钢结构教学-基础知识(教学PPT)

钢结构，第一章概要第二章建筑钢材第三章钢结构的连接第四章轴心受力部件第五章梁(受弯部件)第六章拉伸和弯曲部件，第一章概要，第一节钢结构的特征和应用第二节钢结构的设计方法第三节钢结构的设计要求第四节钢结构的发展方向第五节本课程的主要内容，特征和学习方法，第二，第一节钢结构的特征2、材质均匀，符合力学假设，安全可靠。 3、工厂化生产，工业化程度高，施工速度快。 4、钢结构耐热性不耐火易生锈，耐腐蚀性差。 3、2、钢结构应用，1、重结构和广范围建筑结构。 4、2、钢结构应用、2、多层、高层、超高层建筑结构。 5、2、钢结构应用、3、桅杆等高结构。6、二、钢结构应用、4、钢-混凝土组合结构。7、第二节钢结构的设计方法、极限状态设计法、能力极限状态、正常使用极限状态、经济、安全、适用、耐久、霸权、强度破坏、疲劳破坏、失去稳定、成为可变系统、 对第一节结构钢材的钢材性能要求第二节结构钢材的主要力学性能影响第三节结构钢材的力学性能的因素第四节复杂应力引起的结构钢材的屈服条件第五节钢材的破坏形式第六节结构钢材的种类、规格及其应用第七节结构钢材的接合材料9、 第1节结构钢材对钢材性能的要求、钢材性能要求、高强度、充分的变形能力(良好的塑性和韧性)、良好的加工性能、10、钢材的主要力学性能、强度、塑性、冲击韧性、冷弯曲性能、焊接性、z方向收缩率、屈服强度fy通过以拉伸强度fu为安全储备的设计、伸长率、截面收缩率来测定、 钢材承受动力负荷的能力，判别钢材塑性和冶金质量的综合指标，第三节钢材的主要力学性能，11、一、钢结构特点，1、材料强度高、强度比大的塑性韧性好。 2、材质均匀，符合力学假设，安全可靠。 3、工厂化生产，工业化程度高，施工速度快。 4、钢结构耐热性不耐火易生锈，耐腐蚀性差。 三、钢结构设计方法(极限状态设计法)，一、承载能力极限状态设计法二、正常使用极限状态设计法，四、钢材主要力学性能、强度、塑性、冲击韧性、冷弯性能、焊接性、z方向性能、二、钢结构应用、重工业现场、大跨度建筑屋顶、多层和超高层建筑、高耸结构、组合结构、 第十二节复杂应力作用下结构钢材的屈服条件，仅有正应力、剪应力、正应力和剪应力，第六节钢材的破坏形式、塑性破坏、脆性破坏、疲劳破坏、破坏时有较大塑性变形，破坏突然，几乎没有塑性变形，无明显变形突然破坏、原因： 1、 钢材质量差2、结构、构件的结构不适当3、制造安装质量差4、结构受到较大的动力负荷14、1、2、钢材的破坏形式、塑性破坏、脆性破坏3、产生脆性破坏的原因1、钢材的质量差2、结构、构件的结构不适当3、制造安装质量差4、结构受到较大的动力负荷15、 钢材疲劳破坏的影响因素、应力循环形式应力循环次数、应力集中程度和残馀应力、反复载荷引起的应力种类(拉伸、压缩应力、剪应力等)、应力宽度(最大应力与最小应力之差)、疲劳计算条件、直接受动力载荷反复作用的钢架构件及其连接、应力变化循环次数超过5万次、16、疲劳计算、1、常宽疲劳计算、例题：某轴心张力钢板(两侧为半自动切割)受到重复载荷作用，预期循环次数n=5105，其容许应力幅度为多少，2、喇叭疲劳计算、17、第七节结构钢材种类、规格及其选择、第一、结构钢材种类、Q235A.b、 1、q :指屈服强度；2、质量等级： AE五个等级(字顺越高质量越好)；3、脱氧方法： F-沸腾钢； b-半镇静钢z镇静钢(一般省略) TZ-特殊镇静钢。 