钢结构设计原理 课件全套 第1-6章 绪论、钢结构材料 -拉弯压弯构件

钢结构设计原理课程介绍钢结构是土木工程核心专业课程，国家注册结构师考试主要科目之一钢结构课程主要内容：①

材料

②

构件

③节点连接属于钢结构课程基础阶段：钢结构基本原理1、绪论

2、钢结构的材料

3、钢结构的连接

4、轴心受力构件设计

5、受弯构件设计6、拉弯压弯构件设计

课程介绍与其它课程关系高等数学

大学物理

理论力学

材料力学

结构力学

混凝土结构设计原理

钢结构结构设计原理

钢结构设计

毕业设计

混凝土及砌体结构设计

第一章

绪

论1、

钢结构发展历程2、

钢结构特点及应用范围3、钢结构组成4、

钢结构的极限状态5、钢结构的发展方向6、课程内容和学习建议主要内容：钢结构建筑的前世今生我国早期钢结构第一章

概

述1935年9月

红军强渡大渡河大渡河泸定桥始建于清康熙年间（1705年）铁索桥长103.67米，宽3米钢结构建筑的前世今生我国早期钢结构第一章

概

述开封铁塔始建于北宋年间（1049年）高55.88米在900多年中，历经了37次地震

18次大风，15次水患钢结构建筑的前世今生18世纪末在英国建造房屋时开始使用钢材第一章

概

述钢结构建筑的前世今生19世纪前半期：约瑟夫帕克斯顿设计伦敦水晶宫展览馆（铁框架技术发展顶峰）第一章

概

述1851年世界首届工业博览会钢结构建筑的前世今生1889年法国：古斯塔夫埃菲尔设计巴黎埃菲尔铁塔第一章

概

述（塔高330米）钢结构建筑的前世今生旧金山金门大桥（1937年）悉尼歌剧院（1973年）第一章

概

述帝国大厦（1931年）钢结构建筑的前世今生我国钢结构建筑发展1907年产钢0.85万吨1950年产钢61万吨1978年产钢3178万吨2000年产钢1.2亿吨2019年产钢10.3亿吨第一章

概

述2000年产钢1.3亿吨第一章

概

述钢结构建筑的前世今生传承传统的革命精神展现今日发展之辉煌钢结构建筑的前世今生我国钢结构建筑发展第一章

概

述钢结构建筑的前世今生我国钢结构建筑发展第一章

概

述世界十大奇迹建筑之一主楼52层

，配楼44层钢结构建筑的前世今生我国钢结构建筑发展宝能环球中心盛京大剧院院市府恒隆广场第一章

概

述第一章

概

述钢结构第一章

概

述钢结构沈阳浑河东塔桥第一章

概

述钢结构沈阳浑河富民桥第一章

概

述钢结构沈阳浑河长青桥第一章

概

述钢结构沈阳浑河三好桥1.1、钢结构特点自重轻：相同跨度相同荷载，质量相当于混凝土构件1/3-1/4优势第一章

概

述1.1、钢结构特点优势第一章

概

述钢材的强度高而质量轻承受同样的荷载，钢构件比其他材料轻：强度/密度比值大。做成跨越结构，无效荷载最低；做成柱子，占建筑面积最小。构件轻，适合于交通不便的地区。有双重性：风荷载大的地区要防屋盖结构被风吸力掀起。1.1、钢结构特点1.1.2钢结构的优点第一章

概

述钢材塑性（延性）和韧性好较好的变形能力，不会突然断裂；超静定结构可以利用内力重分布；地震作用下有良好的吸能能力；韧性好，能较好地抵抗冲击作用。另一方面，注意避免脆性断裂的可能性：选材、构造、施工。1.1.2钢结构的优点材质均匀：符合基本假定，利于力学有限元分析第一章

概

述1.1.2钢结构的优点第一章

概

述比其他材料更接近理想材料质地比混凝土均匀；各向同性优于木材；具有较大的线弹性范围。

因此：钢结构比较符合材料力学的基本假定；大多数情况可以直接应用材料力学的计算公式—简便、够精确，但稳定性能和脆性断裂等问题涉及专门的力学知识；钢材和理想材料还是有差距，有些钢材存在分层问题；钢板有方向性，使用时要发挥其优良的一面：沿辊轧方向受力。1.1.2钢结构的优点工业化程度高：精确度较高，便于质量控制第一章

概

述1.1、钢结构特点第一章

概

述施工优势原材料是钢板和型钢，具有半成品性质。

工厂制作阶段：机械化，自动化。包括切割、制孔和焊接等，节省工时，提高精度。

工地安装阶段：现场占地少，施工期限短。机械吊装，螺栓紧固，少量焊接。迅速交付使用，资金回收时间短。容易加固，改建。能够做成可拆迁结构。1.1.2钢结构的优点施工周期短：提高使用效率火神山医院七天交付使用第一章

概

述1.1.2钢结构的优点生态环境好第一章

概

述1.1.2、钢结构的缺点劣势耐火性差1小时42分110层大厦轰然倒塌第一章

概

述1.1.2、钢结构的缺点劣势耐火性差沈阳某厂房火灾后情况钢屋架烧损变形节点高温变形螺栓松动支撑高温变形第一章

概

述1.1.2、钢结构的缺点劣势耐腐蚀性差第一章

概

述1.1.2、钢结构的缺点劣势第一章

概

述强度高的另一后果—容易屈曲（失稳）强度高则杆件细长、板件纤薄。屈曲可以使构件提前失效，强度不能充分发挥作用(尤其是高强钢)。稳定计算比较复杂，超出材料力学范围。初始几何缺陷应加以考虑：初弯曲、初倾斜。受压不如受拉，和混凝土刚好相反，组合起来相得益彰。1.1.2、钢结构的缺点劣势对缺陷较为敏感安装缺陷焊接质量缺陷构件初始裂缝构件尺寸缺陷致命性缺陷！第一章

概

述第一章

概

述钢结构对缺陷很敏感

钢材出厂时就存在内部缺陷；构件在制作和安装过程中会出现新的缺陷；设计计算中忽视缺陷的存在将造成承载力不足。2020.5.5广州虎门大桥异常震颤第一章

概

述第一章

概

述1.2、钢结构的应用大跨度结构重形厂房受动力荷载影响结构可拆卸结构高耸及高层建筑容器及其他构筑物轻型结构第一章

概

述1.2.1高层及超高层钢结构原则：形成一个有效抵抗各种外加作用的整体，可靠而经济。形成几何不可变体的一种方式：以平面结构为基本承重结构，加支撑。跨越结构&高耸结构第一章

概

述1.2.2轻型钢结构住宅第一章

概

述1.2.3大跨度空间钢结构第一章

概

述1.2.6特种钢结构第一章

概

述1.2.4桥梁钢结构第一章

概

述1.2.5压力管道及容器第一章

概

述1.3钢结构的破坏形态1.3.1钢材的塑性破坏塑性变形很大，经历时间又长的破坏叫塑性破坏，也称延性破坏。塑性破坏是构件应力超过屈服点并达到抗拉极限强度后，构件产生明显的变形并断裂。它是钢材晶粒中对角面上的剪应力超过抵抗能力而引起晶粒相对滑移的结果。第一章

概

述1.3钢结构的破坏形态1.3.1钢材的塑性破坏塑性变形很大，经历时间又长的破坏叫塑性破坏，也称延性破坏。塑性破坏是构件应力超过屈服点并达到抗拉极限强度后，构件产生明显的变形并断裂。它是钢材晶粒中对角面上的剪应力超过抵抗能力而引起晶粒相对滑移的结果。第一章

