建筑结构与选型(何培玲)第7章钢结构

1、建筑结构与选型建筑结构与选型第第7 7章章 钢结构钢结构 1.1.钢材强度高，塑性和韧性好。钢材强度高，塑性和韧性好。 2.2.重量轻。重量轻。 3.3.工业化程度高，制造简便，施工工期工业化程度高，制造简便，施工工期短。短。 4. 4.密闭性好。密闭性好。 5.5.耐腐蚀性差。耐腐蚀性差。 6. 6.耐热性好，耐火性差。耐热性好，耐火性差。7.1 钢结构的特点和应用钢结构的特点和应用一、钢结构的特点一、钢结构的特点 1.1.工业厂房的承重骨架和吊车梁工业厂房的承重骨架和吊车梁 。 2.2.大跨度建筑的屋盖结构大跨度建筑的屋盖结构 。 3.3.高耸结构和高层建筑高耸结构和高层建筑 。 4. 4

2、.轻型房屋钢结构轻型房屋钢结构 。 5.5.受动力荷载影响的结构受动力荷载影响的结构 。 6. 6.可拆卸的结构可拆卸的结构 。 7. 7.容器和其它构筑物容器和其它构筑物 。二、钢结构的应用二、钢结构的应用 1.强度强度1）弹性阶段：）弹性阶段：2）弹塑性阶段：）弹塑性阶段：应力由应力由 0 比例极限比例极限fp应力由应力由 fp 屈服点屈服点 fypfyfuf3）塑性阶段：）塑性阶段：应力保持应力保持 fy 不变，应变由不变，应变由(0.10.2)% (23)%;4）强化阶段：）强化阶段：应力由应力由 fy 抗拉强度抗拉强度 fu设计以钢材的屈服点设计以钢材的屈服点 f y 作为静力强度承

3、载力极限作为静力强度承载力极限7.2 钢结构材料的力学性能钢结构材料的力学性能 aabcdefufyf2. 钢筋的力学性能钢筋的力学性能1.有明显屈服点的钢筋的应力有明显屈服点的钢筋的应力应变曲线应变曲线（1）受拉性能）受拉性能a0.2%0.2 fu2.无明显屈服点的钢筋的应力无明显屈服点的钢筋的应力应变曲线应变曲线伸长率（塑性性能）伸长率（塑性性能）%10000LLL 2.塑性塑性：在：在静力荷载静力荷载作用下，作用下， 钢材吸收钢材吸收变形能变形能的能力。的能力。3.冷弯性能冷弯性能 冷弯性能冷弯性能是检验是检验钢材弯曲变形能力或钢材弯曲变形能力或塑性性能，还是显示塑性性能，还是显示钢材内

4、部缺陷钢材内部缺陷状况的状况的一项指标；是鉴定钢一项指标；是鉴定钢材在材在弯曲状态弯曲状态下下塑性塑性应变应变能力和钢材质量能力和钢材质量的综合指标。的综合指标。钢材冷弯试验示意图钢材冷弯试验示意图4.冲击韧性冲击韧性 韧性韧性是钢材抵抗冲击是钢材抵抗冲击荷载的能力，它用材料在荷载的能力，它用材料在断裂时所吸收的总能量来断裂时所吸收的总能量来量度（量度（C Cv v）。韧性是钢材）。韧性是钢材强度和塑性的综合指标。强度和塑性的综合指标。 冲击韧性冲击韧性：在：在动力动力荷载荷载作用下，材料吸收作用下，材料吸收能量能量的能力。的能力。5.可焊性可焊性 钢材焊接后在焊缝附近将产生热影响区，钢材焊接

5、后在焊缝附近将产生热影响区，使钢材组织发生变化和产生很大的焊接应力。使钢材组织发生变化和产生很大的焊接应力。可焊性好可焊性好是是指焊接安全、可靠、不发生焊接指焊接安全、可靠、不发生焊接裂缝裂缝。用普通的焊接方法焊接后，焊接接头。用普通的焊接方法焊接后，焊接接头和焊缝的冲击韧性以及热影响区的延伸性和焊缝的冲击韧性以及热影响区的延伸性（塑性）和力学性能都不低于母材。（塑性）和力学性能都不低于母材。7.2.3 建筑钢材的种类、规格及选择建筑钢材的种类、规格及选择一、钢材的种类一、钢材的种类常用的钢材有：碳素结构钢和低常用的钢材有：碳素结构钢和低合金高强度结构钢、耐候钢等。合金高强度结构钢、耐候钢等。

6、 按国家标准按国家标准碳素结构钢碳素结构钢规定，规定，钢材牌号钢材牌号表示方法表示方法由字母由字母Q、屈服点数值、屈服点数值(Nmm2)、质量等级代号、质量等级代号(A、B、C、D)及脱氧方法代号及脱氧方法代号(F、b、Z、TZ)四个部分组成。四个部分组成。Q是是“屈屈”字汉语拼音的首位字母，质量等级中以字汉语拼音的首位字母，质量等级中以A级最差，级最差，D级最优，级最优，F、b、Z、TZ则分别是则分别是“沸沸”、“半半”、“镇镇”及及“特、镇特、镇”汉语拼音的首位字母，分别代表沸腾钢、半汉语拼音的首位字母，分别代表沸腾钢、半镇静钢、镇静钢及特殊镇静钢。其中，代号镇静钢、镇静钢及特殊镇静钢。其

