第十三章钢结构和木结构.ppt
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本章分别介绍钢结构和木结构的基本知识。
钢结构：
由热轧型钢、钢管、钢板或冷加工的薄壁型钢通过适当的连接而组成的结构。
木结构：
是单纯由木材或主要由木材承受荷载并通过各种金属连接件或榫卯手段进行连接和固定的结构。
第十三章第十三章钢结构和木结构钢结构和木结构建筑用钢应符合的条件：
11、具有较高的强度、具有较高的强度22、具有较高的塑性、韧性、耐疲劳性能、具有较高的塑性、韧性、耐疲劳性能33、具有良好的工艺性、具有良好的工艺性1.11.1钢结构用材的力学性能钢结构用材的力学性能主要力学性能有：
主要力学性能有：
强度、塑性、韧性、可焊性、强度、塑性、韧性、可焊性、冷弯性能、耐久性等。
冷弯性能、耐久性等。
强度：
强度：
有屈服强度有屈服强度fyfy和抗拉强度和抗拉强度fufu两个指标两个指标fy作为钢材强度标准值的取值依据；作为钢材强度标准值的取值依据；fu作为一种安全储备，使构件在弹塑性工作阶段具有较大的承载力。
作为一种安全储备，使构件在弹塑性工作阶段具有较大的承载力。
第一节第一节钢结构钢结构1.11.1钢结构用材的力学性能钢结构用材的力学性能冷弯性能：
冷弯性能：
由冷弯试验来确定，是评价钢材力学性能和工艺性能，由冷弯试验来确定，是评价钢材力学性能和工艺性能，钢材质量的一项综合性指标。
钢材质量的一项综合性指标。
塑性：
塑性：
主要指标有伸长率主要指标有伸长率和断面收缩率和断面收缩率冲击韧性：
冲击韧性：
韧性是钢材在塑性变形和断裂过程中吸收能量的能力，韧性是钢材在塑性变形和断裂过程中吸收能量的能力，亦即钢材抵抗冲击荷载的能力。
亦即钢材抵抗冲击荷载的能力。
可焊性：
可焊性：
可焊性是指钢材对焊接工艺的适应能力，要求钢材施可焊性是指钢材对焊接工艺的适应能力，要求钢材施焊后能获得良好的焊接接头性能。
焊后能获得良好的焊接接头性能。
1.11.1钢结构用材的力学性能钢结构用材的力学性能耐久性耐久性-影响钢结构寿命的因素有：
影响钢结构寿命的因素有：
（11）钢材的腐蚀，通过油漆和定期维护措施，）钢材的腐蚀，通过油漆和定期维护措施，控制硅和锰的含量；控制硅和锰的含量；（22）防止过大的实效硬化；）防止过大的实效硬化；（33）必要时测定高温和长荷载下的持久强度；）必要时测定高温和长荷载下的持久强度；（44）防止长期连续重复荷载或交变荷载下的疲劳断裂。
）防止长期连续重复荷载或交变荷载下的疲劳断裂。
沸腾钢沸腾钢为脱氧不完全的钢。
冶炼后期不加脱氧剂（如硅、铝等），浇注时钢液在为脱氧不完全的钢。
冶炼后期不加脱氧剂（如硅、铝等），浇注时钢液在钢锭模内产生沸腾现象（气体逸出）。
钢锭模内产生沸腾现象（气体逸出）。
镇静钢镇静钢为完全脱氧的钢。
通常注成上大下小带保温帽的锭型，浇注时钢液镇静不为完全脱氧的钢。
通常注成上大下小带保温帽的锭型，浇注时钢液镇静不沸腾。
组织致密，偏析小，质量均匀。
优质钢和合金一般都是镇静钢。
沸腾。
组织致密，偏析小，质量均匀。
优质钢和合金一般都是镇静钢。
半镇静钢半镇静钢为脱氧较完全的钢。
脱氧程度介于沸腾钢和镇静钢之间，浇注时有沸腾为脱氧较完全的钢。
脱氧程度介于沸腾钢和镇静钢之间，浇注时有沸腾现象，但较沸腾钢弱。
这类钢具有沸腾钢和镇静钢的某些优点，碳素钢中此类钢现象，但较沸腾钢弱。
这类钢具有沸腾钢和镇静钢的某些优点，碳素钢中此类钢是值得提倡和发展的。
是值得提倡和发展的。
1.21.2钢种钢号钢种钢号碳素钢：
碳素钢：
按质量等级将钢分为按质量等级将钢分为AA、BB、CC、DD四级四级AA级钢最差，只保证抗拉强度、屈服点、伸长率，级钢最差，只保证抗拉强度、屈服点、伸长率，必要时也可附加冷弯试验的要求。
必要时也可附加冷弯试验的要求。
BB、CC、DD级钢均保证抗拉强度、屈服点、伸长率、级钢均保证抗拉强度、屈服点、伸长率、冷弯和冲击韧性冷弯和冲击韧性（分别为分别为+20+20，00，-20）-20）等力等力学性能。
