高等钢结构设计原理第十章资料
钢结构设计原理重点知识
钢结构设计原理目录第一章：概述 (3)1、简述钢结构的特点？ (3)2、钢结构设计的基本要求 (3)3、钢结构的发展趋势 (3)第二章：钢结构的材料 (3)1、钢结构对钢材性能的要求 (3)2、简述Q235钢的破坏过程，并在应力-应变曲线中标明主要参数？ (3)3、钢材的力学指标包括哪几项？ (3)4、解释概念:强度，塑性，韧性，冷弯性能，冲击韧性、可焊性 (3)5、低合金高强度结构钢的屈服强度是如何确定的？ (3)6、说明设计时静力承载力的指标依据，为什么这样规定？ (3)7、钢板中为什么薄板性能优于厚板，钢材屈服强度与厚度有关系吗？ (3)8、钢材抗剪屈服强度和抗拉屈服强度的关系？ (3)9、解释概念:应力集中，残余应力，冷加工硬化和时效硬化，蓝脆，冷脆，热脆 (4)10、三向或者双向拉应力场为什么容易引起脆性断裂？ (4)11、钢结构材料的破坏形式有哪几种？各具有怎样的破坏特点？ (4)12、简述钢材脆性断裂的主要因素？如何避免出现脆性断裂？ (4)13、应力集中容易引起脆性断裂的原因？ (4)14、什么是疲劳破坏？简述疲劳破坏的发展活成以及影响疲劳强度的主要因素？ (4)15、解释钢材牌号的含义:Q235BF，Q235-D，ZG230-450，20MnTiB (4)16、钢结构设计规范推荐钢材是哪几种？ (4)17、钢材的质量等级是根据哪一项要求划分的？ (4)18、选择钢材时需要考虑哪些因素？ (4)第三章：钢结构设计方法 (4)1、简要说明结构设计所采用过的方法。
《钢结构设计规范》主要采用何种设计方法？其中的疲劳设计采用何种方法？ (4)2、结构可靠性的含义是什么？它包含哪些功能要求？什么是结构的可靠度？可靠指标的含义？如何确定结构的可靠指标？ (5)3、“作用”和“荷载”有什么区别？影响结构可靠性的因素有哪些？ (5)4、什么是结构的极限状态？结构的极限状态是如何分类的？ (5)5、荷载标准值，荷载设计值有何区别？如何应用？ (5)6、试述疲劳强度，应力幅，应力比的含义，并绘图说明各种类型的应力循环。
钢结构设计原理复习思考题
第1章 绪论1. 钢结构具有哪些特点？（材料、结构形式、施工、工艺性、耐久性等）（P1）2. 钢结构的典型结构形式？分别利用了钢结构的什么特点？（P2~P5）3. 可靠度指标β的数学表达和物理意义分别是什么？（重点理解极限状态法的设计表达式）。
为什么脆性破坏结构的可靠度指标要求比延性破坏结构更高？构的可靠度指标要求比延性破坏结构更高？（（PPT58）4. 结构设计为什么要引入概率论与统计学理论。
结构设计为什么要引入概率论与统计学理论。
（（P7）5. 结构功能函数和设计组合控制方程的关系是什么？结构功能函数和设计组合控制方程的关系是什么？（（P7~P8）6. 正常使用极限状态、承载力极限状态两者的荷载组合存在什么差异？（P8）7. 设计基准期和结构设计使用年限的区别和关系是什么？设计基准期和结构设计使用年限的区别和关系是什么？（（PPT65）8. 荷载标准值、设计值、组合值、准永久值、频遇值的关系是什么？荷载标准值、设计值、组合值、准永久值、频遇值的关系是什么？（（PPT67~69）9. 钢结构连接的极限状态属于哪一种？其可靠性指标与构件相比谁高谁低？（P8）10. 正确区分工程结构遭遇的特定状态属于哪一种极限状态（P7、P9）第2章 钢结构材料1. 钢材拉伸试件的应力和强度这两个概念是否同一？2. 伸长率是如何定义的？3. 为什么对钢材有塑性的要求？（P13）4. 钢材的“三脆”分别指什么？（P25\P26）5. 钢材强度和塑性的评价指标主要有哪些？6. 如何理解“钢材的塑性指标比钢材的强度指标更重要”？ （P13、P21）7. 钢材的塑性和韧性有何差别？（P20~21）8. 若某一批钢材牌号为Q235时，是否钢材的屈服点就是235MPa ？（P36）9. 检验钢材质量可以采取哪些手段？其中有哪些基本试验方法？检验钢材质量可以采取哪些手段？其中有哪些基本试验方法？（第三节）（第三节）10. 钢材“怕冷”“怕热”的大致范围？高温和低温下可否使用钢结构？钢材“怕冷”“怕热”的大致范围？高温和低温下可否使用钢结构？（（P2、P28）11. 一块平板，经过冷加工成为圆管，再用一条焊缝将其焊起来，在焊接之前钢材经历了什么变化？在焊接之后钢材又经历了什么变化？（P27、39）12. 哪些因素对钢材性能有影响？分别有哪些影响？哪些因素对钢材性能有影响？分别有哪些影响？（（P24~P29）13. 你认为对钢材进行疲劳计算时，材料的抗力应采用什么指标？（P32~P34）14. 应力幅方法和应力比方法的适用范围及特点是什么？两者的荷载组合方式有什么特点？应力幅方法和应力比方法的适用范围及特点是什么？两者的荷载组合方式有什么特点？（（P32~P34） 15. 用应力幅方法进行疲劳设计时，焊接结构和非焊接结构有什么区别？用应力幅方法进行疲劳设计时，焊接结构和非焊接结构有什么区别？