7、中，代号Z、TZ可以省可以省略。略。例如：例如：Q235AF表示屈服点为表示屈服点为235N/mm2的的A级沸腾钢级沸腾钢 ； Q235B，表示屈服点为，表示屈服点为235N/mm2的的B级镇静钢；级镇静钢； Q235Bb 表示屈服点为表示屈服点为235N/mm2的的B级半镇静钢；级半镇静钢； Q235C，表示屈服点为，表示屈服点为235N/mm2的的C级镇静钢；级镇静钢； Q235D，表示屈服点为，表示屈服点为235N/mm2的的D级特殊镇静钢。级特殊镇静钢。一一. 碳素结构钢碳素结构钢Q195、Q215、Q235、Q255、Q275按脱氧的方法和程度的不同，碳素结构钢可分为按脱氧的方法和程

8、度的不同，碳素结构钢可分为 沸腾钢、半镇静钢、镇静钢和特殊镇静钢沸腾钢、半镇静钢、镇静钢和特殊镇静钢4 4类类。 沸腾钢沸腾钢采用脱氧能力较弱采用脱氧能力较弱锰锰作脱氧剂，脱氧不完作脱氧剂，脱氧不完全。钢中留有较多氧化铁夹杂和气孔。质量较差。全。钢中留有较多氧化铁夹杂和气孔。质量较差。 镇静钢镇静钢采用采用锰加硅锰加硅作脱氧剂，脱氧较完全，硅在作脱氧剂，脱氧较完全，硅在还原氧化铁过程中还会产生热量，使钢液冷却缓慢，还原氧化铁过程中还会产生热量，使钢液冷却缓慢，使气体充分逸出，浇注时不出现沸腾现象。质量好，使气体充分逸出，浇注时不出现沸腾现象。质量好，成本高。成本高。 半镇静钢半镇静钢的脱氧程度

9、介于上述二者之间。的脱氧程度介于上述二者之间。 特殊镇静钢特殊镇静钢是在锰硅脱氧后，是在锰硅脱氧后，再用铝补充脱氧再用铝补充脱氧，脱氧程度高于镇静钢。脱氧程度高于镇静钢。 低合金高强度结构钢一般都是镇静钢。低合金高强度结构钢一般都是镇静钢。二二. 低合金高强度结构钢低合金高强度结构钢 在炼钢过程中增添一些合金元素，其总量不超在炼钢过程中增添一些合金元素，其总量不超过过5%的，含碳量均不大于的，含碳量均不大于0.20，加入合金元素，加入合金元素后钢材强度可明显提高，故称为低合金高强度钢。后钢材强度可明显提高，故称为低合金高强度钢。 低合金钢牌号的表示方法同碳素结构钢，但其低合金钢牌号的表示方法同

10、碳素结构钢，但其质量等级划分为质量等级划分为A、B、C、D、E共共5个质量等级，个质量等级，A、B级为镇静钢，级为镇静钢，C、D、E级为特殊镇静钢，故级为特殊镇静钢，故可不加脱氧方法的符号。可不加脱氧方法的符号。 Q295、Q345、Q390、Q420、Q460 低合金高强度结构钢一般低合金高强度结构钢一般都是镇静钢。都是镇静钢。三、三、 耐候钢耐候钢 在炼钢过程中加入少量特定合金元素，一般指在炼钢过程中加入少量特定合金元素，一般指铜、磷、铬、镍铜、磷、铬、镍等，使之在金属表面形成保护层，等，使之在金属表面形成保护层，提高钢材耐大气腐蚀性能。提高钢材耐大气腐蚀性能。 我国目前生产的耐候钢分为高

11、耐候结构钢和焊我国目前生产的耐候钢分为高耐候结构钢和焊接结构用耐候钢两类。接结构用耐候钢两类。 二、二、钢材规格钢材规格 分为分为热轧成型的钢板和型钢热轧成型的钢板和型钢，以及冷加工成型的，以及冷加工成型的冷轧冷轧薄钢板和冷弯薄壁型钢。薄钢板和冷弯薄壁型钢。1. 1. 钢板钢板 钢板有厚钢板、薄钢板、扁钢（或带钢）之分。钢板型号的表钢板有厚钢板、薄钢板、扁钢（或带钢）之分。钢板型号的表示方法为在符号示方法为在符号“”后加后加“宽度宽度厚度厚度”，如，如20020等。钢等。钢板的供应规格如下：板的供应规格如下： 厚钢板：厚厚钢板：厚4.560mm，宽，宽6003000mm，长，长412m，用于制

