长安大学钢结构课程内容总结20130101文档格式.doc

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其他特种结构;

可拆卸或移动的结构;

轻型钢结构;

和混凝土组合成的组合结构。

钢结构的极限状态分为承载能力极限状态和正常使用极限状态两大类；

（1）承载能力极限状态对应于结构或结构构件达到最大承载能力是出现不适于继续承载的变形，包括倾覆、强度破坏、疲劳破坏、丧失稳定、结构变为机动体系或出现过度的塑性变形。

（2）正常使用极限状态对应于结构或结构构件达到正常使用或耐久性能的某项规定限值，包括出现影响正常使用或影响外观的变形，出现影响正常使用或耐久性能的局部损坏以及影响正常使用的振动。

2钢结构的材料

钢结构的材料，包括钢材单向均匀受拉时的力学性能、钢结构对材料性能的要求、影响钢材力学性能的因素、结构钢材的脆性破坏、钢结构的脆断和疲劳、钢材的选用及钢材的规格；

对钢结构用材的要求；

五个阶段:

完全弹性;

非线性弹性;

塑性流动;

应变硬化;

三个强度指标:

比例极限;

屈服点、;

抗拉强度；

设计时取屈服点为钢材可以达到的最大应力：

在开始进入塑性流动范围时，曲线波动较大，以后逐渐趋于平稳，其最高点和最低点分别称为上屈服点和下屈服点。

上屈服点和试验条件（加荷速度、试件形状、试件对中的准确性）有关；

下屈服点则对此不太敏感，设计中则以下屈服点为依据。

对于没有缺陷和残余应力影响的试件，比例极限和屈服点比较接近，且屈服点前的应变很小（对低碳钢约为0.15%）。

为了简化计算，通常假定屈服点以前钢材为完全弹性的，屈服点以后则为完全塑性的，这样就可把钢材视为理想的弹-塑性体，其应力-应变曲线表现为双直线，如图2.2理想的弹-塑性体的应力-应变曲线所示。

当应力达到屈服点后，将使结构产生很大的在使用上不容许的残余变形（此时，对低碳钢），表明钢材的承载能力达到了最大限度。

因此，在设计时取屈服点为钢材可以达到的最大应力。

伸长率代表材料在单向拉伸时塑性应变的能力；

冷弯性能合格是鉴定钢材在弯曲状态下的塑性应变能力和钢材质量的综合指标；

冲击韧性是钢材强度和塑性的综合指标

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钢材抗剪设计强度与抗拉设计强度的关系是。

影响钢材性能的因素主要有哪些？

化学成分的因素；

成材过程的影响；

钢材的冷加工硬化；

温度影响；

应力集中；

钢材有两种性质完全不同的破坏形式，即塑性破坏和脆性破坏；

钢结构所用的材料虽然有较高的塑性和韧性，一般为塑性破坏，但在一定的条件下，仍然有脆性破坏的可能性。

疲劳断裂的概念；

钢的牌号由代表屈服点的字母Q、屈服点数值、质量等级符号（A、B、C、D）、脱氧方法符号（Z、b、F）等四个部分按顺序组成；

H型钢和剖分T型钢的规格应均采用代号高度H×

宽度B×

腹板厚度×

翼缘厚度表示；

3钢结构的连接

钢结构的连接和节点构造，包括钢结构的连接方法、焊接连接和焊接结构的特性、对接焊缝的构造和计算、角焊缝的构造和计算、焊接应力和焊接变形、普通螺栓连接的构造和计算及高强度螺栓的构造和计算、构件的拼接、柱头和柱脚设计、桁架节点设计。

焊缝按其检验方法和质量要求分为一级、二级和三级。

三级焊缝只要求对全部焊缝作外观检查且符合三级质量标准；

一级、二级焊缝则除外观检查外，还要求一定数量的超声波检验并符合相应级别的质量标准。

不同钢种的钢材相焊接时，例如Q238钢与Q345钢相焊接，宜采用低组配方案，即宜采用与低强度钢材相适应的焊条。

侧面角焊缝主要承受剪应力，塑性较好，弹性模量低，强度也较低。

正面角焊缝截面中的各面均存在正应力和剪应力，焊根处存在着很严重的应力集中，正面角焊缝的破坏强度高于侧面角焊缝，但塑性变形要差些。

焊接应力对结构性能的影响

（1）对静力强度无影响；

（2）降低了结构构件的刚度及受压构件的稳定性；

（3）增加钢材在低温下的脆断倾向；

（4）降低结构构件的疲劳强度

max≤1.2，较薄焊件厚度mm

:

