架构一 | 经典钢结构设计38问

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01门式刚架问答看弯矩图时，可以看到弯矩，但不知道弯矩与杆件截面之间有什么关系？

答：弯曲构件的弯曲能力Mx/(γx*Wx)+My/(γy*Wy)≤f 其中W为截面阻力矩。 根据截面阻力矩，可手动计算出近似截面

02 H型钢平面接头有哪些规定？

答：想怎么接就怎么接，哈哈……主要考虑的是弯矩和/或剪力的传递。 另外，在动载荷较多的地方，设计平面连接的焊接接头时应特别小心。

03“刨顶”，刨顶后不需要焊接吗？

答：抛光紧固是一种传力方法，多用于承受动载荷的部位。 采用力传递方法来避免焊缝疲劳裂纹。 有的要求抛光和密封，无需焊接，有的则需要焊接。 具体见图纸要求。

接触面要求光滑度不低于12.5，并用塞尺检查接触面积。 刨、顶的目的是增加接触面的接触面积。 一般用于有一定水平位移的简支节点，此类节点宜采用其他连接方式（如法兰顶升，腹板可采用螺栓连接）。

一般这种接头需要刨平并紧固，无需焊接。 如果需要焊接，刨平和拧紧不利于焊接时熔体的渗透，焊缝质量会很差。 即使焊接部分没有倒角，我也不会要求严密。 拧紧和焊接是相互矛盾的，所以说拧紧部位再焊接是不准确的。

但也有可能出现紧焊的情况，即紧节点对其他自由度没有足够的约束，也没有其他零件提供约束。 可以在紧密的部位进行焊接，以限制其他方向的自由度。 这种焊缝属于安装焊缝，不能完全焊接，更不能作为主应力焊缝。

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； 影响正常使用或耐用性的局部损坏（包括裂纹）； 振动影响正常使用； 其他影响正常使用的特殊情况。

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，通过特殊工艺连续挤出发泡而成的硬质板材。 它具有独特、完美的闭孔蜂窝结构，是一种具有耐高压、防潮、气密、不吸水、耐腐蚀、导热系数低、质轻等优质性能的环保材料。使用寿命长。

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

挤塑板具有优良耐用的性能：挤塑板性能稳定，不易老化。 可使用30-50年。 具有优异的防潮性能，在高水蒸气压环境下仍能保持较低的导热系数。 挤塑板具有无可比拟的保温性能：挤塑板具有闭孔结构，其闭孔率达到99%，因此具有良好的保温性能。

发泡聚氨酯虽然具有闭孔结构，但其闭孔率比挤塑板小，仅为80%左右。 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：挤塑板根据其型号厚度的不同，抗压强度可以达到150--500 kPa以上，而其他材料的抗压强度只有150--300 kPa以上，可以明显看出可见其他材料的抗压强度远远低于挤塑板的抗压强度。

挤塑板具有万无一失的吸水性能：用于路面和路基下，可有效防止水渗透。 特别是在北方，可以减少霜冻的发生和受霜冻影响的土壤结冰，控制地面冻胀，有效阻挡地面空气免受湿气损害。

06什么是长细比？

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看出这个概念：长细比是计算出的构件长度与其对应的回转半径的比值。

从该公式可以看出，长细比的概念考虑了杆件的端部约束、杆件本身的长度以及杆件的截面特性。 长细比的概念对受压构件的稳定性计算有明显的影响，因为长细比较大的构件更容易变得不稳定。

可以看看轴压和弯曲分量的计算公式，都有与长细比相关的参数。 对受拉构件的规范还规定了细长极限要求，这是为了保证构件在运输和安装过程中的刚度。 对于稳定性要求越高的元件，规范给出的稳定性极限越小。

07 受弯工字梁受压翼缘的屈曲是沿工字钢的弱轴还是沿强轴？

答：当载荷不大时，梁基本上在其最大刚度平面内弯曲。 但当荷载达到一定值时，梁会同时产生较大的侧弯和扭转变形，最终很快失去继续承载荷载的能力。 能力。 此时梁的整体失稳必然是侧弯和扭转弯曲。

