钢结构-总复习1

1、1 钢结构的特点钢结构的特点2 钢结构的设计方法钢结构的设计方法3 两种极限状态两种极限状态4 两种极限状态下的荷载组合方法两种极限状态下的荷载组合方法(基本组合、标准组合基本组合、标准组合)1 钢材的破坏形式钢材的破坏形式2 钢材种类（钢材牌号）钢材种类（钢材牌号）3 关系关系有屈服点的钢材有屈服点的钢材无屈服点的钢材无屈服点的钢材fy 取值取值?受压受压受弯受弯受剪受剪同受拉同受拉f yv =0.58 fy多向应力下多向应力下2222223xzyzxyzxzyyxzyxeqfu ：衡量经巨量变形后的抗拉能力；：衡量经巨量变形后的抗拉能力；fy ：衡量钢材承载能力的指标；：衡量钢材承载能力的

2、指标；伸长率：衡量钢材塑性变形能力的指标；伸长率：衡量钢材塑性变形能力的指标；冷弯性能：更严格衡量塑性变形能力的指标；冷弯性能：更严格衡量塑性变形能力的指标；冲击韧性：衡量钢材抵抗动荷能力的指标。冲击韧性：衡量钢材抵抗动荷能力的指标。钢材的焊接性能；钢材的焊接性能；4 性能指标性能指标化学元素；化学元素；冶金缺陷：偏析等；冶金缺陷：偏析等；构造缺陷：应力集中；构造缺陷：应力集中；钢材硬化：时效硬化等；钢材硬化：时效硬化等；温度影响：蓝脆、低温冷脆。温度影响：蓝脆、低温冷脆。反复荷载的作用反复荷载的作用(钢材的疲劳钢材的疲劳)6 钢材的选用钢材的选用5 影响钢材性能的因素影响钢材性能的因素1 钢

3、结构的连接方法钢结构的连接方法(焊接、栓接、铆接焊接、栓接、铆接)2 焊接焊接(1)角焊缝角焊缝(2)对接焊缝对接焊缝(3)施焊施焊方位、焊缝缺陷及质量检验，不同构件焊缝方位、焊缝缺陷及质量检验，不同构件焊缝 级别的选择级别的选择(4)焊接残余应力、焊接残余变形焊接残余应力、焊接残余变形三个成因三个成因对结构的影响对结构的影响如何防止或减小影响如何防止或减小影响3 角焊缝角焊缝(1)构造要求构造要求侧面焊缝侧面焊缝(2) 角焊缝计算角焊缝计算122 . 15 . 1thtffwfhlhmm608)40(注意贴边角焊缝注意贴边角焊缝正面焊缝正面焊缝wfwefflhVwffwefflhN一般情况一

4、般情况wfffff223 角焊缝角焊缝 钢板的对接连接钢板的对接连接 角钢与节点板的连接角钢与节点板的连接 M+V+NM+V+N T T(3) 角焊缝四种计算角焊缝四种计算4 对接焊缝对接焊缝(1)焊透的对接焊缝焊透的对接焊缝(2) 部分焊透的对接焊缝，相当于角焊缝。部分焊透的对接焊缝，相当于角焊缝。焊缝强度取值焊缝强度取值三级质量焊缝轴心受拉的计算三级质量焊缝轴心受拉的计算M+VM+V+N5 螺栓连接螺栓连接普通螺栓连接普通螺栓连接螺栓受剪、受拉的工作性能，螺栓的破坏形式螺栓受剪、受拉的工作性能，螺栓的破坏形式高强螺栓连接高强螺栓连接5 螺栓连接螺栓连接普通螺栓连接普通螺栓连接抗剪连接抗剪连

5、接剪力剪力扭矩扭矩扭矩扭矩+剪力剪力+轴心力轴心力抗拉计算抗拉计算轴心力轴心力弯矩弯矩偏心受拉：大偏心、小偏心偏心受拉：大偏心、小偏心拉力和剪力共同作用拉力和剪力共同作用5 螺栓连接螺栓连接高强螺栓连接高强螺栓连接传力机理传力机理承压型连接：计算方法与普通螺栓相同承压型连接：计算方法与普通螺栓相同摩擦型连接摩擦型连接【3-1(18)】如图所示节点板承受斜向拉力设计值如图所示节点板承受斜向拉力设计值F=600kN，节点板与构，节点板与构件采用双面角焊缝连接，件采用双面角焊缝连接，hf=8mm，钢材为，钢材为Q235B，焊条为，焊条为E43型型，设计该焊缝。，设计该焊缝。(1)直接法直接法13.