概

述1.3钢结构的破坏形态1.3.2钢材的脆性断裂钢材几乎不出现塑性变形的突然破坏叫脆性断裂。脆性破坏在破坏前无明显变形，平均应力小，按材料力学计算的名义应力往往比屈服应力多。脆性断裂没有任何预兆，破坏断口平直并呈有光泽的晶粒状。从力学的观点来分析，脆性破坏是由于拉应力超过晶体抗拉能力而产生的。第一章

概

述1.3钢结构的破坏形态1.3.3影响脆性断裂的因素（1）钢材质量差。（2）结构构件构造不当。（3）较大的动力荷载与较低温的环境温度下工作。焊接结构中容易出现的脆性断裂的原因：（1）焊缝经常会或多或少存在些缺陷，如裂纹、欠焊、夹渣和气孔等，这些缺陷能够成为断裂的起源。（2）焊接后结构存在残余应力。残余应力未必是破坏的主因，但和其他因素结合在一起，可能导致开裂。（3）焊接结构的连接往往有较大的刚性，当焊接结构出现三条相互垂直的焊缝时，材料的塑性变形就很难发展。（4）焊接使结构形成连续的整体，一旦裂纹发展,就有可能一断到底，不像在铆接结构中裂纹常在接缝处终止。第一章

概

述1.3钢结构的破坏形态1.3.4脆性断裂的防止1.焊缝：原始裂纹尺寸的控制主要由保证施工质量和加强检验来解决。2.应力：构件的实际应力不仅与荷载的大小有关，也与构造的形状及施焊的条件有关。3.材料韧性：为了防止断裂，结构的材料应根据其所处的条件具备一定的韧性。4.结构形式：优良的结构形式可以减小断裂的不良后果，把结构设计成超静定的，即有赘余构件，可以减少断裂造成的损失。5.钢材选用：设计焊接结构，在选用钢材时应该从防止脆断的角度加以考虑。第一章

概

述1.4钢结构的发展趋势1.4.1结构用钢的新发展高性能、高强度钢、低屈服点钢和耐火钢的开发和应用。第一章

概

述1.4钢结构的发展趋势1.4.3设计方法的新发展目前大多数国家采用计算长度法计算钢结构的稳定问题，采用一阶分析求解结构内力。此方法不能考虑二阶效应影响，不能精确考虑结构体系与构件之间的相互影响。故需要开展对整个结构体系进行二阶非弹性分析，即所谓高等分析是一个正在发展和完善的新设计方法，而且是一种较精确的方法。在近期内这两种方法将并存，并获得共同的发展。今后，随着计算机技术的发展，高等分析和设计法将逐渐成为主要的设计方法。第一章

概

述1.5本课程的任务和特点1.5.1本课程的主要任务本课程主要讲述钢结构的材料特点、钢结构在各个领域的应用及发展状况、钢结构基本构件的受力性能及其设计原理、钢结构的脆性破坏和塑性破坏形态以及钢结构的发展趋势，其目的是使学生认识钢结构的特点、受力性能和应用的知识，掌握钢结构基本构件和连接的设计方法，为进行较复杂钢结构的设计和研究打下基础。第一章

概

述1.5本课程的任务和特点1.5.2学习本课程需要注意的特点（1）钢结构的材料（2）钢结构的应用（3）钢结构的正常使用极限状态和破坏形态（4）钢结构的发展趋势（5）材料力学课程是学习本课程的重要理论基础（6）学会应用设计规范（7）结构构造知识和构造规定钢结构设计原理第二章

钢结构材料钢结构对材料的要求钢材的主要性能影响钢材性能的因素钢材的类别及选用主要内容：重点：钢结构对材料的要求钢材的类别及选用第二章

钢结构材料2.1钢结构对材料的要求较高的强度。即抗拉强度

fu和屈服强度

fy比较高。足够的应变能力。即塑性和韧性性能好。良好的加工和可焊性能。即适合冷、热加工，良好的可焊性。专用的特种性能。即应有耐候、耐火、Z向性能要求。《钢结构设计规范》(GB50017—2017)推荐的普通碳素结构钢Q235钢和低合金高强度结构钢Q345、Q390、Q420及Q460是符合上述要求的。选用GB50017规范还未推荐的钢材时，需有可靠依据。以确保钢结构的质量。第二章

钢结构材料2.2钢材的主要性能2.2.1强度

比例极限fP、弹性极限fe

这是应力-应变图中直线段的最大应力值。严格地说，比f

P略高处还有弹性极限，但弹性极限与f

P极其接近，所以通常略去弹性极限的点，把f

P看做是弹性极限。屈服点fy

应变

在

fP之后不再与应力成正比，而是渐渐加大，应力-应变间成曲线关系，一直到屈服点。抗拉强度fu

屈服平台之后，应变增长时又需有应力的增长，但相对地说·应变增加得快，呈现曲线关系直到最高点。伸长率伸长率是断裂前试件的永久变形与原标定长度的百分比。取圆形试件直径d的五倍或十倍为标定长度，其相应的伸长率用δ5和δ10表示，伸长率代表材料断裂前具有的塑性变形的能力。结构制造时，这种能力使材料经受剪切、冲压、弯曲及锤击所产生的局部屈服而无明显损坏。第二章

钢结构材料2.2钢材的主要性能屈服点是建筑钢材的一个重要力学特性，其意义是：1．作为结构计算中材料强度标准，或材料抗力标准。应力达到fy时的应变与fP时的应变较接近，可以认为应力达到fy时为弹性变形的终点。同时，达到fy

后在一个较大的应变范围内应力不会继续增加，表示结构一时丧失继续承担更大荷载的能力，故此以fy作为弹性计算时强度的标准。2．形成理想弹塑性体的模型，为发展钢结构计算理论提供基础。

fy之前，钢材近于理想弹性体，

fy之后，塑性应变范围很大而应力保持不增长，所以接近理想塑性体。因此，可以用两根直线的图形作为理想弹塑性体的应力-应变模型。钢结构设计规范对塑性设计的规定，就以材料是理想弹塑性体的假设为依据，忽略了应变硬化的有利作用。第二章

钢结构材料2.2钢材的主要性能2.2.2塑性塑性是指钢材破坏前产生塑性变形的能力,可由静力拉伸试验得到的力学性能指标伸长率δ和截面收缩率Ψ来衡量。

δ和Ψ数值愈大，表明钢材塑性愈好。截面收缩率Ψ是颈缩断口截面面积的缩减值与原截面面积的比值，以百分数表示。Ψ可反映钢材在三向拉应力状态下的最大塑性变形能力，这对高层建筑结构用钢板考虑Z向(厚度方向)抗层状撕裂时更为重要。屈服点、抗拉强度和伸长率是钢材的三个重要力学性能指标。钢结构中所采用的钢材都应满足钢结构设计规范对这三项力学性能指标的要求。第二章

钢结构材料2.2钢材的主要性能2.2.3Z向性能Z向性能即钢板在厚度方向的抗层状撕裂性能，可用厚度方向的截面收缩率进行衡量。试验时，试件应取厚度方向，并采用摩擦焊将试件两端加长，以便于夹持。根据《建筑结构用钢板》(GB/T19879-2015)的规定，对于厚度方向性能的钢板分3种厚度方向性能级别，即Z15、Z25和Z35，它们分别表示其Ψz≥15%、25%和35%。第二章