（（P34）16. 钢材的应力应变关系为什么可以简化为理想弹塑性？其关系曲线如何表达？若要考虑材料的强化特征，其关系曲线又该如何处理？曲线又该如何处理？（（P34）17. 请比较同种试件在单轴应力状态、复合异号应力、复合同号应力状态下的屈服强度大小，并给出证明（P30+PPT16） 18. 钢材质量等级的划分标准主要考虑什么因素影响？具体怎么划分？钢材质量等级的划分标准主要考虑什么因素影响？具体怎么划分？（（P36）19. 钢材硬化有哪些方式，其利弊如何？钢材硬化有哪些方式，其利弊如何？（（P27）20. 构件受压区的母材或者焊缝是否有必要进行疲劳验算？为什么？（P32）21. 焊条的牌号怎么解读？选用时有什么注意事项？焊条的牌号怎么解读？选用时有什么注意事项？（（P43）22. 什么是应力集中系数？比较下面几种开孔板件，在孔边附近哪一种的应力集中程度最大？应力集中和什么因素相关？相关？（（P28）23. 什么条件下设计计算需要考虑应力集中？什么条件下可不考虑?（P29）24. 钢材的疲劳破坏与哪些因素有关?（P32）第3章 钢结构连接1. 对接焊缝和角焊缝相比，在施工上各自有何特点？（3点）2. 焊缝中可能存在哪些缺陷？各自的影响体现在什么地方？焊缝中可能存在哪些缺陷？各自的影响体现在什么地方？（（P50）3. 弯剪作用下H 型钢梁柱连接时假定剪力由腹板承受的原因是什么？型钢梁柱连接时假定剪力由腹板承受的原因是什么？（（P57 图3.13）4. 异种钢焊接的焊条选用方法是什么，原因是什么？异种钢焊接的焊条选用方法是什么，原因是什么？（（P48）5. 引弧板对焊接及焊缝计算的影响分别是什么？（P55）6. 对接焊缝什么条件下不需要进行强度验算？Ⅰ级对接焊缝的强度指标与Ⅱ级、Ⅲ级有什么差异。
钢结构设计原理课本
钢结构设计原理课本钢结构设计原理是指钢结构在设计时遵循的一系列原则和方法。
钢结构是一种常用的建筑结构形式，具有刚性大、承载力强、质量轻、施工方便等优点。
因此，钢结构在建筑、桥梁、机械设备等领域得到了广泛应用。
在钢结构设计过程中，需要考虑钢结构的结构类型、材料选择、计算方法、设计原则、组件设计、施工及检验、维护保养等问题。
其中，钢结构的结构类型有框架结构、剪力墙结构、桁架结构、斜撑结构等。
材料选择则要考虑钢材的型号、规格、强度等因素。
计算方法则有载荷计算、构件计算、支座计算等。
设计原则则包括结构的安全性、经济性、合理性等。
组件设计则包1. 钢结构的基本概念1. 钢结构的基本概念钢结构是由钢材制成的建筑结构。
钢材是一种强度较大、质量较轻的金属材料，具有良好的可塑性和韧性，能够承受较大的拉应力和压应力。
因此，钢材在建筑工程中得到了广泛应用。
钢结构的主要优点有：刚性大、承载力强、质量轻、施工方便、维护保养方便等。
钢结构的主要缺点有：初始成本较高、抗震能力较差、抗腐蚀能力较差等。
钢结构的设计原则包括：安全性、经济性、合理性、可行性。
在设计过程中，需要考虑钢结构的结构类型、材料选择、计算方法、设计原则、组件设计、施工及检验、维护保养等问题。
2. 钢结构的类型及适用范围2. 钢结构的类型及适用范围钢结构的类型主要有框架结构、剪力墙结构、桁架结构、网架结构、屋盖结构等。
框架结构是指由横向构件和竖向构件组成的结构，其中横向构件起承重作用，竖向构件起支撑作用。
框架结构的特点是承载力强，刚度大，适用于高层建筑。
剪力墙结构是指由横向构件和竖向构件组成的结构，其中竖向构件起承重作用，横向构件起剪力作用。
剪力墙结构的特点是承载力强，刚度大，适用于中高层建筑。
桁架结构是指由桁架和横梁组成的结构，其中桁架起承重作用，横梁起分担桁架的承载力作用。
桁架结构的特点是刚度大，承载力强，适用于中高层建筑。
3. 钢结构的材料选择3. 钢结构的材料选择在钢结构设计中，材料的选择是十分重要的。
钢结构设计原理作业答案10
钢结构设计原理(专升本)阶段性作业1总分：100分得分：0分一、单选题1. 最易产生脆性破坏的应力状态是_____ 。
(4分)(A) 单向压应力状态(B) 三向拉应力状态参考答案：B2. 承重结构用钢材应保证的基本力学性能内容应是_____ 。
(4分)(C) 抗拉强度、屈服强度、伸长率参考答案：C3. 随着钢材厚度的增加，下列说法正确的是_____ 。
(4分)(A) 钢材的抗拉、抗压、抗弯、抗剪强度均下降参考答案：A4. 以下关于应力集中的说法中正确的是_____ 。
(4分)(B) 应力集中产生同号应力场，使塑性变形受到限制参考答案：B5. 大跨度结构应优先选用钢材，其主要原因是_____ 。
(4分)(D) 钢材的重量与强度之比小于混凝土等其他材料。
参考答案：D6. 常幅疲劳容许应力幅［△］，与系数c和β有关的是_____ 。
(4分)(D) 构件和连接构造类别参考答案：D7. 钢结构连接中所使用的焊条应与被连接构件的强度相匹配，通常在被连接构件选用Q345时，焊条选用_____ 。
