结构选型钢结构PPT课件

第八章钢结构,8.1绪论,8.1.1钢结构的类型及组成,1、什么是钢结构？一些典型的钢结构建筑,钢结构是钢材（钢板和型钢）经过设计、加工，形成各种基本构件，如拉杆（有时还包括钢索）、压杆、梁、柱及桁架等，然后将这些基本构件按一定的方式通过焊接和螺栓连接组成的工程结构形式。,五大结构形式：,钢筋混凝土结构砌体结构木结构钢结构组合结构,“银色弯弓”架浦江全钢结构卢浦大桥,1、什么是钢结构,南浦大桥夜景,大跨度钢结构屋盖,钢结构高层建筑,2、结构形式及应用,（1）桁架,平面桁架空间桁架,（2）框架,（3）拱架,（4）索,（5）壳体,8.1.2钢结构的特点和应用范围,1、特点,强度高，重量轻塑性、韧性好材质均匀，工作可靠性高适于于机械化加工，工业化生产程度高减少砂、石、水泥用量，减轻对不可再生资源的破坏环保、可回收再利用，建筑造型美观密闭性能好,能制成不渗漏的密闭容器耐热性能好，耐火性能差。耐腐蚀性差,钢和混凝土容重比：3.4强度比：210136所以重量轻好处:(1)便于运输和安装(2)可跨越更大的跨度,2、应用范围,承受荷载大的结构（工业厂房）,大跨度建筑物体育馆、展览馆、影剧院、会议中心、机库,高层建筑,轻型钢结构,轻型钢结构是一个很模糊的概念，没有严格的定义。以下结构都可称为轻型钢结构：由冷弯薄壁型钢组成的结构；由热轧轻型型钢（工字钢、槽钢、H型钢、L型钢、T型钢等）组成的结构；由焊接轻型型钢（工字钢、槽钢、H型钢、L型钢、T型钢等）组成的结构；由圆管、方管、矩形管组成的结构；由薄钢板焊成的构件组成的结构；由以上各种构件组成的结构。,塔桅结构电视塔、天线、发射架、海洋平台,可拆卸和搬迁的结构流动展览馆、舞台、施工时的临时房屋、温室大棚等,挡水结构、容器、大直径管道储油库、煤气库、高炉等各种容器,大跨度桥梁,钢与混凝土组合结构,8.1.3有关钢结构的规范、规程及标准,建筑个可靠度设计统一标准（GB50068）建筑结构设计通用符号、计量单位和基本术语（GBJ83-85）建筑结构制图标准（GBJ105-87）,建筑结构荷载规范（GB50009）,钢结构设计规范(GB50017)冷弯薄壁型钢结构技术规范(GB50018-2002)网架结构设计与施工规程（JGJ7-91）高层民用建筑钢结构技术规程（JGJ99-98）门式刚架轻型房屋钢结构技术规程（CECS102:98）,1,2,3,钢结构工程施工质量验收规范(GB50205)钢结构工程质量检验评定标准(GB50221)建筑钢结构焊接技术规程(JGJ81-91)钢结构高强螺栓连接的设计施工及验收规程(JGJ82-91)网架结构工程质量检验评定标准(JGJ78-91)螺栓球节点网架(JGJ75.1-91)焊接球节点网架(JGJ75.2-91),4,5,与上述设计和施工规范、规程配套的钢材、焊条、型钢、钢板、紧固件等标准,8.1.4钢结构的发展,钢结构是由生铁结构逐步发展起来的，中国是最早用铁制造承重结构的国家。远在秦始皇时代（公元前二百多年），就有了用铁建造的桥墩。以后在深山峡谷上建造铁链悬桥、铁塔等，这些表明我国古代建筑和冶金技术方面的高度水平。,精品课件,26,20世纪50年代后，钢结构的设计、制造、安装水平有了很大提高，建成了大量钢结构工程，有些在规模上和技术上已达到世界先进水平。如采用大跨度网架结构的首都体育馆、上海体育馆、深圳体育馆，大跨度三角拱形式的西安秦始皇陵兵马俑陈列馆，悬索结构的北京工人体育馆、浙江体育馆，高耸结构中的200m高广州广播电视塔、210m高上海广播电视塔、325m高北京气象桅杆等，板壳结构中有效容积达54000m3的湿式储气柜等。,近期，随着钢结构设计理论、制造、安装等方面技术的迅猛发展，各地建成了大量的高层钢结构建筑、轻钢结构、高耸结构、市政设施等。如：位于上海浦东、420.5m高、88层、总建筑面积达28.7万m2的金贸大厦；总建筑面积达20万m2的上海浦东国际机场；主体建筑东西跨度288.4m、南北跨度274.7m、建筑高度70.6m、可容纳8万名观众的上海体育场；336m高、建于哈尔滨的黑龙江广播电视塔以及横跨黄浦江的南浦大桥、杨浦大桥、卢浦大桥等。,钢结构的发展方向,1、发展建筑钢材2、发展建筑钢结构3、发展钢结构施工工艺,我国钢结构的应用前景,（1）我国钢产量1亿多吨，质量可靠；（2）扩大钢材建筑市场：目前仅5%(500万吨左右)；（3）扩大应用范围：住宅、公共、商业；,（4）开发新材料：不锈钢，耐候钢，耐火钢，高强钢；（5）新体系、新理论：组合结构，预应力，索膜；（6）建筑结构一体化：新颖结构形式表现建筑。,精品课件,35,8.2建筑钢材,本节讲述建筑钢材（Q235、Q345、Q390及Q420）的主要机械性能及影响这些性能的主要因素；钢材受力的两种破坏形式及防止脆性破坏的措施；介绍我国目前生产的建筑钢材品种及规格。