钢结构材料2.2.4冲击韧性

衡量钢材抗冲击性能的指标是钢材的韧性。韧性是钢材在塑性变形和断裂过程中吸收能量的能力。韧性指标用冲击韧性值表示，用冲击试验获得。冲击试验一般采用截面10mm×10mm、长55mm且中间开有V形缺口的试件，放在冲击试验机上用摆锤击断(图2.4)，并得出其吸收(消耗)的冲击功Akv(单位J)，以作为冲击韧性指标。Akv值愈大，则钢材的韧性愈好。韧性值受温度影响，温度低于某值时将急剧降低。设计处于不同环境温度的重要结构,尤其是受动载作用的结构时，要根据相应的环境温度对应提出常温(20±5℃)冲击韧性、0℃冲击韧性或负温(-20℃或-40℃)冲击韧性的保证要求。2.2钢材的主要性能第二章

钢结构材料2.2.5冷弯性能根据试样厚度，按规定的弯心直径将试样弯曲180度，其表面及侧无裂纹或分层则为“冷弯试验合格”。“冷弯试验合格”一方面同伸长率符合规定一样，表示材料塑性变形能力符合要求，另一方面表示钢材的冶金质量(颗粒结晶及非金属夹杂分布，甚至在一定程度上包括可焊性)符合要求，因此，冷弯性能是判别钢材塑性变形能力及冶金质量的综合指标。重要结构中需要有良好的冷热加工的工艺性能时，应有冷弯试验合格保证。2.2钢材的主要性能第二章

钢结构材料2.2.6可焊性可焊性是指采用一般焊接工艺就可完成合格的(无裂纹的)焊缝的性能。钢材的可焊性受碳含量和合金元素含量的影响。碳含量在0.12％~0.20％范围内的碳素钢，可焊性最好。碳含量再高可使焊缝和热影响区变脆。2.2钢材的主要性能第二章

钢结构材料2.2.7钢材的耐火性和抗腐蚀性能2.2.7.1耐火性需满足在一定高温下，保持结构在一定时间内不致垮塌，以保证人员和重要物资安全撤离火灾现场。耐火钢一般是在低碳钢或低合金钢中添加V（钒）、Ti（钛）、Nb（铌）合金元素，组成Nb-V-Ti合金体系。或再加少量Cr（铬）、Mo（钼）合金元素。具有耐火性能的钢材，可根据防火要求的需要，不用或减薄防火涂料,故有良好的经济效果，且可加大使用空间。2.2钢材的主要性能第二章

钢结构材料2.2钢材的主要性能2.2.7钢材的耐火性和抗腐蚀性能2.2.7.2抗腐蚀性能对建筑钢材的抗腐蚀性能要求，不需要像对不锈钢那样的高要求，它只需满足在自然环境下可裸露使用（如输电铁塔等），其抗腐蚀性提高到普通钢材的6-8倍，即可获得良好效果。具有抗腐蚀性能的钢一般是在低碳钢或低合金钢中添加合金元素，如Cu、P、Cr、Ni等，以提高抗腐蚀性能。为取得钢材的耐火、抗腐蚀性能，一般均是在低碳钢或低合金钢中添加与其相关的合金元素，且添加的某些合金元素可综合提高钢材性能（包括力学性能、Z向性能和可焊性能）。第二章

钢结构材料2.3影响钢材性能的因素2.3.1化学成分的影响

钢是含碳量小于2％的铁碳合金，碳大于2％时则为铸铁。制造钢结构所用的材料有碳素结构钢中的低碳钢、低合金结构钢和高性能建筑结构用钢。

碳素结构钢由纯铁、碳及杂质元素组成，其中纯铁约占99％，碳及杂质元素约占1％。

低合金结构钢中，除上述元素外还加入合金元素，后者总量通常不超过3％。碳及其他元素虽然所占比重不大，但对钢材性能却有重要影响。第二章

钢结构材料2.3.1化学成分的影响碳（C）碳是碳素结构钢中仅次于铁的主要元素，是影响钢材强度的主要因素，随着含碳量的增加，钢材强度提高，而塑性和韧性、尤其是低温冲击韧性下降，同时可焊性、抗腐蚀性、冷弯性能明显降低。结构用钢的含碳量一般不应超过0.22%，对焊接结构应低于0.2%。碳含量

：<0.25%低碳钢0.25%-0.6%中碳钢>0.6%高碳钢纯铁渗碳体（Fe3C)珠光体：

纯铁+渗碳体钢材强度2.3影响钢材性能的因素第二章

钢结构材料2.3影响钢材性能的因素2.3.1化学成分的影响锰（Mn）锰是一种弱脱氧剂，适量的锰含量可以有效地提高钢材的强度，又能消除硫、氧对钢材的热脆影响，而不显著降低钢材的塑性和韧性。锰在碳素结构钢中的含量为0.3%-0.8%，在低合金钢中一般为1.0%-1.7%。碳素钢中为有益杂质，低合金钢中合金元素但Mn可降低金属可焊性，应限量使用第二章

钢结构材料2.3影响钢材性能的因素2.3.1化学成分的影响硅（Si）硅是一种强脱氧剂，适量的硅可提高钢材的强度，而对塑性、韧性、冷弯性能和可焊性无明显不良影响。

但硅含量过大时，会恶化钢材可焊性及抗锈蚀性。

碳素钢中≤0.35%，合金钢中≤0.5%-0.6%钒(V)、铌(Nb)、钛(Ti)

钒、铌、钛都能使钢材晶粒细化。我国的低合金钢都含有这三种元素，作为锰以外的合金元素，既可提高钢材强度，又保持良好的塑性、韧性。第二章

钢结构材料2.3影响钢材性能的因素2.3.1化学成分的影响铝(Al)、铬(Cr)、镍(Ni)

铝是强脱氧剂，用铝进行补充脱氧，不仅进一步减少钢中的有害氧化物，而且能细化晶粒。

保证低温韧性，低合金钢C\D\E级规定铝含量≥0.015%

铬和镍是提高钢材强度的合金元素，用于Q390钢和Q420钢。用于低合金高强度及高性能钢第二章

钢结构材料2.3影响钢材性能的因素2.3.1化学成分的影响硫（S）硫是一种有害元素，降低钢材的塑性、韧性、可焊性、抗锈蚀性等，在高温时使钢材变脆，即热脆。因此，钢材中硫的含量不得超过0.05%，在焊接结构中不超过0.045%。生成杂质硫化铁（易于熔化）热脆：800-1000℃焊接出现裂缝减小冲击韧性、影响疲劳性能和抗锈蚀能力。（严格控制含量0.045%-0.05%）

抗层间撕裂钢（0.01%以下）第二章

钢结构材料2.3影响钢材性能的因素2.3.1化学成分的影响磷(P)

磷既是有害元素也是能利用的合金元素。

磷是碳素钢中的杂质，它在低温下使钢变脆，这种现象称为冷脆。在高温时磷也能使钢减少塑性。

但磷能提高钢的强度和抗锈蚀能力。

含量0.045%以内第二章

钢结构材料2.3影响钢材性能的因素2.3.1化学成分的影响氧(O)、氮(N)

氧和氮也是有害杂质，在金属熔化的状态下可以从空气中进入。氧能使钢热脆，其作用比硫剧烈，氮能使钢冷脆，与磷相似。第二章

钢结构材料2.3影响钢材性能的因素2.3.2制作过程的影响1．冶炼钢材的冶炼方法主要有平炉炼钢、氧气顶吹转炉炼钢、碱性侧吹转炉炼钢及电炉炼钢。在建筑钢结构中，主要使用氧气顶吹转炉生产的钢材。目前氧气顶吹转炉钢的质量，由于生产技术的提高，已不低于平炉钢的质量。冶炼这一冶金过程形成钢的化学成分与含量、钢的金相组织结构，不可避免地存在冶金缺陷，从而确定不同的钢种、钢号及其相应的力学性能。冶炼：