注： 1、碳素结构钢(Q235 )成分： a、b、c、d四级，包括所有脱氧方法2、低合金结构钢(Q345Q390Q420 )成分： a、b、c、d、e五级，仅镇静钢和特殊镇静钢。18、2、结构钢材的选择原则、2、载荷特性、1、结构或构件的重要性、4、应力特性、3、连接方法、5、结构的工作温度、6、钢材的厚度、19、1、为什么对结构用钢要求高屈服强度和抗拉强度？ 2、结构用钢的力学性能是什么3、装载能力极限状态是什么？ 什么是正常使用极限状态？ 4、塑性破坏和脆性破坏的特点是什么？什么时候容易发生脆性破坏？ 5、导致构件脆性破坏的原因是什么？6、影响疲劳破坏的因素是什么？7、在什么情况下，构件需要管理疲劳强度？ 8、钢材中碳含量与钢材各力学性能有什么关系？ 9、在什么情况下会发生应力集中现象？ 对组件有什么影响？20、第三章钢结构的连接、第一节连接分类和特征第二节对接焊接设计第四节焊接残馀应力和焊接残馀应变第五节普通螺栓连接设计第六节高强度螺栓连接设计、21、第一节连接分类和特征、一、连接概要、连接、焊接连接、紧固件连接、22、二、焊接连接、焊接优点、 材料经济断面不减弱，接合密封性好，整体性好，焊接缺陷，焊接部附近材质变脆，产生残馀应力和残馀应变，23、焊接的接合形式和种类，按焊接方位、受力特征、角焊接、对接焊接、24、三、铆钉、螺栓接合、铆钉接合、普通螺栓接合用高强度螺栓接合、受压型、摩擦型、摩擦力剪切，用孔壁和螺栓棒剪切剪切，25、 第二节对接焊接的连接设计，一、对接焊接的结构，焊接材料与构件钢材的匹配，Q235用E43Q345用E50，对接焊接的坡口形式，参照P54图3.9，对于厚度不同的两钢板的对接，电弧焊接的问题，26，2，对接焊接的计算，1，轴向受力图中a=540mm、t=22mm、轴心张力设计值N=2150KN . 钢材为Q235BF，手动焊接，焊条为E43型，三级焊接，焊接使用起弧板。27、2、对接焊接受弯矩和剪力共同作用，28、1、焊接连接优缺点，优点：材料经济，断面不减弱，连接密封性好，整体性好。 缺点：焊接区附近材质变脆，产生残馀应力和残馀应变。二、焊接的连接形式和种类，一、被连接钢材的相对位置不同：对接、搭接、t行连接、角接合、二、实施焊接的方位不同：平焊、立焊、横焊、背焊、三、受力特征不同：对接焊、角焊、三、高强度螺栓连接(摩擦型、受压型)、四、对接焊的计算、一、轴向受力突起对接焊是弯矩与剪力的协同作用，第二、第三节圆角焊接的连接设计，一、圆角焊接形式，正面圆角焊接，侧面圆角焊接，倒角圆角焊接，二、圆角焊接截面形状，直角圆角焊接，倒角圆角焊接，30、三、圆角焊接的最小圆角尺寸、最大圆角尺寸、侧面圆角焊接的最小计算长度、侧面圆角焊接的最大计算长度、四、直角角焊接的强度管理、正面角焊接的管理、侧面角焊接的管理、r、33、1、受到轴心力作用时的角焊接的连接计算，例题1 :两钢板a、b用上下两块接合板进行连接众所周知，l1=500mm、l2=300mm、圆角焊接采用E43型的手动焊接(采用起弧板)，圆角高度hf=7mm，求出该圆角焊接能够承担的最大拉伸力n。