水工钢结构

第一章

1、钢结构的特点（5优点，3缺点）

优点：a)强度高，重量轻; b)材料均匀，可靠性高; c)塑性和韧性好; d)便于机械化制造; e)安装方便，施工期短、密封性好 缺点：a)钢结构有低温冷脆现象; b)耐热性差; c)耐锈蚀性差。

2、钢结构在水工中的应用有哪些

1、活动式结构（钢闸门、阀门、拦污栅、船闸闸门、升船机和钢引桥）2、装拆式结构（施工用的钢栈桥，钢模板，装配式的混凝土搅拌楼，砂、石骨料的输送架）3、板结构（压力管道、囤斗、贮液罐、贮气罐）4、高耸结构（输电线路塔、微波塔、电视转播塔）5、大跨度结构（三峡水利枢纽升船机的承船厢）6、海工钢结构（钻井、采油平台结构）

第二章

1、钢结构的破坏形式

钢材的强度断裂破坏：塑性破坏（伴随有明显的变形的破坏）、脆性破坏（没有明显变形征兆的突然发生的破坏）

2、软钢的单向拉伸试验（四个阶段、四个性能指标）

(1)弹性及弹塑性阶段（2）塑性阶段（3）自强阶段（4）颈缩阶段

比例极限 屈服强度（取下限为屈服强度） 抗拉强度 伸长率（δ是衡量钢材塑性性能的一项主要指标，δ愈大，塑性愈好）

3、冷弯试验

冷弯试验是钢材的塑性、冷加工能力和显示钢材内部缺陷（分层、非金属加渣）状况的一项指标。

4、冲击韧性

冲断试样所消耗的能量的大小来衡量钢材的冲击韧Akv（冲击功）是衡量冲击韧性的指标。

5、钢材的防腐蚀措施

①涂料保护；②喷镀保护；③电化学保护。

6、化学成分对钢材的影响（C？OSPN？热脆？冷脆？有益？）

7、钢材浇铸成锭过程中脱氧程度不同分类？

浇注过程中因脱氧程度不同而分为沸腾钢（F）、半镇静钢（b）、镇静钢（Z）和特殊镇静钢(TZ)。

8、复杂应力对钢材的影响？（危险？安全？）

①同号平面应力状态，危险情况，应尽量避免②同号立体应力状态 危险情况，应尽量避免

③异号平面应力状态安全情况，可以出现④异号立体应力状态安全情况，可以出现

9、什么是应力集中？影响如何？

在缺陷或截面变化附近，主应力迹线曲折、密集，出现应力集中高峰的现象。（椭圆孔大于圆孔的影响）

10、什么是硬化？冷作硬化VS时效硬化？

钢材在弹性范围内重复加、卸荷载一般不致改变钢材的性能。当超过此范围后将引起钢材的性能变化，表现为钢材的屈服强度、弹性范围增加，塑性和伸长率降低，这一性质称为硬化

钢结构在制造过程中，在常温下进行冷加工，产生了很大的塑性形变而引起的钢的硬化现象，称为冷作硬化 钢材随时间进展将使屈服强度和抗拉强度提高、伸长率和冲击韧性降低，称为时效硬化。

11、温度对钢材的影响？

钢材的机械性能随温度的不同而有变化，钢材的塑性和冲击韧性会随温度的下降而降低

12、钢材的疲劳破坏主要取决于？

钢材的疲劳破坏与钢材的质量,构件的几何尺寸和缺陷等因素有关。主要取决于循环荷载在钢材内引起的反复循环应力的特征和循环次数。

在一定的循环次数下，发生疲劳破坏时的应力幅大小取决于？

在一定循环次数下，发生疲劳破坏的应力幅大小，主要取决于构件或连接的细部构造

13、疲劳计算应注意的问题？

a)直接承受动力荷载重复作用的钢结构构件和连接，当应力循环次数n≥50000时，应进行疲劳计算；

b)疲劳计算时，作用于结构的荷载取标准值；

c)在全压应力（不出现拉应力）循环中，裂缝不会扩展，故可不作疲劳验算；

d)试验证明，钢材静力强度的不同，对大多数焊接类的疲劳强度无明显影响

14、如何解释碳素钢和低合金钢的牌号？Q235-BF; Q345-C

碳素钢根据含碳量分：(生铁或铸铁) 高碳钢，中碳钢，低碳钢(熟铁)。Q235-BF（屈服强度为235N/mm2的B级沸腾钢）;Q345-C（屈服强度为345N/mm2的C级镇静钢）