脱碳、脱氧、脱磷、脱硫

去有害气体、去杂渣

调成份第二章

钢结构材料2.3影响钢材性能的因素2.3.2制作过程的影响2．浇铸把熔炼好的钢水浇铸成钢锭或钢坯两种方法：一种是浇入铸模做成钢锭，另一种是浇入连续浇铸机做成钢坯。铸锭过程中因脱氧程度不同，最终成为镇静钢、半镇静钢与沸腾钢。镇静钢：强脱氧，氧气杂质少晶粒细缺陷不严重钢在冶炼及浇铸过程中会不可避免地产生冶金缺陷。常见的冶金缺陷有偏析、非金属夹杂、气孔及裂纹等等。这些缺陷都将影响钢的力学性能。非金属杂质

（

硫化物

）、气泡（浇筑时产生CO未及时排出）

第二章

钢结构材料2.3影响钢材性能的因素2.3.2制作过程的影响3．轧制钢材的轧制能使金属的晶粒变细，也能使气泡、裂纹等焊合，因而改善了钢材的力学性能。薄板因辊轧次数多，其强度比厚板略高、浇铸时的非金属夹杂物在轧制后能造成钢材的分层，所以分层是钢材(尤其是厚板)的一缺陷。设计时应尽量避免拉力垂直于板面的情况，以防止层间撕裂。第二章

钢结构材料2.3影响钢材性能的因素2.3.2制作过程的影响4．热处理

热处理的目的在于取得高强度的同时能够保持良好的塑性和韧性。正火属于最简单的热处理：把钢材加热至850~900oC并保持一段时间后在空气中自然冷却，即为正火。如果钢材在终止轧制时温度正好控制在上述温度范围，可得到正火的效果，称为正火轧制。回火是将钢材重新加热至650

oC并保温一段时间，然后在空气中自然冷却。淬火是把钢材加热至900

oC以上，保温一段时间，然后放入水或油中快速冷却。淬火加回火也称调质处理，强度很高的钢材，包括高强度螺栓的材料都要经过调质处理。第二章

钢结构材料2.3影响钢材性能的因素（1）时效的影响时效硬化指钢材仅随时间的增长而转脆，应变时效:应变硬化+时效硬化由于这些是使钢材转脆的性质，所以有些重要结构要求对钢材进行人工时效（加速时效进行），然后测定其冲击韧性，以保证结构具有长期的抗脆性破坏能力。2.3.3影响钢材性能的其他因素第二章

钢结构材料2.3影响钢材性能的因素(2).温度的影响钢材对温度相当敏感，温度升高与降低都使钢材性能发生变化。相比之下，低温性能更重要。正温范围总的趋势是随着温度的升高，钢材强度降低，变形增大。约在200oC以内钢材性能没有很大变化，430-540oC之间则强度(fy与fu)急剧下降；到600oC时强度很低不能承担荷载。此外，250oC附近有兰脆现象，约260-320oC时有徐变现象。

兰脆现象指温度在250oC左右的区间内，fu有局部性提高，fy也有回升现象，同时塑性有所降低，材料有转脆倾向。在兰脆区进行热加工，可能引起裂纹。

徐变现象指在应力持续不变的情况下钢材以很缓慢的速度继续变形的现象。第二章

钢结构材料2.3影响钢材性能的因素耐火钢极大改善钢材高温下力学性能。耐火钢随温度升高强度、弹模缓慢下降600℃时，耐火钢强度高于室温屈服强度2/3，弹性模量为室温值的80%第二章

钢结构材料2.3影响钢材性能的因素负温效应：在负温范围内，fu和fy都增高但塑性变形能力减小，材料转脆，对冲击韧

性影响突出。T1和T2称为温度转变区T0转变温度第二章

钢结构材料2.3影响钢材性能的因素（3）应力集中的影响

当截面完整性遭到破坏，如有裂纹(内部的或表面的)、孔洞、刻槽、凹角时以及截面的厚度或宽度突然改变时，构件中的应力分布将变得很不均匀。在缺陷或截面变化处附近，应力线曲折、密集、出现高峰应力的现象称为应力集中。

孔边应力高峰处将产生双向或三向的应力。这是因为材料的某一点在x方向伸长的同时，在y方向(横向)将要收缩，当板厚较大时还将引起z方向收缩。第二章

钢结构材料2.3影响钢材性能的因素（4）残余应力与重复荷载的影响残余应力是钢材在热轧、氧割、焊接时的加热和冷却过程中产生的，在先冷却部分常形成压应力，而后冷却部分则形成拉应力。残余应力对构件的刚度和稳定性都有降低。在重复荷载作用下，钢材的破坏强度低于静力作用下的抗拉强度,且呈现突发性的脆性破坏特征，这种破坏现象称为钢材的疲劳。第二章

钢结构材料2.4钢材的类别及选用2.4.1钢材的种类1．碳素结构钢碳素结构钢的牌号（简称钢号）有Q235A、B、C及D。（其中的Q是屈服强度中屈字汉语拼音的字首，后接的阿拉伯字表示以N/mm2为单位屈服强度的大小）A、B、C或D等表示按质量划分的四类级别。最后还有一个表示脱氧方法的符号如

F,Z或b。从Q195到Q275，是按强度由低到高排列的；钢材强度主要由其中碳元素含量的多少来决定，但与其他一些元素的含量也有关系。所以，钢号的由低到高在较大程度上代表了含碳量的由低到高。第二章

钢结构材料2．低合金高强度结构钢低合金高强度结构钢是在钢的冶炼过程中添加少量几种合金元素使钢的强度明显提高，故称低合金高强度结构钢。Q345、Q39O、Q420、Q460是钢结构设计规范规定采用的钢种。其符号的含义和碳素结构钢牌号的含义相同。每种钢都包括A、B、C、D、E五种质量等级，和碳素结构钢一样，不同质量等级是按对冲击韧性的要求区分的。A级无冲击功要求B级要求提供20℃冲击功AKv≥34J（纵向）C级要求提供0℃冲击功AKV≥34J（纵向）D级要求提供一20℃冲击功AKv≥34J（纵向）E级要求提供一40℃冲击功AKv≥27J（纵向）不同质量等级对碳、硫、磷、铝等含量的要求也有区别。低合金高强度结构钢的A、B级属于镇静钢，C、D、E级属于特殊镇静钢。2.4钢材的类别及选用2.4.1钢材的种类第二章

钢结构材料3.优质碳素结构钢优质碳素结构钢是碳素钢经过热处理（如调质处理和正火处理）得到的优质钢。优质碳素结构钢与碳素结构钢的主要区别在于钢中含杂质元素较少，硫、磷含量都不大于0.035%，并且严格限制其他缺陷。根据《优质碳素结构钢》（GB/T699—2015），优质碳素结构钢共有31种品种。2.4钢材的类别及选用2.4.1钢材的种类第二章

钢结构材料4.优质钢丝绳悬索结构和斜张拉结构的钢索、桅杆结构的钢丝绳等通常都采用由高强钢丝组成的平行钢丝束、钢绞线和钢丝绳。高强钢丝是由优质碳素钢经过多次冷拔而成，分为光面钢丝和镀锌钢丝两种类型。钢丝强度的主要指标是抗拉强度，其值在1570-1700N/mm2范围内，而屈服强度通常不作要求。高强钢丝的伸长率较小，最低为4%，但高强钢丝（和钢索）却有一个不同于一般结构钢材的特点——松弛，即在保持长度不变的情况下所承拉力随时间延长而略有降低。