(4分)(B) E50参考答案：B8. 钢材经历了应变硬化(应变强化)之后_____ 。
(4分)(A) 强度提高参考答案：A9. 钢材的强度指标是_____ 。
(4分)(C) 屈服点参考答案：C10. 钢材中硫的含量超过限值时，钢材可能会出现_____ 。
(4分)(B) 热脆参考答案：B11. 在构件发生断裂破坏前，无明显先兆的情况是_____的典型特征。
(4分)(A) 脆性破坏参考答案：A12. 钢结构用钢的含碳量一般不大于_____ 。
(4分)(C) 0.22%参考答案：C13. 钢结构具有良好的抗震性能是因为_____。
(4分)(C) 钢材良好的吸能能力和延性参考答案：C二、填空题(2). 参考答案: 设计值2. 钢结构中采用的各种板材和型钢，都是经过多次辊扎形成的，薄钢板的屈服点比厚钢板的屈服点___(3)___ 。
2020年GB50017钢结构设计规范大全
2020年GB50017钢结构设计规范大全第一章总则第1.0.1条为在钢结构设计中贯彻执行国家的技术经济政策，做到技术先进、经济合理、安全适用、确保质量，特制定本规范。
第1.0.2条本规范适用于工业与民用房屋和一般构筑物的钢结构设计。
第1.0.3条本规范的设计原则是根据《建筑结构设计统一标准》(CBJ68-84)）制订的。
第1.0.4条设计钢结构时，应从工程实际情况出发，合理选用材料、结构方案和构造措施，满足结构在运输、安装和使用过程中的强度、稳定性和刚度要求，宜优先采用定型的和标准化的结构和构件，减少制作、安装工作量，符合防火要求，注意结构的抗腐蚀性能。
第1.0.5条在钢结构设计图纸和钢材订货文件中，应注明所采用的钢号（对普通碳素钢尚应包括钢类、炉种、脱氧程度等）、连接材料的型号（或钢号）和对钢材所要求的机械性能和化学成分的附加保证项目。
此外，在钢结构设计图纸中还应注明所要求的焊缝质量级别（焊缝质量级别的检验标准应符合国家现行《钢结构工程施工及验收规范》）。
第1.0.6条对有特殊设计要求和在特殊情况下的钢结构设计，尚应符合国家现行有关规范的要求。
第二章材料第2.0.1条承重结构的钢材，应根据结构的重要性、荷载特征、连接方法、工作温度等不同情况选择其钢号和材质。
承重结构的钢材宜采用平炉或氧气转炉3号钢（沸腾钢或镇静钢）、16Mn钢、16Mnq钢、15MnV钢或15MnVq 钢，其质量应分别符合现行标准《普通碳素结构钢技术条件》、《低合金结构钢技术条件》和《桥梁用碳素钢及普通低合金钢钢板技术条件》的规定。
第2.0.2条下列情况的承重结构不宜采用3号沸腾钢:一、焊接结构：重级工作制吊车梁、吊车桁架或类似结构，冬季计算温度等于或低于－20℃时的轻、中级工作制吊车梁、吊车桁架或类似结构，以及冬季计算温度等于或低于－30℃时的其它承重结构。
二、非焊接结构：冬季计算温度等于或低于－20℃时的重级工作制吊车梁、吊车桁架或类似结构。
(完整版)钢结构设计原理复习
钢结构设计原理复习第一章绪论1、钢结构的特点（前5为优点，后三为缺点）1）强度高、重量轻2）材质均匀，塑性、韧性好3）良好的加工性能和焊接性能（易于工厂化生产，施工周期短，效率高、质量好）4）密封性能好 5 )可重复性使用性 6 ) 耐热性较好，耐火性差7)耐腐蚀性差8)低温冷脆倾向2、钢结构的应用1）大跨结构【钢材强度高、结构重量轻】（体育馆、会展、机场、厂房）2）工业厂房【具有耐热性】3）受动力荷载影响的结构【钢材具有良好的韧性】4）多层与高层建筑【钢结构的综合效益指标优良】（宾馆、办公楼、住宅等）3、结构的可靠度：结构在规定的时间（50年），规定的条件（正常设计、正常施工、正常使用、正常维护）下，完成预定功能的概率。
4、结构的极限状态：承载能力极限状态（计算时使用荷载设计值）、正常使用极限状态（荷载取标准值）5、涉及标准值转化为设计值的分项系数：恒荷载取1.2 活荷载取1.4第二章钢结构的材料1、钢材的加工①热加工：指将钢坯加热至塑性状态，依靠外力改变其形状，生产出各种厚度的钢板和型钢。
（热加工的开轧和锻压温度控制在1150-1300℃）②冷加工：指在常温下对钢材进行加工。
（冷作硬化现象：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）3、钢材的六大机械性能指标屈服点f y：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f u：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δ：代表材料断裂前具有的塑性变形能力。
断面收缩率ψ：断面收缩率ψ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。
钢结构设计原理
绪 论
Chapter 1 Preface to Steel Structure
第一章
3、我国钢结构的发展概况
绪 论
Chapter 1 Preface to Steel Structure
