钢结构设计复习资料

1、钢结构设计复习资料第一章： 一、刚结构的特点：1强度高、自重轻。2性能好、可靠性高。3工业化程 度高、工期短。4密封性好。5抗震性能好。6连接性能好、改造容易，重复利用率高。 二、钢结构在工程中的应用：1重型工业厂房。2高层、超高层房屋建筑。3大跨度结 构。4高耸结构。5密闭结构。6侧移结构。三、钢结构的缺点：1耐腐蚀性能差。2耐火性能差。3稳定性问题比较突出（构件的截面小、壁厚薄、在弯矩和压力 的作用下易失稳）4造价相对较高。钢材的韧性指钢材在冲击荷载的作用下抵抗抗断裂的能力，强调对动力荷载的适应性 。 钢材的塑性指钢材的变形能力，强调 钢材 在屈服后的变形能力。钢结构为柔性结构、混凝土结构

2、为刚性结构 。A:高性能钢材包括：高强度钢材、冷成型刚、耐火钢和耐候钢 。B :新开发的结构形式：轻钢结 构、组合结构、预应力结构、大跨度空间结构 。钢结构的分类：一、根据受力特点分为： 拉索、拉杆、压杆、受弯构件、受拉构件、压弯构件、拱和钢架。钢结构也混凝土组合在一起，形成 组合构件。1、单层厂房中的钢结构形式：支撑、平面承重结构（ 横梁与柱刚接的钢架 和横梁与柱皎接的 排架。）2、大跨度结构中的钢结构楼板形式：平板网架、网壳、空间桁架和空间钢架、悬索、杂交结构（不同形式的结构组合在一起）、张拉整体结构、索膜结构。3、 多高层建筑中的结构形式：框架结构、框架一支撑结构、筒体结构、巨型结构（巨

3、型 框架、巨型桁架） 钢结构的破坏形式：结构的塑性破坏（结构形成结构，丧失承载能力。）、结构的疲劳 破坏（影响因素主要是应力集中）、脆性破坏（主要影响因素有裂纹尺寸、作用应力的 方式和大小以及材料的韧性）、结构的整体失稳（对于轴心受压构件可能发生弯曲失稳、 扭转失稳、弯扭失稳，对于双向受压构件为 弯扭失稳。）、结构的局部失稳（指结构和 构架保持整体稳定性，结构中的 构件或构件中的板件 在外荷载作用下失稳。这些构架 可以是受压的柱和梁，也可以是板和腹板）、结构的功能要求：安全性、适应性、耐久性。结构的极限状态：承载能力极限状态（指结构或构件达到最大承载能力或出现不适于继续承载的变形时的极限状态）

4、、正常使用极限状态（指结构或构架达到正常使用或耐久性能的某项规定限值时的极限状态。主 梁的变形为1/400。）。概率极限状态设计：极限概率设计不同于功能要求设计（功能设计指满足安全性、耐 久性、适用性）引入结构抗力和作用效应：Z=FS Z >0时，为可靠状态。Z<0时为失效状态。Z=0 时为极限状态。6是度量结构可靠度的尺度。规范规定，对于承载能力、安全等级为 二级届延性破坏的构件6 =3.2，脆性破坏6 =3.7。承载能力极限状态组合：1由可变荷载控制的组合、2由永久荷载控制的组合。当可变荷载效应对结构构件的承载能不利时，在一般情况下分项系数取1.4 。在楼面活荷载的标准值大于4

5、.0KN/m2时取1.3。正常使用极限状态主要用于控制结构的变形、梁的挠度、侧移不 超过允许变形，内力组合时用荷载的组合值的标准值。第二章：钢结构单向均匀受拉时的性能：一、工作性能可以分为4个阶段：a、弹性阶段、b弹塑性和屈服阶段、c强化阶段、d颈缩阶段。弹性阶段：当荷载为0时，变形也为0，应力与应变成正比关系。弹塑性和屈服阶段：应力与应变不再成正比关系，应变增大较快，材料进入弹塑性变形阶段。卸载后试件不能完全恢复其长度， 这个阶段为屈服阶段（变形由弹性变形和塑性变形组成）。 应力波动的最高点和最低 点分别对应上屈服极限和下屈服极限。上屈服极限受到构件的试验条件影响较大，下屈服极限皎稳定。一般