2.4钢材的类别及选用2.4.1钢材的种类第二章

钢结构材料2.4钢材的类别及选用2.4.1钢材的种类5.高性能建筑结构用钢根据现行国家标准《建筑结构用钢板》（GB/T19879-2015）的规定，高性能建筑结构用钢分为Q235GJ、Q345GJ、Q390GJ、Q420GJ、Q460GJ、Q500GJ、Q550GJ、Q620GJ、Q690GJ，数字表示屈服强度的大小，单位为“N/mm2”，GJ代表高性能建筑结构用钢。相比于同级别的低合金高强度结构钢，GJ系列钢材中硫磷等有害元素含量得到限制（含硫量不超过0.010%）、微合金元素含量得到控制，屈服强度变化范围小，塑性性能较好，有冷加工成型要求或抗震要求的构件宜优先采用。第二章

钢结构材料2.4钢材的类别及选用2.4.1钢材的种类6.耐候耐火钢耐候钢比碳素结构钢具有较好的耐腐蚀性能。耐候钢是在钢中加入少量的合金元素，如铜（Cu）、铬（Cr）、镍（Ni）、钼（Mo）、铌（Nb）、钛（Ti）、锆（Zr）、钒（V）等，使其在金属基体表面上形成保护层，以提高钢材的耐候性能。耐候钢比碳素结构钢的力学性能高，冲击韧性、特别是低温冲击韧性较好。它还具有良好的冷成型性、热成型性和可焊性。第二章

钢结构材料2.4钢材的类别及选用2.4.2钢材的牌号钢结构用钢的一般牌号，是采用国家标准《碳素结构钢》（GB/T700—2006）和《低合金高强度结构钢》（GB/T1591—2018）的表示方法。它由代表屈服强度的字母、屈服强度（按厚度t≤16mm钢材）的数值、质量等级符号、脱氧方法符号等4个部分按顺序组成。所采用的符号分别用下列字母表示：Q——钢材屈服强度“屈”字汉语拼音首位字母；A、B、C、D、E——分别为质量等级；F——沸腾钢“沸”字汉语拼音首位字母；Z——镇静钢“镇”字汉语拼音首位字母；TZ——特殊镇静钢“特镇”两字汉语拼音首位字母。第二章

钢结构材料2.4钢材的类别及选用2.4.2钢材的牌号（GB/T700—2006）对碳素结构钢的牌号共分4种，即Q195、Q215、Q235和Q275。其中Q235钢是《钢结构设计标准》推荐釆用的钢材，属于低碳钢，它的质量等级分为A、B、C、D四级，各级的化学成分和力学性能有所不同。（GB/T1591-2018）对低合金高强度结构钢的牌号共分8种，即Q355、Q390、Q420、Q460、Q500、Q550、Q620、Q690。第二章

钢结构材料2.4.3钢材的选用选择钢材的目的是要做到结构安全可靠，同时用材经济合理。为此，在选择钢材时应考虑下列各因素：

1.结构或构件的重要性；2.荷载性质（静载或动载）3.应力特征

4.连接方法（焊接、铆接或螺栓连接）

5.工作条件6.钢材厚度对于重要结构、直接承受动载的结构、处于低温条件下的结构及焊接结构，应选用质量较高的钢材。

以体量、荷载、跨度、强度要求确定钢材牌号以冲击韧性要求确定质量等级第二章

钢结构材料

钢结构构件一般宜直接选用型钢，这样可减少制造工作量，降低造价。型钢尺寸不够合适或构件很大时则用钢板制作。型钢有热轧及冷成型两种。2.4.4钢材的规格1

.钢板和钢带（或称带钢）钢结构构件一般宜直接选用型钢，这样可减少制造工作量，降低造价。型钢尺寸不够合适或构件很大时则用钢板制作。型钢有热轧及冷成型两种。热轧钢板分厚板及薄板两种，厚板的厚度为4.5-60mm(广泛用来组成焊接构件和连接钢板)，薄板厚度为0.35-4mm(冷弯薄壁型钢的原料)。在图纸中钢板用“-厚x宽x长（单位为毫米）”前面附加钢板横断面的方法表示，如：-12x800x2100等。第二章

钢结构材料

2．热轧型钢

角钢——有等边和不等边两种。等边角钢，以边宽和厚度表示，如L100x10为肢宽100mm、厚10mm的等边角钢。不等边角钢，则以两边宽度和厚度表示，如L100x80x10等。

2.4.4钢材的规格第二章

钢结构材料槽钢——我国槽钢有两种尺寸系列，即热轧普通槽钢与热轧轻型槽钢。前者的表示法如［30a，指槽钢外廓高度为30cm且腹板厚度为最薄的一种；后者的表示法例如［25Q，表示外廓高度为25cmQ是汉语拼音“轻”的拼音字首。同样号数时，轻型者由于腹板薄及翼缘宽而薄，因而截面积小但回转半径大，能节约钢材减少自重。2.4.4钢材的规格第二章

钢结构材料

工字钢——与槽钢相同，也分成上述的两个尺寸系列：普通型和轻型。与槽钢一样，工字钢外轮廓高度的厘米数即为型号，普通型者当型号较大时腹板厚度分a、b及c三种。轻型的由于壁厚已薄故不再按厚度划分。两种工字钢表示法如：I32c,I32Q等。2.4.4钢材的规格第二章

钢结构材料H型钢和剖分T型钢——热轧H型钢分为三类：宽翼缘H型钢（HW）、中翼缘H型钢（HM）和窄翼缘H型钢（HN）。H型钢型号的表示方法是先用符号HW、HM和HN表示H型钢的类别，后面加“高度（毫米）x宽度（毫米）×腹板厚度×翼缘厚度”,例如HW300x300×10×15，即为截面高度为300mm，翼缘宽度为300mm的宽翼缘H型钢。剖分T型钢也分为三类，即：宽翼缘剖分T型钢（TW）、中翼缘剖分T型钢(TM）和窄翼缘剖分T型钢(TN）。剖分T型钢系由对应的H型钢沿腹板中部对等剖分而成。其表示方法与H型钢类同。2.4.4钢材的规格第二章

钢结构材料2.4.4钢材的规格第二章

钢结构材料3．冷弯型钢和压型钢板冷弯型钢是用2-6mm厚的薄钢板经冷弯或模压而成型的（如图示）。压型钢板是近年来开始使用的薄壁型材，所用钢板厚度为0.4-2mm，用做轻型屋面等构件。冷弯型钢和压型钢板都属于高效经济截面，由于壁薄，截面几何形状开展，截面惯性矩大，刚度好，故能高效地发挥材料的作用，节约钢材。2.4.4钢材的规格钢结构设计原理3.1钢结构连接方法连接的要求：足够的承载力、刚度和延性连接方法：焊接、铆接和螺栓连接

钢结构连接方式优点：省工省材，加工方便

构造简单，不削弱截面任何形状的构件均可直接连接密封性好，刚度大缺点：材质劣化

残余应力、残余变形

一裂即坏、低温冷脆

不适合直接承担动力荷载构件焊接3.1钢结构连接方法3.1钢结构连接方法铆接

优点：塑性韧性好，传力可靠，易于检查

适用于直接承受动力荷载结构

缺点：构造复杂，用钢量大3.1钢结构连接方法普通螺栓连接

优点：施工简单，拆装方便，适合于经常需拆装结构

缺点：用钢量大高强螺栓连接

区别：普通螺栓拧紧螺帽时螺栓预拉力很小，依靠孔壁承

压和栓钉抗剪传递剪力

高强螺栓：

分摩擦型和承压型

摩擦型：利用摩擦传力，以界面相对滑移为破坏点

承压型：利用初期摩擦与后期端承传力，以螺杆拉断或栓孔破坏为界限3.2焊接方法及形式手工电弧焊钢结构最常用的焊接方式3.2.1焊接常用方法及材料选取通电后在涂有焊药的焊条和焊件间产生电弧，电弧融化焊条，滴落在焊池中形成焊缝