解决方案大致有三种：

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，增大梁的横向转动惯量Iy或干脆增大受压翼缘（如吊车梁上翼缘）的宽度。

3) 截面受梁端支座约束。 如果轴承能够提供旋转约束，那么梁的整体稳定性将大大提高。

08钢结构设计规范中为什么没有钢梁的扭转计算？

答：一般情况下，钢梁都是开口截面（箱形截面除外），其扭转截面模数比弯曲截面模数小一个数量级左右，也就是说其抗扭能力约为弯曲的1/1部分。 10、用钢梁来承受扭矩是不经济的。 因此，通常采用结构来保证不扭转，所以钢结构设计规范中没有钢梁的扭转计算。

09 在没有起重机的情况下使用砌体墙时，柱顶位移极限是h/100还是h/240？

答：轻钢规范确实修正了这个限制，主要是1/100的柱顶位移不能保证墙体不开裂。 同时，如果墙体建在刚架内部（如内隔墙），我们在计算柱顶位移时不考虑墙体对刚架的嵌入作用（夸张的比喻是框剪结构）。

10什么是最大刚度平面？

答：最大刚度平面是绕强轴旋转的平面。 通常，横截面中有两个轴。 其中一根转动惯量较大，称为强轴，另一根为弱轴。

11 请问是否可以用直缝钢管代替无缝管？

答：理论上结构钢管应该是一样的，差别不是很大。 直缝焊管不像无缝管那样规则。 焊管的质心可能不在中心，因此作为受压元件使用时，必须特别注意焊管是否有焊缝。 出现缺陷的概率比较高，重要部位不能替代无缝管。 无缝管的壁厚受加工工艺限制，不能做得很薄（同口径的无缝管平均壁厚比焊管厚）。

在很多情况下，无缝管材的效率不如焊管，尤其是大口径管材。 无缝管和焊管的最大区别在于它们在压力气体或液体输送（DN）中的用途。

12 剪切滞滞和剪切滞滞有什么区别吗？ 他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。 小到构件，大到超高层建筑，都可能出现剪力滞。

剪切滞后，有时也称为剪切滞后，本质上是力学中的圣维南原理。 具体表现为在一定的局部范围内，剪力所能发挥的作用有限，因而法向应力分布不均匀。 这种正应力分布不均匀的现象称为剪切滞后。

在墙壁上开孔形成的空心圆柱体也称为框架圆柱体。 开孔后，由于梁的变形，剪力传递存在滞后钢结构二次灌浆，导致柱内法向应力分布呈抛物线形，称为剪滞。

13 增加地脚螺栓锚固长度对柱子受力有何影响？

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，下部轴向拉应力为0。随着锚固深度的增加，应力逐渐减小，最终在达到25～30倍直径时降至0。 因此，增加锚固长度是没有用的。 只要锚杆长度符合上述要求，且端部有挂钩或锚板，一般不会损坏基础混凝土。

14、应力幅准则和应力比准则有何异同以及各自的特点？

答：长期以来，钢结构的疲劳设计都是根据应力比准则进行的。 对于一定次数的载荷循环，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。对σmax引入安全系数，设计许用疲劳应力值[σmax] = f可以得到(R)。

将应力限制在[σmax]内是应力比标准。

自从焊接结构被用来承受疲劳载荷以来，工程界从实践中逐渐认识到，此类结构的疲劳强度不是与应力比R密切相关，而是与应力幅Δσ密切相关。 应力幅准则的计算公式为Δσ≤[Δσ]。

[Δσ] 为许用应力幅值，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，焊接结构的疲劳计算应基于应力幅。 对于非焊接构件，对于R>=0的应力循环，应力幅准则完全适用，因为有残余应力的构件和无残余应力的构件的疲劳强度差别不大。 对于R

