完整版钢结构设计原理复习Word格式.docx

1、钢材经冷加工后，会产生局部或整体硬化，即在局部或整体上提高了钢材的强度和硬度，降低了塑性和韧性的现象）3热处理：指通过加热、保温、冷却的操作方法，使钢材的组织结构发生变化，以获得所需性能的加工工艺。（退火、正火、淬火和回火）2、钢材的两种破坏形式： 特 征 断 口 后 果 塑性破坏（延性破坏） 构件应力超过屈服点，并且达到抗拉极限强度后，构件产生明显的变形并断裂。常为杯形，呈纤维状，色泽发暗。 在破坏前有很明显的变形，并有较长的变形持续时间，便于发现和补救。 脆性破坏 在破坏前无明显变形，平均应力也小（一般都小于屈服点），没有任何预兆。断口平直和呈有光泽的晶粒。 突然发生的，危险性大，应尽量避

2、免。3、钢材的六大机械性能指标屈服点fy：它是衡量钢材的承载能力和确定钢材强度设计值的重要指标。（作为钢结构设计可以达到的最大应力）抗拉强度fu：它是钢材破坏前所能承受的最大应力。（强度的安全储备）伸长率：代表材料断裂前具有的塑性变形能力。断面收缩率：断面收缩率越大，钢材的塑性越好。冷弯性能（塑性）：钢材在冷加工（常温下加工）产生塑性变形时，对发生裂缝的抵抗能力。冲击韧性：【韧性：反映钢材抵抗冲击荷载、动力荷载的能力，是钢材在变形和断裂中吸收能量的度量。】（衡量韧性指标用冲击韧性值表示，也叫冲击功，用符号Akv表示，单位为J） 温度越低，冲击韧性越低。 4、有害元素（S、O、P、N）的影响硫（

3、S）：有害元素，具有热脆性（温度达到800-1000时，硫化铁会熔化使钢材变脆，从而引发热裂纹）。规范规定结构用钢中硫的含量不得超过0.05%。氧（O）：有害杂质，与S相似（热脆）。磷（P）：磷在一定程度上可提高钢的强度和抗锈蚀的能力。钢材中的有害元素，具有冷脆性（温度较低时促使钢材变脆）。因此，磷的含量也要严格控制，规范中规定不得超过0.045%。氮（N）：有害杂质，与P相似。5、钢材的硬化（1）冷作硬化：在冷加工或一次加载使钢材产生较大的塑性变形的情况下，卸载后再重新加载，钢材的屈服点提高，塑性和韧性降低的现象。（2）时效硬化：随着时间的增加，纯铁体中有一些数量极少的碳和氮的固熔物质析出，

4、使钢材的屈服点和抗拉强度提高，塑性和韧性下降的现象。【在交变荷载、重复荷载和温度变化等情况下，会加速时效硬化的发展】（3）应变时效硬化：钢材产生一定数量的塑性变形后，铁素体晶体中的固溶碳和氮更容易析出，从而使已经冷作硬化的钢材又发生时效硬化现象。6、温度的影响1）高温温度在250左右的区间内，fu 有局部性提高，冲击韧性降低，出现蓝脆现象。当温度达到600时，钢材进入热塑性状态，强度下降严重，将丧失承载能力。2）低温当温度低于常温时，T下降，随着温度的降低，钢材的强度提高，而塑性和韧性降低，逐渐变脆，称为钢材的低温冷脆。3）冲击功曲线的反弯点T0称为转变温度。在脆性转变温度以下，钢材表现为完全