电弧焊：焊条与连接件强度对应关系3.2焊接方法及形式将光焊丝埋于焊剂层下，通电后电弧作用使焊丝和焊剂熔化，焊剂浮于表面保护熔化金属。自动埋弧焊：自动埋弧焊其他焊接形式：电渣焊；电阻焊；气体保护焊等3.2.1焊接常用方法及材料选取3.2焊接方法及形式焊缝缺陷：裂纹、气孔、烧穿、夹渣、未焊透、咬边、焊瘤等7.2.3焊缝缺陷气孔3.2.1焊接缺陷及焊缝等级3.2焊接连接的特性焊缝缺陷：裂纹、气孔、烧穿、夹渣、未焊透、咬边、焊瘤等7.2.3焊缝缺陷电弧擦伤3.2焊接方法及形式焊缝缺陷：裂纹、气孔、烧穿、夹渣、未焊透、咬边、焊瘤等7.2.3焊缝缺陷焊瘤+气孔+夹渣3.2焊接方法及形式焊缝缺陷：裂纹、气孔、烧穿、夹渣、未焊透、咬边、焊瘤等7.2.3焊缝缺陷夹渣+裂纹咬边3.2焊接方法及形式焊缝等级：《钢结构工程施工质量验收规范》GB50205-2020规定 分三级：三级焊缝：外观检查二级焊缝：在外观检查的基础上再做无损检验，用超声

波检验每条焊缝的20％长度，且不小于200mm.一级焊缝：在外观检查的基础上用超声波检验每条焊缝全部长

度，以便揭示焊缝内部缺陷。7.2.3焊缝缺陷教材问题？P543.2焊接方法及形式焊缝等级规定（GB50017）承受动力且需疲劳验算的构件焊缝质量作用力垂直于焊缝长度方向的横向对接焊缝或T形对接与角接组合焊缝，受拉时应为一级，受压时不应低于二级；作用力平行于焊缝长度方向的纵向焊缝不应低于二级。不需验算疲劳构件

凡要求与母材强度等强的对接焊缝受拉时不应低于二级。工作环境等于或低于-20℃，构件对接焊缝质量不得低于二级施焊条件差，高空安装施焊，强度设计值应✖0.93.2焊接方法及形式焊缝连接形式：平接、搭接、T形连接和角接焊缝连接形式7.2.4焊缝连接型式及焊缝型式用料经济，传力均匀，动力性能好板件要加工，两板间距和坡口尺寸要求严格施工方便，两板间隙无严格限制费料，传力不均匀施工方便，受压性能好受拉性能差角焊缝搭接，构造简单传力不均匀，费料T形连接，构造简单受力性能差焊透T形连接3.2.2焊接种类和焊接形式3.2焊接方法及形式焊缝形式：对接焊缝和角焊缝

焊缝形式（1）对接正焊缝

（2）

对接斜焊缝

（3）

角焊缝

（⊥正向

//侧向）3.2焊接方法及形式焊缝形式：对接焊缝和角焊缝

连续与断续角焊缝（1）连续焊缝

（2）断续焊缝

3.2焊接方法及形式施焊位置：俯焊（平焊）、立焊、横焊和仰焊7.2.4焊缝连接型式及焊缝型式焊缝施焊的不同方向类型(a)平焊

(b)立焊

(c)横焊

(d)仰焊3.2焊接方法及形式基本符号：标识焊缝形状3.2.3焊缝符号表示方法：由基本符号、指引线、辅助符号、补充符号等部分组成常用焊缝基本符号3.2焊接方法及形式辅助符号：表达焊缝截面形状特征补充符号：补充说明焊缝某些特征辅助符号3.2.3焊缝符号3.2焊接方法及形式7.2.5焊缝代号补充符号3.2焊接方法及形式焊缝标准方法3.2.3焊缝符号3.3对接焊缝构造和计算坡口形式：I形缝、V形缝、带钝边单边V形缝、带钝边V形缝（Y形缝）带钝边U形缝、带钝边双单边V形缝和双Y形缝等对接焊缝坡口形式3.3.1对接焊缝形式及构造3.3对接焊缝构造和计算不同宽度或厚度的钢板拼接

布置原则：钢板宽度或厚度有变化连接中，为减少应力集中，应从板一侧或两侧做成坡度≤1：2.5或1：4的斜坡，厚度相差4mm，可不做成斜坡，焊缝计算取板较小厚度

不同宽度或厚度的钢板拼接3.3对接焊缝构造和计算其他构造要求7.3.1对接焊缝的构造要求

引弧板焊透的T形连接焊缝对接焊缝起弧落弧点为消除焊口影响，可采用引弧板，焊后将引弧板切除，砂轮磨平T型接头全焊透破口采用角焊缝加强，加强焊脚尺寸不大于接头薄板厚度的一半，且最大值不超过10mm3.3对接焊缝构造和计算其他构造要求7.3.1对接焊缝的构造要求直接承受动力荷载结构中，为提高疲劳强度，应将对接焊缝表面磨平，打磨方向应与应力方向平行，垂直于受力方向的焊缝应采用焊透的对接焊缝，不应采用部分焊透的对接焊缝。3.3对接焊缝构造和计算计算原则：重要构件按一、二级标准检验构件，

焊缝与构件等强，不必另行计算（1）轴心受力的对接焊缝轴心力作用下对接焊缝连接lw--焊缝计算长度（带引弧板的取原长，不带引弧板的双侧减去2t)t-连接件中较小厚度对接焊缝抗拉（压）设计值：一、二级抗压如母材，抗拉为85%母材

（附表12）3.3.2对接焊缝计算3.3对接焊缝构造和计算（2）受弯受剪的对接焊缝受弯受剪的对接连接焊缝截面模量3.3对接焊缝构造和计算（2）受弯受剪的对接焊缝（折算应力）一、二级焊缝不必验算受弯、剪的工形截面对接焊缝A3.3对接焊缝构造和计算计算原则：按角焊缝进行计算部分焊透的对接焊缝板件较厚，板件连接受力较小时

可采用部分焊透2603053.4角焊缝构造和计算角焊缝7.4.1角焊缝的构造和强度3.4角焊缝构造和计算3.4.1角焊缝基本形式

角焊缝截面图直角角焊缝（α=90°）普通焊缝平坡凸形等边凹形斜角角焊缝（α＞90°或α＜90°）斜角锐角角焊缝斜角钝角角焊缝3.4角焊缝构造和计算应力分布

正面角焊缝应力分布（破坏强度高于侧面焊缝，但塑性变形能力差）根部应力集中3.4角焊缝构造和计算应力分布侧面角焊缝应力分布不均匀（主要承受剪力作用，弹性阶段分布不均匀）3.4角焊缝构造和计算焊脚尺寸hf

应与焊件的厚度相适应。对手工焊，hf应不小于，t为较厚焊件的厚度（mm）。对自动焊，可减小1mm。（不宜过小，保证承载力，防止冷却太快）hf应不大于较薄焊件厚度的1.2倍。