6、取下屈服极限作为材料的屈服点或屈服强度。屈服平台出现在该阶段，相应的应变叫做流幅。试验表明：（钢材在达到屈服强度之前，钢材的应变很小，在达到屈服强度之后，钢材会 产生很大的塑性变形，此时会出现结构使 用上不允许出现的残余应变。因此，取钢材屈服强度作为设计时钢材可以达到的最大应力）。强化阶段：对应了构件的屈服强度或抗拉强度，屈强比=fy/fu，高强度钢材的屈强比为0.9。钢材的破坏形式：塑性破坏和脆性破坏。塑性破坏是指：构件产生明显的变形、应力达到材料的极限强度后而发生的破坏。脆性破坏：在塑性变形很小，甚至没有塑性变形的情况下突然发生的、构件破坏时的计算应力可能小于钢材的屈服点fy ,破坏时的端

7、口平齐呈有光泽的晶粒。反复荷载作用下钢材的破坏性能：反复荷载对钢材的性能没有影响，也不存在残余应变，但循环次数较多后悔发生脆性破坏，叫做 高周疲劳破坏，即疲劳破坏。由反复荷载作用下应力一应变曲线知：当钢材 反复应力高于屈服强度，即材料处于弹塑 性阶段，反复荷载会使钢材的残余应变逐渐增长，最后产生的破坏为低周疲劳破坏。负责应力状态下刚才性能：1、当构件截面为一向受拉、一向受压下，钢材的屈服强度 和抗拉强度降低，但是伸长率增大， 变形能力最好。2、当双向受拉时，屈服强度和抗 拉强度均有所提高，但是其延伸率和塑性变形性能降低，且双向受拉应力越接近，伸 长率下降越多。3、单向受拉时，钢材的屈服强度和抗

8、拉强度最高，但其塑性变形能力 和伸长率最低。 图形详见P22。钢结构对钢材的材料性能要求包括：强度、塑性、冲击韧性、冷弯性能、可焊性 。强度：屈强比是衡量钢材强度储备的一个系数。屈强比越低安全储备越大，但屈强比过小时，不经济。当屈强比过大时，安全储备较小，且构件的塑性变形能力较小。 塑性：指钢材在应力 超过屈服点后，能产生显著残余变形 而不立即断裂的性质。用收 缩率小和伸长率a来衡量。伸长率是钢材沿长度的均匀变形和颈缩区 的几种变形确 定的，它不能用来表示钢材的最大塑性变形能力。截面收缩率是衡量钢材塑性的一个真实和稳定的重要指标，但是测量时容易产生较大的误差，用截面收缩率作为钢材塑性指标。塑性

9、能调整局部高峰应力，使应力重分布，趋于平缓，并能提高结构的延性和抗震能力。承重结构使用的钢材，应该在保证其具有足够的强度的同时，应具有足够的伸长率，对抗震结构 伸长率不大于20%,非承重构件也要保证其伸 长率。冲击韧性：指在钢材塑性变形和断裂过程中吸收能量的能力，是衡量钢材 抵抗动力荷 载能力的指标。是钢材塑性和强度的综合表现，可以用来判断钢材在 动力荷载作用 下是否会发生脆性破坏。冲击韧性好表示在动力荷载作用下破坏时吸收能量多， 对于需要验算疲劳的结构所用的钢材应具有不同试验温度下的冲击韧性的合格保 证，冲击韧性受温度的影响较大，钢材具有 低温冷脆性。冷弯性能：指钢材在常温下加工发生塑性变形

10、时，对产生裂纹的抵抗能力。冷弯性能用冷弯试验来检测，检测时如果时间 弯曲180度，无裂纹、断裂或分层，即试件冷 弯合格。制作结构构件和非结构构件的钢材的冷加工需要钢材有合格的冷弯性能。 钢材的强度、冲击韧性、塑性、冷弯性能统称为钢材的力学性能或机械性能。可焊性：指在一定条件下，钢材经过 焊接后能够获得良好的 焊接接头的性能。钢材 的可焊性受碳含量和合金含量的影响。 普通碳素钢在碳含量在0.27%以下、含铤量 在0.7%以下、含硅量在0.4%以下、含硫量在0.05%以下时，可焊性是最好的。 含 碳量越高可焊性越低，当含碳量较高时可以适当采用 预热措施并注意焊接工艺来获得 合格的焊缝。影响钢材主要