,精品课件,36,8.2.1建筑钢材的基本要求,较高的强度较好的塑性及韧性良好的加工性能良好的可焊性较好的抗锈蚀能力,现行钢结构设计规范（GBJ50017）推荐承重结构的钢材宜采用碳素结构钢中的Q235，及低合金高强度结构钢中的Q345、Q390及Q420钢。,精品课件,37,8.2.2建筑钢材的主要机械性能,一、强度和塑性单轴拉伸试验,屈服强度(yieldstrength)fy抗拉强度(tensilestrength)fu伸长率(elongation)d弹性模量E,E为常量，低碳钢有明显屈服点，fy作为破坏标志，fu/fy为强度储备，伸长率d表示塑性变形能力。,指标:,精品课件,38,为了简化计算，将图2-1所示应力-应变关系简化为图2-2。,实际设计中对se曲线的简化,fy,完全塑性fu作为安全储备,精品课件,39,伸长率根据试件原标距长度l0与试件中间部分的直径d0的比值为10或5而分为10或5，为试件拉断时原标距间长度伸长值与原标距比值的百分率。式中：l1为试件拉断后标距间长度。,断面收缩率是指试件拉断后，颈缩区的断面面积缩小值与原断面面积比值的百分率。式中：A0试件原来的断面面积；A1试件拉断后颈缩区的断面面积；,精品课件,40,二、冷弯(coldbending)试验冷弯角a,加工性能，塑性变性能力，材质均匀性，a=180度合格。指标：将根据试件厚度按规定的弯曲直径将试件弯曲1800，如表面无裂纹或分层则合格.,精品课件,41,三、冲击韧性,钢材的韧性是钢材在塑性变形和断裂的过程中吸收能量的能力，也是表示钢材抵抗冲击荷载或振动荷载的能力，它是强度与塑性的综合表现。钢材韧性通过冲击试验，测定冲击功(冲击韧性值Akv,单位J或akv单位J/cm2)来表示。钢结构设计规范对钢材的冲击韧性Akv有常温和负温要求的规定。选用钢材时，根据结构的使用情况和要求提出相应温度的冲击韧性指标要求。常温(20)和低温(0，-20，-40)试验.,精品课件,42,用带缺口（V型或U型）的标准试件（下图）进行冲击试验，试件破坏时截面单位面积吸收的能量，称冲击韧性。冲击韧性越好，表明钢材越不易脆断。,精品课件,43,四、可焊性,焊接接头和焊缝的冲击韧性及近缝区塑性不低于母材性能。(使用性能上的可焊性),（1）可焊性好意味着钢材施焊后能获得良好的焊接接头性能。,（2）评定可焊性好的标志,在一定的焊接工艺条件下，焊缝和近缝区均不产生裂纹(施工上的可焊性),精品课件,44,8.2.3建筑钢材的两种破坏形式,塑性破坏：破坏前有显著的变形，吸收很大的能量，延续时间长，有明显的塑性变形，断裂时断口呈纤维状，色泽发暗。,脆性破坏：破坏前无明显变形，破坏突然发生，断裂时断口平齐，呈有光泽的晶粒状。脆性破坏危险性大。,精品课件,45,8.2.4建筑钢材的种类、规格及选择,一、建筑钢材的种类,1、普通碳素钢按其屈服点高低，由高到低排列，分为1号、2号、3号、4号7号等，钢号越高，其含碳量越高，强度越高，塑性越低。建筑钢结构中最常用的是3号钢。,精品课件,46,命名规则,“QXXX”，例如Q235AF、Q235Bb、Q345EZ。其中Q：屈服强度的第一个拼音字母。XXX：屈服强度值，单位为N/mm2，结构用钢常有235、345、390。：质量等级，有A、B、C、D、E五等。其中A无冲击功规定；B有20C时的冲击功要求；C有0C时的冲击功要求；D有20C时的冲击功要求；E有40C时的冲击功要求，低合金钢才有E等。：脱氧方法，可分为F、b、Z和TZ，F表示沸腾钢，b表示半镇静钢，Z表示镇静钢，TZ表示特殊镇静钢，其中Z和TZ可不写。,精品课件,47,2、普通低合金钢普通低合金钢是在普通碳素钢中添加少量的一种或几种合金元素（总量5）以提高其强度、耐腐蚀性、耐热性、低温冲击韧性。其含碳量0.2%，以便钢材的加工和焊接。按加入的合金元素有：16Mn钢、16Mnq钢、15MnV钢、15MnVq钢和15MnVN钢等。,15MnV,命名规则,15表示含碳量为万分之15，Mn，V后无阿拉伯数字，表示其含量均1.5，若有数字，表示其含量的百分数。如：36Mn2Si,其中Mn的含量为2。,另外，在桥梁、造船、压力容器、锅炉等专业用钢材，分别在末尾加“q”、“c”、“r”、“g”，如：16Mnq，15MnVq,精品课件,48,3、特种钢,Z向钢,耐候钢,精品课件,49,二、建筑钢材的规格,1、钢板(plate),（1）热轧钢板和钢带（2）冷轧钢板和钢带，（3）花纹涂板(用作走道板和梯子踏板)，（4）高层建筑结构用钢板；薄板40mm；常用热轧板625mm，冷轧板0.62mm。,精品课件,50,2、热轧型钢(hot-rolledsection)工字钢，H型钢，T型钢，槽钢，角钢，圆管，方管，圆钢。,3、焊接型钢(weldedsection)I形，H形，T形，箱形，十字型。,精品课件,51,4、冷弯薄壁型