴力作用时,平面外和平面内的计算长度不同,所以有平面内和平面外的失稳验算。对于刚架梁,虽然称为梁,但其内力有一部分是轴力,所以严格来说,其验算应采用柱模型,即压弯构件应考虑平面内和平面外的稳定性。

但当屋面坡度较小时,轴力较小,可以忽略不计,因此可以采用梁模型,即不需要计算平面内的稳定性。规范(P33,第6.1.6-1条)的含义是,当屋面坡度较小时,斜梁构件只需计算平面内的强度,但仍需计算平面外的稳定性。

17、为什么次梁一般都设计成与主梁铰接?

答:次梁若与主梁做刚性连接,只要主梁两边同一位置有受力相同的次梁就可以了。如果没有,次梁端部的弯矩会使主梁扭转出平面,必须计算抗扭能力,涉及到扭转刚度、扇形惯性矩等。另外,刚性连接会增加施工工作量,现场焊接工作量也会大大增加,得不偿失,一般没有必要不做次梁刚性连接。

18、高强度螺栓的长度怎样计算?

答:高强螺栓的螺钉长度=2连接端板厚度+1个螺母厚度+2个垫圈厚度+3个螺纹长度。

19、屈曲后承载力的物理概念是什么?

答:屈曲后承载力主要指构件局部屈曲后继续承受荷载的能力。它主要发生在薄壁构件中,例如冷弯薄壁型钢。计算中采用有效宽度法考虑屈曲后承载力。

屈曲后承载力主要取决于板的宽厚比和板边的约束条件,宽厚比越大,约束越好,屈曲后承载力越高。在分析方法方面,目前国内外规范主要采用有效宽度法,但各国规范在计算有效宽度时考虑的影响因素有所不同。

20. 塑性算法是什么?屈曲后强度的考虑是什么?

钢材许用应力计算公式_钢材应力应变图_钢材内应力

答:塑性算法是指在静定超定结构中,在屈服强度期望的位置上出现塑性铰,从而达到塑性内力重分布的目的,而又必须保证结构不形成变刚度或瞬变体系。考虑屈曲后强度是指受弯构件腹板在失去局部稳定后,仍具有一定的承载能力,充分利用其屈曲后强度的构件计算方法。

21、软钩起重机与硬钩起重机有什么区别?

答:软钩起重机:指通过钢丝绳和吊钩吊起重物。硬钩起重机:指通过刚性体,如夹钳、料耙等吊起重物。硬钩起重机工作频繁,速度快。附在小车上的刚性悬臂结构可防止负载自由摆动。

22、什么是刚性拉杆,什么是柔性拉杆?

答:刚性拉杆既能承受压力,又能承受拉伸力,一般由双角钢和圆管制成;柔性拉杆只能承受拉伸力,一般由单角钢或圆管制成。

23、长细比与挠度有何关系?

回答:

1)挠度是构件受载荷后产生的变形,也就是它的位移值。

2)长细比用于表示轴向受力构件的刚度。长细比应该是一个材料性质。任何构件都具有这个性质。轴向受力构件的刚度可以用长细比来衡量。

3)挠度与长细比是完全不同的概念,长细比是杆件计算长度与截面回转半径之比,挠度是杆件受力后某一点的位移值。

24、地震烈度的四个等级是如何划分的?

答:抗震设防等级:1、2、3、4级。抗震设防烈度:6、7、8、9度。抗震设防类别:A、B、C、D。地震等级:常见地震、偶发地震、罕遇地震、罕见地震。

25. 角撑可以作为支撑使用吗?它与其他支撑有何不同?

回答:

1)角撑与支撑是两个结构概念,角撑用于保证钢梁截面的稳定性,支撑用于与钢框架共同构成结构体系的稳定性,保证其变形和承载力满足要求。

2)角撑可作为钢梁受压翼缘平面以外的支撑点,用于保证钢梁的整体稳定性。

26、钢结构轴向受拉构件设计时应考虑哪些因素?

