钢结构和木结构

1、.1 .2 建筑用钢应符合的条件： 1 1、具有较高的强度、具有较高的强度 2 2、具有较高的塑性、韧性、耐疲劳性能、具有较高的塑性、韧性、耐疲劳性能 3 3、具有良好的工艺性、具有良好的工艺性 主要力学性能有：主要力学性能有： 强度、塑性、韧性、可焊性、强度、塑性、韧性、可焊性、 冷弯性能、耐久性等。冷弯性能、耐久性等。 强度：强度： 有屈服强度有屈服强度fyfy和抗拉强度和抗拉强度fufu两个指标两个指标 fy作为钢材强度标准值的取值依据；作为钢材强度标准值的取值依据； fu作为一种安全储备，使构件在弹塑性工作阶段具有较大的承载力。作为一种安全储备，使构件在弹塑性工作阶段具有较大的承载力。

2、 第一节第一节 钢结构钢结构 .3 冷弯性能：冷弯性能： 由冷弯试验来确定，是评价钢材力学性能和工艺性能，由冷弯试验来确定，是评价钢材力学性能和工艺性能， 钢材质量的一项综合性指标。钢材质量的一项综合性指标。 塑性：塑性： 主要指标有伸长率主要指标有伸长率 和断面收缩率和断面收缩率 冲击韧性：冲击韧性： 韧性是钢材在塑性变形和断裂过程中吸收能量的能力，韧性是钢材在塑性变形和断裂过程中吸收能量的能力， 亦即钢材抵抗冲击荷载的能力。亦即钢材抵抗冲击荷载的能力。 可焊性：可焊性： 可焊性是指钢材对焊接工艺的适应能力，要求钢材施可焊性是指钢材对焊接工艺的适应能力，要求钢材施 焊后能获得良好的焊接接头性

3、能。焊后能获得良好的焊接接头性能。 .4 耐久性耐久性-影响钢结构寿命的因素有：影响钢结构寿命的因素有： （1 1）钢材的腐蚀，通过油漆和定期维护措施，）钢材的腐蚀，通过油漆和定期维护措施， 控制硅和锰的含量；控制硅和锰的含量； （2 2）防止过大的实效硬化；）防止过大的实效硬化； （3 3）必要时测定高温和长荷载下的持久强度；）必要时测定高温和长荷载下的持久强度； （4 4）防止长期连续重复荷载或交变荷载下的疲劳断裂。）防止长期连续重复荷载或交变荷载下的疲劳断裂。 沸腾钢沸腾钢为脱氧不完全的钢。冶炼后期不加脱氧剂（如硅、铝等），浇注时钢液为脱氧不完全的钢。冶炼后期不加脱氧剂（如硅、铝等），浇

4、注时钢液 在钢锭模内产生沸腾现象（气体逸出）。在钢锭模内产生沸腾现象（气体逸出）。 镇静钢镇静钢为完全脱氧的钢。通常注成上大下小带保温帽的锭型，浇注时钢液镇静为完全脱氧的钢。通常注成上大下小带保温帽的锭型，浇注时钢液镇静 不沸腾。组织致密，偏析小，质量均匀。优质钢和合金一般都是镇静钢。不沸腾。组织致密，偏析小，质量均匀。优质钢和合金一般都是镇静钢。 半镇静钢半镇静钢为脱氧较完全的钢。脱氧程度介于沸腾钢和镇静钢之间，浇注时有沸为脱氧较完全的钢。脱氧程度介于沸腾钢和镇静钢之间，浇注时有沸 腾现象，但较沸腾钢弱。这类钢具有沸腾钢和镇静钢的某些优点，碳素钢中此腾现象，但较沸腾钢弱。这类钢具有沸腾钢和镇

5、静钢的某些优点，碳素钢中此 类钢是值得提倡和发展的。类钢是值得提倡和发展的。 .5 碳素钢：碳素钢： 按质量等级将钢分为按质量等级将钢分为A A、B B、CC、D D四级四级 A A级钢最差，只保证抗拉强度、屈服点、伸长率，级钢最差，只保证抗拉强度、屈服点、伸长率， 必要时也可附加冷弯试验的要求。必要时也可附加冷弯试验的要求。 B B、CC、D D级钢均保证抗拉强度、屈服点、伸长率、级钢均保证抗拉强度、屈服点、伸长率、 冷弯和冲击韧性冷弯和冲击韧性( (分别为分别为+20+20，00，-20)-20)等力等力 学性能。学性能。 钢结构中常用普通低碳钢和普通低合金钢：钢结构中常用普通低碳钢和普通

