钢结构复习资料讲述

1、钢结构的主要结构形式和构件形式1.刚框架结构：由竖向钢柱和横向钢梁构成的框格式结构体系（平面框架结构、 空间框架结构、支撑-框架结构） 刚桁架结构：主要由轴心受力构件构成的单向格构式梁（平面桁架和空间桁架） 刚网架结构：主要由轴心受力构件构成的空间格构式平板结构；如网壳 悬索结构：主要由受拉柔索构成的结构；排架结构；钢架结构； 预应力结构：通过施加一定预应力以改善结构性能，更有效地发挥刚材性能2. 构件：受力特点轴心受力构件、受弯构件、拉弯及压弯构件引起钢材脆性破坏的因素及预防措施化学成分：N、P使钢材冷脆，O、S使钢材热脆温度：高温热脆，低温冷脆 冶金缺陷：非金属杂质，裂纹起层冷作硬化 时效

2、硬化 应力集中直接因素：裂纹尺寸、作用应力的大小和方式和材料的韧性尽量减小初始裂纹尺寸，避免在处理过程中形成类似于裂纹的间隙；注意选择和制订焊接工艺，减小不利残余应力；进行合理细部构造设计，避免截面的急变及出现凹角，避免构造应力集中；选择适用钢材，使构造具有足够韧性；设计合理的结构形式；对结构和构件的拼装应采用合理的工艺顺序，提高精度，减少焊接和装配残力；建立必要的使用维修规定和措施。钢材主要力学指标和测量方法塑性：屈服点、抗拉强度、伸长率 通过标准试件的拉伸试验确定冲击韧性：冲击试验确定，采用V形缺口的标准试件，在冲击试验机上冲击使试件断裂，测量相应的冲击功，作为反应冲击韧性的指标冷弯性能：

3、由冷弯试验确定影响钢材性能的主要化学元素及碳硫磷对钢材性能的影响基本元素：铁、碳； 有益元素：錳硅钒铌钛铝鉻镍； 有害元素：硫磷氧氮；碳：形成钢材强度的主要成分，碳的含量提高，则刚材强度提高，同时塑性、韧性、冷弯性能、可焊性及抗锈蚀能力下降；硫：属于杂质，能生成易熔化的硫化铁，热加工及焊接使温度达到8001000时，可能出现裂纹，称为热脆。降低冲击韧性，影响疲劳性能和抗锈蚀能力；磷：既是有害元素也是能利用的合金元素，低温下使钢变脆，称为冷脆，高温时降低钢材塑性，但提高钢材强度和抗锈蚀能力。影响钢材性能的主要因素及钢材选用原则主要因素：化学成分的影响（有害元素：硫磷氧氮）、冶炼和轧制过程的影响（

4、冶炼、浇铸和轧制）、制作加工、安装和使用过程的影响（热处理、钢材硬化和温度的影响）；选用原则：既要保证结构安全可靠，又要做到用料经济合理，需考虑因素：结构重要性、荷载性质、连接方法、结构工作环境、钢材厚度角焊缝的主要构造形式和构造要求角焊缝分为正面角焊缝和侧面角焊缝，角焊缝沿长度方向有连续和断续两种形式，角焊缝按截面形式可以分为直角角焊缝和斜角角焊缝。构造要求：最小焊脚尺寸；最大焊脚尺寸；最小焊缝长度；侧门角焊缝的最大计算长度；搭接连接的构造要求；角焊缝主要构造要求是焊脚尺寸hf和焊缝长度焊缝起落狐缺陷考虑在每条焊缝的两端常因焊接时起弧、落弧的影响而出现弧坑、未熔透等缺陷，称为焊口，形成类裂纹

5、并引起应力集中。1.有条件时应在两端设置引弧板，焊后将其切除，并修磨平整。2.做不到时，每条焊缝取实际长度减去2t（较薄焊件厚度）普通螺栓受剪破坏形势及避免方法a当螺栓直径较小，被连接的钢板厚度较大时，螺栓杆可能被剪断；b螺栓直径较大，被连接的钢板较薄时，钢板可能被挤坏；c当构件开口较多使截面削弱较大时，构件可能被拉断；d当螺栓孔距板端距离较小时，板端可能发生冲剪破坏；e当被连接的钢板太厚，而螺栓杆较细时，可能发生螺栓杆弯曲破坏。abc三种破坏形式可通过计算避免；d种破坏形式可通过构造要求避免；e种破坏可通过限制板叠厚度不超过五倍螺栓杆径来避免。螺栓排列间距为什么要规定最大和最小容许距离受力要