12、作，用于制作焊接组合截面构件；焊接组合截面构件； 薄钢板：厚薄钢板：厚0.354mm，宽，宽5001500mm，长，长0.54m，用于制作，用于制作冷弯薄壁型钢；冷弯薄壁型钢； 扁扁 钢：厚钢：厚 460mm，宽，宽12 200mm，长，长39m，用于焊接组合用于焊接组合截面构件的翼缘板、连接板、桁架节点板和制作零部件等截面构件的翼缘板、连接板、桁架节点板和制作零部件等。 常用的有角钢、工字钢、槽钢、常用的有角钢、工字钢、槽钢、H型钢和型钢和部分部分T型钢等。型钢等。（1 1）热轧角钢）热轧角钢 等肢角钢等肢角钢 L肢宽肢宽肢厚，如肢厚，如L1258 不等肢角钢不等肢角钢 L长肢宽长肢宽短肢宽

13、短肢宽肢厚，如肢厚，如 L125808（2 2）热轧工字钢）热轧工字钢普通工字钢普通工字钢 “ “I”I”和号数和号数( (代表截面高度厘米数代表截面高度厘米数) )轻型工字钢轻型工字钢 “ “QI”QI”和号数和号数( (代表截面高度厘米数代表截面高度厘米数) ) 2020号以上的工字钢，按腹板厚度对同一号数号以上的工字钢，按腹板厚度对同一号数又分又分a a、b b、c c三类，其中三类，其中a a类腹板最薄、翼缘最窄，类腹板最薄、翼缘最窄，b b类较厚较宽，类较厚较宽，c c类最厚最宽。类最厚最宽。 例如：例如：I32c，称为，称为32号厚号厚工字钢，表示高度为工字钢，表示高度为320mm

14、，腹板厚度为，腹板厚度为c类的类的工字钢。工字钢。符号：h高度；b宽度；tw腹板厚度；t翼缘平均厚度；I惯性矩；W截面模量i回转半径；Sx半截面的面积矩；长度： 型号1018，长519m； 型号2063，长619m。型 号尺 寸（mm）截面面积(cm2)理论重量(kg/m)x-x轴y-y轴hmmbmmtwmmtmmRmmIxcm4Wxcm3ixcmIx/SxcmIycm4Wycm3Iycm10100684.57.66.514.311.2245494.148.69339.61.5112.61267458.4718.114.2488775.19114712.71.6114140805.59.17.

15、521.516.97121025.7512.2 6416.11.73161608869.9826.120.511271416.5713.99321.11.8918180946.510.78.530.724.116991857.3715.412326.22.0020a200100711.4935.527.923692378.1617.415831.62.11b102939.531.125022507.9517.116933.12.0722a2201107.512.39.5429919.222641.12.32b1129.546.536.535833268.7818.92

16、4042.92.27（3 3）热轧槽钢）热轧槽钢普通槽钢普通槽钢 “ ”和号数和号数轻型槽钢轻型槽钢 “QQ”和号数和号数14号以上的槽钢，按腹板厚度对同一号数又分号以上的槽钢，按腹板厚度对同一号数又分a、b、c三类，其中三类，其中a类腹板最薄、翼缘最窄，类腹板最薄、翼缘最窄，b类较厚较宽，类较厚较宽，c类最厚最宽。类最厚最宽。 例如：例如： 20a20a，称为，称为20号薄腹号薄腹槽钢，表示腹板高度为槽钢，表示腹板高度为200mm，腹板厚度为，腹板厚度为a类的类的槽钢。槽钢。H型钢可分为宽翼缘（型钢可分为宽翼缘（HW）、中翼缘（）、中翼缘（HM）及窄翼）及窄翼缘（缘（HN）三类。它们的规格用

17、高度）三类。它们的规格用高度h(mm)宽度宽度b(mm)腹板厚度腹板厚度t1(mm) 翼缘厚度翼缘厚度t2(mm)表示。表示。 如如HM244175711H型钢可以剖分为型钢可以剖分为T型钢供应，型钢供应，规格标记同规格标记同H型钢，只是高度型钢，只是高度是是H型钢的一半。型钢的一半。（4）H型钢型钢3 3、冷弯薄壁型钢、冷弯薄壁型钢 冷弯薄壁型钢一般由厚度为冷弯薄壁型钢一般由厚度为1.56mm的钢板或钢带的钢板或钢带经冷弯或模压制成，其截面各部分厚度相同，转角处呈圆经冷弯或模压制成，其截面各部分厚度相同，转角处呈圆弧形。弧形。 截面形式和尺寸均可按受力特点合理设计，能充截面形式和尺寸均可按受

18、力特点合理设计，能充分利用钢材的强度、节约钢材。分利用钢材的强度、节约钢材。 用作轻型屋面及墙面等构件。用作轻型屋面及墙面等构件。4 4、压型钢板、压型钢板 由厚度为由厚度为0.42mm的钢板压制而成的的钢板压制而成的波纹状钢板波纹状钢板，波，波纹高约在纹高约在10200mm范围内，钢板表面涂漆、镀锌、涂范围内，钢板表面涂漆、镀锌、涂有机层有机层(又称彩色压型钢板又称彩色压型钢板)以防止锈蚀，因此耐久性较好以防止锈蚀，因此耐久性较好。四、四、钢材的选择钢材的选择 钢材的选用原则：钢材的选用原则：既要确保结构物的安既要确保结构物的安全可靠，又要经济合理。全可靠，又要经济合理。 一般应考虑的因素有