• 古代
• 公元前200多年，秦始皇时代用铁建造了 公元前200多年， 200多年 桥墩 • 公元60年，汉明帝时代建造了铁链悬桥 公元60 60年 • 山东济宁寺铁塔 • 江苏镇江甘露寺铁塔
钢结构设计原理 Design Principles of Steel Structure
第一章
平板网架
绪 论
Chapter 1 Preface to Steel Structure
构成网架的基本单元有三角锥、三棱体、正方体、 构成网架的基本单元有三角锥、三棱体、正方体、截 头四角锥等。 头四角锥等。 一般而言，网架钢结构有下列三种节点形式： 一般而言，网架钢结构有下列三种节点形式：
钢结构设计原理 Design Principles of Steel Structure
第一章
绪 论
Chapter 1 Preface to Steel Structure
网架结构是由许多杆件按一定规律布置， 网架结构是由许多杆件按一定规律布置，通过节 点连接成空间杆系结构，其外形成平板状。 点连接成空间杆系结构，其外形成平板状。
钢结构设计原理 Design Principles of Steel Structure
第一章
绪 论
Chapter 1 Preface to Steel Structure
天津奥林匹克体育场
钢结构基本原理知识点
钢结构基本原理知识点一、知识概述《钢结构基本原理》①基本定义：简单说，钢结构就是用钢材做成建筑结构的那些部分，像梁啊、柱啊这些，就跟我们搭积木似的，一块块钢材组合起来，能承受住上面的重量，构成房子或者其他建筑物的骨架。
②重要程度：在建筑学科里相当重要。
现在很多大高楼、大跨度的桥梁好多都用钢结构。
就好比人的骨头要是不强壮，那整个人就垮了，钢结构对建筑而言就是那强壮的骨头，没有它大楼就立不起来，桥也过不去车人。
③前置知识：你得先了解一些材料力学的知识，要是不知道材料受力的时候会怎么变形，钢材能承受多大的力这些，钢结构原理就不好理解。
还得有点工程力学基础，知道力怎么传，建筑物怎么平衡的。
我当初学的时候，先学这种基础知识的时候就挺难，感觉云里雾里，但是后来学钢结构就发现这些基础有用极了。
④应用价值：实际应用可太多了。
比如那些超高层的写字楼，用钢结构可以让建造速度更快，还能节省很多空间呢，因为钢结构可以做得比较纤细又很结实。
再比如大型的体育场，那个大屋顶往往是钢结构的，能覆盖很大的空间又不会塌下来。
二、知识体系①知识图谱：钢结构基本原理在建筑结构这个大范畴里属于骨架部分相关知识。
就像一个家族里关键的那几只顶梁柱的知识。
②关联知识：和混凝土结构知识有很大联系，很多时候建筑里既有钢结构的部分又有混凝土结构部分，它们之间怎么配合很重要。
还有结构力学知识，钢结构的受力分析离不开结构力学原理，就好像做菜离不开调料一样。
③重难点分析：- 掌握难度：有一定难度。
像钢结构的连接部分，螺栓连接、焊接不是那么简单就能全搞明白的。
钢材材料特性也复杂，不同型号的钢材性能不一样，就像不同的人力量大小不同一样。
- 关键点：我觉得理解钢材在不同受力状态下怎么工作是关键，且钢结构稳定理论也比较难，比如一根细长的钢柱怎么才能稳稳地立着，受到压力不那么容易弯掉之类的。
④考点分析：- 在考试中的重要性：超级重要。
无论是建筑专业的课程考试还是职业资格考试都会考到。
(完整版)钢结构设计原理习题集及答案
2．冷加工硬化和时效硬化
答：（1）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，卸荷后再重新加载，钢材的屈服点提高，塑性和韧性降低的现象称为冷作硬化；在高温时溶于铁中的少量氮和碳，随着时间的增长逐渐由固溶体中析出，生成氮化物和碳化物，散存在铁素体晶粒的滑动界面上，对晶粒的塑性滑移起到遏制作用，从而使钢材的强度提高，塑性和韧性下降。这种现象称为时效硬化（也称老化）；
答：所谓可靠度，就是结构在规定时间内，在规定的条件下，完成预定功能的概率。对于一个结构而言，比较可行的方法是，以可靠指标的计算来代替可靠度的计算。可靠指标β＝μz/σz，β与失效概率Pf有确定的一一对应关系，β增大，Pf减小。
2．什么是结构的极限状态？结构的极限状态分为几类，其含义各是什么？
答：整个结构或结构的一部分超过某一特定状态就不能满足设计规定的某一功能要求，称此特定状态为该功能的极限状态。
2．简述影响钢材脆性断裂的主要因素？如何避免不出现脆性断裂？
答：导致脆性破坏的因素：化学成分；冶金缺陷（偏析、非金属夹杂、裂纹、起层）；温度（热防止脆性破坏的发生，应在钢结构的设计、制造和使用过程中注意以下各点：(1)合理设计；(2)正确制造；(3)合理使用。
第二章钢结构的材料
练习题
一、单项选择题
1、在构件发生断裂破坏前，有明显先兆的情况是__ B___的典型特征。
(A)脆性破坏(B)塑性破坏(C)强度破坏(D)失稳破坏
2、钢材的设计强度是根据_ C__确定的。