6、低合金钢： .6 如：如：Q235A Q235A 表示屈服强度为表示屈服强度为235 N/mm235 N/mm2 2的的A A级级 镇静碳素结构钢；镇静碳素结构钢； Q235D Q235D 表示屈服强度为表示屈服强度为235 N/mm235 N/mm2 2的的D D级级 特殊镇静碳素结构钢。特殊镇静碳素结构钢。 钢的牌号由屈服点中屈字汉语拼音的字首钢的牌号由屈服点中屈字汉语拼音的字首QQ， 屈服点数值（屈服点数值（N/mmN/mm2 2） 质量等级代号（质量等级代号（A A、B B、CC、D D） 脱氧方法代号（脱氧方法代号（F F、b b、Z Z、TZTZ） 沸腾、半镇静、镇静、特殊镇静钢；

7、沸腾、半镇静、镇静、特殊镇静钢； 等四个部分按顺序组成。等四个部分按顺序组成。 镇静钢（镇静钢（Z Z）特殊镇静钢（）特殊镇静钢（TZTZ）代号）代号Z Z、TZTZ可以省略，可以省略， C C 级为镇静钢，级为镇静钢，D D级为特殊镇静钢。级为特殊镇静钢。 .7 A A、B B、CC、D D、E E四个等级四个等级 A A级无需冲击韧性试验级无需冲击韧性试验 B B级级20 20 的冲击韧性的冲击韧性 CC级级0 0 的冲击韧性的冲击韧性 D D级级-20 -20 的冲击韧性的冲击韧性 E E级级-40 -40 的冲击韧性的冲击韧性 低合金钢低合金钢 分为分为Q295Q295、Q345Q34

8、5、Q390Q390、Q420Q420、Q460Q460。 Q345BQ345B屈服强度为屈服强度为345 N/mm345 N/mm2 2，B B级镇静钢；级镇静钢； Q390DQ390D屈服强度为屈服强度为390 N/mm390 N/mm2 2，D D级特殊镇静钢。级特殊镇静钢。 .8 1 1）钢板和钢带）钢板和钢带 钢带、钢板区别在成品形状钢带、钢板区别在成品形状 如如500500101021002100， 50050010 10 2 2）热轧型材（）热轧型材（工工、槽、角钢）、槽、角钢） 2020号以上的工字钢分号以上的工字钢分a a、b b 或或a a、b b、c c三类，其中三类，其

9、中a a类类 腹板最薄、翼缘最窄，腹板最薄、翼缘最窄， c c类最厚最宽类最厚最宽 如如I I32a32a、I I32b32b、I I32c 32c .9 2 2）热轧型材（工、）热轧型材（工、槽槽、角钢）、角钢） 从从1414开始，亦有开始，亦有a a、b b 或或a a、b b、c c规格的区分规格的区分 如如32a32a、 32b32b、 32c 32c 2 2）热轧型材（工、槽、）热轧型材（工、槽、角角钢）钢） 不等边角钢不等边角钢 “长肢宽长肢宽短肢宽短肢宽厚度厚度” 如如10010063638 8 等边角钢等边角钢“肢宽肢宽厚度厚度”如如1001008 8 .10 3 3）HH型钢

10、和型钢和T T型钢型钢 H H型钢与普通工字钢的区别型钢与普通工字钢的区别: : 翼缘宽，故早期有宽翼缘工字钢一说；翼缘宽，故早期有宽翼缘工字钢一说； 翼缘内表面无斜度、上下表面平行，便于与其它构件连接；翼缘内表面无斜度、上下表面平行，便于与其它构件连接； 1.1. 从材料分布形式来看，工字钢材料主要集中在腹板附近，愈向从材料分布形式来看，工字钢材料主要集中在腹板附近，愈向 两侧延伸，钢材愈少，而在轧制两侧延伸，钢材愈少，而在轧制H H型钢中，材料分布侧重在翼型钢中，材料分布侧重在翼 缘部分。缘部分。 所以，所以，H H型钢的截面特性要明显优越于传统的工、型钢的截面特性要明显优越于传统的工、

