长安大学钢结构内容总结

1、钢结构课程内容总结1 概述概述部分包括钢结构发展简史、钢结构的特点及应用、结构概率极限状态设 计法、钢结构的新发展；钢结构的特点 :建筑钢材强度高，塑性、韧性好；材质均匀和力学计算的假定 比较符合 ;钢结构制作简便， 施工工期短 ;钢结构的重量轻 承受同样荷栽下结构 的重量 ;钢结构密闭性较好 ;钢结构耐腐蚀性差 ;钢材耐热但不耐火 ;钢结构在低温和 其他条件下，可能发生脆性断裂 ;钢材的可重复使用性。钢结构的应用 :工业厂房 ;大跨建筑结构 ;大跨度桥梁结构 ;多层和高层建筑 ;高 耸结构 ;承受振动荷载影响及地震作用的结构 ;板壳结构 ;其他特种结构 ;可拆卸或移 动的结构 ;轻型钢结构

2、;和混凝土组合成的组合结构。钢结构的极限状态 分为 承载能力极限状态和正常使用极限状态 两大类； （ 1）承载能力极限状态 对应于结构或结构构件达到最大承载能力是出现不 适于继续承载的变形，包括倾覆、强度破坏、疲劳破坏、丧失稳定、结构变为机 动体系或出现过度的塑性变形。（ 2）正常使用极限状态 对应于结构或结构构件达到正常使用或耐久性能的 某项规定限值，包括出现影响正常使用或影响外观的变形，出现影响正常使用或 耐久性能的局部损坏以及影响正常使用的振动。nQ1Kci QiK0（ G GK Qi Ci QiK ） f GKi2i12 钢结构的材料钢结构的材料，包括钢材单向均匀受拉时的力学性能、钢结

3、构对材料性能的 要求、影响钢材力学性能的因素、结构钢材的脆性破坏、钢结构的脆断和疲劳、 钢材的选用及钢材的规格；对钢结构用材的要求；五个阶段 : 完全弹性 ; 非线性弹性 ; 塑性流动; 应变硬化 ;三个强度指标：比例极限fe;屈服点fy、2;抗拉强度fu;设计时取屈服点为钢材可以达到的最大应力： 在开始进入塑性流动范围时，曲线波动较大，以后逐渐趋于平稳，其最高点 和最低点分别称为 上屈服点和下屈服点 。上屈服点和试验条件（加荷速度、试件 形状、试件对中的准确性）有关；下屈服点则对此不太敏感，设计中则以 下屈服 点为依据 。对于没有缺陷和残余应力影响的试件，比例极限和屈服点比较接近， 且屈服点

4、前的应变很小（对低碳钢约为 0.15%）。为了简化计算，通常假定屈服点 以前钢材为完全弹性的，屈服点以后则为完全塑性的，这样就可把钢材视为 理想 的弹-塑性体，其应力-应变曲线表现为双直线， 如图 2.2 理想的弹-塑性体的应力 -应变曲线 所示。当应力达到屈服点后， 将使结构产生很大的在使用上不容许的残 余变形（此时，对低碳钢 c 2.5% ），表明钢材的承载能力达到了最大限度。 因此，在设计时取屈服点为钢材可以达到的最大应力。伸长率代表材料在单向拉伸时 塑性应变 的能力；冷弯性能合格是鉴定钢材在弯曲状态下的 塑性应变能力 和钢材质量 的综合指 标；20 / 15冲击韧性是钢材强度和塑性的综

5、合指标red3 Xyredred：3钢材抗剪设计强度与抗拉设计强度的关系是0.58fy影响钢材性能的因素主要有哪些？ 化学成分的因素；成材过程的影响；钢材 的冷加工硬化；温度影响；应力集中；钢材有两种性质完全不同的破坏形式，即 塑性破坏和脆性破坏；钢结构所用 的材料虽然有较高的塑性和韧性，一般为塑性破坏，但在一定的条件下，仍然有 脆性破坏的可能性。疲劳断裂的概念;钢的牌号由代表屈服点的字母 Q、屈服点数值、质量等级符号（A、B、C、D ）、脱氧方法符号（Z、b、F）等四个部分按顺序组成；H型钢和剖分T型钢的规格应均采用代号高度 HX宽度B X腹板厚度1 x翼 缘厚度t2表示；3钢结构的连接钢结