11、性能的因素：化学成分、冶炼和轧制过程、钢材硬化、温度影 响、应力集中。 脱氧剂：硅、铤化学成分：硫可减低钢材的塑性、韧性、可焊性、抗锈蚀性。高温时使钢材变脆，即 热脆。磷降低塑性、韧性、冷弯性能、可 焊性。在低温时使钢材变脆，即 冷脆。氮的作用和磷的一样，可使钢材 冷脆。 铤是 一种脱氧剂，铤可以适当提高钢材的强度、能消除氧、硫而 不降低钢材的可焊性和抗锈蚀性能。铤元素在碳素钢中的含量在 0.3% 0.8%，在低碳钢中的含量为 1.0%一 1.6%。硅是一种脱氧剂，硅在碳素钢中的含量应不超过 0.3%,在低碳钢中的含量为 0.2% 0.55%冶炼和轧制：冶炼的过程中要进行脱氧，根据脱氧程度的不

12、同将钢材分为：半镇静钢、镇静钢、特殊镇静钢、沸腾钢 。 特殊镇静钢是用铤脱氧后， 再用铝进行补充脱氧。钢的轧制：热轧钢由于不均匀会产生 残余应力。一般在冷却较慢处产生拉应力，在冷却较快处产生压应力。热处理：指将钢材在固态范围内施以不通过的温度加热、保温、冷却，以改变钢材的性能，根据加热和冷却方法的不同， 钢材热处理的主要形式有：退火处理、正火处理、淬火处理、回火处理 。钢材硬化：分为时效硬化和冷作硬化。 时效硬化：指钢材随时间的增长，钢材的强 度（屈服点和抗拉强度）提高 ，塑性降低、特别是冲击仍性明显下降的现象。 冷作 硬化：指当钢材冷加工（剪、冲、拉、弯等）超过其弹性极限卸载后，出现参与应变

13、 变形，再次加载时弹性极限（或屈服点）提高的现象。缺点：冷作硬化减低了钢材的塑性和冲击韧性，增加了钢材发生脆性破坏的可能性。钢材硬化的好处：提高了钢材的强度（屈服点和抗拉强度）。硬化的坏处：降低了钢材的塑性和冲击韧性，增加 了钢材发生脆性破坏的可能性。温度的影响：常温下强度基本上不随温度的变化而变化。1、温度高于常温时，随温度 增高，钢材的强度、弹性模量降低、塑性增大。2、250度时，钢材的抗拉强度反而提高，冲击仍性和脆性下降明显，此现象叫蓝脆现象。蓝脆现象钢材会出 现裂纹。3、 当温度超过300度时，屈服点和极限强度显著降低。4、600度时，钢材几乎不承受拉 力，可以看出钢材的耐火性能差。5

14、、当温度低于常温时，总的趋势是温度降低，钢材的略有强度提高。塑性、抗冲击韧性降低。温度下降到某一值后，会 发生冷脆现象。 钢材由韧性状态转向脆性状态时的温度叫做 脆变温度（或叫冷脆临界温度） 应力集中的影响：应力集中发生在孔洞、槽口、凹角、形状变化、内部缺陷处。应力集中处存在同号平面或立体应力场,使钢材变脆。钢材的疲劳破坏：钢材在连续反复荷载作用下而发生脆性破坏。破坏时的最大应力称为疲劳强度。钢材的疲劳破经历三个阶段：裂纹的形成、裂纹缓慢扩展、迅速断裂。（在反复荷载作用下，钢材内部质量薄弱部位出现应力集中，个别点首先出现塑性变形，并随硬化逐 渐形成微观裂缝，微观裂缝在发展成为宏观裂缝）影响疲劳

15、破坏的因素：应力循环特征和应力幅值、 循环次数、应力集中。 应力循环特征：应力循环特征用 拉应力与压应力之比p来表示，当p =-1时称为完全 对称循环，疲劳强度最小，p =0时称为脉冲循环，p =1时称为静荷载，0< p < 1时为 同号应力循环，疲劳强度较大。-1 < p <0时为异号应力循环，疲劳强度较小。对焊易广生残余应力。最大应力与最小应力之间的差值为应力幅，应力幅 b =（T max- b min总为正值。循 环次数的影响：应力循环次数越少、产生疲劳破坏的应力越大，疲劳强度越高。当应力循环次数少于某一限值时，不会发生疲劳破坏。应力集中的影响：应力集中月严重，钢

16、材月容易发生疲劳破坏。钢材的种类和规格： 种类（分碳素结构钢和低合金高强度结构钢） 碳素钢：Q195 Q215Q235Q225 Q275五种。屈服强度越大，其含碳量、强度和硬度越大，塑性越低 。按照综合性能（如冲击韧性）分为A、B、C、D四级。Q235-C表示屈服强度为235N/mm2 的C级镇静钢。Q235-AF表示屈服强度为235N/mm2勺A级沸腾钢。Q235-Bb表示屈服强度为235N/mm2勺B级半镇静钢。低合金高强度钢：添加有一种或几种合金元素，含量少于5%勺钢材。种类有：Q345 Q390 Q420等。 低合金钢的等级：A、B、C、D E五级。Q345-B表示屈服强度为 345N