(A)比例极限(B)弹性极限(C)屈服点(D)极限强度
3、结构工程中使用钢材的塑性指标，目前最主要用_ D__表示。
6钢结构设计原理总复习解析
钢结构设计原理 Design Principles of Steel Structure
第5章 受 弯
3.整体稳定验算：
(1) 判断梁是否需要进行整体稳定验算。 (2) 如需要则按照梁的截面类型选择适当的计算公式计算整体稳定系数。 (3) 不论哪种情况算得的稳定系数大于0.6，都应采用修正公式进行修正。
知识点2:钢材的破坏形式
第2章 材 料
1、塑性破坏 破坏前有明显的塑性变形，破坏过程长，断口发暗，可以采取 补救措施。 2、脆性破坏 破坏前没有明显的变形和征兆，破坏时的变形远比材料应有的 变形能力小，破坏突然，断口平直、发亮呈晶粒状，无机会补 救。
钢结构设计原理 Design Principles of Steel Structure
钢结构设计原理 Design Principles of Steel Structure
第5章 受 弯
知识点2:影响受弯构件整体稳定性的因素
1．侧向抗弯刚度、抗扭刚度；
2．受压翼缘的自由长度(受压翼缘侧向支承点间距);
3．荷载作用种类；
4．荷载作用位置；
5．梁的支座情况。
钢结构设计原理 Design Principles of Steel Structure
第3章 连 接
普通螺栓群偏心力作用下抗剪计算
知识点6:普通螺栓抗剪连接计算
钢结构设计原理 Design Principles of Steel Structure
知识点6:普通螺栓抗剪连接计算
第3章 连 接
普通螺栓群偏心力作用下抗剪计算
钢结构设计原理 Design Principles of Steel Structure
钢结构基本原理及设计
σ
fu
fy
fp
ε
设计以钢材的屈服点 f y 作为静力强度承载力极限
§2-3 钢材的主要性能
钢结构基本原理及设计
二. 理想弹塑性体
σ
fy
如果没有残余应力， 如果没有残余应力，比例 极限与屈服应力合为一点， 极限与屈服应力合为一点，弹塑 性阶段消失，为简化计算， 性阶段消失，为简化计算，将应 力应变关系简化为如图
§2-2 钢材的生产
钢结构基本原理及设计
淬火工艺是将钢件加热到 淬火工艺是将钢件加热到900℃以上，保温后快速在 工艺是将钢件加热到 ℃以上， 水中或油中冷却 增加了钢材强度和硬度， 增加了钢材强度和硬度，使塑性和韧性降低 回火工艺将淬火后的钢材加热到某一温度进行保温， 回火 工艺将淬火后的钢材加热到某一温度进行保温， 工艺将淬火后的钢材加热到某一温度进行保温 而后在空气中冷却 消除残余应力， 调整强度和硬度，减少脆性， 消除残余应力 ， 调整强度和硬度 ， 减少脆性 ， 增加 塑性和韧性，形成较稳定的组织。 塑性和韧性，形成较稳定的组织。 通常称淬火加高温回火的工艺为调质处理。 通常称淬火加高温回火的工艺为调质处理 。 强度较 高的钢材， 中的C、 、 级钢和高强度螺栓的钢 高的钢材，如Q420中的 、D、E级钢和高强度螺栓的钢 中的 材都要经过调质处理。 材都要经过调质处理。
§2-2 钢材的生产
钢结构基本原理及设计
三. 钢材的浇注和脱氧
按脱氧的方法和程度的不同， 按脱氧的方法和程度的不同，碳素结构钢可分为 沸腾钢、半镇静钢、镇静钢和特殊镇静钢4类。 沸腾钢、半镇静钢、镇静钢和特殊镇静钢4 沸腾钢采用脱氧能力较弱锰作脱氧剂，脱氧不完全。 沸腾钢采用脱氧能力较弱锰作脱氧剂，脱氧不完全。钢 采用脱氧能力较弱 中留有较多氧化铁夹杂和气孔。质量较差。 中留有较多氧化铁夹杂和气孔。质量较差。 镇静钢采用锰加硅作脱氧剂 脱氧较完全， 采用锰加硅作脱氧剂， 镇静钢采用锰加硅作脱氧剂，脱氧较完全，硅在还原氧 化铁过程中还会产生热量，使钢液冷却缓慢， 化铁过程中还会产生热量，使钢液冷却缓慢，使气体充分逸 浇注时不出现沸腾现象。质量好，成本高。 出，浇注时不出现沸腾现象。质量好，成本高。 半镇静钢的脱氧程度介于上述二者之间 的脱氧程度介于上述二者之间。 半镇静钢的脱氧程度介于上述二者之间。 特殊镇静钢是在锰硅脱氧后 再用铝补充脱氧， 是在锰硅脱氧后， 特殊镇静钢是在锰硅脱氧后，再用铝补充脱氧，脱氧程 度高于镇静钢。 度高于镇静钢。 低合金高强度结构钢一般都是镇静钢。 低合金高强度结构钢一般都是镇静钢。
同济大学课件-钢结构设计原理
钢结构基本原理及设计
钢结构基本原理及设计
2．残余应力对短柱应力—应变曲线的影响
1）有效比例极限 残余应力的存在，使 短柱平均应力到达A点后， 出现一过渡曲线ABC，然 后到达屈服点，亦即残余应 力的存在降低了构件的比例 极限，使构件提前进入弹塑 性工作。 A点的应力称为有效比 例极限，记为fp 。
Ncr （l)2
cr
Ncr A
2E
l2
I A
l02
2
考虑剪切影响？
2E
l2
i2
2E
l2
2E 2
i2
其中， i I 是回转半径； A
l
i
是压杆长细比。
2） 欧拉公式范围
