结构工程硕士研究生《高等钢结构》期末复习题.docx

结构工程硕士研究生《高等钢结构》期末复习题一．解答题（每题10分）某压弯构件，弯矩绕强轴作用，弯矩作用平面外有足够的侧向约束，该构件是否会在弹性阶段出现整体失稳？说明原因不会。由于弯矩绕强轴作用，且平面外有足够的侧向约束，能够防止其发生平面外失稳，故不会发生弯扭失稳，只能发生弯曲失稳，一受力就进入弯曲阶段，所以弹性阶段不会发生整体失稳。如下图1所示一门式刚架钢结构厂房在施工过程中发生整体失稳倒塌，是分析其中产生的原因以及如何预防。钢结构在安装过程中，当尚未完全形成整体结构之前，属几何可变体系，构件的稳定性很差。因此必须设置足够的临时支撑体系来维持安装过程中的整体稳定性。若临时支撑设置不合理或者数量不足，轻则会使部分构件丧失稳定，重则造成整个结构在施工过程中倒塌或倾覆。相邻两榀刚架之间没有系杆连接，整个厂房沿着纵向没有设置柱间支撑。整个结构沿纵向是一个不稳定体系，很容易发生倒塌；横向平面内由于梁与柱刚接，是一个稳定体系，所以不会发生倒塌。某楼盖钢梁，梁顶现浇钢筋混凝土楼板，试问该梁是否会出现类似压弯构件的弯曲型失稳破坏？说明原因会。梁顶现浇混凝土楼板给钢梁施加均布荷载的同时也在钢梁弯矩作用平面外施加了足够的侧向约束，钢梁中和轴以上受压部分受力形式与压弯构件相似，且由于侧向约束而不会发生弯扭失稳，只能发生弯曲型失稳，只要压力达到弯曲型失稳的极值点，便会发生失稳破坏。不会。GB50017规范规定，当“有铺板（各种钢筋混凝土板和钢板）密铺在梁的受压翼缘上并与其牢固项链，阻止梁受压翼缘侧向位移时”，可以不计算量的整体稳定性。一是在自身平面内有很大的刚度；二是和梁翼缘应牢固项链。现浇板和翼缘之间的粘结足以阻止侧向位移。实际工程中的轴心受压构件，构件截面沿杆长均无削弱，请问该构件实际工作中是否可能在弹塑性阶段出现失稳？说明原因不会。由可知当构件还没进入弹塑性阶段时，已经发生了失稳。可能。对于一个理想轴心压杆，当临界应力时，钢材进入弹塑性阶段，因而发生失稳时，杆件的变形不再是弹性的，这种失稳叫做非弹性弯曲失稳。结合钢梁的弯曲强度理论和弯扭稳定理论解释：为什么当钢梁整体稳定系数计算值大于0.6时，必须对进行修正计算，并采用修正值评价钢梁的整体稳定承载力？工程上应用的梁大多为中等长度，它直接发生侧扭屈曲时，其最大纤维应力往往超过刚才的比例极限或达到屈服点，使界面形成了弹性区和塑性区两部分，由于塑性区界面的变形模量远小于弹性模量，从而降低了梁的各种有效刚度，使非弹性工作阶段的侧扭屈曲临界弯矩，较弹性阶段有较大的降低。即当时，梁已进入非弹性工作阶段，部分截面应力达到而形成塑性变形区，整体稳定承载力有明显降低，必须对进行修正。工程上应用的梁大多为中等长度，它直接发生侧扭屈曲时，其最大纤维应力往往超过刚才的比例极限或达到屈服点，使界面形成了弹性区和塑性区两部分，由于塑性区界面的变形模量远小于弹性模量，从而降低了梁的各种有效刚度，使非弹性工作阶段的侧扭屈曲临界弯矩，较弹性阶段有较大的降低。梁的整体稳定系数是按照弹性稳定理论求得到，所在大于0.6时，梁已进入非弹性工作阶段，部分截面应力达到而形成塑性变形区，整体稳定承载力有明显降低，必须对进行修正。为什么角焊缝计算时，均采用名义应力，而对接焊缝计算时，均采用理论计算应力？角焊缝受力后的应力分布很复杂，精确计算比较困难，试验表明，角焊缝破坏多在焊喉截面，故在计算时均以此截面为有效截面进行计算。而对接焊缝是焊件截面的组成部分，焊缝中的应力分布情况基本上与焊件原来的情况相同，故采用理论计算应力。单个摩擦性高强螺栓、承压型高强螺栓和普通螺栓在受剪时，其工作特性存在什么异同？作图解释之。普通螺栓：外力不大时，由构件间的摩擦力来传递外力，当外力超过极限摩擦力后构件之间出现相对滑移，螺栓开始接触构件的孔壁受剪，孔壁受压。摩擦型高强度螺栓：高强螺栓摩擦型连接是以外剪力达到板件接触面间由螺栓拧紧力所提供的可能最大摩擦力作为极限状态，也即是保证连接在整个使用期间内外剪力不超过最大摩擦力。板件不会发生相对滑移变形（螺杆和孔壁之间始终保持原有的空隙量），被连接板件按弹性整体受力。与前两种形式的螺栓的重要区别是完全不依靠螺杆的抗剪和孔壁的承压来传力，而靠钢板间接触面的摩擦力传力。承压型高强度螺栓：高强螺栓承压型连接中允许外剪力超过最大摩擦力，这时被连接板件之间发生相对滑移变形，直到螺栓杆与孔壁接触，此后连接就靠螺栓杆身剪切和孔壁承压以及板件接触面间的摩擦力共同传力，最后以杆身剪切或孔壁承压破坏作为连接受剪的极限状态。承压型高强螺栓可以滑动，螺栓也承受剪力，最终破坏相当于普通螺栓破坏（螺栓剪坏或钢板压坏）理论上，是否所有高强螺栓群连接时，都必须考虑螺栓群连接长度对承载力的影响？理论上来讲，对于普通螺栓和高强承压螺栓受剪螺栓群在长度方向各