19、：结构的一般应考虑的因素有：结构的重要性、荷载重要性、荷载特征、连接方法、工作环境特征、连接方法、工作环境等。等。 1、结构的重要性结构的重要性 安全等级不同，所选钢材的质量等级也安全等级不同，所选钢材的质量等级也应不同，重要的结构构件选用质量好的钢材。应不同，重要的结构构件选用质量好的钢材。 2、荷载特征荷载特征 荷载为静力或动力荷载，应选用各项性荷载为静力或动力荷载，应选用各项性能不同的钢材。能不同的钢材。 3、连接方法、连接方法 焊接应选择可焊性好的钢材。焊接应选择可焊性好的钢材。 非焊接结构对含碳量可降低要求。非焊接结构对含碳量可降低要求。 4、结构所处的温度和环境、结构所处的温度和环

20、境 处于负温下工作时，选用负温冲击处于负温下工作时，选用负温冲击合格的钢合格的钢材，结构周围有腐蚀介质存在时要选用抗锈性好材，结构周围有腐蚀介质存在时要选用抗锈性好的钢材。的钢材。 5、钢材的厚度钢材的厚度 厚度大焊接结构应采用材质较好的钢材。厚度大焊接结构应采用材质较好的钢材。 承重结构承重结构的钢材应具有的钢材应具有抗拉强度、伸长率、抗拉强度、伸长率、屈服点和硫、磷的极限含量。屈服点和硫、磷的极限含量。 焊接承重结构以及重要的非焊接承重结构焊接承重结构以及重要的非焊接承重结构的钢材的钢材尚应具有尚应具有冷弯试验的合格保证冷弯试验的合格保证。 对需要验算疲劳以及主要的受拉或受弯的对需要验算疲

21、劳以及主要的受拉或受弯的焊接结构的钢材，应具有焊接结构的钢材，应具有常温或负温冲击性的常温或负温冲击性的合格保证合格保证. .钢材选择的建议：钢材选择的建议：对一般的工民建用钢材，宜选对一般的工民建用钢材，宜选用用Q235，Q345/Q390/Q4201.钢材的力学性能包含哪些方面？钢材的力学性能包含哪些方面？2. 根据化学成分不同，常用建筑钢材的种类根据化学成分不同，常用建筑钢材的种类有哪些？在钢材规格热轧型钢有哪些规格？有哪些？在钢材规格热轧型钢有哪些规格？3. 分别解释碳素结构钢牌号分别解释碳素结构钢牌号Q235AF 、Q235C和和Q235D的含义？的含义？思考题思考题轴心受力构件轴心

22、受力构件 指承受通过构件截面形心轴线的轴指承受通过构件截面形心轴线的轴向力作用的构件向力作用的构件当这种轴向力为拉力时，称为轴心受拉构件，简当这种轴向力为拉力时，称为轴心受拉构件，简称轴心拉杆称轴心拉杆当这种轴向力为压力时，称为轴心受压构件，简当这种轴向力为压力时，称为轴心受压构件，简称轴心压杆称轴心压杆 广泛地应用于屋架、托架、塔架、网架和网壳等各种广泛地应用于屋架、托架、塔架、网架和网壳等各种类型的平面或空间格构式体系以及支撑系统中。类型的平面或空间格构式体系以及支撑系统中。 7.3 轴心受力构件承载力计算轴心受力构件承载力计算轴心受力构件（包括轴心受压柱），按其截面组成形式，轴心受力构件

23、（包括轴心受压柱），按其截面组成形式，可分为可分为型钢截面和组合截面型钢截面和组合截面，其中组合截面又分为，其中组合截面又分为实腹实腹式式和和格构式格构式两种。两种。 7.3.2 轴心受拉构件承载力计算轴心受拉构件承载力计算轴心受力构件的设计：轴心受力构件的设计：承载能力的极限状态：承载能力的极限状态：轴心受拉构件轴心受拉构件强度控制强度控制轴心受压构件轴心受压构件强度和稳定控制强度和稳定控制正常使用的极限状态：正常使用的极限状态：通过保证构件的刚度通过保证构件的刚度限制其长细比限制其长细比7.3.2 轴心受拉构件的强度和刚度轴心受拉构件的强度和刚度一、一、 强度计算强度计算轴心受力构件强度计

24、算式：轴心受力构件强度计算式：fANnf-对圆钢需乘以折减系数对圆钢需乘以折减系数0.95。 轴心受力构件强度计算式：轴心受力构件强度计算式：对对普通螺栓普通螺栓连接构件，构件净截面面积连接构件，构件净截面面积An应取应取正截面（正截面（-）和齿状截面（）和齿状截面（-或或-）较）较小面积计算。小面积计算。fANn f按正常使用极限状态的要求，轴心受力构件均应按正常使用极限状态的要求，轴心受力构件均应具有一定的具有一定的刚度，刚度，保证构件不会产生过度的变形。保证构件不会产生过度的变形。轴心受力构件的刚度通常用轴心受力构件的刚度通常用长细比长细比来衡量，长细来衡量，长细比愈小，表示构件刚度愈大