（尺寸过大，产生很大焊接变形，容易脆裂烧穿）

动力荷载作用时，不得采用焊脚尺寸小于5mm的角焊缝。3.4.1角焊缝构造3.4角焊缝构造和计算对于板件边缘的焊缝：

当t≤6mm时，hf≤t；

当t

>6mm时，hf＝t－(1~2)mm。7.4.1角焊缝的构造和强度

角焊缝最大hf3.4角焊缝构造和计算焊缝长度lw也不应太长或太短，其计算长度不宜小于8hf或40mm，且不宜大于60hf。长度太小，起落弧较近，产生缺陷，焊缝不可靠长度太大，端部应力较大，不利于应力均匀分布3.4角焊缝构造和计算杆件与节点板连接：双面侧焊、三面围焊、L形焊接转角处必须连续施焊，避免起落弧3.4.3角焊缝计算3.4角焊缝构造和计算角焊缝应力分析角焊缝应力分析仅有平行于焊缝长度方向的轴心力时仅有垂直于焊缝长度方向的轴心力时同时有平行与垂直于焊缝长度方向的轴心力时3.4角焊缝构造和计算1.受轴心力焊件的拼接板连接仅侧面角焊缝：仅正面角焊缝：轴心力作用下角焊缝连接3.4角焊缝构造和计算1.受轴心力焊件的拼接板连接三面围焊时：先计算正面角焊缝N1，剩余的N-N1由侧面角焊缝承担。菱形拼接板：简化计算不计正面及斜焊缝的

f3.4角焊缝构造和计算2.受轴心力角钢的连接当采用侧面角焊缝连接时

肢背：

肢尖：角钢角焊缝上受力分配——两面侧焊3.4角焊缝构造和计算2.受轴心力角钢的连接当采用三面围焊连接时正面角焊缝承担的力：侧面角焊缝承担的力：

肢背

肢尖角钢角焊缝上受力分配——三面围焊3.4角焊缝构造和计算2.受轴心力角钢的连接当采用L形焊连接时正面角焊缝承担的力：

侧面角焊缝承担的力：

7.4.3常用连接方式的角焊缝计算角钢角焊缝上受力分配——L形焊3.4角焊缝构造和计算3.弯矩作用下角焊缝计算弯矩作用时角焊缝应力3.4角焊缝构造和计算焊缝承受剪力V和弯矩M=Ve弯矩M焊缝全截面承受，产生三角形分布的水平弯曲应力σf1剪力通常假定仅由腹板焊缝承受，剪应力均匀分布VeABBAh1h24.弯矩、剪力共同作用下角焊缝计算3.4角焊缝构造和计算应验算A、B点处的焊缝应力(Iw为焊缝截面惯性矩)A点：B点：AτfBBAh1h2σf1σf23.4角焊缝构造和计算5.弯矩、剪力、轴心力共同作用下角焊缝计算受弯、受剪、受轴心力的角焊缝应力3.4角焊缝构造和计算6.

扭矩作用下角焊缝计算计算假定：被连接件绕焊缝有效截面形心o旋转，焊缝上任一点的应力方向垂直于该点与形心o的连线，应力大小与其到形心距离r成正比。扭矩作用时角焊缝应力3.4角焊缝构造和计算J-

极惯矩

J=Ix+IyJ—焊缝计算截面对形心极惯性矩分解为x方向和y方向的分力hbcxxyyrxrynfTr0.7hf3.4角焊缝构造和计算焊缝强度需要满足：Ahb0.7hfcxxyy剪力V作用A点引起的应力：其中：有了c值，可以计算Ix、Iy。3.4角焊缝构造和计算7.扭矩、剪力、轴心力共同作用下角焊缝计算受扭、受剪、受轴心力的角焊缝应力3.4角焊缝构造和计算8.塞焊计算

塞焊3.4角焊缝构造和计算3.5.1焊接残余应力

——纵向焊缝残余应力施焊时焊缝及附近的温度场和焊接残余应力3.5焊接残余应力与残余变形焊接过程：不均匀加热和冷却过程，不均匀温度场不均匀膨胀，导致热状态塑性压缩，不均匀冷却过程，不均匀塑性收缩。焊接残余应力：无荷载作用下的内应力，内部自平衡横向残余应力产生的原因：（1）焊接纵向收缩，在焊缝处形成横向拉应力（2）焊缝施焊过程中，先冷后热，冷却时间不同，先焊阻止后焊自由膨胀3.5焊接残余应力与残余变形3.5.1焊接残余应力

——横向焊缝残余应力厚度方向的残余应力

厚度较大试件，需多层施焊，存在厚度方向残余应力约束状态下的焊接应力7.5.1焊接残余应力的分类和产生的原因厚度方向的焊接应力约束焊接接头中的残余应力分布3.5焊接残余应力与残余变形有的焊件不能自由膨胀或收缩，受边界约束，内部会产生自平衡的残余应力分布3.5.2焊接残余变形

焊接残余变形基本形式3.5焊接残余应力与残余变形（a）纵向横向缩短（b）角变形（c）弯曲变形（d）扭转变形对结构静力强度的影响

残余应力对静力强度的影响3.5焊接残余应力与残余变形对静力强度无明显影响3.5.3焊接残余应力影响对结构刚度的影响

有残余应力时的应力与应变3.5焊接残余应力与残余变形对刚度有降低作用对压杆稳定的影响

对低温冷脆的影响对疲劳强度的影响三轴焊接残余应力3.5焊接残余应力与残余变形对稳定有降低作用阻碍塑性变形发展，加速脆性破坏对疲劳性能不利影响3.5.4减少焊接残余变形的措施设计方面：焊接位置要合理，布置应尽量对称于截面重心焊缝尺寸要适当，采用较小的焊脚尺寸焊缝不宜过分集中应尽量避免三向焊缝交叉考虑钢板分层问题施焊位置焊条是否易达到避免仰焊3.5焊接残余应力与残余变形采取合理的施焊次序施焊前加相反的预变形焊前预热，焊后回火