15、建筑钢的选用原则

（1）结构所承受的荷载特性（2）结构类型及重要性（3）连接方法（4）结构的工作温度和所处的环境

16、Q235-F不适用的几种情况？

1、焊接结构（1）直接承受动力荷载或震动荷载且需要进行疲劳验算的；（2）低温

2、非焊接结构 （1）低温且直接承受动力荷载

17、结构可靠度的定义？

结构可靠度的定义：结构在规定的时间内，在规定的条件下，完成预定功能的概率。

规定时间：是指设计基准使用期，一般为50年。预定功能：

（1）能承受正常使用（施工）各种作用（2）正常使用时，工作性能良好（3）在正常维护下，要有足够的耐久性（4）偶然事件发生时和发生后，仍然保持必需的整体稳定性

18、可靠指标与失效概率的关系？

失效概率为Pf 结构可靠度为PS=1-Pf

19、容许应力计算方法用于计算哪些结构？

水工钢结构包括各种类型的钢闸门、压力钢管、拦污栅、升船机等。设计时必须遵守相应的规范。

第三章

1、钢材的三种连接方法及各自优缺点

焊缝连接 螺栓连接 铆钉连接

2、药皮的作用

稳定电弧；隔离空气；减缓冷却；改善焊缝性能。

3、焊缝主要缺陷有哪些？焊缝质量等级

常见的缺陷有裂纹、焊瘤、烧穿、弧坑、气孔、夹渣、咬边、未熔合、未焊透(不包括规定不焊透者)等 （其中裂纹的危害最大）

①三级焊缝只要求对全部焊缝作外观检查，符合三级质量标准；

②二级焊缝要求通过外观检查和超声波检验，其中要求超声波检验每条焊缝的20%长度；

③一级焊缝则要求通过外观检查和全部超声波检验及必要的X射线检验,对抗动力和疲劳性能有较高要求处可采用一级焊缝。

4、（对接焊缝的构造要求）

引弧板：影响计算长度；有引弧板lw=l；无引弧板lw=l-2t（t为较小焊件厚度）

5、（角焊缝的构造要求）

1）考虑焊口影响，计算长度取实际长度减去2hf。即lw=l-2hf

6、减小或消除

焊接焊接残余应力的措施

(1)设计角度，尽量避免三向拉应力的情况(2)制造方面，采取适当的焊接次序 焊缝较厚时采用分层焊，焊缝较长时采用分段焊(3)尽可能采用对称焊缝

7、减小或消除焊接变形的措施

(1)施焊前使构件有一个和焊接变形相反的预变形(2)采用合理的装配和焊接顺序(3)对于小尺寸的杆件，可在焊前预热，或焊后回火加热到600℃左右，然后缓慢冷却，可消除焊接变形。(4)机械矫正：锤击法

8、螺栓的分类及各自受力特点（普通、高强、锚固螺栓）

普通螺栓（粗制螺栓，精致螺栓）； 高强螺栓 （摩擦型、承压型）；锚固螺栓

受力（见p72）

9、高强螺栓的分类（承压型和摩擦型），二者的受力特点，计算方法的区别

承压型高强螺栓承载力设计值的计算方法与普通螺栓相同

10、（螺栓的构造要求）

11、如何解释螺栓的性能等级？4.6级？

4.6级的含义：4表示材料热处理后的最低抗拉强度fu为400N/mm26表示屈服强度与最低抗拉强度的比值（屈强比）

第四章

1、钢梁在进行结构设计时都应进行哪些计算

钢梁的弯曲强度，钢梁的剪应力强度，挠度，整体稳定性和局部稳定性以及验算。

2、钢梁的弯曲三个应力阶段，什么情况采用哪种阶段的计算方法。

a)弹性阶段； （ 直接动力荷载或受压翼缘自由外伸宽度与厚度比）

b)弹塑性阶段（静力荷载或间接动力荷载）;c)塑性阶段（超静定梁

）

3、钢梁的强度计算方法

4、影响钢梁整体稳定型的因素有哪些？如何提高钢梁的整体稳定性？

影响梁整体稳定的主要因素1）侧向抗弯刚度、抗扭刚度；2）受压翼缘的自由长度(受压翼缘侧向支承点间距); 3）荷载作用形式；4）荷载作用位置；5）梁的支座情况。

提高梁整体稳定性的主要措施1）增加受压翼缘的宽度；2)在受压翼缘设置侧向支撑。

5、轧成梁的设计步骤

（1）根据梁的跨度与荷载计算Mx（最大弯矩）和V（最大剪力）。注意：荷载为标准荷载要乘以分项系数。

（2）根据弯应力强度求得截面的抵抗矩；如果最大弯矩处有螺栓孔，W要加大10%-15%。（3）根据W从型钢表中选择型钢。

（4）验算弯应力强度；验算整体稳定性；如不合适重选。经济、安全。

（5）验算剪应力强度。

（6）挠度验算。

（7）腹板局部压应力验算(如果在两个主平面受双向弯曲时，应将荷载分解再进行求解。)