17、/mm2勺B级镇静钢。Q390-D表示屈服强度为390N/mm2勺D级特殊镇静钢。地低合金钢和碳素钢都应该采取适当的 热处理（调质处理）进一步提高其强度。当钢 材的厚度较大（大于40mnW）,为了避免焊接时产生层状撕裂，需要采 用Z向钢。Z 向钢在厚度方向具有较好的延展性，良好的抗层状撕裂能力（主要原因是 Z向钢的厚 度薄，抗层状撕裂性能好、压机次数多、晶体密实） ，使用于大跨度和高层建筑中。为了提高钢材的耐腐蚀性能，在低合金钢和低碳钢中加入铜、铭、锐合金元素， 可以生产耐候钢。钢材的选用：选用原则：应使 结构安全可靠、满足使用要求。选择时要考虑的因素： 结构的重要性、荷载的性质、连接的方法、

18、结构的工作环境、钢材的厚度 （大于6mm。选用时应用：Q235 Q345 Q390和Q420车冈材。钢材的规格：钢结构所用的钢材主要为 热轧形成的板钢、型钢，以及冷弯成型的薄壁 型钢。板钢： 450*8*3100 （宽*厚*长）、 450*8 （宽*厚） 型钢：有工 字型钢、角钢、槽钢、H型钢、钢管。 角钢：等边角钢用“ L肢宽*肢厚”表示， 不等边角钢用” L长肢宽*短肢宽*肢厚“表示。工字钢：有普通工字钢和轻型工字钢两种。高度20mn上的工字钢，同一高度有三种板厚度，分别为a、b、c类。a 类腹板最薄、翼缘最窄。C类腹板最厚。 钢管：有热轧无缝钢管和焊接钢管两种。其中热轧无缝钢管的性能较好

19、。钢管用 外径*壁厚表示，如273*5。冷弯薄壁型钢：厚度一般在1.5 12mm,但承重构件的厚度不宜小于2mm。压型钢板是冷弯薄壁型钢的另一种形式。它是用厚 度为0.4 2mm勺钢板、镀锌钢板或彩色涂层钢板经冷轧成的波形板。 疲劳验算时（T < （T 。第三章：钢结构的连接一、钢结构的连接方法：焊接连接、钏钉连接、螺栓链接。螺栓连接分为：普通螺栓连接和高强螺栓连接。普通螺栓可用A、8 C三级。钢结构一般采用构造简单，造价低C级螺栓。焊接连接：适用于板叠厚度不超过12mm勺焊接。冷弯薄壁型钢一般不使用焊接，成本高。二、焊接的缺陷及质量检查：焊接的缺陷：焊接可能会产生裂纹、气孔、烧穿、未焊

20、透等缺陷。裂纹是焊接中最危险的缺陷，焊接易在焊缝和周围热影 响区出现热裂纹和冷裂纹。焊接时应该采用合理的 施焊顺序，避免裂纹 形成。进行预热、缓 冷却或进行焊后处理，可以减少裂纹形成。焊缝质量检查：焊缝的质量等级可以分为三级，每级都要按照规范进行检查。三级焊缝检查：只要求对焊缝做 外观检查且符合第三级质量标准，即检查焊缝的外形尺寸偏差是否超过允许值，弧坑裂纹、咬边 尺寸是否超过允许值缺陷。一、二级除了要做外观检查外还要进行无损检验（如超声波探伤和射线探伤等）。焊缝的连接形式及焊缝形式：焊缝的连接形式有：平接（也叫对接）、搭接、 T形连接和角接。焊缝形式：对接焊缝的受力形式为对接正焊缝和对接斜焊

21、缝。角焊缝受力形式有正面角焊缝（焊缝的长度方向垂直于作用力方向）、侧面角焊缝（焊 缝的长度方向平行于作用力方向）。 当亍缝沿长度方向的布谿 有连续角焊缝和断续角 焊缝之分。 连续角焊缝之力较好，为主要角焊缝形式。断续角焊缝易引起应力集中。焊缝按照施焊位谿分为：仰焊、立焊、横焊、俯焊（也叫平焊）。俯焊的施工最方便、 质量最容易保证，仰焊的施工条件最迟、质量不易保证。焊缝的表示方法：用符号表示（基本符号、辅助符号、补充符号和焊缝尺寸符号。）基本符号表示焊缝的截面形状。辅助符号表示焊缝表面形状特征。角焊用刀表示，V形焊缝用V表示。指引线有两条基线和箭头线组成，基线一般与图形底边平行。当箭头指在焊缝所