5、的脆性破坏；而在全塑性转变温度以上，钢材则表现为完全的塑性破坏。7、高周疲劳（应力疲劳）：工作应力小于fy，没有明显的塑性变形，寿命n5104次。如吊车梁、桥梁、海洋平台在日常荷载下的疲劳破坏。低周疲劳（应变疲劳）：工作应力大于fy，有较大的塑性变形，寿命n1025如强烈地震下一般钢结构的疲劳破坏。8、我国的建筑用钢主要为碳素结构钢、低合金高强度结构钢和建筑结构用钢板三种。碳素结构钢：按字母顺序由A到D，表示质量等级由低到高。除A级外，其他三个级别的含碳量均在0.20%以下。 Q235B代表屈服点为的B级镇静钢。（在具体标注时，“Z”，“TZ”可省略）角钢型号：符号“”+“长边宽短边宽厚度”【

6、对等边的可为：1258】I字钢：I20a表示高度为200mm，腹板厚度为a类的工字钢。H型钢：高度H宽度B腹板厚度t1翼缘厚度t2第三章 连接1、连接的方式：焊缝连接、铆钉连接、螺栓连接和轻型钢结构用的紧固件连接。2、焊条：Q235钢选择E43型焊条Q345钢选择E50型焊条 （E5001-E5048）Q390、Q420钢选择E55型焊条（E5500-E5518）不同钢种的钢材焊接，宜采用与低强度钢材相适应的焊条。3、焊缝连接形式按被连接钢材的相互位置分为对接、搭接、T形连接和角部连接。4、焊缝形式：对接焊缝和角焊缝。对接焊缝按受力与焊缝方向分：1）正对接焊缝；2）斜对接焊缝角焊缝按受力与焊缝

7、方向分： 1）正面角焊缝：作用力方向与焊缝长度方向垂直。 2）侧面角焊缝：作用力方向与焊缝长度方向平行。 3）斜焊缝5、对接焊缝：对接焊缝的焊件常需做成坡口，又叫坡口焊缝。坡口形式与焊件厚度有关。（1）对接焊缝的构造处理1） 在对接焊缝的拼接处，当焊件的宽度不同或厚度相差4mm以上时，应分别在宽度方向或厚度方向从一侧或两侧做成坡度不大于1:2.5的斜角，以使截面过渡和缓，减小应力集中。2）在焊缝的起灭弧处，常会出现弧坑等缺陷，故焊接时可设置引弧板和引出板，焊后将它们割除。3）为防止熔化金属流淌必要时可在坡口下加垫板。（2）对接焊缝的优缺点优点：用料经济、传力均匀、无明显的应力集中，利于承受动力

8、荷载。缺点：需剖口，焊件长度要求精确。 6、对接焊缝的计算：7、角焊缝的构造：角焊缝按截面形式（两焊脚边的夹角）可分为直角角焊缝和斜角角焊缝。【焊缝根部形成高峰应力，易于开裂。破坏强度高，但塑性差，弹性模量大】【主要承受剪应力，剪应力两端大，中间小；强度低，弹性模量低，但塑性较好】注：焊脚尺寸；焊脚边的夹角；he有效厚度（破坏面上焊缝厚度）并有， he cos/28、构造要求：a） 最小焊脚尺寸（）角焊缝的焊脚尺寸自动焊：T形连接单面角焊缝：焊件厚度t4mm时：取b）最大焊脚尺寸（） t较薄焊件的板厚对板件（厚度t ）边缘的角焊缝（贴边焊）当t6mm时，t ； 当t6mm时，t - （12）m

9、m 。c）侧焊缝最大计算长度（） d）角焊缝的最小计算长度侧面角焊缝和正面角焊缝的计算长度均不得小于： 和40mm 考虑到焊缝两端的缺陷，其实际长度应较前述数值还要大2hfe）1）搭接连接的构造要求：每条侧焊缝的长度不宜小于两侧面角焊缝之间的距离，即。2）两侧面角焊缝之间的距离b16t（t12mm）或190mm（t12mm），t较薄焊件的板厚3）当仅采用正面角焊缝时，其搭接长度不得小于焊件较小厚度的5倍，也不得小于25mm。4）三面围焊时：当焊缝端部在焊件转角处时，应将焊缝延续绕过转角加焊2hf。避开起落弧发生在转角处的应力集中。正面角焊缝的强度设计值增大系数。静载时1.22，对直接承受动力荷

