钢结构专业典型问题

1、钢结构专业典型问题一、螺栓篇1、钢结构有哪几类连接方法？A：钢结构的常用连接方法有焊接、螺栓连接（普通螺栓连接、高强螺栓连接）、铆接。Q22、螺栓主要分类方式？A：按性能等级分为3.6、4.8、5.6、6.8、8.8、9.8、10.9等等级，8.8级及以上螺栓材质为低碳合金钢或中碳钢并经热处理（淬火+回火），通称高强度螺栓，8.8级以下通称普通螺栓。其中小数点前、后数字分别表示为螺栓材料的公称抗拉强度和屈强比值。普通螺栓常用有六角螺栓、双头螺栓、地脚螺栓等，高强螺栓分为扭剪型高强螺栓和大六角高强螺栓。普通按传力方式分为抗剪螺栓、抗拉螺栓、既受剪又受拉螺栓。抗剪连接依靠螺杆承压和抗剪来传递垂直于杆轴方向的外力，板件之间有相互错动的趋势；抗拉连接依靠螺杆抗拉来传递平行于杆轴方向的外力，板件之间有相互脱开的趋势；抗拉、剪联合作用的连接依靠螺杆既传递垂直于杆轴方向的外力，又传递平行于杆轴方向的外力。板件之间既有相对错动又有相互脱开的趋势。高强螺栓按计算、设计方法可分为摩擦型连接和承压型连接。摩擦型连接只靠挤压力产生的摩擦阻力传递剪力，并以剪力不超过摩擦阻力（不允许接触面滑移）作为设计准则。承压

2、型连接允许接触面滑移，以连接达到破坏的极限承载力作为设计准则，其承载力高于摩擦型，连接紧凑，但剪切变形比摩擦型大。Q33、螺栓的排列及螺栓间距要求？A：螺栓排列分为并列和错列，并列螺栓排列简单、整齐、紧凑，所用连接板尺寸小，但构件截面削弱大；错列螺栓排列不紧凑，所用连接板尺寸大，构件截面削弱小。螺栓边距和中距不宜太大，防止板件间因贴合不密，潮气侵入而腐蚀钢材；受拉构件，中距和边距太小时，对连接板截面削弱太多，有可能沿直线或折线发生净截面破坏，被连接钢材被剪坏；受压构件，沿作用力方向螺栓间距过大，被连接板件间容易凸曲。螺栓的最大、最小容许距离如下表所示。Q44、螺栓抗剪连接工作时的工作性能？A：抗剪连接是最常见的螺栓连接形式，经过抗剪试验可得试件上a、b两点间的相对位移与作用力间的关系曲线。从加载到构件破坏总共经过四个阶段。1）摩擦传力弹性阶段（O1斜直线段）：荷载靠板件间接触面的摩擦力传递，螺栓杆与孔壁间的间隙保持不变，处于弹性阶段此阶段很短，可略去不计。2）相对滑移阶段（12水平线段）：荷载增大，剪力达到摩擦力最大值，板件间产生相对滑移，直至螺栓杆与孔壁接触。3）弹塑性阶段（23曲线

3、）：螺栓杆除受剪力外，还承受弯矩和轴向拉力，孔壁受到挤压。达到“3”点时，螺栓或连接板达到弹性极限。4）破坏阶段（34曲线）：此阶段即使给荷载很小的增量，连接的剪切变形也迅速加大，直到连接的最后破坏。曲线的最高点“4”所对应的荷载即为极限荷载。Q55、螺栓破坏有哪些形式？A：螺栓破坏的形式主要有：螺栓杆被剪坏；孔壁被挤压破坏；板件被拉断；板件端部被剪坏；螺杆弯曲破坏。Q66、螺栓的紧固要求？A：普通螺栓的紧固：螺栓的紧固顺序应从中间开始，对称向两边进行。螺栓的紧固施工以操作者的手感及连接接头的外形控制为准，对大型接头应采用复拧，即两次紧固方法保证接头内各个螺栓能均匀受力；高强度螺栓连接副初拧、复拧和终拧应以接头刚度较大的部位向约束较小的方向、螺栓群中央向四周的顺序进行；高强度螺栓和焊接并用的连接节点，宜按先螺栓紧固后焊接的施工顺序。Q77、高强度螺栓长度确定方法？A：高强螺栓长度应以螺栓连接副终拧后外露2扣-3扣丝为标准计算，按下列公式计算。选用的高强度螺栓公称长度应取修约后的长度，应根据计算出的螺栓长度L按修约间隔5mm进行修约。L=L+LL=M+NS+3P式中：L：连接板总厚度；L