6、138 . 0113sin1122f54sin53coswffweflhF2【3-1(18)】(1)直接法直接法)/(8 .18016013. 187 . 021060023mmNlwwffweflhF2)( 3 .296mmlw则则)( 3 .312823 .2962mmhllfw取为取为320mm即即【3-1(18)】(2)间接法间接法)(48054600sinkNFN)(36053600coskNFVwwweflllhN4285787 . 021048023wwweflllhV3214387 . 021036023【3-1(18)】(2)间接法间接法wfffff221603214322.

7、 14285722wwll16047615wl)(5 .297mmlw取为取为320mm)(5 .312825 .2962mmhllfw取为取为320mm【3-2】如图所示，如图所示，2 1008010通过通过14mm厚的连接板和厚的连接板和20mm厚厚的翼缘板连接于柱的翼缘，的翼缘板连接于柱的翼缘，钢材为钢材为Q235B，焊条为，焊条为E43型，手工型，手工焊，承受静力荷载设计值焊，承受静力荷载设计值N=540kN，要求确定角钢和连接板间的，要求确定角钢和连接板间的焊缝尺寸。焊缝尺寸。【3-2】(1)角钢强度验算角钢强度验算)/(215)/(0 .1572102 m

8、kNfmmkNANn最小焊脚尺寸最小焊脚尺寸)(6 . 5145 . 15 . 12mmthf最大焊脚尺寸最大焊脚尺寸hf=t1-(12)=10- (12)=98(mm)采用采用hf=8mm(2)采用侧面角焊缝采用侧面角焊缝【3-2】(2)采用侧面角焊缝采用侧面角焊缝角焊缝所承受的轴力角焊缝所承受的轴力)(35154065. 011kNNkN)(18954035. 022kNNkN)(648)(0 .19616087 . 02103512311mmhmmfhNlfwfew角焊缝的长度角焊缝的长度肢背肢背)(0 .212160 .196211mmhllfw取为取为215mm肢尖肢尖肢背肢背【3-

9、2】(2)采用侧面角焊缝采用侧面角焊缝角焊缝的长度角焊缝的长度肢尖肢尖)(648)(5 .10516087 . 02101892322mmhmmfhNlfwfew)(5 .121165 .105222mmhllfw取为取为125mm【3-2】(3)采用三面围焊采用三面围焊正面角焊缝承受的力正面角焊缝承受的力)(1641016010022. 167 . 0233kNflhNwffwe)(269216454065. 02-311kNNNkN)(107641-692-540-312kNNNNN侧面角焊缝承受的力侧面角焊缝承受的力肢尖肢尖肢背肢背【3-2】(3)采用三面围焊采用三面围焊)(648)(2

10、0016067 . 02102692311mmhmmfhNlfwfew肢背角焊缝长度肢背角焊缝长度)(206620011mmhllfw取为取为210mm)(648)(6 .7916067 . 02101072322mmhmmfhNlfwfew肢背角焊缝长度肢背角焊缝长度)(6 .8566 .7922mmhllfw取为取为90mm【3-4】设计如图所示牛腿与柱的连接角焊缝、。钢材为设计如图所示牛腿与柱的连接角焊缝、。钢材为Q235B，焊条为，焊条为E43型，手工焊。型，手工焊。【3-4】(1)角焊缝承受的外力设计值角焊缝承受的外力设计值弯矩弯矩)(76.1112. 098mkNFeM剪力剪力)(

11、98 kNFV(2)角焊缝截面特性角焊缝截面特性最大焊脚尺寸最大焊脚尺寸最小焊脚尺寸最小焊脚尺寸)(7 . 6205 . 15 . 12mmthf)(4 .14122 . 12 . 11mmthf取为取为hf=10mm【3-4】(2)角焊缝截面特性角焊缝截面特性截面形心截面形心3322110yAyAyAAyewewewewewewhlhlhlyhlyhlyhlAyAyAyAy321332211332211022)(1321802118130901802)5 . 3180(118)5 . 3127180(13023213322110mmlllylylylywwwwww【3-4】(2)角焊缝截面特