6、组合梁的设计步骤

（1）根据梁的跨度、荷载求Mmax，Vmax。

（2）根据强度、刚度、稳定、节省钢材—选择截面尺寸，有时在弯矩较小处，减小截面。

（3）计算梁的翼缘和腹板的连接焊缝。

（4）验算组合梁的局部稳定性和设计腹板加劲肋。

（5）设计组合梁各部件的拼接以及设计梁的支座和梁格的连接。

（6）绘制施工详图。

7、什么是最小梁高（推导），什么是经济梁高，如何选用梁高？

使组合梁在充分利用钢材强度的前提下，又正好满足梁的刚度要求的h

确定经济梁高的条件通常是使梁的自重最轻，并未考虑梁高对于整个承重结构重量的影响。

h与hec即使相差20%，梁重也只增大4%左右故选择较小的梁高同时要大于hmin

8、梁高的改变和翼缘的改变

9、组合梁的拼接方法

梁的拼接分为工厂拼接和工地拼接两种。

10、如何防止薄板失稳？

a)增加板厚;

b)在腹板两侧设置加劲肋

11、组合梁腹板加劲肋的配置规定

12、梁格的三种连接方式

三种形式：层叠连接、等高连接、降低连接

13、梁支座的三种形式

1）平板支座；2）弧面支座；3）辊轴支座。

第五章

1、柱的构成及分类

柱头、柱身、柱脚。

按柱身构造分类：实腹柱和格构柱（缀板式和缀条式）

2、对于理想轴心压杆，如何提高临界应力？

①减小计算长度；

②增大回转半径，即增大截面惯性矩。

3、实腹式轴心压杆整体稳定性验算方法？刚度验算方法？局部稳定性验算方法？

4、轴心受压实腹柱设计步骤

5、轴心受压格构柱的稳定性验算方法？实轴or虚轴！

格构式构件对虚轴（x轴）的稳定性

6、轴心受压格构柱设计步骤

7、梁和柱的连接方式

梁和柱的连接方式有顶面连接和侧面连接。

第六章

1、与实腹式钢梁相比，钢桁架的特点是什么？

①以弦杆代替梁的翼缘，以腹杆代替梁的腹板，在各结点上将腹杆用结点板与弦杆相连接；

②平面桁架整体受弯时，弯矩表现为上、下弦杆的轴心拉力和压力，剪力表现为腹杆的轴心拉力和压力;

③桁架还便于按照不同要求制成各种外形;

④钢桁架的高度经常较大，从而使整个结构具有较大刚度，稳定性好，但用材经济，是一种外形美观的格构式结构

⑤桁架杆件和节点较多，制造较为费工。

2、桁架按外形分类？各自特点是什么？

平行弦桁架（弦杆和腹杆长度均能一致，结点的构造可以统一，上、下弦杆的拼接数量较少）

梯形桁架（上弦带有缓坡，常用的坡度是1:8-1:12，以适应卷材(例如油毡)防水屋面的排水要求，它是厂房屋架的基本形式）

注｛杆件受力优于平行弦桁架｝

多边形桁架（由于外形接近于弯矩图形，这种桁架不但腹杆内力较小，各节间弦杆内力相差也不大。）

三角形桁架（上弦坡度：一般大于1:5，适用于轻屋面材料的屋架。跨度在18m以下由小角钢和圆钢组成的轻型钢屋架，比较经济）

三角形悬臂式桁架

3、桁架常用腹杆体系？

4、支撑的作用？

1)、保证桁架体系的空间几何稳定性。

2)为桁架弦杆提供必要的侧向支承点，可以减少受压弦杆在桁架平面外的计算长度，提高桁架的侧向刚度及稳定性。

3)支撑与桁架弦杆配合，承受垂直于桁架平面的各种荷载所引起的侧向弯曲及扭转作用，提高结构的侧向抗弯刚度和抗扭刚度。

4)使结构具有空间整体作用，改善桁架的工作性能。

5)支撑又可以保证结构安装的方便及可靠性。

5、桁架的计算长度的规定？

第七章

1、闸门的分类

（1）按闸门的功用可分为：工作闸门；事故闸门；检修闸门；施工闸门。

（2）按闸门结构形式可分为：平面闸门；弧形闸门；人字闸门。

2、平面钢闸门的组成

门叶结构、埋固构件和启闭闸门的机械设备

3、挡水时，水压力在闸门上的传递路径