22、在面时，焊缝符号标在基准线的 实线侧。当箭头指在焊缝另一面时，焊缝符号标在基准线 虚线侧。标注对称焊缝时可以不用虚线。焊缝的构造计算：焊缝的构造：对接焊缝中，当试件的厚度较大时，应把焊缝边 缘加工成适当形式和尺寸的坡口。 当焊件的厚度t (t < 10mm)较小时，可以采用I形焊缝，即不开坡口，只在板边留适当的对接间隙即可。 对于一般厚度(t=10-20mm) 的焊件，可以采用斜坡口的单边 V形缝或双边V形缝。对于较厚(t >20mm)的焊件， 应采用U形缝、K形缝、X形缝，可比V形坡口减小焊缝的体积，进而节约焊条和减小 对焊件温度的影响。对于V形和U形缝，正面焊好后还需要性背面活

23、根补焊。对于 没有条件活根补焊的应该加垫板。当焊件可以随意扭转时，采用X形和V形缝最好。 在焊缝的拼接处，当两侧焊件的宽度不同或厚度相差4m俱上时，应分别在宽度方 向或厚度方向从一侧或两侧做成坡度不大于1:2.5的斜角，形成平缓过渡。在每条 焊缝的两端因焊接时起弧、灭弧的影响容易出现弧坑、未焊透等缺陷，易形成应力集 中，为了避免这种情况，在焊接时应该在两端设谿引弧板，焊后将其切除，并修磨平。焊缝的计算：Lw取值：当采用引弧板时，取焊缝实际长度；当 未采用引弧板时。每 根焊缝取实际长度减去2t。T在对接连接中为连接件的较小厚度，在 T形连接中 为腹板厚度。当正面焊不满足时，可以采用斜焊缝。当焊缝

24、与作用力问的夹角6)满足tan 0 V 1.5时，焊缝强度不低于母材强度，可以不用验算。在弯矩和剪力共同作用下，工字型、箱型等截面构件，在腹板和翼缘相接处，焊缝同时受有较大的正 应力。1和较大的剪应力t 1。需要计算截面的折算应力。角焊缝的构造和计算：角焊缝有：垂直角焊缝(侧面焊缝和正面焊缝)和斜角焊缝。侧面角焊缝主要承受剪力，剪力分布两端大，中间小。其应力分布可以 看做均匀分 布。正面角焊缝的应力较复杂(剪力和轴力)，各个截面中均存在不均匀的正应力和剪 应力。根部有严重的应力集中。正焊缝的强度高于侧焊缝，但塑性要略低 些。斜焊缝 的受力性能和强度介于正面角焊缝和侧面角焊缝之间。角焊缝的构造：

25、包括焊角尺寸hf和焊缝计算长度Lw。最小焊角尺寸详见P55页。 当焊件的厚度相差较大时，用等焊角尺寸无法满足最大、最小焊缝厚度的要求时，可 以采用不等焊角尺寸。最小计算长度：焊角的尺寸较大而长度较小时，焊件的局部加热严重，焊缝起弧灭弧造成的弧坑相距较近，加上其他可能产生的缺陷， 焊缝的质量不可靠，所以，侧面角焊焊缝或正面角焊焊缝的计算长度不得小于8hf和 400mm。 侧面角焊缝的最大计算长 度：由于侧面焊缝的长度和焊角尺寸之比越大， 应力分布的不均匀性也越大。焊缝两端的应力较大，可能会使得端部提前破坏。所以 需要控制侧面焊缝的长度。侧面计算长度不应大于60hf。搭接连接构造：两侧角焊缝的长度

26、不小于两条焊缝之间的距离。为了避免焊缝横向收缩时引起板件的拱曲过大，两侧焊缝之间的距离不应大于 16t (当t > 12mm)和190mM当t < 12mm当宽 度超过时，应该加上正面角焊缝、或加槽焊。在搭接连接中，搭接长度不小于焊件厚度的5倍，并不小于24mm以减小收缩应力及搭接偏心影响产生的次应力。为了避免起落弧缺陷发生在应力集中较大的转角处，当角焊缝的端部在构件转角处时，可连续地作长度为2hf的绕角焊，但专家必须连续施焊，不得端弧。角焊缝当中，正面角焊缝的承载能力高于侧面角焊缝，但正面角焊缝的刚度角大，变 形能力低，对于直接承受动力荷载的结构，不考虑正面角焊缝的强度提高6 f