10、载的结构， 取1.0 。he=0.7hf； lw角焊缝计算长度，考虑起灭弧缺陷时，每条焊缝取其实际长度减去2hf。9、焊接残余应力的分类 【1】纵向焊接应力：长度方向的应力（不均匀的温度场产生不均匀的膨胀）焊缝处钢材受热伸长，但受两侧低温区域的限制产生热塑性压缩；焊缝冷却时收缩又受到限制而产生拉应力；拉应力大小可达钢材屈服点 fy;远离焊缝区域产生纵向压应力，焊件内应力自相平衡。 【2】横向焊接应力：垂直于焊缝长度方向且平行于构件表面的应力 ；焊缝纵向收缩，焊件有反向弯曲变形的趋势，在焊缝处中部受拉，两端受压；先焊焊缝凝固阻止后焊焊缝横向自由膨胀，发生横向塑性压缩变形；焊缝冷却，后焊焊缝收缩受

11、限产生拉应力，先焊焊缝产生压应力；应力分布与施焊方向有关；横向应力是上述两种应力合成。 【3】厚度方向焊接应力：垂直于焊缝长度方向且垂直于构件表面的应力。在厚钢板的焊接连接中，焊缝需要多层施焊。沿厚度方向先焊焊缝凝固，阻止后焊焊缝的膨胀，产生塑性压缩变形。冷却时外围焊缝散热快先冷固，内层焊缝收缩受限制产生沿厚度方向的拉应力，外部则产生压应力。10、螺栓连接 优点：施工简单，装拆方便，对安装工的要求高； 摩擦型高强度螺栓连接动力性能好； 耐疲劳，易阻止裂纹扩展。费料、开孔截面削弱；螺栓孔加工精度更高。型号：C级4.8表示螺栓成品的抗拉强度不小于，屈强比（屈服点与抗拉强度之比）为0.811、螺栓的

12、排列排列的方式有并列排列和错列排列两种。（1） 受力要求 a）端距限制防止孔端钢板剪断，2d0 ；b）螺孔中心距限制 下限：防止孔间板破裂3d0上限：防止板间张口和鼓曲。（2）构造要求 螺栓的中距及边距过大，则构件接触面不够紧密，潮气易侵入缝隙而发生锈蚀。（3）施工要求 要保证有一定的空间，以便转动扳手，拧紧螺母。12、螺栓的其它构造要求1）为了保证连接的可靠性，每个杆件的节点或拼接接头一端不宜少于两个永久螺栓；2）直接承受动荷载的普通螺栓连接应采用双螺帽，或其他措施以防螺帽松动；3）C级螺栓宜用于沿杆轴方向的受拉连接13、受剪螺栓的破坏形式螺栓杆剪断；板件被剪坏；端距太小，端距范围内的板件被

13、栓杆冲剪破坏；板件因螺栓孔削弱太多而被拉断；螺栓杆发生弯曲破坏。【其中可由构造要求避免，前三个可由计算解决】14、单个普通螺栓的受剪计算假定：假定螺栓受剪面上的剪应力均匀分布 ； 假定挤压力沿栓杆直径平面（实际上是相应于栓杆直径平面的孔壁部分）均匀分布受剪承载力设计值：承压承载力设计值：单个剪力螺栓的设计承载力：验算：15、高强度螺栓群承受拉力、弯矩和剪力的共同作用（以例题说明公式）例题：双角钢拉杆与柱的连接如图。拉力N550kN。钢材为Q235B钢。角钢与节点板、节点板与端板采用焊缝连接，焊条采用E43型焊条。端板与柱采用10.9级M20高强螺栓连接。构件表面采用喷砂处理。试求：（1）角钢与节点板连接的焊缝长度（2）节点板与端板的焊缝高度（3）验算高强螺栓连接（分别按摩擦型