4、：附加长度，即紧固长度加长值，按下表进行取值；M：高强螺母公称厚度；N：垫圈个数，扭剪型高强螺栓为1个，大六角头高强螺栓为2个；S：高强度垫圈公称厚度，采用大圆孔或槽孔时，按实际厚度取值；P：螺纹的螺距，3P意思是螺栓露出3个丝扣长度。Q88、高强螺栓设计注意事项？A：高强螺栓预应力紧固不同于普通螺栓紧固，普通螺栓一般用扳手紧固，高强螺栓需用专用设备进行操作，对于斜向钢梁，特别需要注意紧固设备的操作空间最小间距，否则会导致部分高强螺栓无法紧固的。9、普通螺栓有哪些构造和工艺要求？A：普通螺栓作为永久性连接螺栓时，具有下列要求： 螺栓头和螺母侧应分别设置平垫圈，螺栓头侧放置的垫圈不应多于2个，螺母侧放置的垫圈不应多余一个； 承受动力荷载或重要部位的螺栓连接，设计有防松动要求时，应采取有防松动装置的螺母或弹簧垫圈，弹簧垫圈应放置在螺母侧； 对工字钢、槽钢等有斜面的螺栓连接，宜采用斜垫圈； 同一个连接接头螺栓数量不应少于2个； 螺栓紧固后外露丝扣不应少于2扣，螺栓紧固质量，可采用锤击法检查。Q1010、高强螺栓有哪些构造和工艺要求？A：高强螺栓的构造及工艺要求如下： 高强度大六角头螺栓连接副

5、由一个螺栓、一个螺母和两个垫圈组成，扭剪型高强度螺栓连接副由一个螺栓、一个螺母和一个垫圈组成； 安装环境气温不宜低于-10； 高强度螺栓现场安装时应能自由穿入螺栓孔，不得强行穿入； 高强度螺栓超拧需更换，并废弃换下来的螺栓，不得重复使用； 高强度螺栓长度应以螺栓连接副终拧后外露2-3扣丝为标准计算。二、场馆安装篇Q1与常规劲性钢柱不同，体育场馆中与钢柱连接的混凝土梁基本以斜梁为主，且角度变化大。为保证土建与钢构顺利交叉作业，劲性钢柱上钢筋孔需准确放样，且余量随着角度变化需进行适当调整。Q2桁架对接位置处分段接口不仅要错开200mm左右，而且要注意焊接顺序。焊接顺序应遵循：相贯焊缝对称施焊；先焊主弦杆管间对接焊缝，再焊斜腹杆与主弦杆的相贯焊缝、最后焊腹杆与腹杆间的对接焊缝；焊接时由中间往两边对称跳焊，防止扭曲变形。Q3胎架支撑、分段吊装是钢结构场馆中常见的一种施工方法，胎架选用要综合考虑施工安全、经济适用、租赁方便等因素。胎架顶部与钢构件接触位置处节点选择亦要受力合理、施工方便，且后期卸载方便。Q4场馆结构中，复杂形体支座节点、箱型构件连接节点、截面形状复杂的异形构件等受力复杂的节点常采

6、用铸钢件。为保证铸钢件与常规构件的对接质量，一方面模型中需对铸钢件进行精确定位，另一方面铸钢件本身的成型质量、精度、坡口选择等亦重要。Q5螺栓球加工前应复核设计师是否考虑到螺栓拧入后是否碰撞的问题，若有碰撞，应进行碰撞校核，确保有足够安装余量。螺栓球安装时，拧入深度要满足规范要求，避免拧入的深度相差太大，造成整体强度不均。Q6焊接球加工前应复核设计师是否考虑球内设置加劲肋，若需设而未设，应及时提出，防止焊接球由于强度不够出现大的变形。Q7支座加工前要将网架模型与支座模型进行合模，复核支座加劲板是否与螺栓球或杆件碰撞，若有碰撞，可通过改变支座大小、螺栓球大小、杆件角度等方法予以规避。Q8屋面水平支撑节点做法常见有相贯焊接、插板式连接等，根据具体项目现场实践，插板式连接不仅加工难度大、周期长，而且现场焊接难度大，符合结构受力前提下，建议采用常规的相贯焊接连接方式，可降低加工及施工难度。Q9现代体育场馆多造型优美，结构上体现为外侧圆管柱有倾斜且角度不同，若不加以定位标识，钢柱安装角度容易出错。深化设计时严格控制吊装耳板方向，并对加工厂做好技术交底，可很好的保证钢柱起吊后倾斜方向与实际方向相吻