合理的施焊次序

反变形及局部加热3.5焊接残余应力与残余变形施工工艺措施：3.6焊接在结构中应用3.6.1焊接梁翼缘焊缝计算焊接梁板件叠合示意图工字形截面梁腹板边缘与翼缘交接点剪应力为：焊接工字钢翼缘与腹板接触面间沿梁长度的单位水平剪力Th为：翼缘焊缝的剪力分布3.6焊接在结构中应用为保证翼缘板和腹板整体工作性能，应使翼缘和腹板交接面的两侧焊缝剪应力均不超过角焊缝强度设计值ftw,即：由此可得焊缝焊脚尺寸：3.6.1焊接梁翼缘焊缝计算3.6焊接在结构中应用对于双层翼缘梁，当计算外层翼缘板与内层翼缘板之间连接焊缝时，上式中S1应取外层翼缘板对梁中和轴的面积矩；计算内层翼缘板与腹板之间连接焊缝时，S1取内外两层翼缘板面积对两中和轴的面积矩之和。对于有集中荷载的吊车梁而言，其梁翼缘上有移动集中荷载或承受有固定集中荷载而未设置加劲肋情况，则翼缘和腹板间连接焊缝不仅承受上述由梁弯曲产生的水平剪力Th作用，同时还有集中压力F所产生的垂直剪力Tv作用。双层翼缘梁双向剪力作用下翼缘3.6.1焊接梁翼缘焊缝计算3.6焊接在结构中应用3.6.2桁架节点计算节点设计一般原则：（1）双角钢截面杆件节点处以节点板相连，焊接桁架的距离调整成5mm的倍数。这样汇交的杆件给轴力带来的偏差较小，方便计算。（2）角钢切断面一般与截面垂直。需要斜切以便节点紧凑时切肢尖而不是肢背。（3）如偏心距e不超过较大焊件截面高度5%，可不考虑偏心对杆件的附加弯矩。否则按汇交点各杆件线刚度分配偏心力矩，并按偏心受力构件计算各杆强度及稳定。（4）为方便施工，避免焊缝因过分密集而变脆，节点板上各杆件之间焊缝净距不宜过小，用控制杆端间距a来保证。受静荷载时，a≥10-20mm;受动荷载时，a≥50mm；也不宜过大，因增大节点板将削弱节点平面外刚度。3.6焊接在结构中应用节点版设计：节点板拉剪破坏计算公式：单根腹杆节点板按下式计算：3.6.2桁架节点计算3.6焊接在结构中应用节点版设计：（1）对于有竖腹杆的节点板当c/t≤15（235/fy)0.5时可不计算稳定；但在任何情况下均需满足c/t≤22（235/fy)0.5，c为受压腹杆连接肢端截面中点沿腹杆轴线方向至弦杆的净距，t为节点板厚度。（2）对于无竖腹杆节点板当c/t≤10（235/fy)0.5时，节点板稳定承载力可取0.8be*t*f；当c/t＞10（235/fy)0.5时，应进行稳定验算；在任何情况下，都应满足c/t≤10（235/fy)0.5。焊接腹杆节点3.6.2桁架节点计算3.6焊接在结构中应用节点构造和计算：（1）下弦杆普通节点肢背焊缝：肢尖焊缝：（2）上弦杆集中荷载节点角焊缝计算长度：hf1=t/2节点板缩进深度在t/2~t之间，两端内力差为ΔN=N1-N2；验算“A”焊缝两端最大合力：下弦普通节点有集中荷载的上弦节点3.6.2桁架节点计算3.6焊接在结构中应用节点构造和计算：（3）下弦杆跨中拼接节点弦杆和拼接角钢连接单侧的焊缝长度为：拼接角钢长度为：L=2l1+b,b为间隙，取10-20mm；肢背焊缝：肢尖焊缝：节点详图3.6.2桁架节点计算3.6焊接在结构中应用桁架节点计算节点构造和计算：（4）上弦杆跨中拼接节点上弦杆跨中弯折角度以热弯形成（见右侧详图）当屋面大而弯折角度较大时，可将竖肢开口弯折后对焊，拼接角钢与弦杆间焊缝算法与下弦拼接相同。计算拼接角钢长度时，屋脊节点所需空隙较大，常取b=50mm左右节点详图3.6焊接在结构中应用节点构造和计算：（5）支座节点锚栓直径一般为18-26mm，通常不小于20mm，常用4-2.5d，垫板孔径一般为d+（1~2mm）；底板计算包括面积与厚度的确定，底板所需毛面积为采用方形底板时，边长尺寸为当R不大时计算a的值较小，构造要求底板短边尺寸不小于200mm。底边边长取厘米的整数倍；板底厚度按均布荷载下板的抗弯计算：单位宽度弯矩：板底平均压应力：3.6.2桁架节点计算3.7普通螺栓连接构造与计算3.7普通螺栓连接构造与计算3.7.1螺栓孔径孔型螺栓孔的孔径和孔型应符合下列规定：（1）A、B级普通螺栓孔径d0较螺栓公称直径d大0.2~0.5mm，C级普通螺栓的孔径d0较螺栓公称直径d大1.0~1.5mm；（2）高强度螺栓承压型连接采用标准圆孔时其孔径d0如下；（3）采用扩大孔连接时，同一连接面只能在盖板和芯板其中之一的板上采用大圆孔或槽孔，其余的仍采用标准孔；（4)高强度螺栓摩擦型连接盖板按大圆孔、槽孔制孔时，应增大垫圈厚度或采用连续型垫板，其孔径与标准垫圈相同，对M24及以下螺栓，厚度不宜小于8mm；对M24以上螺栓，厚度不宜小于10mm。排列方式：并排或错排（钢板）、单排和双排（型钢）

钢板和角钢上的螺栓排列3.7普通螺栓连接构造与计算3.7.2螺栓的排列并排错排单排（1）受力要求：端距与栓距过大过小都不好，受压时栓距过大板件易发生凸曲，且螺栓易受力不均匀，受拉时端距或栓距过小板件易剪切破坏。（2）构造要求：栓距过大则构件接触面不够紧密，潮气易于侵入缝隙而发生锈蚀。（3）施工要求：保证一定空间转动扳手。螺栓和铆钉的最大、最小容许距离查表7-5~7-9确定。3.7普通螺栓连接构造与计算3.7.3螺栓连接的构造型钢（角钢、槽钢或工字钢上的螺栓排列要求）角钢：不同肢宽下d0、e、e1、e2的要求；槽钢或工字钢：不同型钢下cmin(腹板)、emin(翼缘)的要求。3.7普通螺栓连接构造与计算螺栓强度等级：3.7普通螺栓连接构造与计算A级：精密级

合金钢

强度＞900MPaB级：普通级

低碳硼钢

强度800MPaC级：较松级

软钢

强度<600MPa高强螺栓强度等级：8.8级10.9级普通螺栓强度等级：3.6级4.8级6.8级传力方式：

抗剪螺栓：通过螺栓杆承压传递剪力

外力垂直螺杆

（螺栓1）

抗拉螺栓：通过螺栓杆承受拉力

外力平行螺杆

（螺栓2）C级螺栓只能在次要连接和临时连接中

抗剪，一般正规连接，螺栓1应采用焊缝

或高强螺栓连接，螺栓2可采用C级螺栓抗剪螺栓和抗拉螺栓3.7普通螺栓连接构造与计算3.7.4普通螺栓连接计算破坏形式：螺栓杆剪断；孔壁挤坏；板被拉断；板端被剪断；螺栓杆弯曲3.7普通螺栓连接构造与计算构造避免计算避免破坏形式有：①栓杆直径较小，板件较厚时，栓杆被剪断；②当栓杆直径较大，板件较薄时，板件可能先被挤坏，栓杆和板件挤压是相对的，叫做螺栓承压破坏；③板件可能因螺栓孔削弱太多，导致强度不够，而被拉断；④端距太小，端距范围内的板件有可能被栓杆冲剪破坏；⑤板叠厚度过大，螺栓弯曲破坏3.7普通螺栓连接构造与计算

剪力螺栓的5种破坏形式：螺栓承载力计算：防止螺杆剪断和局部承压破坏；净截面强度验算：防止净截面强度破坏；构造措施(限制端距e3≥2d0和螺杆长度l≤5d)：防止端部剪切和螺杆弯曲。

3.7普通螺栓连接构造与计算抗剪螺栓连接“解纽扣”受力状态：弹性时两端大而中间小，进入塑性阶段后，因内力重分布使各螺栓受力趋于均匀。为防止“解钮扣”破坏，当连接长度l1较大时，应将螺栓的承载力乘以折减系数

。7.6.2普通螺栓连接受剪、受拉时的工作性能

螺栓受剪力状态3.7普通螺栓连接构造与计算当构件在节点处或接头一侧的螺栓沿受力方向的连接长度l1太长时，各螺栓受力将严重不均匀，即连接两端的螺栓受力大于中间螺栓而可能首先达到极限承载力引起破坏。l13.7普通螺栓连接构造与计算计算假定：①栓杆受剪计算时，螺栓受剪面上的剪应力是均匀分布；②孔壁承压计算时，挤压力沿栓杆直径平面均匀分布。3.7普通螺栓连接构造与计算抗剪螺栓连接计算抗剪螺栓连接计算一个抗剪螺栓的设计承载能力计算

抗剪承载力设计值：

承压承载力设计值：一个抗剪螺栓的承载