15 什么是热轧，什么是冷轧，有什么区别？

答：热轧是将钢材在1000度以上的温度下用轧辊压出的过程。 通常板材厚度小至2MM。 钢材高速加工时的变形热无法与钢材增加面积的散热相匹配，这意味着很难维持1000度以上的温度进行加工。 ，我们不得不牺牲热轧这种高效廉价的加工方法，在室温下轧制钢材，即将热轧材料再次进行冷轧，以满足市场对更薄厚度的需求。

当然，冷轧带来了新的好处，例如加工硬化，可以增加钢材的强度，但它不适合焊接。 至少消除了焊缝处的加工硬化，失去了高强度，恢复到热轧钢的强度。 冷弯型钢也可以使用热轧材料，例如钢管。 冷轧材料仍然是热轧材料。 2MM厚度是一个标准。 热轧材料最薄2MM，冷轧材料最厚3MM。

16 为什么要用梁来计算受弯构件的面外和面内稳定性，但当坡度较小时，只能计算面内稳定性？

答：梁仅具有面外不稳定性。 不存在梁的面内不稳定性这样的事情。 对于柱，当存在轴力时，计算的平面外长度和平面内长度是不同的，因此存在平面内和平面外失稳校核计算。 对于刚框架梁来说，尽管称为梁，但其部分内力始终是轴力。 因此，严格来说，其计算应采用柱模型，即压弯构件必须考虑平面内外稳定。 。

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，即不需要计算面内稳定。 门规（P33，第6.1.6-1条）中的含义是指当屋面坡度较小时，斜梁构件的强度只需在平面内计算，但仍需考虑外部稳定。飞机。

17 为什么次梁一般设计成与主梁铰接？

答：如果次梁与主梁刚性连接，主梁同一位置两侧有相同荷载的次梁即可。 否则，次梁端弯矩将扭转到主梁平面之外，必须计算抗扭力。 涉及到扭转刚度、风机转动惯量等，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。 得大于失，次梁一般不必不做刚性连接。

18 高强螺栓的长度如何计算？

答：高强螺栓螺钉的长度=2个连接端板的厚度+1个螺母的厚度+2个垫圈的厚度+3个螺纹孔的长度。

19 屈曲后承载力的物理概念是什么？

答：屈曲后承载能力主要是指构件局部屈曲后继续承载的能力。 它主要发生在薄壁构件中，例如冷弯薄壁钢。 计算时采用有效宽度法考虑屈曲后的承载力。

屈曲后承载力的大小主要取决于板的宽厚比和板边缘的约束条件。 宽厚比越大，约束越好，屈曲后的承载能力越高。 在分析方法上，目前国内外标准主要采用有效宽度法。 但各国标准在计算有效宽度时考虑的影响因素有所不同。

20什么是可塑性算法？ 什么是屈曲后强度？

答：塑性算法是指超静定结构中预期位置达到屈服强度时发生的塑性铰，从而达到重新分布塑性内力的目的，并且必须保证结构不形成变量或瞬态系统。 考虑屈曲后强度是指受弯构件腹板失去局部稳定性后，仍具有一定承载能力，充分利用其屈曲后强度的构件计算方法。

21软钩起重机和硬钩起重机有什么区别？

答：软钩起重机：是指通过钢丝绳和吊钩吊运重物。 刚性吊钩起重机：是指通过刚体吊运重物，如夹钳、耙子等。 硬钩起重机工作频繁。 运行速度高，小车附有刚性悬臂结构，防止起重物自由摆动。

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，又能承受拉力，一般采用双角钢和圆管，而柔性拉杆只能承受拉力，一般采用单角钢或圆管。

23 长细比与挠度的关系是什么？

回答：

1）挠度是构件受载后的变形量，即其位移值。

2）用长细比来表示轴向受力构件的刚度。 长细比应该是一种材料属性。 任何构件都具有的性质，轴心受力构件的刚度可用长细比来衡量。

3）挠度和细长度是完全不同的概念。 长细比是杆的计算长度与截面回转半径的比值。 挠度是构件受力后某一点的位移值。

24地震级别的四级是如何划分的？

答：抗震等级：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。地震级别：频繁地震、偶发地震、罕见地震、罕见地震。