27、=1。见P58.轴力、扭矩、弯矩单独作用的角焊缝计算 ：当角焊缝只受轴力，且轴力通过焊缝的 形心时，可以认为焊缝的应力是均匀分布的。此时，正面角焊缝只有正应力，侧面角焊缝只有剪应力。弯矩作用下，角焊缝的有效截面应力呈三角形分布，届于正面角焊缝性质，只有正应力。 在扭矩作用下：两个假定：1被连接杆件是绝对刚性 的，而角焊缝是弹性的。2被连接杆绕角焊缝有效截面形心 O旋转，角焊缝上任一点的应力方向垂直于该点与形心的连线，且应力的大小与连线长度r成正比。计算时主要是x和y方向极惯性矩的计算。焊接残余应力和焊接残余变形：翼缘板在腹板的连接处由于焊缝收缩受到梁板钢板 的阻碍产生纵向拉应力。梁板因中间收缩

28、而产生压应力。形成中部焊缝受拉，两边受压的纵向应力。腹板的应力则与翼缘相反，由于腹板两端与翼缘焊缝的收缩受到腹板 中间钢板的阻碍而受拉，腹板中间则受压，所以形成 中间受压而两端受拉 的纵向应力。 纵向焊接残余应力由两部分组成：焊缝纵向收缩、焊接的过程产生。减小残余应力的方法：焊缝的位谿应合理，焊缝应尽可能布谿在结构对称的位谿上， 以减小残余变形。 焊缝的尺寸要适当，在允许的范围内，最好采用细长焊缝，不 用短粗焊缝，避免因焊角尺寸过大而产生过大的残余应力，且在施焊时容易烧穿。焊缝不宜过分集中，以免产生过大的焊接残余应力和残余应变，甚至产生裂纹。尽量避免三向焊缝相交，以防止在相交处形成三向拉应力，

29、 时钢材变脆。防止钢板分层破坏的发生，使拉力不垂直于板面。 要注意施焊方便，保证焊接作业所要求的最小间隙和合适的焊条角度。避免使用仰焊，以保证施工质量。普通螺栓的构造和计算： 普通螺栓分为A B C三级。C级螺栓采用性能为4.6或 4.8级钢材。等级的前一个数表示抗拉强度为 400N/mm2 ,后一个数表示屈强比，6表 示屈服点为抗拉强度的0.6倍。A B级螺栓的精度较高，称为精致螺栓。螺栓的排列：螺栓在构件上的排列有 并列和错列两种。 并列特点：螺栓较紧凑， 连接板尺寸较小，但螺栓孔对截面的削弱较大。错列特点：螺栓布谿叫松散，连接板尺寸较大，但可以减小螺栓孔对截面的削弱作用。受力要求：螺栓的

30、螺距不应小于2do ,为栓孔的直径。构造要求：当螺栓的螺距和线距过大时，被连接板件的接触就不够紧密，潮气会渗入板件之间的缝隙内，使钢材锈 蚀。螺栓的工作性能：普通螺栓按照螺栓传力方式可以分为 抗剪螺栓、抗拉螺栓和同时抗 剪和抗拉螺栓。抗剪螺栓：抗剪螺栓受力初期，荷载较小，有杆件问的摩擦力来传递外力。出现相对滑动后，螺栓杆和孔壁接触，由 螺杆承受剪力，孔壁受挤压作用。 抗剪螺栓破坏时可能的破坏形式：当螺栓直径较小，被连接钢板的厚度较大时，螺 栓可能悲哀剪坏。当螺栓直径较大，被连接钢板较薄时，钢板可能被挤坏。因为螺 栓和钢板之间的作用是相对的，这种破坏称作螺栓承压破坏。当杆件开口较多使截面削弱很多

31、时，构件可能被拉断。当螺栓孔距板端距离较小时，板端可能被剪坏（限制端距来保证e >2d0）。 当被连接钢板太厚，而螺杆较细时，可能发生螺栓 弯曲破坏。（板厚不超过5d）普通螺栓的抗剪承载力 要考虑螺栓受剪和孔壁承压两种破坏形式。根据螺栓的剪切破 坏面的多少可以将螺栓的 剪切破坏分为单剪、双剪、四剪。为计算方便，假定螺栓承压发生在计算承压面上，且假定螺栓的应力在该 承压面上均匀分布。螺栓的计算：螺栓的计算包括受剪计算和受压计算。 当螺栓受轴力、弯矩、扭矩的 作用时，螺栓进行受剪计算。当螺栓在轴力，弯矩作用下，螺栓要进行受拉计算。 螺栓在轴力作用下：螺栓群中各个螺栓受剪力大小不一，两端大二中

