2023年二級結構工程師考試知識點分析

2021-08-08 15:38:14 字數 4898 閱讀 5405

隱患之一——失穩鋼結構的失穩分兩類:整體失穩和區域性失穩。整體失穩大多數是由區域性失穩造成的,當受壓部位或受彎部位的長細比超過允許值時,會失去穩定。

它受很多客觀因素影響,如荷載變化、鋼材的初始缺陷、支承情況的不同等。支撐往往被設計者或施工者所忽視,這也是造成整體失穩的原因之一。在吊裝中由於吊點位置的不同,桁架或網架的桿件受力可能變號,造成失穩;腳手架傾覆、坍塌或變形大多是因為連桿不足、沒有支撐造成的。

很多可能發生荷載變化的重要結構如橋梁、桁架、水工閘門、飛彈發射架等,多採用超靜定結構,因它有贅餘桿件,可預防因乙個桿件失穩而造成整體失穩。又如鋼組合樑中由於腹板高而薄或翼緣寬而薄也會造成區域性失穩。

回顧歷史,值得我們警惕的是,隨著鋼結構的出現,就伴隨著失穩事故的發生,所以無論設計或施工,保證結構穩定應銘刻在心。

隱患之二——腐蝕如果失穩是急性病的話,腐蝕則是慢性病。普通鋼材的抗腐蝕效能較差,尤其是處於濕度較大、有侵蝕性介質的環境中,會較快地生鏽腐蝕,削弱了構件的承載力。例如轉爐車間的鋼屋架,平均腐蝕速度為每年0.

10-0.16mm.據統計,全世界每年鋼鐵年產最的30%~40%因腐蝕而失效,淨損失約10%.

我國在一次鋼筋混凝土屋架、木屋架、鋼木屋架和鋼屋架等的事故統計中發現,鋼屋架出現倒塌事故佔38.62%,而由於腐蝕並缺乏維修的原因佔比重很大。

過去對於外露鋼材僅僅是噴塗(刷)兩道防鏽漆,實踐證明,由於施工中不可能用塗料把空氣完全隔絕,在使用時也缺乏定期維護措施,所以這種作法效果並不顯著。用鍍鋅、噴鋁等消極作法,其成本和效果也不太理想。

近年來冶金行業採用在冶煉中加入適量的磷、銅、鉻和鎳,形成耐腐蝕的合金鋼,能在表面上形成緻密的防鏽層,起到隔離覆蓋作用,不失為一種積極作法。

隱患之三——火災鋼材的耐溫性較差,其許多效能隨溫度公升降而變化,當溫度達到430-540℃之間時,鋼材的屈服點、抗拉強度和彈性模量將急劇f降,失去承載能力。用耐火材料對鋼結構進行必要的維護,是鋼結構研究的乙個重要課原地垂直塌落,形成「扁餅」效應。這起震驚世界的事故,其直接原因是火災。

當然,排除這類事件的發生,還涉及方方面面,在這種情況下。噴塗防火塗料或灑水滅火系統均顯得無能為力。

建築物的耐火能力取決於建築構件耐火效能的好壞,在火災發生時其承載能力應能延續一定時間,使人們能安全疏散、搶救物資和撲滅火災。目前鋼結構用鋼盡量採用耐火高強度鋼,例如15mnv鋼就是在16mn鋼的基礎上加人適量的釩(0.04%-0.

12%),可使鋼的高溫硬度提高。另一方面應採用高效防腐塗料,特別是防火防腐合一的塗料。

1. 暗梁當樓面梁使用。這是最常見的錯誤。

暗梁之所以不能當樓面梁是因為其剛度不夠,荷載不能按自己設想的方式傳遞,即樓面荷載—板—暗梁—柱的傳遞方式幾乎是不可能的。這樣將大大低估板的內力。我個人認為,根據內力按最短距離傳遞的原則,用暗梁代替梁只有在板受集中力時,在集中力處沿板的最短方向(雙向板沿兩個垂直方向)設定暗梁,可以認為集中力由暗梁承受以滿足抗彎強度和裂縫要求,此時板的計算跨度絕對不能按支承於暗樑來考慮。

但很多時候,這種做法也沒有必要,直接加大板的受力鋼筋即可,除非因抗剪(沖切)需要箍筋而使用暗梁。

2. 與上乙個問題相對應的是,在剛度發生較大突變(增加)處,應視為梁。典型的問題是不同高程的板之間出現的錯台,錯台本身平面外剛度比較大,而板的平面外剛度較小,不管你是否願意,板上的荷載都要傳遞到錯台上,因此應當按樑來設計,尤其是抗剪鋼筋應滿足要求。

地下通道、車站遇到的這種情況較多,其荷載又比較大,但大多數人對錯臺的處理卻非常草率,這很令人擔憂。

3. 框架結構形成事實上的鉸接。最常見的是梁剛度比柱大的多,使柱對梁的約束作用較弱,形成事實上的鉸。

這樣減少了超靜定次數,於抗震不利,也難以形成「強柱弱梁」。 阪神**時,地鐵車站柱的破壞相當嚴重,也提醒我們不能忽視這個問題。地鐵車站頂底板可看作筏板,其梁的剛度當然大於柱,但中板處不宜將梁的剛度做得較大。

