钢结构基本原理辅导.ppt

钢结构 考前辅导 复习要点例题详解题型 第1 2章材料与设计原理 钢材的力学性能一 强度屈服强度fy 设计标准值 设计时可达的最大应力 抗拉强度fu 钢材的最大应力强度 fu fy为钢材的强度安全储备系数 理想弹塑性 工程设计时将钢材的力学性能 假定为一理想弹塑性体二 塑性 材料发生塑性变形而不断裂的性质重要指标 好坏决定结构安全可靠度 内力重分布 保证塑性破坏 避免脆性破坏 用伸长率衡量 三 韧性 钢材在断裂或塑变时吸收能量的能力 用于表征钢材抗冲击荷载及动力荷载的能力 动力指标 是强度与塑性的综合表现 用冲击韧性衡量 分常温与负温要求 四 冷弯性能 钢材发生塑变时对产生裂纹的抵抗能力 是判别钢材塑性及冶金质量的综合指标 五 可焊性 钢材在焊接过程中对产生裂纹或发生断裂的抵抗能力 以及焊接后具备良好性能的指标 通过焊接工艺试验进行评定钢结构的破坏形式塑性破坏与脆性破坏影响因素 化学成分 冶金质量 温度 冷作硬化 时效 应力集中 复杂应力 钢材性能的影响因素一 化学成分 C S P Mn Si二 冶金与轧制三 时效四 温度 正温与负温 热塑现象 冷脆现象五 冷作硬化六 应力集中与残余应力 残余应力的概念以及它的影响 七 复杂应力状态 强度理论 同号应力 异号应力 设计原理以概率论为基础的极限状态设计方法 分项系数表达式 两种极限状态 正常使用与承载能力极限状态 两种极限状态使用荷载不同 标准值和设计值 承载能力极限状态荷载使用设计值 正常使用极限状态荷载使用标准值 可靠性 安全性 适用性 耐久性的通称失效概率 结构不能完成预定功能的概率 可靠度 可靠性的概率度量 在规定的时间内 设计基准期 分5 25 50以及100年 规定的条件 正常设计 施工 使用 维护 完成预定功能的概率 可靠度的控制 控制失效概率小到一定水平 钢材的品种 牌号与选择品种 炭素钢Q235 低合金钢Q345 Q390 Q420牌号的表示方法 Q 屈服强度值 质量等级 碳素钢A D 低合金钢A E 冶金脱氧方法 F b Z TZ 影响选择的因素结构的重要性 结构的安全等级分一级 重要 二级 一般 三级 次要 荷载情况 动 静荷载 连接方法 Q235A不能用于焊接结构 环境温度 第3章钢结构的连接 钢结构的连接方法与特点焊接连接 对接焊缝 角焊缝螺栓连接 普通螺栓 高强螺栓铆钉连接 已基本被高强螺栓代替 焊缝连接一 焊接特性1 焊接方法 电弧焊 手工 自动埋弧以及气体保护焊 电阻焊和气焊 2 特点 省材 方便 适用强 热影响区变脆 残余应力与变形 质量变动大 3 焊缝缺陷 裂纹 气孔 未焊透 夹渣 烧穿等 4 焊接形式按焊件相对位置 平接 对接 搭接以及垂直连接 按施焊位置 俯焊 平焊 横焊 立焊以及仰焊 按截面构造 对接焊缝及角焊缝对接焊缝的构造与计算一 构造破口形式 I型 单边V型 双边V型 U型 K型及X型 引 落弧板变厚度与变宽度的连接 1 4斜面 质量等级与强度 一级综合性能与母材相同 二级强度与母材相同 三级折减强度二 计算 同构件 角焊缝的构造与计算一 构造 角焊缝分直角与斜角 锐角与钝角 两种截面 直角型又分普通 平坡 深熔型 凹面型 板件厚度悬殊时角焊缝设计及边缘焊缝 P56 图3 21 二 受力特性正面焊缝应力状态复杂 但内力分布均匀 承载力高 侧面焊缝应力状态简单 但内力分布不均 承载力低 破坏为45o喉部截面 设计时忽略余高 三 角焊缝的计算 普通螺栓连接一 连接性能与构造受剪连接的破坏形式 板端冲剪 螺杆受弯 螺杆剪切 孔壁挤压 板件净截面 直线 折线 构造满足前两种 e 2do t 5d 受剪连接受力方向螺栓受力不均 一定长度时需折减 受拉连接以螺杆抗拉强度为承载力极限 施工及受力要求 螺栓有排布距离要求 栓距 线距 边距 端距 分精制 A B级 及粗制 C级 不能用于主要受力连接 二 计算1 单个连接承载力 受剪连接抗剪与承压 受拉连接 拉剪共同作用2 螺栓群连接计算 轴力或剪力作用 弯矩轴力共同作用 扭矩 轴力 剪力共同作用其中 高强度螺栓连接一 高强螺栓的受力性能与构造按计算原则分摩擦型与承压型两种 