32、间螺栓受剪小。当连接板的长度L< 15d时，在连接板进入弹塑性阶段后， 内力发生重分布使螺栓的剪 力分布均匀。当L过大时，端部螺栓会因受力过大而 首先破坏，然后逐个破坏。所以 规范规定在设计时要将螺栓的 设计值乘以折减系数6。 螺栓在剪力作用下：每个螺栓都受剪，各个螺栓的建立对形心 O的力矩之和等于扭 矩T，在扭矩作用下，外围的螺栓受到的剪力最大。 在轴力和弯矩作用下的抗拉计算：假定力过形心，内力均匀分布。 弯矩作用下， 内力中和轴在M指向的第一排螺栓。N和M共同作用时，需找出最不利点进行计算。 在偏心受拉时将N移到螺栓群中心，则螺栓连接承受轴力 N和弯矩M的共同作用，分 小偏心和大偏心

33、受拉计算，当 M/N较小时为小偏心受拉。Nmin可能小于0，当Nmin > 0,所有螺栓受拉。 同时承受剪力和拉力： 具有两种计算方法：假定支托不受力。假定支托承受剪力， 螺栓仅受弯矩M=V*e。此时要验收最外排螺栓所受的拉力和支托。高强螺栓连接：分为摩擦型连接和承压型连接。摩擦型连接：只依靠摩擦阻力传力， 并以剪力不超过连接面之间的摩擦阻力 作为极限状态。承压型连接：当 允许接触面滑 移，依靠螺栓杆受剪和孔壁承压来传力，承载力的极限状态和普通螺栓的相同时，为 承压型连接。影响高强螺栓连接的承载力 的因素：螺栓的钢材、螺栓预拉力、杆件接触面的抗滑移 系数。螺栓的预拉力：高强螺栓可以分为

34、大六角型和剪扭型。大六角型螺栓施加预拉力有两种方法：扭矩法、转角法。高强螺栓的摩擦滑移系数：使用高强螺栓时，杆件的接触面应该进过特殊的处理，使 其洁净并粗糙，提高抗滑移系数。抗滑移系数的大小与构件接触面的处理方法和构件 的钢号有关。 试验表明，螺栓接触面涂 红丹防锈漆后，抗滑移系数降低。高强螺栓摩擦型连接：设计时，外力不得超过摩擦力。一个螺栓产生的摩擦力的大小与螺栓所受的预拉力、摩擦面的抗滑移系数 和连接的传力摩擦面数量 有关。公 式P90。高强螺栓的承压连接：其极限承载力由螺栓抗剪和孔壁承压决定，摩擦力只 起延缓滑动作用。因此，每个螺栓承压型连接的承载力设计值的计算方法与普通螺栓 相同。高强

35、螺栓的抗拉连接：试验表明，当Nt过大时，即大于螺栓的预拉力时，卸载后，螺栓将发生松弛现象，即螺栓的预拉力减小；但当外力小于螺杆预拉力的80%时，即无松弛现象发生，所以，规范规定，在螺栓全螺杆受拉的高强螺栓摩擦型连接 中，每个高强螺栓的 抗拉承载力设计值取0.8P。 当高强螺栓承受外拉力时，板件问 的挤压力随外拉力的增大而减小，规范规定，只要有外拉力作用，就将承压强度设计值除以1.2，考虑外力力的不利影响。高强螺栓群的抗拉计算：高强螺栓承压型或摩擦型的外拉力总是 小于预拉力P，在M作用下使螺栓受拉时，被连接的接触面一直 保持紧密结合。第四章：轴心受力构件 轴心受力构件的分类：隔构式构件和实复试构

36、件两种。隔构式构件：由两个或多个 分肢用缀材连接而成。截面上通过分肢腹板的轴线叫做 实轴，通过缀板平面的叫 虚轴。缀材的作用是将各个分肢连成整体，并承受构件 绕虚轴弯曲时的剪力。缀材分为 缀板和缀条两种，缀板常用钢板，必要时采用 型钢。隔构式构件的抗扭刚度较大。容 易实现两主轴方向稳定承载力 相当。轴心受力构件的 强度禾日刚度 计算：长细比：轴心受力构件的计算长度 L0与构件的回 转半径i的比值。受拉杆件的容许长 细比：桁架构件350 , 250, 250 。柱间支撑300、 200、受压杆件的容许长细比：柱、桁架和天窗架中构件，柱间支撑 150见P106页轴心受压构件的整体稳定性：平衡的临界