另外,地下工程如通道、涵洞、地鐵車站等,有時不小心也容易作成剛度較大的頂底板和剛度較小的側牆,這樣橫剖面就形成鉸接的四邊形,兩側牆土壓力相差較大時很容易失穩,也不利於抗震。

4. 板牆受力鋼筋置於分布鋼筋的內側。很多人總把分布鋼筋想象成類似梁的箍筋,因此配筋不小心就這樣倒置。

分布鋼筋的作用在於固定受力鋼筋位置,傳遞受力及防止溫度收縮裂縫,它不需要象梁柱箍筋那樣外包以防止鋼筋受壓向外鼓出,更重要的是,板牆截面高度較小,為增加有效高度發揮受力筋作用,一般情況下應當外接受力鋼筋。某些特殊情況,如地下連續牆,由於施工方便原因可犧牲板有效高度,將受力鋼筋內建。

5. 在緊靠柱的位置框架梁上搭梁。由於緊靠柱支承的位置,框架梁的轉動受到約束,當其上所搭的梁荷載較大時,將產生很大的扭矩,使框架梁的配筋變得困難。

某些設計人員將此處框架梁與搭接梁的連線看作鉸接,這是很不安全的,因為梁的塑性變形能力有限。

6. 板鋼筋不伸入上翻梁受力鋼筋之上。這在地面上結構中還不容易出現,但在地下工程中,由於結構形式不夠直觀,稍有疏忽就會犯錯。

最常見的是通道入口處頂板有一道收口的橫樑,其底部順板向下傾斜,形成不規則的梁。多數人配筋將此梁受力鋼筋仍然沿水平方向布置,板的縱向鋼筋則從下側錨入樑內。地下工程沒有完全的分布鋼筋,在這個橫樑處,板的縱向鋼筋實際上是受力鋼筋,不但要按受力鋼筋錨固,還應當在梁受力鋼筋之上。

另外,很多人認為此梁受力小,因而配筋馬虎。實際上,此梁由於單邊受力,有一定的扭矩,配筋應考慮板上荷載傳遞到此梁上。

7. 地鐵車站不計中板開洞。由於開洞的影響比較難算,也由於部分人對開洞影響沒有當成一回事,因而計算時都加以忽略。

當開洞較小時,這樣也許沒有多大影響,但地鐵車站有時在中板沿橫向平行布置三排樓、扶梯,嚴重削弱該處樓板剛度,雖然洞邊有加強的梁,但樑高受到限制,中板厚度通常都為400~500,因此不足以彌補其剛度的損失。至於加暗樑來加強洞口,更不能彌補計算模式與實際不符的不足

鋼材的鏽蝕:指其表面與周圍介質發生化學作用或電化學作用而遭到破壞。

鋼材鏽蝕不僅使截面積減小,效能降低甚至報廢,而且因產生鏽坑,可造成應力集中,加速結構破壞。尤其在衝擊荷載、迴圈交變荷載作用下,將產生鏽蝕疲勞現象,使鋼材的疲勞強度大為降低,甚至出現脆性斷裂。

根據鏽蝕作用機理,鋼材的鏽蝕可分為化學鏽蝕和電化學鏽蝕兩種。

1、化學鏽蝕:化學鏽蝕:指鋼材直接與周圍介質發生化學反應而產生的鏽蝕。

這種鏽蝕多數是氧化作用,使鋼材表面形成疏鬆的氧化物。在常溫下,鋼材表面形成一薄層氧化保護膜feo,可以起一定的防止鋼材鏽蝕的作用,故在乾燥環境中,鋼材鏽蝕進展緩慢。但在溫度或濕度較高的環境中,化學鏽蝕進展加快。

2、電化學鏽蝕:電化學鏽蝕:指鋼材與電解質溶液接觸,形成微電池而產生的鏽蝕。

潮濕環境中鋼材表面會被一層電解質水膜所覆蓋,而鋼材本身含有鐵、碳等多種成分,由於這些成分的電極電位不同,形成許多微電池。在陽極區,鐵被氧化成為fe2+離子進入水膜;在陰極區,溶於水膜中的氧被還原為oh-離子。隨後兩者結合生成不溶於水的fe(oh)2,並進一步氧化成為疏鬆易剝落的紅棕色鐵鏽fe(oh)3.