摩擦型抗剪连接的最大承载力为最大摩擦力 承压型抗剪连接的对答承载力同普通螺栓 Nbmin 注意当连接板件较小时承压型的承载力小于摩擦型 受拉连接时两者无区别 都以0 8P为承载力 板件净截面强度计算与普螺的区别为50 的孔前传力 受剪连接时 螺栓受力不均 同普螺应考虑折减系数 由于承压型设计的变形较大 直接承受动荷不易采用 设计认为摩擦力主要分布在螺栓周围3d0范围内 二 计算 摩擦型螺栓连接计算1 抗剪连接2 抗拉连接 抗弯时旋转中心在中排 3 拉剪共同作用 承压型螺栓连接计算计算方法同普通螺栓连接 应注意抗拉承载力拉剪共同作用抗弯时旋转中心在中排 例题详解例题1 某T型牛腿 角焊缝连接 F 250kN Q235钢 E43型焊条 静荷载 确定焊脚尺寸 解 1 确定焊缝计算长度 两条L型焊缝 竖焊缝 lw1 200 5 195mm 水平焊缝 lw2 200 16 2 5 87mm 取lw2 85mm 2 求焊缝形心及惯性矩 3 力向形心转移4 受力控制点分项应力 下点 5 焊缝强度结算 6 焊脚尺寸确定 取 例题2 图示摩擦型高强螺栓连接 M20 10 9级 喷砂生赤锈 验算连接强度 已知 M 106k m N 384kN V 450kN 解 1 查取有关参数预拉力 P 155kN 摩擦系数 0 452 确定控制点经受力分析控制点为最上排螺栓 3 最上排螺栓分项受力轴力N 各螺栓均匀受拉弯矩M作用 最上排受最大拉力其中总拉力 剪力V 各螺栓均匀受剪4 承载力验算5 结论 连接承载力满足要求 第6章轴心受力构件 概述钢结构各种构件应满足正常使用及承载能力两种极限状态的要求 正常使用极限状态 刚度要求 控制长细比承载能力极限状态 受拉 强度 受压 强度 整体稳定 局部稳定 截面形式 分实腹式与格构式强度与刚度净截面强度 轴压构件如无截面消弱 整稳控制可不验算强度 刚度 注意计算长度 轴压构件的整体稳定典型的失稳形式 弯曲失稳 扭转失稳及弯扭失稳 理想构件的弹性弯曲稳定 欧拉公式 弹塑性弯曲失稳 切线模量理论 实际构件的初始缺陷 初弯曲 初偏心 残余应力 初始缺陷的影响 肢宽壁薄的概念 格构式截面 缀条式与缀板式 格构式轴压构件换算长细比的概念与计算 格构轴压构件两轴等稳的概念 实腹式同 单肢稳定性的概念 掌握整体稳定的计算公式与方法 实腹式截面局部稳定局部稳定的概念 板件的屈曲 局部失稳并不意味构件失效 但是局部的失稳会导致整体失稳提前发生 局部稳定承载力与支承条件 受力形式与状态及板件尺寸有关 局部稳定的保证原则 保证整体失稳之前不发生局部失稳等稳原则 局部稳定承载力等于整体稳定承载力 等强原则 局部稳定承载力等于某一整体稳定达不到的强度值 局部稳定的控制方法 限制板件的宽 高 厚比 掌握工字形截面局部稳定的计算公式与方法 第5节例题详解例题1右图示轴心受压构件 Q235钢 截面无消弱 翼缘为轧制边 问 1 此柱的最大承载力设计值N 2 此柱绕y轴失稳的形式 3 局部稳定是否满足要求 解 1 整体稳定承载力计算对x轴 翼缘轧制边 对x轴为b类截面 查表有 对x轴 翼缘轧制边 对y轴为c类截面 查表有 由于无截面消弱 强度承载力高于稳定承载力 故构件的最大承载力为 2 绕y轴为弯扭失稳 3 局部稳定验算 较大翼缘的局部稳定结论 满足要求 腹板的局部稳定结论 满足要求 试卷题型分析 一 选择题 主要考查一些基本概念根据题意在空格处添上相关内容 涉及1 6章所有内容 共计6道题 12分 例题 1 摩擦型高强度螺栓抗剪能力是依靠 C A栓杆的预应力B栓杆的抗剪能力C被连接板件间的摩擦力D栓杆被连接板件间的挤压力2 体现钢材塑性性能的指标是 C A屈服点B强屈比C延伸率D抗拉强度 试卷题型分析 二 简答题 主要考查基本概念 6题 30分 根据题意 简明正确回答 1 6章内容 共计6道题 例题1 简述哪些因素对钢材性能有影响 答 化学成分 冶金缺陷 钢材硬化 温度影响 应力集中 反复荷载作用 2 螺栓在构件上的排列有几种形式 应满足什么要求 最小的栓距和端距分别是多少 答 螺栓在构件上的排列有两种形式 并列和错列