25、，反之则刚度愈小。比愈小，表示构件刚度愈大，反之则刚度愈小。 二、刚度计算二、刚度计算 il0表表7-1 7-1 受拉构件的容许受拉构件的容许长长细比细比项项次次构件名称构件名称承受静力荷载或间接承受静力荷载或间接动力荷载的结构动力荷载的结构直接承受动直接承受动力荷载的结力荷载的结构构一般建一般建筑结构筑结构有重级工作有重级工作制吊车的厂制吊车的厂房房1 1桁架的杆件桁架的杆件3503502502502502502 2 吊车梁或吊车桁吊车梁或吊车桁架以下的柱间支架以下的柱间支撑撑3003002002003 3其他拉杆、支撑其他拉杆、支撑、系杆等（张紧、系杆等（张紧的圆钢除外）的圆钢除外）400

26、400350350【例例7-1】 某轴心拉杆为某轴心拉杆为等边双肢角钢等边双肢角钢截面截面（图（图7-13所示），轴心拉力设计值所示），轴心拉力设计值N650kN。钢材为。钢材为Q235钢，角钢截面为钢，角钢截面为10010，试验算不同情况下该轴心拉杆，试验算不同情况下该轴心拉杆的强度：的强度：角钢两肢焊接，截面无开孔削弱情况；角钢两肢焊接，截面无开孔削弱情况；角钢两肢上各有一排并列排列的螺栓孔，角钢两肢上各有一排并列排列的螺栓孔，孔径孔径d=21.5mm；角钢两肢上各有一排交错排列的螺栓孔，角钢两肢上各有一排交错排列的螺栓孔，孔径孔径d=21.5mm。1.钢材的力学性能包含哪些方面？钢材的力

27、学性能包含哪些方面？2. 根据化学成分不同，常用建筑钢材的种类根据化学成分不同，常用建筑钢材的种类有哪些？在钢材规格热轧型钢有哪些规格？有哪些？在钢材规格热轧型钢有哪些规格？3. 分别解释碳素结构钢牌号分别解释碳素结构钢牌号Q235AF 、Q235C和和Q235D的含义？的含义？4.轴心受拉构件的强度如何计算？参数如何轴心受拉构件的强度如何计算？参数如何取值？取值？思考题思考题 7.3.3 轴心受压构件的强度、稳定计算和刚度验算轴心受压构件的强度、稳定计算和刚度验算 一、一、 强度计算（同轴心受拉构件）强度计算（同轴心受拉构件）fANn二、二、 刚度计算（同轴心受拉构件）刚度计算（同轴心受拉构

28、件） il0对钢结构构件，一般有两个长细比，设计要求同时要求不对钢结构构件，一般有两个长细比，设计要求同时要求不超过容许长细比超过容许长细比 ： xoxxil yoyyil杆件绕杆件绕x轴和绕轴和绕y轴转动的计算长度。轴转动的计算长度。 yooxll 、根据不同的杆端支承条件，取值各有不同。根据不同的杆端支承条件，取值各有不同。lloyoyllxoxll表表7-5 7-5 轴心受压构件长度计算系数轴心受压构件长度计算系数 两端支承情况两端铰接上端自由下端固定上端铰接下端固定两端固定上端可移动但不转动下端固定上端可移动但不转动下端铰接图中虚线表示柱的屈曲形式理论值1.02.00.70.51.02

29、.0建议值1.02.10.80.651.22.0表表7-4 7-4 受压构件容许长细比受压构件容许长细比项次构件名称容许长细比1柱、桁架和天窗架中的构件150柱的缀吊车梁或吊车桁架以下的柱间支撑2支撑（吊车梁或吊车桁架以下的柱间支撑除外）200用以减少受压构件长细比的杆件三、三、轴心受压构件的整体稳定计算轴心受压构件的整体稳定计算 长细比较大且截面无削弱情况下，轴心受压构件长细比较大且截面无削弱情况下，轴心受压构件一般不会因平均应力达到抗压强度设计值而丧失一般不会因平均应力达到抗压强度设计值而丧失承载能力。承载能力。 对轴心受压构件来说，确定构件截面的最重要因对轴心受压构件来说，确定构件截面的

30、最重要因素是素是整体稳定。整体稳定。1. 轴心受压构件的屈曲形式轴心受压构件的屈曲形式钢柱扭转失稳钢柱弯扭失稳钢柱弯曲失稳钢结构中常用截面的轴心受压构件，由于其板件较厚，构钢结构中常用截面的轴心受压构件，由于其板件较厚，构件的抗扭刚度也相对较大，失稳时主要发生件的抗扭刚度也相对较大，失稳时主要发生弯曲屈曲弯曲屈曲；弯；弯曲屈曲是确定轴心受压构件稳定承载力的主要依据。曲屈曲是确定轴心受压构件稳定承载力的主要依据。 轴心压力N较小干扰力除去后，恢复到原直线平衡状态N增大干扰力除去后，不能恢复到原直线平衡状态,保持微弯状态N继续增大干扰力除去后，弯曲变形仍然迅速增大，迅速丧失承载力2.理想理想轴心受