電化學鏽蝕是鋼材鏽蝕的最主要形式。

影響鋼材鏽蝕的主要因素:有環境中的濕度、氧,介質中的酸、鹼、鹽;鋼材的化學成分及表面狀況等。一些鹵素離子,特別是氯離子能破壞保護膜,促進鏽蝕反應,使鏽蝕迅速發展

典型試題:

1.某高層建築要求底部幾層為大空間,此時應採用那種結構體系:【d】

a.框架結構

b.板柱結構

c.剪力牆結構

d.框支剪力牆

2.高層建築各結構單元之間或主樓與裙房之間設定防震縫時,下列所述哪條是正確的?【a】

a.無可靠措施不應採用牛腿托樑的做法

b.不宜採用牛腿托樑的作法

c.可採用牛腿托樑的作法,但連線構造應可靠

d.可採用牛腿托樑的作法,但應按鉸接支座構造

地下空間結構出現裂縫的施工管理問題

砼配合比設計是否科學合理,水泥與外加劑是否相適應,砂石級配及其含泥量是否符合規範要求,砼坍落度控制是否合理,這些都影響到砼的質量及其收縮變形。

砼澆築震搗不均勻密實,施工縫和細部處理馬虎,會帶來結構開裂的後患;過震則使浮漿過厚,抹壓又不及時,則砼表面出現塑性裂縫,十分難看。外語學習網

邊牆拆摸板過早(1~3d),砼水化熱正處於高峰,內外溫差最大;砼易「感冒」開裂。

砼養護十分重要,但許多施工單位忽視這一環節,尤其是牆體和柱樑的保溫保濕養護不到位,容易產生收縮裂縫。某些露天構築物儘管當地濕度很大,但由於吹風影響,加速了砼水分蒸發速度,亦即增加乾縮速度,容易引起早期表面裂縫,風速對水分蒸發速度的影響見表2。這也許是夏季比秋冬季,南方比北方出現結構裂縫較多的原因。

從已建工程調查中發現,底板養護較好,出現裂縫概率較低,而底板上外牆裂縫概率很高約佔80%,這與保溫保濕養護不足有很大關係。

除上述技術因素外,施工管理不嚴,趕進度,偷工減料,工人素質差,施工馬虎等也是造成結構裂縫的人為因素。

地下空間結構裂縫產生的自生收縮原因

密封的砼內部相對濕度隨水泥水化的進展而降低,稱為自乾燥。自乾燥造成毛細孔中的水分不飽和而產生負壓,因而引起砼的自生收縮。高水灰比的普通砼(opc)由於毛細孔隙中貯存大量水分,自乾燥引起的收縮壓力較小,所以自生收縮值較低而不被注意。

但是,低水灰比的高效能砼(hpc)則不同,早期強度較高的發展率會使自由水消耗較快,以至使孔體系中的相對濕度低於80%.而hpc結構緻密,外界水泥很難滲入補充,在這種條件下開始產生自乾收縮。研究表明,齡期2個月水膠比為0.

4的hpc,自乾收縮率為0.01%,水膠比為0.3的hpc,自乾收縮率為0.

02%.hpc的總收縮中乾縮和自收縮幾乎相等,水膠比越小自收縮所佔比例越大。由此可知,hpc的收縮性與opc完全不同,opc以乾縮為主,而hpc以自幹收縮為主。

問題的要害是:hpc自收縮過程開始於水化速率處於高潮階段的頭幾天,濕度梯度首先引發表面裂縫,隨後引發內部微裂縫,若砼變形受到約束,則進一步產生收縮裂縫。這是高標號砼容易開裂的主要原因之一。

典型試題:

1.在下列地點建造相同高度的高層建築,什麼地點所受的風力最大?【a】

a.建在海岸

b.建在大城市郊區

c.建在小城鎮

d.建在有密集建築群的大城市市區

2.建築高度、設防烈度、建築重要性類別及場地類別等均相同的兩個建築,乙個是框架結構,另乙個是框架-剪力牆結構,這兩種結構體系中的框架抗震等級下述哪種是正確的?【c】

2023年二級結構工程師考試鋼鐵結構分析例圖

1.鋼結構對動力荷載的適應性較強,這主要是由於鋼材具有 b a 良好的塑性 b 良好的韌性 c 均勻的內部組織 d 良好的塑性和均勻的內部組織。2鋼結構一般不會因偶然超載或區域性超載而突然斷裂破壞,這是由於鋼材具有 a a 良好的塑性 b 良好的韌性 c 均勻的內部組織 d 良好的彈性。3下列哪項含...

2023年二級結構工程師考試模擬試題

3.在下列選項中關於梁的截面配筋構造,下列何項為正確。提示 非抗震設計,設圖中所配縱向受力鋼筋及箍筋均滿足承載力計算要求。答案 d 解析 參見 混凝土規範 第10.2.10條第2款。根據 混凝土規範 第10.2.6條,支座構造鋼筋2蟲10截面面積為157mrr12,小於梁中下部縱向受拉鋼筋2 25截...

2023年二級註冊結構工程師考試參考規範手冊

2014年度全國二級註冊結構工程師專業考試 所使用的規範 標準 規程 1 建築結構可靠度設計統一標準 gb 50068 2001 2 建築結構荷載規範 gb 50009 2012 3 建築工程抗震設防分類標準 gb 50223 2008 4 建築抗震設計規範 gb 50011 2010 5 建築地基...