25 角撑可以用作支撑吗？ 与其他支持有何不同？

回答：

1）角点和支撑是两个结构概念。 角撑的作用是保证钢梁断面的稳定性，而斜撑的作用是与钢架一起形成结构体系的稳定性，保证其变形和承载力满足要求。

2）角撑可在钢梁受压翼缘平面外作为支点。 用于保证钢梁的整体稳定性。

26 钢结构轴心受拉构件设计时应考虑哪些问题？

回答：

1）在不引起疲劳的静载荷作用下，残余应力对拉杆的承载能力没有影响。

2）如果拉杆截面发生突变，变化点处的应力分布不再均匀。

3) 拉杆设计应以屈服作为承载能力的极限状态。

4）极限承载力状态应从毛断面和净断面两方面考虑。

5）考虑净截面的效率。

27 钢柱弹簧刚度如何计算？ 计算公式是什么？ 混凝土柱的弹簧刚度和混凝土柱上有圈梁时的弹簧刚度如何计算？ 计算公式是什么？

答：弹簧刚度是根据立柱压在悬臂梁构件上，在立柱顶部施加单位力，计算产生的横向位移。 这个位移就是弹簧刚度，单位一般为KN/mm。 若有环梁，无环梁约束方向，弹簧刚度计算与悬臂杆件相同。 另一个方向，由于柱顶有环梁，计算公式中的EI为该方向所有柱的总和。

28 什么是集肤效应？

答：在竖向荷载作用下，坡屋面门式刚架的运动趋势是屋脊向下移动，屋檐向外变形。 屋顶板将以深梁和支撑檩条的形式抵抗这种变形趋势。

此时，屋面板承受剪力并充当深梁的腹板。 边檩承受轴向力，并起到深梁翼缘的作用。 显然，屋面板的抗剪力远大于其抗弯力。

因此，趋肤效应是指蒙皮板由于其剪切刚度而对引起板平面变形的载荷的抵抗作用。 对于坡顶门式刚架，抵抗垂直荷载的表皮效应取决于屋顶坡度。 斜率越大，集肤效应越显着； 而抵抗水平荷载的趋肤效应随着坡度的减小而增大。

构成整个结构趋肤效果的是趋肤单元。 蒙皮单元由蒙皮面板、边缘部件、连接件和两个刚性框架之间的中间部件组成。 边缘构件是指相邻的两根刚架梁和侧檩条（脊、檐檩条），中间构件是指中间的檩条。 集肤效应的主要性能指标是强度和刚度。

29 规范8.5.6规定，对于吊车梁的横向加劲肋，宜在肋下端升降圆弧。 这是什么意思？

答：是指加强筋端部必须采用连续焊接，如角焊、环焊等，防止腹板出现疲劳裂纹。

30箱柱内隔板最后一条焊缝是如何​​进行的？

答：采用电渣焊，质量容易保证！

31悬臂梁和悬臂柱的计算长度系数不同。 如何解释？

答：悬臂梁的计算长度系数为1.0，悬臂柱的计算长度系数为2.0。 该柱是一个弯曲构件，或者简单地处于压力下。 必须考虑稳定系数，所以取2。这应该是梁弯曲时的差值。

32 挠度不符合设计时的规定。 是否可以使用外倾角来确保这一点？

回答：

1）结构控制挠度，按正常使用极限状态设计。 对于钢结构来说，过大的挠度很容易影响屋面排水，给人一种恐惧感。 对于混凝土结构钢结构二次灌浆，过度的挠度会导致耐久性的局部损坏（包括混凝土裂缝）。 笔者认为，上述因建筑结构挠度过大而造成的损坏，可以通过起拱来解决。

2）有些结构容易发生拱拱，如双坡门式刚架梁。 如果绝对挠度超过极限，可在生产时通过增加顶板坡度来调整。 有些结构不容易形成拱形。 例如，对于大跨梁，如果相对挠度超过极限，则每个梁段都必须拱形。 由于拱梁拼接成折线，偏转变形为曲线，两条线很难重合。 会造成屋顶不平整。 对于框架扁梁来说，拱起来比较困难，而且扁梁也不能总是做成圆弧。