钢结构基本原理及设计
当截面应力超过钢材的比例极限后，欧拉公式不适用，
2E 2 fp
分割法、钻孔法
热轧的宽翼缘工字钢(H型 钢)，翼缘宽度较大，热轧后冷 却过程中，翼缘两端由于其暴露 于空气中的面积较翼缘与腹板交 接部分为多而冷却较快，
腹板中间部位则因厚度较薄 而冷却较快，翼缘与腹板交接部 位冷却收缩变形受到先冷却部分 的约束而出现残余拉应力，先冷 却部分则出现残余压应力。
钢结构基本原理及设计
(3) 缀件有缀条或缀板两种，
钢结构基本原理及设计
钢结构基本原理及设计
a)缀条用斜杆组成或斜杆与横杆共同组成，缀条常采用 单角钢，与分肢翼缘组成桁架体系，使承受横向剪力时有 较大的刚度。
b)缀板常采用钢板，与分肢翼缘组成刚架体系。 在构件产生绕虚轴弯曲而承受横向剪力时，刚度比缀
疲劳计算与吊车梁设计
例题
[例题10.2]试设计一焊接工字形截面简支吊车粱，跨度l=12m。承受2台 75/20t软钩桥式吊车，重级工作制，车间跨度L=30m，吊车跨度Lk=28.5m。 辅助桁架与吊车梁轴线间距离为1250mm。制动结构采用制动梁。钢材为 Q345钢。吊车粱上翼缘板与腹板连接采用焊透的T形接头对接与角接组合 焊缝，下翼缘为双面角焊缝自动焊。自动焊采用H08焊丝配以高锰型焊剂， 焊缝质量均小低于二级焊缝标准。其余手工焊采用E50型焊条。制功梁与 吊车粱上翼缘板用高强度螺栓摩擦型连接，螺栓性能等级为10.9级，螺栓 直径M22，螺栓孔径do=24mm。吊车梁下翼缘板与辅助桁架下弦杆间的水平 支撑桁架用C级普通螺栓相连，d=22mm，do=23.5mm。
2)疲劳验算 对重级工作制时的吊车粱和重级、中级工作制时的吊车桁架， 还需疲劳计算。对焊接吊车粱的疲劳计算，主要包括下列内容：
①受拉翼缘连接焊缝附近的主体金属； ②受拉翼缘板上螺栓孔附近的主体金属； ⑧横向加劲肋端部的主体金属； ④受拉翼缘与腹板的连接角焊缝； ⑤梁端突缘支承加劲肋与腹板的连接角焊缝
竖向荷载 横向水平荷载
Hale Waihona Puke 吊车梁 制动桁架当制动梁宽度B≥1.2m时，为节约钢材，常把制动梁改成制动桁架，见图10.8
当为制动梁时，吊车梁的抗弯刚度可按前述的（10.13）式计算 当为制动桁架时，吊车梁上翼缘板的强度按下式验算：
参阅图10.8，吊车梁上翼缘同时又是制动桁架的弦杆，在横向水平集中 荷载T的作用下，吊车梁上翼缘板承受有最大水平弯矩设计值My产生的 轴向压力N1和节间局部弯矩My‘。局部弯矩My’常按下式近似算出
第10章 疲劳计算和吊车梁设计
10.1 关于疲劳计算的基本概念
（1）疲劳破坏：
钢结构设计原理资料
钢结构设计原理题型：单项选择题、填空题、计算题各章知识点汇总：第一章：绪论1.钢结构的特点：【要知道哪一条用了哪一个优点】（1）建筑钢材强度高，塑性韧性好。
【适用于建造跨度大、承载重的结构；受压时易为稳定承载力和刚度要求所控制；结构在一般条件下不会因超载而突然破坏；是钢结构具有优越的抗震性能】（2）钢结构的重量轻【为其安装、运输提供了便利条件，同时减轻基础的负荷，降低地基、基础部分的造价】（3）材质均匀，和力学计算的假定比较符合【在一定的应力幅度内材料为弹性；钢材在冶炼和轧制过程中质量可以严格控制，材质波动性小】（4）钢结构制作简便，施工工期短【易于加固、改建和拆迁】（5）钢结构密闭性好【适宜建造密闭的板壳结构】（6）钢结构耐腐蚀性差【钢结构在涂油漆前应彻底除锈】（7）钢材耐热但不耐火（8）钢结构可能发生脆性断裂【低温和某些条件下发生】2 钢结构的设计方法概率极限状态设计方法3 两种极限状态（1）承载能力极限状态（2）正常使用极限状态4 两种极限状态下的荷载组合方法(基本组合、标准组合)在一般情况下荷载分项系数当永久荷载效应与可变荷载效应异号时，这时永久荷载效应对设计有利，应取当永久荷载效应对结构构件的承载力不利时应取对于承载能力极限状态荷载效应的基本组合，应按下列设计表达式中最不利值确定：可变荷载效应控制的组合永久荷载效应控制的组合由可变荷载效应控制的组合，按下式计算对于正常使用极限状态，钢结构只考虑荷载的标准组合，其设计式为：习题：1.目前我国钢结构设计,C除疲劳计算按容许应力幅、应力按弹性状态计算外，其它采用以概率理论为基础的近似概率极限状态设计方法。
2.按承载力极限状态设计钢结构时，应考虑C 荷载效应的基本组合，必要时尚应考虑荷载效应的偶然组合。
第二章：钢结构的材料1钢材的破坏形式即塑性破坏和脆性破坏。
疲劳破坏属于脆性破坏。
2钢材种类（钢材牌号）：书P27-30★钢材的规格书P293 σ～ε关系多向应力下当当只有剪应力时， =0，由此得钢材抗剪设计强度为抗拉设计强度的0.58倍。
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§1-1 钢结构发展简史
钢结构基本原理及设计
我国古代金属结构建筑在世界上处于领先地位。 镇江甘露寺铁塔、荆州玉泉寺铁塔等等。