31、压构件弯曲屈曲时的临界力轴心受压构件弯曲屈曲时的临界力 等截面直杆，压力作用线与截面形心纵轴重合，材料等截面直杆，压力作用线与截面形心纵轴重合，材料完全均质弹性。完全均质弹性。22202ElEINcrcr 欧拉临界力；欧拉临界力； 欧拉临界应力。欧拉临界应力。crNcr实际轴心受压柱的整体稳定临界应力的影响因素：实际轴心受压柱的整体稳定临界应力的影响因素： 长细比长细比、残余应力水平及分布情况、初弯曲、初偏心、残余应力水平及分布情况、初弯曲、初偏心、截面形状等。截面形状等。fAN轴心受压构件的稳定系数（轴心受压构件的稳定系数（取截面两主轴稳取截面两主轴稳定系数中的较小值定系数中的较小值），应根

32、据构件的长细比、钢材），应根据构件的长细比、钢材的屈服强度和截面分类，的屈服强度和截面分类，按附表按附表1 18 8。钢结构设计规范钢结构设计规范 给定公式：给定公式：a a类截面轴心受压构件稳定性系数类截面轴心受压构件稳定性系数b b类截面轴心受压构件稳定性系数类截面轴心受压构件稳定性系数表表7-2 7-2 轴心受压构件的截面分类轴心受压构件的截面分类b b类类b b类类焰切边焰切边1.轴心拉杆和轴心压杆设计计算的内容分轴心拉杆和轴心压杆设计计算的内容分别有哪些？别有哪些？2. 轴心压杆整体稳定的屈曲形式有哪些？轴心压杆整体稳定的屈曲形式有哪些？3. 轴心压杆整体稳定的计算公式是什么轴心压杆

33、整体稳定的计算公式是什么 ，公式中参数公式中参数的含义是什么，如何取值？的含义是什么，如何取值？思考题思考题 【例例7-2】验算如图验算如图7-15 (a)所示结构中两端铰接所示结构中两端铰接的轴心受压柱的轴心受压柱AB的整体稳定。该柱所承受的压的整体稳定。该柱所承受的压力设计值力设计值N1000kN，柱的计算长度，柱的计算长度lx=4.2m， ly=2.1m ，柱截面为，柱截面为焊接工字形焊接工字形，具有，具有轧制边轧制边翼翼缘，其截面尺寸如图缘，其截面尺寸如图7-16b所示，由所示，由Q235A钢制钢制作。作。表表18-2 b18-2 b类截面轴心受压构件的稳定性系数类截面轴心受压构件的稳

34、定性系数表表18-3 c18-3 c类截面轴心受压构件的稳定性系数类截面轴心受压构件的稳定性系数 四、四、轴心受压构件的局部稳定计算轴心受压构件的局部稳定计算钢结构设计规范钢结构设计规范根据根据局部失稳不得先于整体失局部失稳不得先于整体失稳、板件临界应力等于构稳、板件临界应力等于构件临界应力的原则，规定件临界应力的原则，规定出出板件宽厚比板件宽厚比和和高厚比高厚比的的限值，并依此进行局部稳限值，并依此进行局部稳定计算。定计算。轧制型钢轧制型钢翼缘和腹板一般都有较大厚度，翼缘和腹板一般都有较大厚度，宽宽(高高)厚比相对较小，都能满足局部稳定要厚比相对较小，都能满足局部稳定要求，求，可不作验算。可

35、不作验算。焊接焊接组合截面构件组合截面构件，一般采用限制板件宽，一般采用限制板件宽(高高)厚比办法来保证局部稳定。厚比办法来保证局部稳定。 (1)自由外伸翼缘板宽厚比的限自由外伸翼缘板宽厚比的限值值yftb2351 . 0101构件两个方向的长细构件两个方向的长细比较大值比较大值 。 100时，取时，取=100。 (2)腹板高厚比的限值腹板高厚比的限值构件两个方向的长细构件两个方向的长细比较大值比较大值 ywfth2355 . 0250工字型截面工字型截面 (3)腹板高厚比的限值腹板高厚比的限值箱型截面箱型截面ywfth235400 (4)腹板高厚比的限值腹板高厚比的限值圆管截面圆管截面yft

36、D235100 【例例】验算例验算例7-3中轴心受压柱中轴心受压柱AB的局部的局部稳定。稳定。优点：优点：构造简单，任何形式的构件都可直接相连；用料经构造简单，任何形式的构件都可直接相连；用料经济，不削弱截面；制作加工方便，可实现自动化操作；连济，不削弱截面；制作加工方便，可实现自动化操作；连接的密闭性好，结构刚度大。接的密闭性好，结构刚度大。一、一、焊缝连接焊缝连接 7.5 7.5 钢结构的连接及构造钢结构的连接及构造对接焊缝连接对接焊缝连接角焊缝连接角焊缝连接缺点：缺点：在焊缝附近的热影响区内，钢材的金相组织发生改在焊缝附近的热影响区内，钢材的金相组织发生改变，导致局部材质变脆；焊接残余应