11、槽、角钢及它们的组合截面。槽、角钢及它们的组合截面。 H H型钢和型钢和T T型钢均分为三类：型钢均分为三类： 宽翼缘：宽翼缘：HW TWHW TW； 中翼缘：中翼缘：HM TMHM TM； 窄翼缘：窄翼缘：HN TNHN TN。 如如HW300HW300300300101015 15 .11 4 4）冷弯薄壁型钢）冷弯薄壁型钢 其截面形式有等边角钢、卷边等边角钢、其截面形式有等边角钢、卷边等边角钢、Z Z型钢、卷边型钢、卷边Z Z型型 钢、槽钢、卷边槽钢等开口截面以及方形和矩形闭口截面钢、槽钢、卷边槽钢等开口截面以及方形和矩形闭口截面 的管材。的管材。 5 5）钢管）钢管 有热轧无缝钢管和焊

12、接有热轧无缝钢管和焊接 钢管两大类，焊接钢管钢管两大类，焊接钢管 分为直缝焊、螺旋焊两分为直缝焊、螺旋焊两 种，用符号种，用符号“”后加后加 “外径外径厚度厚度” 如如1021025 5 螺旋焊管螺旋焊管 .12 连接方法有连接方法有焊接焊接、螺栓和铆钉连接三种、螺栓和铆钉连接三种 1 1、焊缝连接、焊缝连接 Welding connectionWelding connection 焊接连接是通过电弧产生热量，使焊接连接是通过电弧产生热量，使 焊条和焊件局部熔化，经冷却凝结焊条和焊件局部熔化，经冷却凝结 成焊缝，从而将焊件连接成一体。成焊缝，从而将焊件连接成一体。 优点：优点：任何形式的构件一

13、般都可直接相连，不削弱构件截任何形式的构件一般都可直接相连，不削弱构件截 面，用料经济，构造简单，加工方便，连接刚度大，密封性面，用料经济，构造简单，加工方便，连接刚度大，密封性 能好，可采用全自动或半自动作业，生产效率高。能好，可采用全自动或半自动作业，生产效率高。 缺点：缺点：焊缝附近钢材，在高温作用下形成热影响区，其金焊缝附近钢材，在高温作用下形成热影响区，其金 相组织和力学性能发生变化，导致局部材质变脆；焊接过程相组织和力学性能发生变化，导致局部材质变脆；焊接过程 中钢材受到不均匀的加温和冷却，使结构产生焊接残余应力中钢材受到不均匀的加温和冷却，使结构产生焊接残余应力 和残余变形，对结

14、构的承载力、刚度和使用性能有一定的影和残余变形，对结构的承载力、刚度和使用性能有一定的影 响。响。 .13 1. 1. 焊接原理焊接原理 钢结构常用的焊接方法是钢结构常用的焊接方法是电弧电弧 焊焊, ,包括包括手工电弧焊手工电弧焊、自动或半自动或半 自动埋弧焊自动埋弧焊及及气体保护焊气体保护焊等。等。 手工电弧焊手工电弧焊电路由焊条、焊钳、焊件、电焊机与导线组成。电路由焊条、焊钳、焊件、电焊机与导线组成。 通电引弧后，在涂有焊药的焊条端与焊件间产生电弧，使焊通电引弧后，在涂有焊药的焊条端与焊件间产生电弧，使焊 条熔化，熔滴滴入被电弧吹成的焊接溶池中，焊药燃烧在熔条熔化，熔滴滴入被电弧吹成的焊接

15、溶池中，焊药燃烧在熔 池周围形成保护气体，稍冷后在焊缝熔化金属表面形成熔渣，池周围形成保护气体，稍冷后在焊缝熔化金属表面形成熔渣， 以隔绝熔池中液体金属与氧、氮等气体的接触，避免形成脆以隔绝熔池中液体金属与氧、氮等气体的接触，避免形成脆 性易裂化合物，焊缝金属冷却后与焊件熔成一体。性易裂化合物，焊缝金属冷却后与焊件熔成一体。 .14 直流手工电弧焊直流手工电弧焊- -氩弧焊氩弧焊 多功能焊机多功能焊机 .15 焊条有焊条有碳钢焊条碳钢焊条和和低合金钢焊条低合金钢焊条。 其牌号为其牌号为E43E43、E50E50和和E55E55型等，型等，E E表示焊条，数字表示熔敷金表示焊条，数字表示熔敷金

16、属抗拉强度的最小值（单位为属抗拉强度的最小值（单位为Kgf/mmKgf/mm2 2）。）。 上图为上图为XWJ422XWJ422是钛钙型药皮的优质低碳钢电焊条。是钛钙型药皮的优质低碳钢电焊条。 一般情况下，焊条与母材的一般情况下，焊条与母材的 对应关系如下：对应关系如下： Q235Q235钢材，采用钢材，采用E43E43焊条；焊条； Q345Q345钢材，采用钢材，采用E50E50焊条；焊条； Q390Q390、Q420Q420钢材，采用钢材，采用 E55E55焊条。焊条。 .16 自动或半自动埋弧焊主要设备是自动电焊机，沿轨道按设定自动或半自动埋弧焊主要设备是自动电焊机，沿轨道按设定 速度移