7、合，方便现场吊装。Q10高钒索张拉有哪些安装注意事项？一些大跨度场馆需要用到高钒索，高钒索由专业单位制作，制作前施工方应尽早提供深化模型数据，专业单位依据施工方模型数据再出具设计图或模型后，施工方导入深化模型中再次进行复核，才能为高钒索张拉的顺利进行提供保障。三、焊接篇Q1焊接连接的优点：构造简单，不削弱构件截面，加工简便，焊接方法种类多，可采用自动化操作，节约钢材，效率高，刚度较大，整体性好，密封性能好。焊接连接的缺点：热影响区域内钢材金相组织发生变化，局部材质变脆；焊后存在焊接残余应力及残余变形，使受压构件承载力降低；焊接结构对裂纹很敏感，局部裂纹一旦发生，极易扩展至整体，低温冷脆较为突出。Q2钢材的可焊性是指在适当的设计和工作条件下，材料易于焊接和满足结构性能的程度。可焊性常常受钢材的化学成分、轧制方法和板厚等因素影响。为了评价化学成分对可焊性的影响，一般用碳当量（Ceq）表示，Ceq越小，钢材的淬硬倾向越小，可焊性就越好；反之，Ceq越大，钢材的淬硬倾向越大，可焊性就越差。碳当量Ceq（百分比）值可按以下公式计算：Q3钢结构的焊接过程是一个不均匀加热和冷却的过程，焊接时焊缝及其

8、附近的温度很高，而远处大部分金属不受热，主体金属的膨胀和收缩不均匀。冷却后，焊缝就产生了不同程度的收缩和内应力（纵向和横向），造成焊接结构的各种变形。一般来说，可以从设计和加工工艺两方面来降低焊接应力及焊接变形：设计措施：合理安排焊缝位置；合理的选择焊缝的尺寸；焊缝数量宜少，不宜过分集中，同时避免焊缝立体交错；尽量避免在母材厚度方向的收缩应力。工艺措施：合理安排焊接次序；采用反向变形；焊前预热，焊后回火。Q4钢结构常用焊接方法有手工电弧焊，自动（或半自动）埋弧焊，气体保护焊。手工电弧焊：通电后产生电弧使焊条中的焊丝熔化，滴落在焊件上被电弧所吹成的小凹槽熔池中。由焊条药皮形成的熔渣和气体覆盖着熔池，防止空气与熔化的液体金属接触，避免形成脆性易裂化合物。埋弧焊：电弧在焊剂层下燃烧的一种电弧焊方法。焊丝不涂药皮，但施焊端靠由焊剂漏头自动流下的颗粒状焊剂所覆盖，电弧完全被埋在焊剂之内，电弧热量集中，熔深大，适于厚板的焊接，具有很高的生产率，同时焊接质量好，焊件变形小。气体保护焊：利用二氧化碳气体或其他惰性气体作为保护介质的一种电弧熔焊方法。依靠保护气体在电弧周围形成局部保护层，以防止有害气体的侵入并保证焊接过程的稳定性。焊缝强度比手工电弧焊高，塑性和抗腐蚀性好，适用于全位置的焊接，有前进法和后退法。Q5常见焊接位置、接头形式、坡口形式、焊缝类型及管结构节点形式代号表示形式如下：Q6焊缝缺陷通长分为六类：裂纹、孔穴、固体夹杂、未熔合、未焊透、形状缺陷。裂纹：通常有热裂纹和冷裂纹之分。产生热裂纹的主要原因是母材抗裂性能差、焊接材料质量不好、焊接工艺参数选择不当、焊接内应力过大等；产生冷裂纹的主要原因是焊接结构设计不合理、焊缝布置不当、焊接工艺措施不合理，如焊前未预热、焊后冷却快等。处理办法是在裂纹两端钻止裂孔或铲除裂纹处的焊缝金属，进行补焊。孔穴：通常分为气孔和弧坑缩孔两种。产生气孔的主要原因是焊条药皮损坏严重、焊条和焊剂未烘烤、母材有油污或锈和氧化物、焊接电流过小、弧长过长，焊接速度太快等，其处理方法是铲去气孔处的焊缝金属，然后补焊。产生弧坑缩孔的主要原因是焊接电流太大且焊接速度太快、熄弧太快，未反复向熄弧处补充填充金属等，其处理方法是在弧坑处补焊。固体夹杂：有夹渣和夹钨两种缺陷。产生夹渣的主要原因是焊接材料质

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