37、力和残余变形使受压变，导致局部材质变脆；焊接残余应力和残余变形使受压构件承载力降低；焊接结构对裂纹很敏感，局部裂纹一旦构件承载力降低；焊接结构对裂纹很敏感，局部裂纹一旦发生，就容易扩展到整体，低温冷脆问题较为突出。发生，就容易扩展到整体，低温冷脆问题较为突出。二、螺栓连接二、螺栓连接 分为：分为： 普通螺栓连接普通螺栓连接 高强度螺栓连接高强度螺栓连接N优点：优点：安装方便，特别适用于工地安装连接；也便于拆卸安装方便，特别适用于工地安装连接；也便于拆卸，适用于需要装拆结构的连接和临时性连接。，适用于需要装拆结构的连接和临时性连接。缺点：缺点：需要在板件上开孔和拼装时对孔，增加制造工作量需要在板

38、件上开孔和拼装时对孔，增加制造工作量；螺栓孔还使构件截面削弱，且被连接的板件需要互相搭；螺栓孔还使构件截面削弱，且被连接的板件需要互相搭接或另加角钢或拼接板等连接件，因而多费钢材。接或另加角钢或拼接板等连接件，因而多费钢材。 优点：塑性、韧性好，连接变形小，优点：塑性、韧性好，连接变形小，连接刚度大，传力可靠。连接刚度大，传力可靠。 三、铆钉连接三、铆钉连接缺点：对施工技术要求很缺点：对施工技术要求很高，劳动强度大，施工条高，劳动强度大，施工条件差，件差， 施工速度慢。施工速度慢。一、钢结构常用焊接方法一、钢结构常用焊接方法1.1.手工电弧焊手工电弧焊用手工操纵焊条、用电弧作为热源的焊接方法用

39、手工操纵焊条、用电弧作为热源的焊接方法 7.5.2 焊接连接焊接连接 焊机焊机导线导线熔池熔池焊条焊条焊钳焊钳保护气体保护气体焊件焊件电弧电弧焊条的选择：焊条的选择：焊条应与焊件钢材相适应。焊条应与焊件钢材相适应。Q390Q390、Q420Q420钢选择钢选择E55E55型焊条型焊条(E5500-5518)(E5500-5518)Q345Q345钢选择钢选择E50E50型焊条型焊条(E5000-5048)(E5000-5048)Q235Q235钢选择钢选择E43E43型焊条（型焊条（E4300-E4328)E4300-E4328)不同钢种的钢材焊接，宜采用与低强度钢材不同钢种的钢材焊接，宜采用

40、与低强度钢材相适应的焊条。相适应的焊条。缺点：质量波动大，要求焊工等级高，劳动强缺点：质量波动大，要求焊工等级高，劳动强度大，效率低。度大，效率低。 优点：方便，特别在高空和野外作业，小型优点：方便，特别在高空和野外作业，小型焊接；焊接；手工电弧焊优、缺点手工电弧焊优、缺点2.2.埋弧焊（自动或半自动）埋弧焊（自动或半自动）利用在焊剂层下燃烧的电弧进行焊接的方法利用在焊剂层下燃烧的电弧进行焊接的方法 焊丝的选择应与焊件等强度。焊丝的选择应与焊件等强度。 优点：自动化程度高，焊接速度快，劳动强度低，优点：自动化程度高，焊接速度快，劳动强度低，焊接质量好。焊接质量好。缺点：设备投资大，施工位置受限

41、等。缺点：设备投资大，施工位置受限等。 3.3.气体保护焊气体保护焊 优点：焊接速度快，焊接质量好。优点：焊接速度快，焊接质量好。 缺点：施工条件受限制等。缺点：施工条件受限制等。1.1.焊缝形式焊缝形式（1）对接焊缝：焊缝位于被连接板件或其中一个板件）对接焊缝：焊缝位于被连接板件或其中一个板件的平面内的平面内正对接焊缝正对接焊缝（2）角焊缝：焊缝位于两个被连接板件的边缘位置）角焊缝：焊缝位于两个被连接板件的边缘位置T型对接焊缝型对接焊缝斜对接焊缝斜对接焊缝二、焊接连接形式和焊缝形式二、焊接连接形式和焊缝形式2.2.焊接连接形式（按被连接构件的相对位置）焊接连接形式（按被连接构件的相对位置）分