17、动，通电引弧后，使埋于焊剂下的焊丝和附近的焊剂速度移动，通电引弧后，使埋于焊剂下的焊丝和附近的焊剂 熔化，熔渣浮在熔化的焊缝金属上面，使融化金属不与空气熔化，熔渣浮在熔化的焊缝金属上面，使融化金属不与空气 接触，并供给焊缝金属以必要的合金元素，随焊机的移动，接触，并供给焊缝金属以必要的合金元素，随焊机的移动， 颗粒状焊剂不断从料斗漏下，电弧完全被埋在焊剂之内，同颗粒状焊剂不断从料斗漏下，电弧完全被埋在焊剂之内，同 时焊丝自动地边熔化边下降，称为自动埋弧焊。时焊丝自动地边熔化边下降，称为自动埋弧焊。 ( (沿轨道推移过程由人工控制时，称为半自动埋弧焊沿轨道推移过程由人工控制时，称为半自动埋弧焊)

18、 ) 手工电弧直流手工电弧直流/ /直流脉冲氩弧焊两用机直流脉冲氩弧焊两用机 .17 门式全自动埋弧焊机门式全自动埋弧焊机 .18 H H型钢柱上型钢柱上 的焊缝的焊缝 .19 设备来自上海怡宾机电设备来自上海怡宾机电 气体保护焊是利用惰性气体或二氧化碳气体气体保护焊是利用惰性气体或二氧化碳气体 作为保护介质的一种电弧熔焊方法。直接依作为保护介质的一种电弧熔焊方法。直接依 靠保护气体在电弧周围形成局部的保护层，靠保护气体在电弧周围形成局部的保护层， 以防止有害气体侵入，从而保持焊接过程的以防止有害气体侵入，从而保持焊接过程的 稳定，气体保护焊又称气电焊。稳定，气体保护焊又称气电焊。 ( (最常

19、用的惰性气体是氩气最常用的惰性气体是氩气) ) 二氧化碳气体保护焊二氧化碳气体保护焊 .20 西湖国际大厦施工现场西湖国际大厦施工现场 采用二氧化碳气体保护施焊采用二氧化碳气体保护施焊 .21 杭州广播电视新楼施工现场杭州广播电视新楼施工现场 采用二氧化碳气体保护施焊采用二氧化碳气体保护施焊 .22 连接方式分为：连接方式分为： 对接连接、对接连接、 搭接连接、搭接连接、 形连接、形连接、 角接连接四种角接连接四种 .23 1. 1. 对接焊缝的形式与构造对接焊缝的形式与构造 a a）直边缝：适合板厚）直边缝：适合板厚t t 10mm 10mm b b）单边）单边V V形：适合板厚形：适合板厚

20、t t 101020mm 20mm c c）双边）双边V V形：适合板厚形：适合板厚t t 101020mm 20mm d d）U U形：适合板厚形：适合板厚t 20mm t 20mm e e）K K形：适合板厚形：适合板厚t 20mm t 20mm f f）X X形：适合板厚形：适合板厚t 20mm t 20mm 对接焊缝的优缺点对接焊缝的优缺点 优点：优点：用料经济、传力均用料经济、传力均 匀、无明显的应力集中，利匀、无明显的应力集中，利 于承受动力荷载于承受动力荷载 缺点：缺点：需剖口，焊件长度需剖口，焊件长度 要精确。要精确。 .24 （1 1）起落弧处易有焊接缺陷，所以用引弧板。但采

21、用引弧板施工复杂，）起落弧处易有焊接缺陷，所以用引弧板。但采用引弧板施工复杂， 除承受动力荷载外，一般不用，计算时将焊缝长度两端各减去除承受动力荷载外，一般不用，计算时将焊缝长度两端各减去5mm5mm。 （2 2）变厚度板对接，在板的一面或两面切成坡度不大于）变厚度板对接，在板的一面或两面切成坡度不大于1 1：4 4的斜面，避的斜面，避 免应力集中。免应力集中。 （3 3）变宽度板对接，在板的一侧或两侧切成坡度不大于）变宽度板对接，在板的一侧或两侧切成坡度不大于1 1：4 4的斜边，的斜边， 避免应力集中。避免应力集中。 有引弧板的对接焊缝在受压时与母材等强，但焊缝的抗拉强度与焊缝质有引弧板的