6、构的连接和节点构造，包括钢结构的连接方法、焊接连接和焊接结构的特性、对接焊缝的构造和计算、角焊缝的构造和计算、焊接应力和焊接变形、普通螺栓连接的构造和计算及高强度螺栓的构造和计算、构件的拼接、柱头和柱脚 设计、桁架节点设计焊缝按其检验方法和质量要求分为 一级、二级和三级。三级焊缝只要求对全 部焊缝作外观检查且符合三级质量标准；一级、二级焊缝则除外观检查外，还要 求一定数量的超声波检验并符合相应级别的质量标准。不同钢种的钢材相焊接时，例如Q238钢与Q345钢相焊接，宜采用低组配方 案，即宜采用与低强度钢材相适应的焊条。42侧面角焊缝主要承受剪应力，塑性较好，弹性模量低（E 7 10 N/mm

7、）， 强度也较低。正面角焊缝截面中的各面均存在正应力和剪应力，焊根处存在着很 严重的应力集中，正面角焊缝的 破坏强度高于侧面角焊缝，但塑性变形要差些 。焊接应力对结构性能的影响（1）对静力强度无影响；（2）降低了结构构件的 刚度及受压构件的稳定性；（3）增加钢材在低温下的脆断倾向；（4）降低结构构件的疲劳强度hfmaxW 1.2t，较薄焊件厚度 mmt 6mm： hfmax t (1 2)mmt 6mm：hfmax thfmin 15、t , t为较厚焊件厚度（单位为mm）自动焊 hf min w5. t -1mmT形连接的单面角焊缝hf min15时N1T口2 riN1TxN1TcosN1T

8、N1TyN1TsinN1TNiMyi/2yiN b. in1.10.7150d0Xi22yiy1t y1Ty1a222riXiyixT人T*2yi2riXiN1 My1/ y2 N；WenAeyi2/(nyjN/n Ne%/yi2 /(nyj2yi绕最下排螺栓N maxN1TT12riN1N/nN1TxNeyj /Ne% /t y12 Xi2yibNt(Ni2Neyi / yi )2yi2 yiNtb1Ty绕螺栓形心轴T x122xiyi (N1Tx Nin ) 2 (N iTyNif)2T yiNy2 nx2T x1 x2y2F NminnM y1bNi1Ntbyiy2yiNtb形心轴承受拉

9、力、弯矩和剪力NiMr yi yiV 0.9 nf(nP 1.25 Nti)Nti0.8P特别注意：弯矩、偏心受拉时是绕那个轴转动。4轴心受力构件轴心受力构件的强度，刚度要求、整体稳定和板件的局部稳定、截面设计。轴心受压构件与轴心受拉构件计算内容有什么区别?NAnNAnN N(1 0.5 n,n)loi高强螺栓摩擦型连接的板件11截面N轴心受力构件净截面强度An确定轴心压杆整体稳定临界应力的方法，一般有下列四种：屈曲准则；边缘 屈服准则；最大强度准则；经验公式；初始缺陷影响：实际的压杆与理想的压杆不一样， 不可避免地存在初始缺陷这些缺陷有力学缺陷和几何缺陷两种。力学缺陷包括残余应力和截面各部分

10、屈服 点不一致等；几何缺陷包括初弯曲和加载偏心等。其中对压杆弯曲失稳影响最大的是残余应力、初弯曲和初偏心。x 10x / i x y 10y / i yyz-1/22zAio/l2 Glt/( 2E)Ai：I /I2 It /25.7maxItk nK3-bti3 i 1I I1 h2/2 b3h2t/24io-2ix-2ly工字形截面轴心受压构件局部稳定验算考虑等稳定性,保证板件的局部失稳临界应力不小于构件整体稳定的临界应力fy），即讦b (10 0.1 ),空h(25tw0.52352e丄2v2) by柱最大承载力、设计、验算:强度承载力An、整体稳定承载力，取小值N maxLox，Loy