公元1061年（宋代）在 湖北荆州玉泉寺建成的13层 铁塔，目前依然存在。
铁 塔 高 17.9 米 ， 八 角 十 三级，重53.3吨，为我国现 存最高、最重、最大的铁塔。 已有900多年的历史。
§1-1 钢结构发展简史
介绍一座混凝土建筑：
钢结构基本原理及设计
柳京饭店，它有一百零五层，高三百八十 米， 约有三千个房间，
朝鲜最高的建筑，朝鲜建筑史上的奇迹。 平壤古代又名柳京。
§1-1 钢结构发展简史
4. 高层钢结构结构体系
框架结构体系 框架支撑结构体系 框架剪力墙体系 框架---筒体结构体系 悬挂结构体系 成束筒结构
由建筑师T·F·普里查德 协助设计。这座桥横跨塞文河， 跨度为30.5米。
§1-1 钢结构发展简史
钢结构基本原理及设计
框架结构最初在美国得到发展，其主要特点是 以生铁框架代替承重墙。1858--1868年建造的巴黎圣 日内维夫图书馆，是初期生铁框架形式的代表。
§1-1 钢结构发展简史
钢结构基本原理及设计
钢结构基本原理及设计
钢结构基本原理及设计
主讲：邵永松 教授
土木工程学院
钢结构基本原理及设计
钢结构基本原理及设计
使用教材:
《钢结构设计原理》 张耀春
高等教育出版社
参考用书:
《钢结构》
魏明钟主编
武汉理工大学出版社
《钢结构》
钟善桐
中国建筑工业出版社
钢结构基本原理及设计
§1-1 钢结构发展简史
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4、组合梁高强度螺栓工地拼接 (1)翼缘拼接
▲拼接板的净截面面积不小于翼缘的净截面面积； ▲根据翼缘净截面所能承受的轴力;
N Afn f
▲按轴心力N 作用的连接计算方法确定高强度螺栓的数目。
(2)腹板拼接
腹板接头受力： 剪力V， 弯矩 M w
剪力作用下，一个螺栓所受的剪力为：
Iw Ix
M
(2)盖板角焊缝
3、组合梁对接焊缝拼接 (1)工厂拼接
▲翼缘和腹板的接头 位置要相互错开,和加劲 肋的位置也要错开;
▲对接焊缝要采用二 级以上的检查方法，施 焊时要使用引弧板。
(2)工地拼接 ▲为了便于运输，接头
位置一般在同一截面，但也 可做成焊缝不在同一截面的 接头。
▲为了减少焊接残余应 力，腹板和翼缘的连接焊缝 应先留出500㎜的长度在工 厂不焊，待在工地将接头焊 好后，最后再焊。
单板连接的试验研究
ew=2.5（n-1）（cm）
螺栓数越少，则连接延性越好。
转动延性保证：连 接板受剪屈服先于焊缝 屈服和螺栓失效
tp
db 2
1.5mm
hf 0.75t p
10.4.2 半刚性连接
半刚性连接形式
应用范围：层数不超过10～15 的多层框架连接可做成半刚性连接， 层数超过10～15层且不依靠支撑提 供侧向刚度，连接应做成刚性连接。
中柱上端和人字形横梁的脊节点连接形式
加腋的柱顶节点倾斜 的内侧翼缘的截面积A2b 应比原翼缘截面积A1b放 大。
f y A2b cos f y A1b
A2b A1b cos
节点中心加劲肋
fy Ast cos fy A2c sin fy A2b cos
Ast
10.3 梁与柱连接的分类
连接的分类：柔性连接、半刚性连接、刚性连接 连接特性的表征：抗弯强度、转动刚度、延性 连接强度：抗弯承载力、抗剪强度。刚性连接承受弯 矩和剪力的能力应该不低于梁的承载能力，地震区的框架 “强连接－弱构件”；柔性连接的只要求其抗剪能力；半 刚性连接介于刚性和柔性连接之间。 连接转动刚度:由M－θ曲线的斜率来体现，刚性连接 的刚度达到一定限值就可以看作是刚性连接。 转动能力：延性指标。
拉力在翼缘的影响长度
P 12tc 用屈服线理论导出两侧翼 缘板的承载力设计值分别为：
Tc1 C1 f ytc2
C1 3.5 ~ 5.0
Tc1 3.5 f ytc2
T fy 7tc2 tb tw 2rc
T 0.8 fy 7tc2 tb tw 2rc
性 弹性： 一边嵌固、三边自由的板，垂直于板面有荷载P
be a P my
be a 3.5 1.5a l
当 al
450
当 0.3 a / l 1.0
3
1
a 4l
塑性： 极限状态阶段
Pu mu
有限元计算：
be aBiblioteka K1a l K2式中
A2b
cos
cos
A2c
sin
当翼缘逐渐转变方向时，也要考虑类似影响
q N bR
10.5 柱脚
10.5.1 柱脚的构成
柱脚的作用 放大柱端面积;将柱内力传递给基础;固定 柱子
柱脚的分类
铰接柱脚 —— 只传递轴力N (轴心受压柱采用) 刚接柱脚 —— 传递轴力N ，弯矩M (偏心受压柱采用)
t
fy
fy
l t 656l h 42.8 l 235
fy
h fy
10.6 桁架节点
10.6.1 节点的侧向刚度
设计时应赋予节点以一定的侧向刚度
10.6.2 节点板受力分析和有关构造处理
屋脊节点是节点板负担过重，会造成节点板厚度太 大，板边缘最大压应力
H ht
1
e h6
半刚性连接和刚性连接分界的判定准则：
第一个准则：正常使用极限状态