学性能。
钢结构中常用普通低碳钢和普通低合金钢：
钢结构中常用普通低碳钢和普通低合金钢：
1.21.2钢种钢号钢种钢号如：
如：
Q235AQ235A表示屈服强度为表示屈服强度为235N/mm235N/mm22的的AA级级镇静碳素结构钢；镇静碳素结构钢；Q235DQ235D表示屈服强度为表示屈服强度为235N/mm235N/mm22的的DD级级特殊镇静碳素结构钢。
特殊镇静碳素结构钢。
钢的牌号由屈服点中屈字汉语拼音的字首钢的牌号由屈服点中屈字汉语拼音的字首QQ，屈服点数值（屈服点数值（N/mmN/mm22）质量等级代号（质量等级代号（AA、BB、CC、DD）脱氧方法代号（脱氧方法代号（FF、bb、ZZ、TZTZ）沸腾、半镇静、镇静、特殊镇静钢；沸腾、半镇静、镇静、特殊镇静钢；等四个部分按顺序组成。
等四个部分按顺序组成。
镇静钢（镇静钢（ZZ）特殊镇静钢（）特殊镇静钢（TZTZ）代号）代号ZZ、TZTZ可以省略，可以省略，CC级为镇静钢，级为镇静钢，DD级为特殊镇静钢。
级为特殊镇静钢。
1.21.2钢种钢号钢种钢号AA、BB、CC、DD、EE四个等级四个等级AA级无需冲击韧性试验级无需冲击韧性试验BB级级2020的冲击韧性的冲击韧性CC级级00的冲击韧性的冲击韧性DD级级-20-20的冲击韧性的冲击韧性EE级级-40-40的冲击韧性的冲击韧性低合金钢低合金钢分为分为Q295Q295、Q345Q345、Q390Q390、Q420Q420、Q460Q460。
Q345BQ345B屈服强度为屈服强度为345N/mm345N/mm22，BB级镇静钢；级镇静钢；Q390DQ390D屈服强度为屈服强度为390N/mm390N/mm22，DD级特殊镇静钢。
级特殊镇静钢。
1.31.3钢结构常用型材钢结构常用型材11）钢板和钢带）钢板和钢带钢带、钢板区别在成品形状钢带、钢板区别在成品形状如如500500101021002100，500500101022）热轧型材（）热轧型材（工工、槽、角钢）、槽、角钢）2020号以上的工字钢分号以上的工字钢分aa、bb或或aa、bb、cc三类，其中三类，其中aa类类腹板最薄、翼缘最窄，腹板最薄、翼缘最窄，cc类最厚最宽类最厚最宽如如I32a32a、I32b32b、I32c32c1.31.3钢结构常用型材钢结构常用型材22）热轧型材（工、）热轧型材（工、槽槽、角钢）、角钢）从从1414开始，亦有开始，亦有aa、bb或或aa、bb、cc规格的区分规格的区分如如32a32a、32b32b、32c32c22）热轧型材（工、槽、）热轧型材（工、槽、角角钢）钢）不等边角钢不等边角钢“长肢宽长肢宽短肢宽短肢宽厚度厚度”如如100100636388等边角钢等边角钢“肢宽肢宽厚度厚度”如如100100881.31.3钢结构常用型材钢结构常用型材33）HH型钢和型钢和TT型钢型钢HH型钢与普通工字钢的区别型钢与普通工字钢的区别:
1.1.翼缘宽，故早期有宽翼缘工字钢一说；翼缘宽，故早期有宽翼缘工字钢一说；2.2.翼缘内表面无斜度、上下表面平行，便于与其它构件连接；翼缘内表面无斜度、上下表面平行，便于与其它构件连接；3.3.从材料分布形式来看，工字钢材料主要集中在腹板附近，愈向从材料分布形式来看，工字钢材料主要集中在腹板附近，愈向两侧延伸，钢材愈少，而在轧制两侧延伸，钢材愈少，而在轧制HH型钢中，材料分布侧重在翼型钢中，材料分布侧重在翼缘部分。
缘部分。
所以，所以，HH型钢的截面特性要明显优越于传统的工、型钢的截面特性要明显优越于传统的工、槽、角钢及它们的组合截面。
槽、角钢及它们的组合截面。
HH型钢和型钢和TT型钢均分为三类：
型钢均分为三类：
宽翼缘：
宽翼缘：
HWTWHWTW；中翼缘：
中翼缘：
HMTMHMTM；窄翼缘：
窄翼缘：
HNTNHNTN。