34、例题2 :钢板a通过2根角焊固定在h型钢柱上，作用于钢板a的拉伸力N=500KN、L=600mm已知，焊条为E43手动焊接(采用电弧焊接)，焊角高度hf=8mm，等于30度。 试算焊接强度。 钢板a，h型钢柱，35，一，圆角焊接形式，正面圆角焊接，侧面圆角焊接，斜角焊接，(焊接长度方向受力的方向)，一，圆角焊接的尺寸要求，1，最小圆角尺寸，2，最大圆角尺寸，3，侧面圆角焊接的最小计算长度，4， 侧面圆角焊接的最大计算长度，36，例题3 :如下图所示，等腰山形钢212510通过角焊接与厚度8mm的节点板连接，不采用电弧焊接板，可知N=300KN，焊接角高度hf=8mm，焊接的最小长度l1和l2.37， 2、求出弯矩、轴向力和剪切力同时作用时的角焊接连接计算，例题1 :钢板a通过双角焊接固定在h型钢柱上，作用于钢板a的拉伸力N=500KN已知的L=600mm、偏心距离e=100mm的焊条采用E43手动焊接(采用起弧板) 钢板a、h型钢柱、38、例题2 :试验计算图3.43(a )所示牛腿与钢柱的角焊强度。 钢材为Q235，焊条为E43型，手工焊接。 负荷设计值N=365KN、偏心距离e=350mm、圆角尺寸hf1=8mm、hf2=6mm。 图3.43(b )是焊接的有效截面。39、第四节焊接残馀应力和焊接残馀变形、第一、产生焊接残馀应力的原因、第二、焊接残馀应力对结构性能的影响、第一、构件具有良好塑性时，残馀应力不影响构件的强度。 2、残馀应力降低了构件刚度和构件稳定承载能力。 3、残馀应力会降低构件的疲劳强度，使构件易发生脆性破坏。40、第五节普通螺栓的连接设计，一、普通螺栓的连接结构，一、螺栓的规格和标记，钢架一般选择c级(粗制)六角螺母螺栓，标记为m和螺栓直径(mm )，例如表示M16、M20等。 主要用于拉伸连接、二次构件和临时固定构件的剪切连接。2、螺栓的排列应考虑以下因素： 力的要求、结构的要求、施工的要求、41、2、普通螺栓的剪切连接的计算、普通螺栓连接按力分类，受剪切、拉伸、剪切连接的破坏形式、破坏形式、螺栓受剪切破坏、孔壁受压破坏、连接板受网截面破坏、螺栓弯曲、管理钢板的强度保证、结构要求保证、43、2、剪切连接的工作性能、0-1摩擦传动力的弹性阶段、1-2滑动阶段、2-3销直接传动力的弹性阶段、3-4销直接传动力的弹塑性阶段、44、3、 1根普通螺栓的剪切承载力计算、螺栓剪切破坏、孔壁挤出破坏、例题1:2截面-14400mm的钢板、双板(厚度7mm )与c级普通螺栓接合、螺栓M20、钢板q、45、4、普通螺栓组的轴心剪切承载力计算、例题2:2截面-14400mm的钢板为双板和c级普通螺栓的接合，使用螺栓M20、钢材Q235，试着计算了该接合所能负担的最大拉伸力n。 46、普通螺栓连接受力分类，受剪、受拉、受剪共同作用，1、受剪连接的5种破坏形式，螺栓杆受剪断破坏，孔壁受压破坏，2、普通螺栓组轴心的剪切承载力计算，47、 普通螺栓组的偏心剪切承载力计算、例题3、厚度12mm的钢板和h型钢柱的凸缘板(厚度14mm )由8个c级普通螺栓连接，钢板均为Q345，螺栓直径为20mm，孔径为21.5mm，F=200KN，e=100mm，螺栓水平间距为120mm，垂直间距为48、三、普通螺栓的拉伸连接计算，普通螺栓的拉伸强度设计值取螺栓钢材的拉伸强度设计值的0.8倍，考虑撬力的不良影响。 