一級結構工程師考試系統(tǒng)輔導:結構材料
結構材料
3.1 學習要點
本章介紹工程結構常用之鋼材、混凝土、磚石、砌塊等材料的力學性能和強度取值,是后續(xù)構件承載能力、變形等設計計算的基礎。
1.材料的力學性能由強度指標,變形指標,冷彎、沖擊韌性等構成。作為強度指標的有比例極限、彈性極限、屈服極限(屈服點)和強度極限等參數(shù),結構設計用屈服極限作為強度指標。衡量變形能力除彈性模量(或變形模量)以外,還有延伸率、截面收縮率等塑性指標。冷彎是一個綜合性指標,沖擊韌性用沖擊功來定義。不同質量等級的鋼材除化學成分要求不同以外,對不同溫度下的沖擊韌性指標有要求。
2.材料強度有平均值fm,標準值fk和設計值f之分。平均值是若干標準試件按規(guī)范規(guī)定進行試驗,測得的材料屈服極限的平均值;而標準值則為具有95%保證率的材料強度取值,即低于平均值1.645倍標準差;材料強度設計值由標準值除以材料的分項系數(shù)(》1)而得到。
3.了解鋼材、鋼筋的分類和規(guī)格,掌握鋼材各種強度設計值(抗拉、抗壓、抗剪、承壓)的確定方法,熟悉鋼材的本構模型。
4.掌握鋼材焊接連接,螺栓連接的設計計算方法。
5.混凝土屬于人工石材,是典型的脆性材料,抗壓能力遠遠高于抗拉能力,其性能和配合比有關。了解混凝土受壓破壞機理、變形特點,掌握抗拉、抗壓、抗剪強度之間的差異,熟悉砼的應力-應變關系。
6.砌體的承載力和變形能力和塊體、砂漿,砌筑質量密不可分。了解塊體、砂漿的種類和強度等級,掌握砌體種類和強度取值,熟悉砌體的變形特性。
3.2 思考題
1.試繪出有明顯流幅的鋼材(鋼筋)的拉伸圖,說明各階段的特點,指出比例極限、屈服極限和強度極限(極限強度)的含義。
2.軟鋼和硬鋼的拉伸圖有何不同,抗拉強度設計值fy各對應于圖中何處的應力值?
3.鋼材的沖擊韌性如何定義?
4.鋼材質量等級分A、B、C、D、E級的依據(jù)是什么?
5.為什么說冷彎性能是衡量鋼材力學性能的一項綜合指標?
6.鋼材抗剪強度取抗拉強度的58%,依據(jù)何在?
7.何謂伸長率?何謂屈強比?
8.鋼材強度取值與尺寸有關,Q345鋼何時fy=345N/mm2?在其他情況下fy是小于還是大于345N/mm2?
9.角焊縫在彎矩、軸力、剪力、扭矩作用下的焊接強度是按哪種形式計算的?與對接焊縫有何區(qū)別?
10.高強度螺栓的預拉力起什么作用?預拉力的大小與承載能力有什么關系?高強度螺栓與普通螺栓計算有什么不同?摩擦型高強度螺栓與承壓型高強度螺栓有何區(qū)別?
11.在交變受力過程中,鋼材的疲勞計算是用最大應力、最小應力、平均應力、還是用應力幅?為什么不采用材料力學中的“疲勞極限”這一概念?
12.鋼筋進行冷加工的目的是什么?冷加工的方法有哪幾種?每種加工方法對強度有何影響?
13.何謂冷拉時效?
14.我國鋼筋混凝土結構中使用的鋼筋有幾種?熱軋鋼筋的強度分哪幾個等級,分別用什么符號表示?
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