如如HW300HW300300300101015151.31.3钢结构常用型材钢结构常用型材44）冷弯薄壁型钢）冷弯薄壁型钢其截面形式有等边角钢、卷边等边角钢、其截面形式有等边角钢、卷边等边角钢、ZZ型钢、卷边型钢、卷边ZZ型型钢、槽钢、卷边槽钢等开口截面以及方形和矩形闭口截面钢、槽钢、卷边槽钢等开口截面以及方形和矩形闭口截面的管材。
的管材。
55）钢管）钢管有热轧无缝钢管和焊接有热轧无缝钢管和焊接钢管两大类，焊接钢管钢管两大类，焊接钢管分为直缝焊、螺旋焊两分为直缝焊、螺旋焊两种，用符号种，用符号“”后加后加“外径外径厚度厚度”如如10210255螺旋焊管螺旋焊管2.12.1钢结构的连接方法钢结构的连接方法连接方法有连接方法有焊接焊接、螺栓和铆钉连接三种、螺栓和铆钉连接三种11、焊缝连接、焊缝连接WeldingconnectionWeldingconnection焊接连接是通过电弧产生热量，使焊接连接是通过电弧产生热量，使焊条和焊件局部熔化，经冷却凝结焊条和焊件局部熔化，经冷却凝结成焊缝，从而将焊件连接成一体。
成焊缝，从而将焊件连接成一体。
优点：
优点：
任何形式的构件一般都可直接相连，不削弱构件截任何形式的构件一般都可直接相连，不削弱构件截面，用料经济，构造简单，加工方便，连接刚度大，密封性面，用料经济，构造简单，加工方便，连接刚度大，密封性能好，可采用全自动或半自动作业，生产效率高。
能好，可采用全自动或半自动作业，生产效率高。
缺点：
缺点：
焊缝附近钢材，在高温作用下形成热影响区，其金焊缝附近钢材，在高温作用下形成热影响区，其金相组织和力学性能发生变化，导致局部材质变脆；焊接过程相组织和力学性能发生变化，导致局部材质变脆；焊接过程中钢材受到不均匀的加温和冷却，使结构产生焊接残余应力中钢材受到不均匀的加温和冷却，使结构产生焊接残余应力和残余变形，对结构的承载力、刚度和使用性能有一定的影和残余变形，对结构的承载力、刚度和使用性能有一定的影响。
响。
2.1.12.1.1焊接连接焊接连接1.1.焊接原理焊接原理钢结构常用的焊接方法是钢结构常用的焊接方法是电弧电弧焊焊,包括包括手工电弧焊手工电弧焊、自动或半自动或半自动埋弧焊自动埋弧焊及及气体保护焊气体保护焊等。
等。
手工电弧焊手工电弧焊电路由焊条、焊钳、焊件、电焊机与导线组成。
电路由焊条、焊钳、焊件、电焊机与导线组成。
通电引弧后，在涂有焊药的焊条端与焊件间产生电弧，使焊通电引弧后，在涂有焊药的焊条端与焊件间产生电弧，使焊条熔化，熔滴滴入被电弧吹成的焊接溶池中，焊药燃烧在熔条熔化，熔滴滴入被电弧吹成的焊接溶池中，焊药燃烧在熔池周围形成保护气体，稍冷后在焊缝熔化金属表面形成熔渣，池周围形成保护气体，稍冷后在焊缝熔化金属表面形成熔渣，以隔绝熔池中液体金属与氧、氮等气体的接触，避免形成脆以隔绝熔池中液体金属与氧、氮等气体的接触，避免形成脆性易裂化合物，焊缝金属冷却后与焊件熔成一体。
性易裂化合物，焊缝金属冷却后与焊件熔成一体。
手工电弧焊操作及电弧焊机手工电弧焊操作及电弧焊机手工电弧焊操作及电弧焊机手工电弧焊操作及电弧焊机直流手工电弧焊直流手工电弧焊-氩弧焊氩弧焊多功能焊机多功能焊机手工电弧焊焊条手工电弧焊焊条焊条有焊条有碳钢焊条碳钢焊条和和低合金钢焊条低合金钢焊条。
其牌号为其牌号为E43E43、E50E50和和E55E55型等，型等，EE表示焊条，数字表示熔敷金表示焊条，数字表示熔敷金属抗拉强度的最小值（单位为属抗拉强度的最小值（单位为Kgf/mmKgf/mm22）。
）。
上图为上图为XWJ422XWJ422是钛钙型药皮的优质低碳钢电焊条。
是钛钙型药皮的优质低碳钢电焊条。
一般情况下，焊条与母材的一般情况下，焊条与母材的对应关系如下：
对应关系如下：
Q235Q235钢材，采用钢材，采用E43E43焊条；焊条；Q345Q345钢材，采用钢材，采用E50E50焊条；焊条；Q390Q390、Q420Q420钢材，采用钢材，采用E55E55焊条。
焊条。
自
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