37、状态，即随遇平衡。构件失稳时的变 形状态：弯曲变形、扭转变形、既有弯曲乂有扭转的变形。分别对应弯曲屈曲、扭转屈曲、弯扭屈曲。 车由心受压构件由内力与外力平衡的稳定状态进入不稳定状态的分 界标志是临界状态。（1）双轴对称截面轴心受压构件的屈曲形式一般为弯曲屈曲，只有当截面的扭转刚度较小时，才有可能发生扭转屈曲。（2）单轴对称截面轴心受压构件绕非对称轴屈曲时，为弯曲屈曲。若绕对称轴屈曲时，由于轴心压力通过的截面形心与截面的扭转中心不重合，此时发生的弯曲变形总伴随着扭转变形，为弯 扭屈曲。（3）截面无对称轴的轴心受压构件，其屈曲变形都为弯扭屈曲。理想构件的整体失稳： 理想轴心受压构件：由弹性材料制成

38、的、无初弯曲、无偏 心距、无残余应力的轴心受压构件。双轴对称的理想受压构件丧失整体稳定通常为弯 曲失稳。理想轴心受压构件的扭转失稳：扭转失稳破坏。计算时需要计算换算长细 比。怎样避免双轴对称十字形截面发生扭转屈曲详见P10& 理想轴心受压构件的弯 扭失稳：对于单轴对称T形截面轴心受压构件，在绕对称轴失稳时为 弯扭失稳。计算 长度系数v的取值详见P109。各种缺陷对轴心受压构件整体性的影响：初弯曲对构件整体性的影响：在加工和制 作以及搬运的过程中产生的。在初弯曲的作用下，从加载开始，构件就产生挠曲变形， 挠度y和挠度总值Y与初弯曲成正比。 随着挠度的增大，附加弯矩也增大 。荷载初偏心距对

39、构件整体稳定性的影响：荷载初偏心距对轴心受压构件的影响与初弯曲类似。残余应力对结构整体稳定性的影响：残余应力是指还 未受荷载之前存在 域构件之中自相平衡的初始应力。一般情况下，温度高或冷却慢的部位初始残余拉应 力，温度低或冷却快的部位产生残余压应力。残余应力的分布和大小与构件截面的 形 状、尺寸、制造方法 和加工过程有关。轴心受压构件的整体稳定性计算：考虑初弯曲和残余应力的影响，引入整体稳定性系 数小，和长细比入o构件长细比的计算分：1双轴对称和极对称构件，2截面为单轴对称构件，（绕对称轴旋转时需要换算长细比）3单角钢和双角钢组合T形截面绕对称轴的计算。4单轴对称的轴心受压构件在绕非对称主轴以

40、外的任一轴失稳时，应按照弯扭屈曲计算 其稳定性。轴心受压构件的设计：轴心受压构件的设计应该满足强度、刚度、整体稳定性和局 部稳定性要求。设计是遵循的原则见P125 。实腹式受压构件的设计：设计时主要是确定截面尺寸，然后验算是否满足设计要求，不满足时需要进行截面 调整后再进行 验算。轴心受压型钢构件设计的步骤：假定构件的长细比入，（先选定长细比入再更加长细比确定未知量 小和A, 一股假定入=50-100）计算所需绕两个 轴的回转半径。初选截面规格尺寸。（根据所需的A、ix iy 选择截面规格）验 笑是否满足设计要求（不满足时，需要进行截面调整，再验算是否满足要求） 隔构式构件的设计:1隔构式轴心

41、受压构件的整体稳定承载能力设计：绕实轴的整体稳定性承载力，绕虚轴的整体稳定承载力。绕实轴旋转：实腹式构件的抗剪刚度大，由横向剪力引起的变形很小，对构件的承载力降低不到1%可以忽略不计、当构件绕实轴丧失整体稳定性时，隔构式构件的两个肢相对于两个实腹构件，计算时与实复试构件计算相同。绕虚轴旋转：当隔构式构件绕虚轴丧失稳定性时，构件中产 生的剪力要由比较弱的缀材来承担，由横向剪力引起的构件变形较大，使构件的稳定 承载能力显著降低。此时，如果采用换算长细比，就可以获得与实复试构件相同的临 界应力表达式，且计入了剪切变形引起的构件稳定承载力的降低（为什么引入入ox的原因）。在计算换算长细比时分 双肢缀板构件和双肢缀调构件计算。分肢的稳定性：隔构式的分肢是组成整体截面的一部分，在缀材节点之间是一个单独 的实腹受压构件。所以，在设计时，应保证各分肢不先于构件整体丧失稳定性。由于初始弯矩