1、普通螺栓组的轴心通过拉伸承载力计算，例题3:h型钢柱和t型板通过m2的10根普通c型螺栓连接，轴向拉伸设计值n为250KN，可知管理该连接的强度。 已知49、2、普通螺栓组的偏心拉伸承载力计算、=、=、小偏心拉伸，例题4:h型钢柱和t型板用M22的10根普通c型螺栓连结，拉伸设计值n为250KN，偏心距离e=100mm，螺栓间的沿着y轴方向的间距为100mm，管理该连结的强度、50、剪切阻力、拉伸阻力、剪切阻力、拉伸阻力、拉伸阻力、拉伸阻力、拉伸阻力、拉伸阻力、拉伸阻力、拉伸阻力、拉伸阻力、拉伸阻力、拉伸阻力、拉伸阻力、拉伸阻力、拉伸阻力、拉伸阻力、拉伸阻力、拉伸阻力、拉伸阻力、拉伸阻力、拉伸阻力、拉伸阻力、 拉伸电阻、拉伸电阻、拉伸电阻、拉伸电阻、拉伸电阻、拉伸电阻、拉伸电阻、拉伸电阻、拉伸电阻、拉伸电阻、拉伸电阻、拉伸电阻、拉伸电阻、拉伸电阻、拉伸电阻、拉伸电阻、拉伸电阻、拉伸电阻、拉伸电阻、拉伸电阻、拉伸电阻、拉伸电阻、拉伸电阻、拉伸电阻、拉伸电阻、拉伸电阻、拉伸电阻、拉伸电阻， 拉伸阻力、拉伸阻力、52、3、普通螺栓接受剪切力和拉伸力联合作用的连接计算，螺栓杆通过剪切、拉伸破坏、孔壁的受压破坏、破坏形式，例题6:h型钢柱(凸缘厚度16mm )和t型板(凸缘厚度14mm )通过M22的8根普通c型螺栓连接，钢材通过Q345 、53、剪切电阻、拉伸电阻、剪切电阻、拉伸电阻、拉伸电阻、拉伸电阻、拉伸电阻、拉伸电阻、拉伸电阻、拉伸电阻、拉伸电阻、拉伸电阻、拉伸电阻、拉伸电阻、拉伸电阻、拉伸电阻、拉伸电阻、拉伸电阻、拉伸电阻、拉伸电阻、拉伸电阻、拉伸电阻， 拉伸阻力、拉伸阻力、拉伸阻力、拉伸阻力、拉伸阻力、拉伸阻力、拉伸阻力、拉伸阻力、拉伸阻力、拉伸阻力、拉伸阻力、拉伸阻力、拉伸阻力、拉伸阻力、拉伸阻力、拉伸阻力、拉伸阻力、拉伸阻力、拉伸阻力、拉伸阻力、拉伸阻力、拉伸阻力、拉伸阻力、拉伸阻力、拉伸阻力、拉伸阻力、拉伸阻力、拉伸受压型被吸引的时候两者没有区别。 3、受力传递机构要求，结构上除连接板边、端间距离1.5d0外，其馀均与普通螺栓相同。 4、高强度螺栓按强度等级分为10.9和8.8等级。 5、高强度螺栓预紧力(P99表3.6 )、55、2、摩擦型高强度螺栓紧固计算、1、单一螺栓的剪切承载力、2、单一螺栓的拉伸承载力、3、拉伸、剪切共同作用紧固计算、例题7、摩擦型高强度螺栓紧固Q235部件、m20、10.9级、喷砂已知： M=106k.m； N=384kN； V=450kN。、56、3、受压型高强度螺栓紧固、1、单螺栓拉伸承载力、2、单螺栓拉伸承载力、3、拉伸、剪切共同作用紧固计算、57、1 :一h型钢柱和一t型板紧固10个M24普通c级螺栓，拉伸设计值n为300KN，偏心距离e=100mm，沿螺栓间的y轴方向2、h型钢柱(凸缘厚16mm )和t形板(凸缘厚12mm )用M24普通的8根c形螺栓连接，钢材为Q345，F=220KN，偏心距离e=120mm，螺栓间的纵向间距为100mm，管理该连接的强度。 3、摩擦型高强度螺栓连接Q