6、求：螺栓的端距不应小于2d0（螺栓孔径）。太小时，钢板端部有冲剪破坏的可能。对于受拉构件，各排螺栓的栓距和线距都不能过小，以免使螺栓周围应力集中相互影响；并且对钢板的截面削弱过多，构件有沿折线或直线破坏的可能；两孔之间的钢板也有被螺栓撕裂的可能。对于受压构件，沿作用力方向的栓距不能过大，否则在被连接的板件间容易发生压屈鼓肚现象。构造要求：当螺栓的栓距及线距过大时，被连接板件的接触就不够紧密，潮气就会侵入板件间的缝隙内，使钢材锈蚀。施工要求：要保证一定的空间，便于转动螺栓扳手。轴心受压构件整体失稳破坏形式有哪些？弯曲失稳，扭转失稳，弯扭失稳影响轴心受压构件整体性稳定的因素及如何影响初弯曲的影响

7、荷载初偏心的影响 残余应力的影响 材料的不均匀性影对格构式轴心受压构件绕虚轴整体失稳计算时，为什么要用换算长细比？当绕虚轴丧失整体稳定性时，构件产生的剪力要由比较柔弱的缀材承受，由横向剪力引起的构件变形较大，稳定承载力比同样参数的实腹式构件低，因此计算格构式轴心受压构件绕虚轴的稳定承载力，不能忽略剪切变形的影响，为考虑剪切变形的影响，故采用换算长细比。实腹式轴压腹板的局部稳定的计算公式？当局部稳定不满足要求时的措施？ho/tw（25+0.5）（235/fy）加大腹板厚度 增设加筋肋，减小腹板高度 计算式取有效截面影响梁整体稳定性的因素及其规律1.截面侧向抗弯刚度EIy、扭转刚度GIt和翘曲刚度

8、EIw越大，临界弯矩越大，整体稳定性越好2.受压翼缘自由长度l1越小，则整体稳定性越好3.荷载作用类型，弯矩分布图形越饱满，受压翼缘应力分布越均匀，相邻截面之间相互支持作用越小，对梁的整体稳定性越不利，均载时较好，集中荷载更好4.梁端支座对截面的约束，对截面y轴的转动约束程度越大，梁的整稳性越好5.横向荷载沿梁截面高度方向的作用点位置，当荷载作用在上翼缘时荷载对梁截面的转动有促进作用，加速梁的整体失稳；反之，延缓梁的整体失稳6.By值越大，临界弯矩越大7.残余应力等初始缺陷会降低梁的稳定性为提高梁的整体稳定性，设计时应采取哪些措施1. 在受压翼缘设置侧向支撑，即减小自由长度（最有效）2. 增加

9、受压翼缘的宽度（同时，由于局部稳定的要求，其厚度也会相应增加）3.改变荷载作用位置，改到下翼缘*压弯构件的破坏形式实腹式单向压弯构件整体破坏：弯矩作用面内弯曲破坏；作用面外弯扭破坏格构式压弯构件：整体失稳破坏、单肢失稳破坏、连接单肢的缀材及连接破坏实腹式轴心受压构件需要做哪些验算？强度验算：保证构件净截面上的平均应力不超过钢材的强度，设计值f=N/Anf刚度验算：用长细比来控制 =lo/i稳定性验算：临街应力小于钢材屈服强度的标准值cr=Ncr/Nfy受弯构件的强度计算的内容有那些？抗弯强度：11.压弯构件主要破坏形式实腹式单向压弯构件整体破坏：强度破坏、弯矩作用平面内整体失稳、弯矩作用平面外

10、整体失稳实腹式双向压弯构件破坏：一般均为整体失稳破坏组成压弯构件的板件可能部分全部受压，若受压板件发生屈曲将导致受压构件整体承载力下降或出现破坏格构式压弯构件可能出现整体失稳破坏、单肢失稳破坏、链接单肢的缀材及连接破坏12.钢材的力学性能屈服强度：钢材单向拉伸应力应变曲线中屈服平台对应的强度抗拉强度：单向拉伸应力应变曲线中最高点所对应的强度,它是钢材所能承受的最大应力值；伸长率：伸长率是试件断裂时的永久变形与原标定长度的百分比；冷弯性能：根据试样厚度，在常温条件下按照规定的弯心直径将试样弯曲180°，其表面无裂纹和分层即为冷弯合格；冲击韧性：冲击韧性是钢材抵抗冲击荷载的能力。14.影

