第1讲-钢材性能和结构体系

第1钢材性能和结构同济 123456Guo-xiao- 主要知钢材的复习《钢结构基本原理钢材性能的陈绍蕃《钢结构设计原理》第1钢结构的同济大学建筑工程 2016《高等钢结构理论第1本构关本构关 标准拉伸试同济大学建筑工程 2016《高等钢结构理论本构关弹性阶 非线弹性段：应力应变为非线性关系，卸载后变 屈服台，应力基本保持不变应变不断发展（暂时丧失加载能力 强化阶钢材内部晶粒重新排列，恢复承载能颈缩阶同济大学建筑工程 2016《高等钢结构理论1本构关结构钢的重要力学性能指标比例极

pp弹性模p

E2.06105屈服流

yp0.15y

y抗拉强延伸

u 21%~u同济大学建筑工程 2016《高等钢结构理论1本构关fy用作为钢结构设计可达到的最fe、fp、fy非常接近，三者合一，可认为性与塑性的分界 fy发展到fu，有很大一段区域，可作为强储备，称fu/fy为强屈比，要求大于为计算方便，通常将实际的应力应简化，视作理想弹塑性

o实际σ－ε塑性弹性理想弹塑性模型的σ－ε同济大学建筑工程 2016《高等钢结构理论本构关形，截面高度400mm，已知钢材的弹性模量为E=200GPa，屈服钢材边缘纤维刚刚屈服时，钢梁的跨中挠边缘纤维应变达2.0%时，钢梁的跨中挠同济大学建筑工程 2016《高等钢结构理论1本构关【算【算例02】开孔受拉钢板，厚度10mm，端部承受均匀拉力，已同济大学建筑工程 2016《高等钢结构理论1.4无屈服平台1.4无屈服平台Ramburg-OsgoodE BEf 0.2

fu fff

nn0.1同济大学建筑工程

【算例03】试采用xls编制并研究指数n对于曲线形状2016《高等钢结构1本构关ln1ln11【算例04】已知工程应力应变关系曲线满足R-O模型，试画出其真实应力1.61本构关1.6【算例05】一块Q235薄钢板；厚度为10mm，承受如右图所示1qy等比【算例05】一块Q235薄钢板；厚度为10mm，承受如右图所示1qy等比例增加，直观判断22若已知qy=250kN/m；计算两3若将下图中的横向拉力改为应力本构关第第四强度折算(a三向应力状zs222 yyzx 2xy 221223321 2 22 xy 一般梁

纯剪状2 32 32 32 3y

zs

f 塑同济大学建筑工程 2016《高等钢结构理论本构关Mises【算例06】一个Q235制作的钢球，将其扔到10万米深的海底，假设海水的密度为1Ton/m3试判断钢材是否会屈计算钢球的主应计算钢球的折算应球表面承受1000MPa的负【算例07】试在主应力坐标系中画出最大拉应力理论的屈服同济大学建筑工程 2016《高等钢结构理论1本构关双向和三向应力作用下钢材的性能σ

σ

O

三向拉应力作用钢材

εOε同济大学建筑工程 2016《高等钢结构理论本构关强字形，截面高度400mm，已知钢材的弹性模量为E=200GPa，屈服强度为235Mpa，屈服平台的最大流幅2.0%；抗拉强度为线，思考强化段对于该钢梁的承载力有何影响？在实际工程中，同济大学建筑工程 2016《高等钢结构理论1本构关1.71.7同济大学建筑工程 2016《高等钢结构理论1本构关滞单向往复加单调加载——时单调加载——时随动