42、为平接、搭接、分为平接、搭接、T形连接和角接形连接和角接3. 3. 焊缝位置焊缝位置按施焊位置分为俯焊（平焊）、立焊、横焊、仰焊。按施焊位置分为俯焊（平焊）、立焊、横焊、仰焊。 1. 轴心压杆的稳定验算包含哪两部分内容？轴心压杆的稳定验算包含哪两部分内容？分别采用什么方法来满足？分别采用什么方法来满足？2. 钢结构的连接方式有哪些？各有什么优缺钢结构的连接方式有哪些？各有什么优缺点？点？ 3. 焊缝连接的形式有哪些？焊缝连接的形式有哪些？思考题思考题在钢结构施工图中，必须把焊接接头型式、焊缝型式、在钢结构施工图中，必须把焊接接头型式、焊缝型式、位置和有关尺寸标注清楚，有时还要注明施焊方法等。这

43、位置和有关尺寸标注清楚，有时还要注明施焊方法等。这些内容是用些内容是用焊缝符号焊缝符号表达的，主要有引出线、基本符号、表达的，主要有引出线、基本符号、补充符号和辅助符号组成。补充符号和辅助符号组成。 4.4.焊缝符号焊缝符号（1 1）指引线）指引线 指引线一般由箭头和基准线组成，（图指引线一般由箭头和基准线组成，（图a a），），基准线一般画成横线，在它的上侧和下侧用来标基准线一般画成横线，在它的上侧和下侧用来标注各种符号和尺寸等。箭头线指向焊缝，它可以注各种符号和尺寸等。箭头线指向焊缝，它可以画在横线的左端或右端，也可把它引向上方或下画在横线的左端或右端，也可把它引向上方或下方，必要时允许转

44、折一次（图方，必要时允许转折一次（图b b）。）。（2 2）基本符号及其使用）基本符号及其使用基本符号是表示焊缝横截面形状的符号，它采基本符号是表示焊缝横截面形状的符号，它采用近似于焊缝横截面实际形状的符号表示。用近似于焊缝横截面实际形状的符号表示。带钝边带钝边V形形焊缝焊缝带钝边单边带钝边单边V形形焊缝焊缝带钝边带钝边U形形焊缝焊缝带钝边单边带钝边单边U形形焊缝焊缝角焊缝角焊缝点焊缝点焊缝（3 3）焊缝基本符号相对于基准线的位置）焊缝基本符号相对于基准线的位置在标注焊缝符号时，如箭头指向施焊面，则焊在标注焊缝符号时，如箭头指向施焊面，则焊缝符号应在基准线的上方。缝符号应在基准线的上方。若欲标

45、注的是箭头所指的施焊面的背面，则将若欲标注的是箭头所指的施焊面的背面，则将焊缝符号标记在基准线的下方。焊缝符号标记在基准线的下方。（4 4）辅助符号及其使用）辅助符号及其使用辅助符号是表示焊缝表面形状特征的符号，随辅助符号是表示焊缝表面形状特征的符号，随基本符号标注在相应的位置上。基本符号标注在相应的位置上。（5 5）补充符号及其使用）补充符号及其使用补充符号是为了补充说明焊缝的某些特征而设补充符号是为了补充说明焊缝的某些特征而设置的符号置的符号 。（6 6）焊缝尺寸符号及标注方法）焊缝尺寸符号及标注方法焊缝尺寸只在需要时标注。焊缝尺寸只在需要时标注。（7 7）有关焊缝的其他规定）有关焊缝的其

46、他规定三个或三个以上焊件相互焊接的焊缝，不得作三个或三个以上焊件相互焊接的焊缝，不得作为双面焊缝标注，其焊缝符号和尺寸应分别标注。为双面焊缝标注，其焊缝符号和尺寸应分别标注。在相互焊接的两个焊件中，当只有一焊件带坡在相互焊接的两个焊件中，当只有一焊件带坡口时（如单边口时（如单边V V形焊缝），箭头必须指向带坡口的形焊缝），箭头必须指向带坡口的焊件焊件 。（3 3）焊缝基本符号相对于基准线的位置）焊缝基本符号相对于基准线的位置在标注焊缝符号时，如箭头指向施焊面，则焊在标注焊缝符号时，如箭头指向施焊面，则焊缝符号应在基准线的上方。缝符号应在基准线的上方。若欲标注的是箭头所指的施焊面的背面，则将若欲

47、标注的是箭头所指的施焊面的背面，则将焊缝符号标记在基准线的下方。焊缝符号标记在基准线的下方。图中标注是否有错误？图中标注是否有错误？互相焊接的两个焊件，当为单面带双边互相焊接的两个焊件，当为单面带双边不对称不对称坡口坡口焊缝时，箭头必须指向较大坡口的焊件。焊缝时，箭头必须指向较大坡口的焊件。当焊缝分布不规则时，在标注焊缝的同时，宜当焊缝分布不规则时，在标注焊缝的同时，宜在焊缝处加粗线（表示可见焊缝）或栅线（表示在焊缝处加粗线（表示可见焊缝）或栅线（表示不可见焊缝）。不可见焊缝）。在同一图形上，当焊缝型式、断面尺寸和辅在同一图形上，当焊缝型式、断面尺寸和辅助要求均相同时，可只选择一处标注代号，并加助要求均相同时，可只选择一处标注代号，并加注注“相同焊缝符号相同焊缝符号”。在同一图形上，当有数在同一图形上，当有