回答:

1)在不产生疲劳的静载荷下,残余应力对拉杆的承载能力没有影响。

2)若拉杆截面发生突变,则变化点处的应力分布不再均匀。

3) 拉杆设计宜以屈服作为承载力的极限状态。

钢材内应力_钢材应力应变图_钢材许用应力计算公式

4)极限承载力状态应从毛截面和净截面两个方面考虑。

5)考虑净截面的效率。

27、钢柱弹簧刚度怎么计算?计算公式是什么?混凝土柱弹簧刚度、带圈梁的混凝土柱弹簧刚度怎么计算?计算公式是什么?

答:弹簧刚度是把柱子看作一个悬臂构件,在柱顶施加一个单位力,计算引起的侧向位移,这个位移就是弹簧刚度,单位一般为KN/mm。如果有圈梁,在没有圈梁约束的方向,弹簧刚度计算和悬臂构件一样。另一个方向,因为柱顶有圈梁,所以计算公式中的EI是该方向所有柱子的总和。

28. 什么是趋肤效应?

答:在竖向荷载作用下钢材许用应力计算公式,坡门式刚架的运动趋势是屋脊向下变形,檐口向外变形。屋面板以深梁的形式与支撑檩条一起抵抗这种变形趋势。

此时屋面板承受剪力,充当深梁的腹板,而边檩条则承受轴力,充当深梁的翼缘,显然屋面板的抗剪能力远大于其抗弯能力。

因此,表皮效应是指表皮板由于其剪切刚度的作用,抵抗引起板平面变形的荷载的能力。对于坡顶门式刚架,抵抗垂直荷载的表皮效应取决于屋面坡度,坡度越大,表皮效应越显著;而抵抗水平荷载的表皮效应则随坡度减小而增大。

蒙皮单元是构成整个结构蒙皮效应的部分,蒙皮单元由两刚架之间的蒙皮板、边缘构件、连接件和中间构件组成,边缘构件指相邻两刚架梁及边檩条(脊檩条、檐檩条),中间构件指中间的檩条。蒙皮效应的主要性能指标是强度和刚度。

29、规范8.5.6规定,吊车梁的横向加劲肋,其下端宜设下降圆弧,这是什么意思?

答:是指加劲肋端部应采用连续焊接,如角焊、环焊等,以防止腹板产生疲劳裂纹。

30、箱形柱内部隔墙最后一条焊缝怎样焊接?

答:采用电渣焊,质量容易保证!

31、如何解释悬臂梁与悬臂柱计算长度系数的差异?

答:悬臂梁的长度系数是1.0,悬臂柱的长度系数是2.0。柱是压弯构件,或者简单说是受压构件,所以要考虑稳定系数,所以是2。梁是受弯构件,所以应该是这个差值。

32、设计时挠度不满足规定,能用拱形来保证吗?

回答:

1)结构控制挠度,按正常使用极限状态进行设计。对于钢结构,挠度过大易影响屋面排水,造成恐惧。对于混凝土结构,挠度过大易造成局部耐久性损伤(包括混凝土裂缝)。笔者认为,建筑结构挠度过大引起的上述损伤,可通过加拱来解决。

2)有些结构容易起拱,如双坡门式刚架梁,若绝对挠度超过限度,可在生产时通过增加屋面坡度来调整。有些结构不易起拱,如大跨度梁,若相对挠度超过限度,则梁的各段都要起拱。由于拱形梁拼接后为折线,挠度变形为曲线,两线很难重合,会造成屋面不平整。对于框架扁梁来说,起拱就更不容易了,因为扁梁不能做成圆弧。

3)若计划采用拱架方法减少由挠度控制的结构用钢量,则必须减少挠度控制规定。此时必须控制活载作用下的挠度,而恒载引起的挠度则必须用拱架来保证。

33、钢结构柱中心座浆垫法是什么?