等向强同济大学建筑工程 2016《高等钢结构理论本构关

σ1.81.8【思考091）2）通常进行钢材的滞回曲线，应变通常到2%，为什么？对0

同济大学建筑工程 2016《高等钢结构理论第2主要影响因影响因采用锰脱 沸腾采用采用主主要影响同济大学建筑工程 2016《高等钢结构理论2.2轧制钢板：纵向>2.2轧制钢板：纵向>腹板>H型钢>工字同济大学建筑工程 2016《高等钢结构理论2影响因2.22.2热轧引起的残余应力：后冷却的地方为【思考【思考11】图示残余应力对轴压杆件的稳定性有何影响同济大学建筑工程 2016《高等钢结构理论2影响因2.32.3钢的热调质处理调质处理的两道工12回火——恢复塑性和韧正火——900度保温后空气中冷同济大学建筑工程 2016《高等钢结构理论2影响因2.42.4【思考12若将此H型钢作为钢梁，残余应力对其承载性能有何影同济大学建筑工程 2016《高等钢结构理论2影响因2.5钢的各防止的方法：采用Z梁焊接的下层 。根 判用下还是恒荷载作用下，此用下还是恒荷载作用下同济大学建筑工程 2016《高等钢结构理论2影响因2.62.6冲孔：孔壁严重硬化，甚至出现微裂纹——扩冷弯：弯角处屈服点提同济大学建筑工程 2016《高等钢结构理论2影响因2.72.7焊接影响热影响区范的总体力学部分重结晶区：晶粒粗细不均匀，力学性正火区：强度、塑性、韧性都较同济大学建筑工程 2016《高等钢结构理论2影响因2.7焊接和

【思考141）边的焊接H型钢截面2）H型钢作为受压构件，残余应力对其承载性能同济大学建筑工程 2016《高等钢结构理论2影响因2.82.8多轴同号多轴同号应单轴应112fy三向拉应力作用三向拉应力作用下钢材会变同济大学建筑工程 2016《高等钢结构理论2影响因2.9加载速率增大，强度和塑性均有所提高。动本同济大学建筑工程 2016《高等钢结构理论影响因2.10高高温：强度降低，变低温：拓展知识：铝合金低温下增强增韧同济大学建筑工程 2016《高等钢结构理论第3钢结构体系简结构体同济大学建筑工程 2016《高等钢结构理论刚性结——桁架结构Truss（杆系——框架结构Frame（杆系——SpaceGridStructure杆系——拱与拱架结构Arch（曲杆——板式结构结构Plate（板同济大学建筑工程 2016《高等钢结构理论刚性结A平面桁同济大学建筑工程 2016《高等钢结构理论刚性结A空间桁同济大学建筑工程 2016《高等钢结构理论刚性结架A架同济大学建筑工程 2016《高等钢结构理论刚性结A桁架结主要荷载：垂直于桁【案例01】某屋架采用平面桁架结构体系：跨度24m，柱距6m，已知载为2.0kN/m2；活载为1.5kN/m2；材料采用Q235试估算弦杆的轴力；估算腹杆的同济大学建筑工程 2016《高等钢结构理论刚性结B框架同济大学建筑工程 2016《高等钢结构理论刚性结B框架结主要荷载：竖向力+水平【案例02】【案例02】比较框架/排架/带支撑框架的抗侧刚度已知某三层框架，面采用HW200，钢梁截面假定比钢已知某三层框架，面采用HW200，钢梁截面假定比钢柱大很多；支撑 D25圆钢，试比较右图种结构的抗侧刚度刚性结C网格结构/同济大学建筑工程 2016《高等钢结构理论刚性结【案例03】某网架的分同济大学建筑工程 2016《高等钢结构理论刚性结C网格结构/空间结主要荷载：竖向力+水平【案例04【案例04】某复杂空间结构的传力路径分同济大学建筑工程 2016《高等钢结构理论刚性结D拱结同济大学建筑工程 2016《高等钢结构理论刚性结D主要荷载：竖向力+水平【案例05【案例05】某偏心拱桥的振动问同济大学建筑工程 2016《高等钢结构理论刚性结E同济大学建筑工程 2016《高等钢结构理论刚性结E板式结重要注意：需保证板件的边缘刚【案例【案例06】分析某破坏的污水槽结构破坏的原因同济大学建筑工程 2016《高等钢结构理论柔性结——索桁架Cable——索穹顶Cable——弦支穹顶Suspended——张拉整体结构——索支撑结构CableStiffened同济大学建筑工程 2016《高等钢结构理论柔性结A平面索桁架体承重索形状—下形状作用—稳定结构体施加预应力后结构成同济大学建筑工程 2016《高等钢结构理论柔性结矩形平面中平面索桁架平同济大学建筑工程 2016《高等钢结构理论柔性结圆形平平面索桁架径向同济大学建筑工程 2016《高等钢结构理论柔性结B索负高斯有帐篷型和马鞍型两马鞍同济大学建筑工程 2016《高等钢结构理论柔性结C同济大学建筑