12、性角焊缝截面特性)(10179642180718071212)5 . 348(7118)5 . 312748(7130442322mmIx)/(2 .195)/(4 .861017961321076.112246maxmmNfmmNIMywffxf截面最大应力截面最大应力(3)焊缝强度验算焊缝强度验算【3-4】(2)角焊缝截面特性角焊缝截面特性剪力剪力V在腹板焊缝产生的平均应力在腹板焊缝产生的平均应力)/(160)/(9 .3871802109822233mmNfmmNhlVwfewf腹板焊缝强度腹板焊缝强度)/(160)/(2 .819 .3822. 14 .86222222mmNfmmNw

13、ffff【3-6】单槽钢牛腿与柱的连接如图所示，三面围焊角焊缝采用单槽钢牛腿与柱的连接如图所示，三面围焊角焊缝采用hf=8mm(水平焊缝水平焊缝)和和hf=6mm(竖焊缝竖焊缝)。钢材。钢材为为Q235B，焊条为，焊条为E43型，手工焊。试根据焊缝强度确定该牛腿所能承受的最大静型，手工焊。试根据焊缝强度确定该牛腿所能承受的最大静力荷载设计值力荷载设计值F。【3-6】【解解】竖焊缝焊脚尺寸竖焊缝焊脚尺寸hf1=6mm，水平焊缝焊脚尺寸，水平焊缝焊脚尺寸hf2=8mm，槽，槽钢高度钢高度l1=400mm，搭接长度，搭接长度l2=305mm ，则竖向焊缝计算长度，则竖向焊缝计算长度lw1=l1=40

14、0mm，lw2=l2=305mm0)(7 . 0)2(7 . 020110222xhlxlhlff焊缝计算截面的形心位置焊缝计算截面的形心位置)(10264008305283052211222220mmhlhlhlxfff【3-6】【解解】焊缝截面的极惯性矩焊缝截面的极惯性矩)(101590420030587 . 0240067 . 01214423mmIx)(10526710240067 . 0)1022305(30587 . 030587 . 0121 244223mmIy)(1012. 210526710159044844mmIIIyxp【3-6】【解解】)(598)203395()(2

15、1mmNFFeeFT)(203 mmrx)(200 mmry扭矩扭矩T)(3951mme )(203102305022mmxle【3-6】轴心力轴心力F在在A点产生的应力点产生的应力扭矩扭矩T在在A点产生的应力点产生的应力)/(1073. 51012. 2203598248mmNFFITrpxTA)/(1064. 51012. 2200598248mmNFFITrpyTA)/(10240067 . 030587 . 0224mmNFFlhFweVA【3-6】A点垂直于焊缝长度方向的应力点垂直于焊缝长度方向的应力)/(73. 71021073. 5244mmNFFFVATAf)/(1064. 5

16、24mmNFTAfA点平行于焊缝长度方向的应力点平行于焊缝长度方向的应力【解解】【3-6】A点焊缝应力为点焊缝应力为)/(160)/(1048. 81064. 522. 11073. 7)(224242422mmNfmmNFFFwffff)(188)(188679kNNF【3-7】焊接工字形截面梁，在腹板上设置一道拼接的对接焊缝，拼焊接工字形截面梁，在腹板上设置一道拼接的对接焊缝，拼接处作用荷载设计值：弯矩接处作用荷载设计值：弯矩M=1122kN m，剪力，剪力V=374kN，钢，钢材材为为Q235B，焊条为，焊条为E43型，半自动焊，三级检验标准，试验算型，半自动焊，三级检验标准，试验算该焊

17、缝的强度。该焊缝的强度。【3-7】拼接处截面惯性矩拼接处截面惯性矩)(1026819507280142100081214523mmIx工字型截面面积矩工字型截面面积矩)(29874402505008507280143mmSx焊缝承受弯矩焊缝承受弯矩M=1122kN m，剪力，剪力V=374kN，焊缝强度设计值，焊缝强度设计值2/185mmNfwt2/125mmNfwv)(198744005072801431mmSx翼缘截面面积矩翼缘截面面积矩【3-7】焊缝截面最大剪应力焊缝截面最大剪应力)/(125)/( 1 .52810268192987440103742253maxmmNmmNtIVSxx

18、腹板与翼缘交接处折算应力腹板与翼缘交接处折算应力剪应力剪应力)/(185)/(20910268195001011222256mmNmmNIMyx)/(7 .348102681919874001037425311mmNtIVSxx)/(5 .2031851 . 11 . 1)/(5 .2177 .343209322222121mmNfmmNwt正应力正应力【3-8】验算如图所示梁与柱间的对接连接。荷载设计值验算如图所示梁与柱间的对接连接。荷载设计值V=100kN，M=1000kN m，钢材，钢材为为Q235B，焊条为，焊条为E43型，三级检验标准。型，三级检验标准。【3-8】截面惯性矩截面惯性矩

