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鋼結構必備知識38問（上）

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

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

02 H型鋼平接是怎樣規定的？

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, 設計焊接節點要尤其小心平接。

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。看具體圖紙要求。

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、簡支的節點，而且這種節點都應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確。

不過也有一種情況有可能出現頂緊焊接，就是頂緊的節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 鋼結構設計時，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。

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，經特殊工藝連續擠出發泡成型的硬質板材。具有獨特完美的閉孔蜂窩結構，有抗高壓、防潮、不透氣、不吸水、耐腐蝕、導熱系數低、輕質、使用壽命長等優質性能的環保型材料。

擠塑聚苯乙烯保溫板廣泛使用于墻體保溫、低溫儲藏設施、泊車平臺、建筑混凝土屋頂極結構屋頂等領域裝飾行業物美價廉的防潮材料。

擠塑板具有卓越持久的特性：擠塑板的性能穩定、不易老化。可用30--50年，極其優異的抗濕性能，在高水蒸氣壓力的環境下，仍然能夠保持低導熱性能。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構，且其閉孔率達99％，所以它的保溫性能好。

雖然發泡聚氨酯為閉孔性結構，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度等方面特點都優于其他保溫材料，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度：擠塑板的抗壓強度可根據其不同的型號厚度達到150--500千帕以上，而其他材料的抗壓強度僅為150--300千帕以上，可以明顯看出其他材料的抗壓強度，遠遠低于擠塑板的抗壓強度。

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凍等情況的出現，控制地面凍脹的情況，有效阻隔地氣免于濕氣破壞等。

06 什么是長細比?

回轉半徑=√（慣性矩/面積）  

長細比=計算長度/回轉半徑

答：結構的長細比λ＝μl/i，i為回轉半徑長細比。概念可以簡單的從計算公式可以看出來：長細比即構件計算長度與其相應回轉半徑的比值。

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

可以看看關于軸壓和壓彎構件的計算公式，里面都有與長細比有關的參數。對于受拉構件規范也給出了長細比限制要求，這是為了保證構件在運輸和安裝狀態下的剛度。對穩定要求越高的構件，規范給的穩定限值越小。

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，還是強軸方向屈曲？

答：當荷載不大時，梁基本上在其最大剛度平面內彎曲，但當荷載大到一定數值后，梁將同時產生較大的側向彎曲和扭轉變形，最后很快的喪失繼續承載的能力。此時梁的整體失穩必然是側向彎扭彎曲。

解決方法大致有三種：

1）增加梁的側向支撐點或縮小側向支撐點的間距。

2）調整梁的截面，增加梁側向慣性矩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，支座如能提供轉動約束，梁的整體穩定性能將大大提高。

08 鋼結構設計規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濟。于是，通常用構造保證其不受扭，故鋼結構設計規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：輕鋼規程確實已經勘誤過此限值，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部（如內隔墻），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構）。

10 什么叫做最大剛度平面?

答：最大的剛度平面就是繞強軸轉動平面，一般截面有兩條軸，其中繞其中一條的轉動慣性矩大，稱為強軸，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：結構用鋼管中理論上應該是一樣，區別不是很大，直縫焊管不如無縫管規則，焊管的形心有可能不在中心，所以用作受壓構件時尤其要注意，焊管焊縫存在缺陷的機率相對較高，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別嗎？它們各自的側重點是什么？

答：剪力滯后效應在結構工程中是一個普遍存在的力學現象，小至一個構件，大至一棟超高層建筑，都會有剪力滯后現象。

剪力滯后，有時也叫剪切滯后，從力學本質上說，是圣維南原理，具體表現是在某一局部范圍內，剪力所能起的作用有限，所以正應力分布不均勻，把這種正應力分布不均勻的現象叫剪切滯后。

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象，使柱中正應力分布呈拋物線狀，稱為剪力滯后現象。

13 地腳螺栓錨固長度加長會對柱子的受力產生什么影響？

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

14 應力幅準則和應力比準則的異同及其各自特點?

答：長期以來鋼結構的疲勞設計一直按應力比準則來進行的.對于一定的荷載循環次數,構件的疲勞強度σmax和以應力比R為代表的應力循環特征密切相關.對σmax引進安全系數,即可得到設計用的疲勞應力容許值〔σmax〕=f(R)。

把應力限制在〔σmax〕以內,這就是應力比準則。

自從焊接結構用于承受疲勞荷載以來,工程界從實踐中逐漸認識到和這類結構疲勞強度密切相關的不是應力比R,而是應力幅Δσ.應力幅準則的計算公式是Δσ≤〔Δσ〕。

〔Δσ〕是容許應力幅,它隨構造細節而不同,也隨破壞前循環次數變化。焊接結構疲勞計算宜以應力幅為準則,原因在于結構內部的殘余應力。非焊接構件，對于R >=0的應力循環，應力幅準則完全適用，因為有殘余應力和無殘余應力的構件疲勞強度相差不大。對于R<0的應力循環，采用應力幅準則則偏于安全較多。

15 什么是熱軋，什么是冷軋，有什么區別？

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。

當然冷軋又帶來新的好處, 如加工硬化,使鋼材強度提高, 但不宜焊, 至少焊處加工硬化被消除, 高強度也無了, 回到其熱軋材的強度了，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， 熱軋材最薄2MM厚,冷扎材最厚3MM。

16 為什么梁應壓彎構件進行平面外平面內穩定性計算,但當坡度較小時可僅計算平面內穩定性即可？

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

但當屋面坡度較小時，軸力較小，可忽略，故可用梁的模型，即不用計算平面內穩定。門規中的意思（P33, 第6.1.6-1條）是指在屋面坡度較小時，斜梁構件在平面內只需計算強度，但在平面外仍需算穩定。

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