，为较厚焊件厚度

（单位为mm）

自动焊min≤-1mm

T形连接的单面角焊缝

min≤+1mm

≤4mm，min=

侧面角焊缝或正面角焊缝的计算长度

不得小于和40mm。

角焊缝强度计算

注意：

中、的判定；

最大应力点的判定。

①螺栓只承受剪力；

螺栓连接受力情况可分为三类：

②螺栓只承受拉力；

③螺栓承受拉力和剪力的共同作用。

栓杆可能先被剪断-------------------------------------------------------抗剪验算

板件可能先被挤坏----螺栓承压破坏---------------------------------抗挤压验算

板件削弱太多而被拉断-------------------------------------------------净截面验算

端距范围内的板件冲剪破坏-------------------------------------------控制端距

螺栓杆弯曲破坏----------------------------------------------------------控制被连接的板厚度

高强度螺栓连接有两种类型：

一种是依靠摩擦阻力传力，并以剪力不超过触面摩擦力作为设计准则，称为摩擦型连接；

高强度螺栓承压型连接，起初由摩擦传力，后期则依靠栓杆抗剪和承压传力。

普通螺栓与高强度螺栓承压型连接相同。

摩擦型连接，

承压型连接，

当连接长度>

15时

普通螺栓群偏心受拉

绕最下排螺栓

绕螺栓形心轴

形心轴

承受拉力、弯矩和剪力

特别注意：

弯矩、偏心受拉时是绕那个轴转动。

4轴心受力构件

轴心受力构件的强度，刚度要求、整体稳定和板件的局部稳定、截面设计。

轴心受压构件与轴心受拉构件计算内容有什么区别？

高强螺栓摩擦型连接的板件1—1截面

轴心受力构件净截面强度

确定轴心压杆整体稳定临界应力的方法，一般有下列四种：

屈曲准则；

边缘屈服准则；

最大强度准则；

经验公式；

初始缺陷影响：

实际的压杆与理想的压杆不一样，不可避免地存在初始缺陷。

这些缺陷有力学缺陷和几何缺陷两种。

力学缺陷包括残余应力和截面各部分屈服点不一致等；

几何缺陷包括初弯曲和加载偏心等。

其中对压杆弯曲失稳影响最大的是残余应力、初弯曲和初偏心。

工字形截面轴心受压构件局部稳定验算考虑等稳定性，保证板件的局部失稳临界应力不小于构件整体稳定的临界应力（），即

柱最大承载力、设计、验算：

强度承载力、整体稳定承载力，取小值

Lox，Loy取值是否相同？

取决于x、y方向支撑点的分布。

格构式受压构件对虚轴稳定计算时，考虑剪切变形的影响而采用换算长细比。

轴心受压格构柱平行于缀材面的剪力为：

5受弯构件

受弯构件的强度，构件的变形限制、构件的整体稳定和板件的局部稳定、截面设计；

梁的整体稳定性

影响梁的整体稳定性的因素有

（1）梁侧向支承点间距或梁的侧向长度；

（2）截面形状、尺寸；

（3）荷载类型及荷载作用点位置；

（4）梁端约束及缺陷。

①梁的侧向抗弯刚度、抗扭刚度越大，临界弯矩越大；

②梁受压翼缘的自由长度越大，临界弯矩越小；

③荷载作用于下翼缘比作用于上翼缘的临界弯矩大。

几何尺寸及支承情况完全相同的情况下不同荷载类型下受弯构件，弯矩分布不同，稳定性如何比较。

规范规定，当符合下列情况之一时，梁的整体稳定可以得到保证，不必计算：

（1）有刚性铺板密铺在梁的受压翼缘上并与其牢固连接，能阻止梁受压翼缘的侧向位移时，例如图5.12（a）中的次梁即属于此种情况。

（2）工字形截面简支梁受压翼缘的自由长度[图5.12（b）]中的次梁等于其跨度；

对主梁，则等于次梁间距]与其宽度之比不超过表5.2所规定的数值时；

（3）箱形截面简支梁，其截面尺寸（图5.13箱形截面）满足，且（235/）时（箱形截面的此条件很容易满足）。

梁翼缘

梁腹板的受力状态（弯、剪、局压）、腹板的失稳形式（受压区轴向压、45度方向、受压区横向压）、腹板加劲肋的配置（纵向加劲肋、横向加劲肋、纵、横向加劲肋）。

各加劲肋的作用？

梁的刚度验算要求在荷载标准值（不考虑荷载分项系数和动力系数）作用下的位移不大于规范规定的容许值。

6拉弯和压弯构件

拉弯和压弯构件强度、构件的整体稳定和板件的局部稳定、构件的计算长度、截面设计；

拉弯构件破坏形式：

实腹式为出现塑性铰；

格构式（含冷弯薄壁）为边屈服。

弯矩大时，有弯矩作用平面外失稳的可能。

压弯构件破坏形式：

出现塑性铰----强度破坏；

单向压弯：

弯矩作用平面内失稳（弯曲）和弯矩作用平面外失稳（弯扭）；

双向压弯：

弯扭失稳；

板件的局部失稳。

对拉弯、压弯构件，则需要计算强度、整体稳定（弯矩作用平面内稳定和弯矩作用平面外稳定）、局部稳定和刚度（限制长细比）。

压弯构件的整体稳定分为弯矩作用平面内稳定性和弯矩作用平面外稳定性两种形式。

≤，≤≤

当0≤≤1.6时≤

当1.6≤≤2时≤

弯矩绕虚轴作用的格构式压弯构件弯矩作用平面内的整体稳定性计算

边缘屈服准则

计算压弯构件的缀材时，应取构件实际剪力和按式（）计算所得剪力两者中的较大值。

7屋盖结构设计

屋盖结构，包括屋盖结构的组成和布置、屋盖结构的支撑系统、钢檩条设计及普通钢屋架设计。

厂房结构的组成：

（1）横向框架；

（2）屋盖结构；

（3）支撑体系；

（4）吊车梁和制动梁（或制动桁架）；

（5）墙架承受墙体的自重和风荷载。

支撑的作用：

①保证结构的空间整体作用；

②避免压杆侧向失稳，防止拉杆产生过大的振动；

③承担和传递水平荷载（如风荷载、悬挂吊车水平荷载和地震荷载等）；

④保证结构安装时的稳定与方便。

屋盖支撑系统可分为：

横向水平支撑、纵向水平支撑、垂直支撑和系杆。

由双角钢组成的T形或十字形截面杆件是按实腹式杆件进行计算的。

为了保证两个角钢共同工作，必须每隔一定距离在两个角钢间加设填板（图7.19），使它们之间有可靠连接。

填板的宽度：

一般取50～80mm；

填板的长度：

对T形截面应比角钢肢伸出10～20mm，对十字形截面则从角钢肢尖缩进