22、对接焊缝在受压时与母材等强，但焊缝的抗拉强度与焊缝质 量等级有关。量等级有关。 .25 .26 .27 连接方法有焊接、连接方法有焊接、螺栓螺栓和铆钉连接三种和铆钉连接三种 2 2、螺栓连接、螺栓连接分为普通螺栓连接和高强分为普通螺栓连接和高强 度螺栓连接度螺栓连接 优点优点：施工工艺简单，安：施工工艺简单，安 装方便，特别适用于工地装方便，特别适用于工地 安装连接，工程进度和质安装连接，工程进度和质 量易得到保证。量易得到保证。 缺点缺点：因开孔对构件截面：因开孔对构件截面 有一定的削弱，且被连接有一定的削弱，且被连接 的板件需要相互搭接或另的板件需要相互搭接或另 加拼接板或角钢等连接件，加

23、拼接板或角钢等连接件， 因而比焊接连接用材较多，因而比焊接连接用材较多， 构造也较繁。构造也较繁。 .28 1 1）普通螺栓连接）普通螺栓连接 螺栓连接施工简单，固定螺栓连接施工简单，固定 可靠，无需专用设备，广可靠，无需专用设备，广 泛用于临时固定构件及可泛用于临时固定构件及可 拆卸结构的安装。拆卸结构的安装。 分为分为A A、B B、CC三级三级 A A、B B级螺栓级螺栓( (旧称精制螺栓旧称精制螺栓) )， CC级螺栓级螺栓( (旧称粗制螺栓旧称粗制螺栓) )。钢。钢 结构采用的普通螺栓形式为大结构采用的普通螺栓形式为大 六角头型，粗牙普通螺栓，其六角头型，粗牙普通螺栓，其 代号用字母

24、代号用字母MM和公称直径的毫和公称直径的毫 米数表示。米数表示。 建筑工程中常用建筑工程中常用M16M16、M20M20、 M22M22、M24M24等。等。 A A、B B级螺栓加工精制，精度高级螺栓加工精制，精度高 要求要求I I类孔，孔径与栓径相同，类孔，孔径与栓径相同， 栓杆和螺孔间空隙仅为栓杆和螺孔间空隙仅为0.3mm0.3mm 左右。在钢结构中已很少采用左右。在钢结构中已很少采用 CC级螺栓由圆钢压制成，表面级螺栓由圆钢压制成，表面 粗糙，要求粗糙，要求类孔，孔径比螺类孔，孔径比螺 栓杆径大栓杆径大1.51.53mm3mm。 传递剪传递剪 力时，变形大，但传递拉力时力时，变形大，但

25、传递拉力时 性能尚好，且成本低，故多用性能尚好，且成本低，故多用 于承受拉力的安装螺栓连接、于承受拉力的安装螺栓连接、 次要结构中。次要结构中。 .29 2 2）高强度螺栓连接）高强度螺栓连接 优点优点是施工简便、受力好、耐疲劳、可拆换、工作安全可靠。是施工简便、受力好、耐疲劳、可拆换、工作安全可靠。 已广泛用于钢结构连接中，尤其适用于承受动力荷载的结构中。已广泛用于钢结构连接中，尤其适用于承受动力荷载的结构中。 按传力方式分为按传力方式分为摩擦型摩擦型和和承压型承压型两种。两种。 摩擦型摩擦型高强螺栓靠被连接板件间的强大摩擦阻力传递剪力，以摩擦阻力高强螺栓靠被连接板件间的强大摩擦阻力传递剪力

26、，以摩擦阻力 刚被克服作为连接承载力的极限状态。刚被克服作为连接承载力的极限状态。 承压型承压型高强螺栓靠被连接板件间的摩擦力和螺栓杆共同传递剪力，以螺高强螺栓靠被连接板件间的摩擦力和螺栓杆共同传递剪力，以螺 栓杆被剪坏或被压（承压）坏作为承载力的极限。栓杆被剪坏或被压（承压）坏作为承载力的极限。 承压型的承载力比摩擦型高承压型的承载力比摩擦型高，可节约螺栓。，可节约螺栓。但承压型的剪切变形比摩擦但承压型的剪切变形比摩擦 型的大型的大，故只适用于承受静力荷载和对结构变形不敏感的结构中，故只适用于承受静力荷载和对结构变形不敏感的结构中，不得不得 用于直接承受动力荷载的结构中用于直接承受动力荷载的