11、取值是否相同？取决于x、y方向支撑点的分布。格构式受压构件对虚轴稳定计算时，考虑剪切变形的影响而采用换算长细比。ox2 27xox轴心受压格构柱平行于缀材面的剪力为:v蛍85212；55受弯构件受弯构件的强度，构件的变形限制、构件的整体稳定和板件的局部稳定、截面设计;MxxWnxMxxWnxMymaxVSItw2 2 3 2cc 31MxWnXhohVSoItwF tw 1 z梁的整体稳定性影响梁的整体稳定性的因素有 （1）梁侧向支承点间距或梁的侧向长度；（2） 截面形状、尺寸；（3）荷载类型及荷载作用点位置；（4）梁端约束及缺陷。 梁的侧向抗弯刚度EIy、抗扭刚度GIt越大，临界弯矩Mcr越

12、大； 梁受压翼缘的自由长度h越大，临界弯矩Mcr越小； 荷载作用于下翼缘比作用于上翼缘的临界弯矩 Mcr大。几何尺寸及支承情况完全相同的情况下不同荷载类型下受弯构件，弯矩分布 不同，稳定性如何比较。规范规定，当符合下列情况之一时，梁的整体稳定可以得到保证，不必计算:（1）有刚性铺板密铺在梁的受压翼缘上并与其牢固连接，能阻止梁受压翼缘的侧向位移时，例如图5.12 （a）中的次梁即属于此种情况。（2） 工字形截面简支梁受压翼缘的自由长度li图5.12（b）中的次梁h等于其 跨度I ；对主梁，则h等于次梁间距与其宽度bi之比不超过表5.2所规定的数值时；（3） 箱形截面简支梁，其截面尺寸（图 5.1

13、3箱形截面）满足h/b。6，且 11 bo 95 （235/fy ）时（箱形截面的此条件很容易满足）。MxMxMybWxbWx梁翼缘4320Ahb M 2yt14.4h235bTyb 1.07 0.282/23513yb 15 t%40t235y梁腹板的受力状态（弯、剪、局压）、腹板的失稳形式（受压区轴向压、45度方向、受压区横向压）、腹板加劲肋的配置（纵向加劲肋、横向加劲肋、纵、 向加劲肋）各加劲肋的作用?梁的刚度验算要求在荷载标准值（不考虑荷载分项系数和动力系数）作用下 的位移不大于规范规定的容许值。v5 qkl35Hkl!Mxlvl384 Elx488EIx10EIxl6拉弯和压弯构件拉

14、弯和压弯构件强度、构件的整体稳定和板件的局部稳定、 构件的计算长度、截面设计；拉弯构件破坏形式：实腹式为出现塑性铰；格构式（含冷弯薄壁）为边屈服。弯矩大时，有弯矩作用平面外失稳的可能。压弯构件破坏形式：出现塑性铰-强度破坏；单向压弯：弯矩作用平面内失稳（弯曲）和弯矩作用平面 外失稳（弯扭）；双向压弯：弯扭失稳；板件的局部失稳。对拉弯、压弯构件，则需要计算 强度、整体稳定（弯矩作用平面内稳定和弯矩NMAnxWnxMyyWny作用平面外稳定）、局部稳定和刚度（限制长细比）NMAnxWnx压弯构件的整体稳定分为弯矩作用平面内稳定性和弯矩作用平面外稳定性两种形式。NxAxWimxMxI 0.8上Nex

15、mxMx“ N1.25NextxMxbWixN xAmxM xxW1x 1 0.8 NtyM ybyVlyNtxxbxlxNexmyM yyW1y 10.8旦y yNyHHh- 15 235/ fy , - 13 235/ fy于 40 235/ fyh当 OW 0 1.6 时 16 0 0.525.235/fy0 max min / maxlw当 1.6 o 2 时毁 48 o 0.526.2235/fymax tw弯矩绕虚轴作用的格构式压弯构件 弯矩作用平面内的整体稳定性计算边缘屈服准则xAW1x 1mMEx计算压弯构件的缀材时，应取构件实际剪力和按式（V算所得剪力两者中的较大值。7 屋盖结构设计屋盖结构，包括屋盖结构的组成和布置、屋盖结构的支撑系统、钢檩条设计 及普通钢屋架设计。厂房结构的组成：（1）横向框架；（2）屋盖结构；（3）支撑体系；（4）吊车 梁和制动梁（或制动桁架） ；（ 5）墙架 承受墙体的自重和风荷载。支撑的作用：保证结构的空间整体作用；避免压杆侧向失稳，防止拉杆 产生过大的振动；承担和传递水平荷载（如风荷载、悬挂吊车水平荷载和地震 荷载等）；保证结构安装时的稳定与方便。屋盖