11、响轴心受压构件稳定性的因素，失稳有哪些形式及其验算因素：残余应力、初弯曲、荷载的偶然偏心；整体失稳：弯曲失稳、扭转失稳、弯扭失稳、初始缺陷对失稳也有影响；局部失稳：平面内和平面外失稳；验算：强度、刚度、整体稳定、局部稳定验算。14.角焊缝的主要构造要求角焊缝的最小焊脚尺寸hf不得小于1.5,t为较厚焊件厚度。角焊缝的最大焊脚尺寸不宜大于较薄焊件厚度的1.2倍。(2)当板件边缘的较大角焊缝与板件边缘等厚时当t6mm时，hft当hft-（1-2）mm。(3)角焊缝的计算长度不得小于8hf和40mm。(4)侧面角焊缝的计算长度不宜大于60hf，当大于上述数值时， 其超出部分在计算中不予考虑。若内力沿

12、侧面角焊缝全长分布时，其计算长度不受此限。(5)每条侧面角焊缝的长度不宜小于两侧角焊缝之间的距离，即Lwb，两侧面角焊缝之间的距离b不宜大于16t（当t12mm）或190mm（当t12mm），t为较薄焊件厚度。搭接长度不得小于焊件较小厚度的5倍，并不得小于25mm。钢结构的主要结构形式和构件形式1.刚框架结构：由竖向钢柱和横向钢梁构成的框格式结构体系（平面框架结构、 空间框架结构、支撑-框架结构） 刚桁架结构：主要由轴心受力构件构成的单向格构式梁（平面桁架和空间桁架） 刚网架结构：主要由轴心受力构件构成的空间格构式平板结构；如网壳 悬索结构：主要由受拉柔索构成的结构；排架结构；钢架结构； 预应

13、力结构：通过施加一定预应力以改善结构性能，更有效地发挥刚材性能3. 构件：受力特点轴心受力构件、受弯构件、拉弯及压弯构件引起钢材脆性破坏的因素及预防措施化学成分：N、P使钢材冷脆，O、S使钢材热脆温度：高温热脆，低温冷脆 冶金缺陷：非金属杂质，裂纹起层冷作硬化 时效硬化 应力集中直接因素：裂纹尺寸、作用应力的大小和方式和材料的韧性尽量减小初始裂纹尺寸，避免在处理过程中形成类似于裂纹的间隙；注意选择和制订焊接工艺，减小不利残余应力；进行合理细部构造设计，避免截面的急变及出现凹角，避免构造应力集中；选择适用钢材，使构造具有足够韧性；设计合理的结构形式；对结构和构件的拼装应采用合理的工艺顺序，提高精

14、度，减少焊接和装配残力；建立必要的使用维修规定和措施。钢材主要力学指标和测量方法塑性：屈服点、抗拉强度、伸长率 通过标准试件的拉伸试验确定冲击韧性：冲击试验确定，采用V形缺口的标准试件，在冲击试验机上冲击使试件断裂，测量相应的冲击功，作为反应冲击韧性的指标冷弯性能：由冷弯试验确定影响钢材性能的主要化学元素及碳硫磷对钢材性能的影响基本元素：铁、碳； 有益元素：錳硅钒铌钛铝鉻镍； 有害元素：硫磷氧氮；碳：形成钢材强度的主要成分，碳的含量提高，则刚材强度提高，同时塑性、韧性、冷弯性能、可焊性及抗锈蚀能力下降；硫：属于杂质，能生成易熔化的硫化铁，热加工及焊接使温度达到8001000时，可能出现裂纹，称

15、为热脆。降低冲击韧性，影响疲劳性能和抗锈蚀能力；磷：既是有害元素也是能利用的合金元素，低温下使钢变脆，称为冷脆，高温时降低钢材塑性，但提高钢材强度和抗锈蚀能力。影响钢材性能的主要因素及钢材选用原则主要因素：化学成分的影响（有害元素：硫磷氧氮）、冶炼和轧制过程的影响（冶炼、浇铸和轧制）、制作加工、安装和使用过程的影响（热处理、钢材硬化和温度的影响）；选用原则：既要保证结构安全可靠，又要做到用料经济合理，需考虑因素：结构重要性、荷载性质、连接方法、结构工作环境、钢材厚度角焊缝的主要构造形式和构造要求角焊缝分为正面角焊缝和侧面角焊缝，角焊缝沿长度方向有连续和断续两种形式，角焊缝按截面形式可以分为直角