答:中心座浆垫法安装钢结构柱省工省时,施工精度可控制在2mm以内,综合效益可提高20%以上。

施工步骤如下:

1)按施工图进行钢柱基础施工(与通常的施工方法相同)。基础顶部应低于钢柱底部安装标高30~50mm,为中心座砂浆垫块的浇注做准备。

2)根据钢柱自重Q、螺栓预紧力F、基础混凝土承载强度P计算最小承载面积Amin。

3)用10或12mm厚钢板制作方形或圆形中心座垫,其面积不应小于最小承载面积Amin的两倍。

4)在已完工的基础上抹上砂浆,安放中心砂浆垫块。施工时应使用水平尺、水平仪等工具进行精确测量,保证中心垫块的水平度、垫块中心与安装轴线的一致性、垫块顶面标高与钢柱底面安装标高的一致性。

5)当基层砂浆层混凝土强度达到设计强度的75%以上时,进行钢柱吊装。钢柱吊装可直接进行,只需调整地脚螺栓即可进行调平找正。

6)进行二次灌浆,采用无收缩混凝土或微膨胀混凝土。进行二次灌浆。

34.轴心受压构件弯曲屈曲采用小挠度理论与大挠度理论,小挠度理论与小变形理论有何区别?

答:小变形理论认为结构变形后几何尺寸的变化可以忽略不计,内力计算仍以变形前尺寸为准!这里的变形包括所有变形:拉伸、压缩、弯曲、剪切、扭转及其组合。小挠度理论认为位移很小,属于几何线性问题。可以用挠度曲线方程近似,从而建立能量,推导出稳定系数。变形曲率可以用y"=1/ρ近似代替!

用“Y”代替曲率是小挠度理论,用于分析弹性杆。对于带弹簧的刚性杆则不是这种情况。另外,用大挠度理论进行分析并不意味着屈曲后载荷可以增加。例如,受压的圆柱壳在屈曲后只能在较低的载荷下保持稳定。简单来说,小挠度理论只能得到临界载荷,但无法确定临界载荷下或屈曲后的稳定性。大挠度理论可以解决屈曲后性能。

35.什么是二阶弯矩和二阶弹塑性分析?

答:对于很多结构,往往以未变形的结构作为计算图进行分析,结果已经足够准确。此时变形与荷载呈线性关系。这种分析方法称为几何线性分析,又称一阶分析。

对于某些结构,内力分析必须以变形结构为基础进行,否则结果误差会很大。此时变形与荷载的关系为非线性分析。这种分析方法称为几何非线性分析,又称二阶分析。以变形结构为计算基础,考虑材料的弹塑性性质(材料非线性)进行结构分析称为二阶弹塑性分析。

36.什么是“包辛格效应”?它对钢结构设计有重大影响吗?

答:包兴格效应是材料达到塑性变形后,停止加载后留下的不可逆变形,这种变形就是塑性变形,这种变形对结构是否有影响当然是可以想象的。

37.什么是钢的层状撕裂?

答:钢板的层状撕裂一般发生在板厚方向存在较大的拉应力时。在焊接节点处,当焊缝冷却时,会产生收缩变形。如果很薄或对变形没有约束,钢板就会发生变形,释放应力。

但如果钢板很厚或有加劲肋,相邻的板件会对钢板产生约束,使其不能自由变形,从而在垂直于板面的方向上产生很大的应力。在约束较强的区域,焊缝收缩引起的局部应力可能达到材料屈服极限的几倍,造成钢板的分层撕裂。

38、钢材或钢结构在什么情况下会发生脆性断裂?

答:钢或钢结构的脆性骨折是指应力低于钢结构的拉伸强度或屈服强度,尤其是焊接结构的屈服强度。

脆性裂缝主要是由于这些缺陷的发展而导致裂缝的不稳定膨胀。

 
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