3) 如果计划使用拱形来减少挠度控制结构中的钢材用量，则必须降低挠度控制要求。 此时必须控制活载作用下的挠度，而恒载引起的挠度则通过起拱来保证。 。

33 钢结构柱中心座垫法是什么？

答：采用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）按照施工图进行钢柱基础施工（同通常施工方法）。 基础上表面应低于钢柱底面安装标高30～50mm，为放置中心座浆垫做好准备。

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

3）用厚度为10或12毫米的钢板制作方形或圆形中心座垫。 其面积不应小于最小承压面积Amin的两倍。

4) 将灌浆料放在已完成的基础上，并放置中心灌浆垫。 施工时需要使用水平仪、水平仪等工具进行精确测量，保证垫中心的水平度，保证垫中心与安装轴线一致，保证垫上方标高为与钢柱底部安装标高一致。

5）当座浆层混凝土强度达到设计强度75%以上时，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找平、找正。

6）二次灌浆宜采用无收缩混凝土或微膨胀混凝土。 进行二次灌浆。

34 轴压构件的弯曲和屈曲采用小挠度和大挠度理论。 小变形理论和小变形理论有什么区别？

答：小变形理论是指结构变形后几何尺寸的变化可以忽略不计，内力仍然按照变形前的尺寸计算！ 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，是一个几何线性问题。 它可以通过挠度曲线方程来近似，以建立能量并导出稳定性系数。 变形曲率可以近似为 y”=1/ρ!

用Y"代替曲率是用于分析弹性杆的小挠度理论。对于带有弹簧的刚性杆则不是这样。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，如果圆柱壳受压，则屈曲后只能在较低载荷下保持稳定。简单地说，小挠度理论只能得到临界载荷，而不能确定临界载荷下或屈曲后的稳定性。挠度理论可以解决后屈曲特性。

35 什么是二阶弯矩和二阶弹塑性分析？

答：对于很多结构，往往采用未变形的结构作为计算图进行分析，得到的结果足够准确。 此时，获得的变形与载荷之间存在线性关系。 这种分析方法称为几何线性分析，也称为一阶分析。

对于某些结构，内力分析必须基于变形结构进行，否则所得结果误差较大。 此时，得到的变形与载荷之间的关系呈现非线性分析。 这种分析方法称为几何非线性分析，也称为二阶（Second Order）分析。 以变​​形结构为计算基础，考虑材料的弹塑性（材料非线性）进行结构分析，属于二阶弹塑性分析。

36什么是“包金格效应”，它对钢结构设计影响大吗？

答：包辛格效应是材料达到塑性变形且停止载荷后留下的不可恢复的变形。 这种变形就是塑性变形。 当然，这种变形是否会对结构产生影响是可以想象的。

37 什么是钢材的层流撕裂？

答：钢板的层状撕裂一般发生在板厚方向存在较大拉应力时。 在焊接接头中，焊缝冷却时会发生收缩变形。 如果较薄或对变形没有约束，钢板就会变形并释放应力。

但如果钢板很厚或有加强筋并受到相邻板的约束，钢板就会受到约束而不能自由变形，从而在垂直于板面的方向上产生很大的应力。 In areas with strong constraints, the local stress caused by the shrinkage of the weld may be several times the yield limit of the material, causing lamellar tearing of the steel plate.

38 Under what circumstances does brittle fracture of steel or steel structures occur?

Answer: Brittle fracture of steel or steel structure refers to the damage that occurs suddenly when the stress is lower than the tensile strength or yield strength of the steel. Steel structures, especially welded structures, often have defects similar to cracks due to quality and structural reasons such as steel materials, processing and manufacturing, and welding.

Brittle fractures mostly occur due to the development of these defects and the unstable expansion of cracks. When the cracks slowly expand to a certain extent, the fractures will expand at a very high speed. The brittle fractures will suddenly occur without any warning and damage will occur.

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