19、)(10532825104002021000141214523mmIx截面面积矩截面面积矩)(10583250500145104002034mmSx)(1040851040020341mmSx翼缘截面面积矩翼缘截面面积矩【3-8】焊缝截面最大剪应力焊缝截面最大剪应力)/(125)/(8 . 7141053282105831010022543maxmmNmmNtIVSxx焊缝截面最大拉应力焊缝截面最大拉应力)/(175)/(6 .97105328252010100022256maxmmNmmNhIMx焊缝承受弯矩焊缝承受弯矩M=1000kN m，剪力，剪力V=100kN，焊缝强度设计值，焊缝强度

20、设计值2/175mmNfwt2/125mmNfwv【3-8】)/(5 . 51410532821040810100254311mmNtIVSxx腹板与翼缘交接处折算应力腹板与翼缘交接处折算应力)/(8 .931053282500101000225601mmNhIMx焊缝承受弯矩焊缝承受弯矩M=1000kN m，剪力，剪力V=100kN，焊缝强度设计值，焊缝强度设计值2/185mmNfwt2/125mmNfwv剪应力剪应力正应力正应力)/(5 .2031751 . 11 . 1)/(3 .945 . 538 .93322222121mmNfmmNwt【3-9】Q235B钢板承受轴心拉力设计值钢板

21、承受轴心拉力设计值N=1350kN，采用，采用M24、4.6级级C级螺栓级螺栓(孔径为孔径为25.5mm)拼接如图所示，验算拼接如图所示，验算(1)螺栓强度是否螺栓强度是否满足要求；满足要求；(2)钢板在截面钢板在截面1、截面、截面1齿状、截面齿状、截面2处的强度是否满处的强度是否满足要求；足要求；(3)拼接板强度是否满足；拼接板强度是否满足；(4)采用采用8.8级高强螺栓承压型级高强螺栓承压型连接，验算螺栓、钢板和拼接板的强度是否满足。连接，验算螺栓、钢板和拼接板的强度是否满足。【3-9】(1)螺栓强度验算螺栓强度验算)(6 .1261014042414. 324322kNfdnNbvvbv

22、一个螺栓的抗剪承载力设计值一个螺栓的抗剪承载力设计值一个螺栓的承载力设计值一个螺栓的承载力设计值)(4 .1461030520243kNtfdNbcbc一个螺栓的承压承载力设计值一个螺栓的承压承载力设计值)(6 .126minkNNb)(6 .126)(5 .112121350kNkNnN满足要求满足要求(2)钢板强度验算钢板强度验算)/(205)/(6 .208647010135022311mmNfmmNANn1-1截面强度验算截面强度验算板厚板厚t=20mm，孔径，孔径d0=25.5mm，截面螺栓数，截面螺栓数n1=3)(6470)5 .253400(20)(2011mmdnBtAn净截面

23、面积净截面面积净截面应力净截面应力不满足要求不满足要求【3-9】(2)钢板强度验算钢板强度验算1-1齿状截面验算齿状截面验算)(81005 .2558080) 15(40220) 1(2222022221241mmdneenetAn净截面面积净截面面积净截面应力净截面应力)/(205)/(7 .166810010135022311mmNfmmNANn满足要求满足要求【3-9】(2)钢板强度验算钢板强度验算2-2截面验算截面验算净截面面积净截面面积截面内力截面内力)/(205)/(8 .1855450105 .1012223222mmNfmmNANn满足要求满足要求)(5450)5 .255400(20)(2022mmdnBtAn)(5 .1012)1350123135012kNNnnNN【3-9】(3)拼接板强度验算拼接板强度验算拼接板的危险截面为拼接板的危险截面为3-3截面截面净截面面积净截面面积截面内力截面内力)/(215)/(5 .226596010135022333mmNfmmNANn不满足要求不满足要求)(5960)5 .254400(20)(2033mmdnBtAn)(1350 kNN 【3-9】(4)高强螺栓连接高强螺栓连接(孔径孔径d0=21mm)螺栓强度验算螺栓强度验算)(1571025042014. 324322kNfdnNbvvbv一个螺栓的