s s r r 0.05
第二个准则：承载能力极限状态
u
Fur Fus Fu2r
2
ur us 2
ur
2
0.07
刚性连接最低转动刚度:
Rki
120 1 k
EIb lb
构造复杂的柱脚，承压面积可 以由靴梁板和肋板的每侧取宽度 c=ntp组成
n 3 E1 6E0
砼等级在C15和C30之间变动 c=1.5tp
欧盟规范1993试行
c tp
fy
3 f j M 0
f j kfC1
2、底板厚度
底板的厚度由其最大弯矩决定，底板单位宽度的最大弯矩
m 0.44cp
10.4.4 无加劲柱在节点区的计算
设置加劲肋：不设加劲肋、在腹板全宽上设两道加劲肋 和在腹板部分宽度上设置加劲肋。在全宽加劲肋之间曾经有 过腹板出现裂纹。
不设加劲肋柱的极限状态：腹板屈服、屈曲、翼缘弯曲塑 性或连接焊缝拉开。
1、柱腹板屈服
腹板的有效宽度
be tb 5tc rc
10.4.3 多层框架 的刚性连接
梁和柱的刚性连 接：完全焊接的、完 全栓接的以及兼用焊 接和螺栓的。
刚性连接的计算，梁翼缘 的连接传递全部弯矩，腹板的 连接件则只传递剪力，然而研 究表明，翼缘不仅承受弯矩引 起的正应力，还承受很大一部 分剪应力。
箱形截面柱内宜在梁上下 翼缘平面设置横隔板。
方管尺寸不大的情况下， 设置横隔施工很不方便，在梁 端两侧焊上短T形钢或短角钢， 使其宽度和柱宽度相同，分析 表明，用T形钢加劲的梁柱连接 刚性很好。
①拼接板加高强度螺栓 宜采用高强度螺栓摩擦型连接。
②端板加高强度螺栓
(2)压杆 ①焊接 上段柱要预先做好剖口，带有定位零件，以保证施焊位 置正确。 ②刨平顶紧直接承压传力 可辅以少量焊缝或螺栓。
▲说明 ①拉压杆拼接宜按等强原则计算,压杆的拼接还应注意不致
因连接变形降低构件刚度造成容易屈曲的弱点； ②拼接不仅要保证断开截面的强度，也要保证构件的整体 刚度。
第十章 构 造 设 计
10.1 构件的拼接 10.2 梁与梁的连接 10.3 梁与柱连接的分类 10.4 梁与柱连接的构造 10.5 柱脚 10.6 桁架节点
10.1 构件的拼接
10.1.1 等截面拉、压杆拼接
1、工厂拼接 (1)直接对焊 宜采用一、二级质量标准。 (2)拼接板加角焊缝
应传力直接均匀；避免应力过分集中；要有施焊空间。 2、工地拼接 (1)拉杆
V1
V n
（↓）
在弯矩作用下，螺栓群受扭，受力最大的螺栓所受剪力
为：
T1
Mw y1 yi2
（→）
注：由于梁的腹板高度较大，螺栓群的排列高而窄，所以可
认为在
M
作用下，螺栓仅承受水平力。
w
所以有：
T12
V12
N
b v
(7-65)
10.1.4 端板连接中板的厚度 端板受弯，应力分布复杂，化成等效梁计算：弹性、塑
k Iblc Iclb
欧盟规范EC3对有侧移框架规
定刚性连接转动刚度Rki应不低 于25EIb/lb，无侧移框架，EC3 规定的刚性连接最小转动刚度
为8 EIb/lb。
半刚性连接和柔性连接的
分界，EC3规范的规定:
Rki 0.5 EIb lb
mu 0.25
10.4 梁与柱连接的构造
梁与柱的连接分类：柔性连接(③,④,⑦) 刚接(⑤,②端板较厚时)
tc
T (1.25 f ytb (tw 2rc ))
7 fy
T
f ytb (tw 2rc )
T
统计分析此项最小值为0.15
tc 0.4
T fy
tc 0.4 A1b
4、柱翼缘连接焊缝破坏
梁翼缘若用角焊缝和柱相连，则焊缝中部有被拉脱危险， 焊缝的有效长度应按式（9.6）和表（ 9.2）计算。
取H=0.9N
h=3ba
e=h/2
板边缘应力达到屈服点
fy
1.2N bat
1.2N f y bat
弦杆承担的力
N 4bata 0.8 f y
N ba
3.2ta
fy
节点板厚度 t 3.8ta
减轻节点板厚度：外贴盖 板、内贴盖板和内贴弯折角钢
节点板一般不宜负担在弦杆之间传力任务，当桁架跨度 较大，弦杆需要改变截面时，最好在节点范围之外、弦杆内力 较小的一侧做不同截面杆的拼接，使节点板只在杆和腹杆之间 传力。
tw h
2
h
2E
430
tw 12 1 v2 f y
fy
h 28 235
tw
fy
GB50017规范把式（10.10a）的28改为30。 未考虑纵向压力
3、柱翼缘弯曲出现塑性铰
柱受拉区只需验算翼缘及其焊缝。柱翼缘在梁翼缘传来 的拉力作用下有如两块承受线荷载的三边嵌固板，每块板承 受拉力为3.5fytc2
半刚接(②, ①, ⑧,⑥)
10.4.1 柔性连接
柔性连接只能承受很 小的弯矩。几种典型的梁 和H形截面柱的柔性连接: 连接角钢、端板和承托
工程应用
支撑点的位置
用角钢连接时，应做下列验算： （1）螺栓验算，包括A列和B列； （2）角钢验算，主要是抗剪； （3）当梁切去一部分时，梁削弱截面的抗剪和抗弯 计算。 柔性连接保证梁端能转动： （1）控制连接角钢的厚度； （2）B列采用不加预拉力的高强螺栓； （3）梁端和柱之间留出缝隙，使梁有转动的余地。