16、角焊缝和斜角角焊缝。构造要求：最小焊脚尺寸；最大焊脚尺寸；最小焊缝长度；侧门角焊缝的最大计算长度；搭接连接的构造要求；角焊缝主要构造要求是焊脚尺寸hf和焊缝长度焊缝起落狐缺陷考虑在每条焊缝的两端常因焊接时起弧、落弧的影响而出现弧坑、未熔透等缺陷，称为焊口，形成类裂纹并引起应力集中。1.有条件时应在两端设置引弧板，焊后将其切除，并修磨平整。2.做不到时，每条焊缝取实际长度减去2t（较薄焊件厚度）普通螺栓受剪破坏形势及避免方法a当螺栓直径较小，被连接的钢板厚度较大时，螺栓杆可能被剪断；b螺栓直径较大，被连接的钢板较薄时，钢板可能被挤坏；c当构件开口较多使截面削弱较大时，构件可能被拉断；d当螺栓孔距

17、板端距离较小时，板端可能发生冲剪破坏；e当被连接的钢板太厚，而螺栓杆较细时，可能发生螺栓杆弯曲破坏。abc三种破坏形式可通过计算避免；d种破坏形式可通过构造要求避免；e种破坏可通过限制板叠厚度不超过五倍螺栓杆径来避免。螺栓排列间距为什么要规定最大和最小容许距离受力要求：螺栓的端距不应小于2d0（螺栓孔径）。太小时，钢板端部有冲剪破坏的可能。对于受拉构件，各排螺栓的栓距和线距都不能过小，以免使螺栓周围应力集中相互影响；并且对钢板的截面削弱过多，构件有沿折线或直线破坏的可能；两孔之间的钢板也有被螺栓撕裂的可能。对于受压构件，沿作用力方向的栓距不能过大，否则在被连接的板件间容易发生压屈鼓肚现象。构造

18、要求：当螺栓的栓距及线距过大时，被连接板件的接触就不够紧密，潮气就会侵入板件间的缝隙内，使钢材锈蚀。施工要求：要保证一定的空间，便于转动螺栓扳手。轴心受压构件整体失稳破坏形式有哪些？弯曲失稳，扭转失稳，弯扭失稳影响轴心受压构件整体性稳定的因素及如何影响初弯曲的影响 荷载初偏心的影响 残余应力的影响 材料的不均匀性影对格构式轴心受压构件绕虚轴整体失稳计算时，为什么要用换算长细比？当绕虚轴丧失整体稳定性时，构件产生的剪力要由比较柔弱的缀材承受，由横向剪力引起的构件变形较大，稳定承载力比同样参数的实腹式构件低，因此计算格构式轴心受压构件绕虚轴的稳定承载力，不能忽略剪切变形的影响，为考虑剪切变形的影响

19、，故采用换算长细比。实腹式轴压腹板的局部稳定的计算公式？当局部稳定不满足要求时的措施？ho/tw（25+0.5）（235/fy）加大腹板厚度 增设加筋肋，减小腹板高度 计算式取有效截面影响梁整体稳定性的因素及其规律1.截面侧向抗弯刚度EIy、扭转刚度GIt和翘曲刚度EIw越大，临界弯矩越大，整体稳定性越好2.受压翼缘自由长度l1越小，则整体稳定性越好3.荷载作用类型，弯矩分布图形越饱满，受压翼缘应力分布越均匀，相邻截面之间相互支持作用越小，对梁的整体稳定性越不利，均载时较好，集中荷载更好4.梁端支座对截面的约束，对截面y轴的转动约束程度越大，梁的整稳性越好5.横向荷载沿梁截面高度方向的作用点位

20、置，当荷载作用在上翼缘时荷载对梁截面的转动有促进作用，加速梁的整体失稳；反之，延缓梁的整体失稳6.By值越大，临界弯矩越大7.残余应力等初始缺陷会降低梁的稳定性为提高梁的整体稳定性，设计时应采取哪些措施3. 在受压翼缘设置侧向支撑，即减小自由长度（最有效）4. 增加受压翼缘的宽度（同时，由于局部稳定的要求，其厚度也会相应增加）3.改变荷载作用位置，改到下翼缘*压弯构件的破坏形式实腹式单向压弯构件整体破坏：弯矩作用面内弯曲破坏；作用面外弯扭破坏格构式压弯构件：整体失稳破坏、单肢失稳破坏、连接单肢的缀材及连接破坏实腹式轴心受压构件需要做哪些验算？强度验算：保证构件净截面上的平均应力不超过钢材的强度，设计值f=N/Anf刚度验算：用长细比来控制 =lo/i稳定性验算：临街应力小于钢材屈服强度的标准值cr=Ncr/Nfy受弯构件的强度计算的内容有那些？抗弯强度：11.压弯构件主要破坏形式实腹式单向压弯构件整体破坏：强度破坏、弯矩作用平面内整体失稳、弯矩作用平面外整体失稳实腹式双向压弯构件破坏：一般均为整体失稳破坏组成压弯构件的板件可能部分全部受压，若受压