钢结构课程汇总

钢结构课程汇总————————————————————————————————作者：————————————————————————————————日期：钢结构基础课程总结（工程管理1班 1101021023 ZLY）本学期我们用32个课时进行《钢结构基础》的学习。

学习的过程中不仅学习了新的知识概念，更多的还是掌握的新的解题方法，形成了新的解题思想。

了解了钢结构的一些基本知识，这对我们今后的专业入门有极大的帮助。

接下来，我将本学期所学的钢结构知识做一个总结，不妥之处，希望得到老师的指导。

1钢结构的概述1.1钢结构的特点材料的强度高，塑性和韧性好；钢结构构件断面小、自重轻；钢结构制作简便，加工周期短；钢结构材质性能均匀，易于检测和控制，可靠性高；钢结构建筑易于改造，原料可重复使用，节省资源，环保资源；钢结构建筑可以实现大跨度、大空间结构；耐腐蚀性能差，涂料维护费用高；钢材耐热但不耐火。

1.2建筑钢结构的结构形式单层钢结构（重型钢结构）工业厂房；大型空间（大跨度）钢结构；高层钢结构；高耸结构；桥梁钢结构；轻钢结构；住宅钢结构；容器和其它构筑物。

1.3钢结构部件主要连接型式钢结构构件的连接型式：焊接、铆接、螺栓连接、螺栓连接和焊接组合连接。

焊接：构造简单，制造方便，易于自动化操作，不削弱构件截面，省钢，经济。

缺点是产生焊接应力和焊接变形。

铆接：韧性和塑性好，传力均匀可靠，易于检查质量，缺点是费工，不经济。

螺栓连接：拆装方便，操作简单，不需要特殊设备，常用于安装节点的连接和装拆式结构中。

高强螺栓连接：受力性能好，耐疲劳好，施工简便，可拆卸，易于掌握操作方法，将逐步取代铆接。

1.4钢结构构件主要截面类型钢板、角钢、槽钢、工字钢、H型钢、T型钢、圆钢、方管、圆管、十字型、箱形、三角形、多边型及其组合。

2钢材的性能2.1钢材的性能2.1.1钢材的力学性能强度——抗拉强度、屈服强度；塑性——延伸率、断面收缩率；韧性——冲击吸收功；钢结构设计的准则是以构件最大应力达到材料屈服点作为极限状态，而把钢材的极限强度视为局部应力高峰的安全储备，这样能同时满足构件的强度与刚度要求，因而对承重结构的选材，要求同时保证抗拉强度和屈服点的强度指标。

2.1.2钢材的工艺性能①加工性能把钢材加工成所需的结构构件，需历经一系列的工序，包括有各种机加工，切割，冷、热矫正以及焊接等，钢材的工艺性能应满足这些工序的需要，不能在加工过程中出现钢材开裂或材质受损的现象。

②冷弯性能钢材的冷弯性能是通过试件180°弯曲试验来判断的一种综合性能。

反映钢材的塑性和对冷加工的适应程度以外，还能暴露冶金缺陷。

冷弯性能是评价钢材工艺性能和力学性能以及钢材质量的一项综合指标，弯曲试验是鉴定钢材质量的一项有效措施。

③可焊性可焊性是指钢材对焊接工艺的适应能力，包括有两方面的要求：一是通过一定的焊接工艺能保证焊接接头具有良好的力学性能；二是施工过程中，选择适宜的焊接材料和焊接工艺参数后，有可能避免焊缝金属和钢材热影响区产生热、冷裂纹的敏感性。

2.1各种因素对钢材性能的影响①化学成分的影响对碳素结构钢，常规的化学成分分析是指碳、硅、锰、硫、磷（C、Si、Mn、S、P）五元素。

其中，碳是形成钢材强度的主要元素，并直接影响钢材的可焊性，随着含碳量的增加，钢材的硬度和耐磨性、屈服点和抗拉强度都将提高，但塑性和韧性，尤其是负温冲击韧性下降很多，冷弯性能明显下降，可焊性下降。

硅（Si ）通常作为脱氧剂加入普通碳素钢中，用以冶炼质量较高的镇定钢。

锰（Mn ）是一种弱脱氧剂，适当的含锰量可以有效地增加钢材的强度、硬度和耐磨性，同时又能消除硫、氧对钢材的热脆影响，但含量过高，冷裂纹形成倾向将成为问题。

硫（S ）和磷（P ）在碳素结构钢中属于杂质，是有害元素。

硫的存在可能导致钢材的热脆现象，磷亦是一个易于偏析的元素。

②冶炼过程的影响钢在冶炼过程中，生成有氧化铁及其固熔体杂质，会增加钢的热脆性，使钢的轧制性能变坏。

故在浇注前，应对钢水进行脱氧处理，根据冶炼过程的脱氧程度，钢材分为沸腾钢、半镇静钢、镇静钢。

沸腾钢一般用锰脱氧；镇静钢一般用硅为脱氧剂；脱氧程度介于沸腾钢与镇定钢之间的钢称为半镇静钢，它是用较少的硅进行脱氧，脱氧剂的用量约为镇定钢的1/2～1/3。

③轧制过程的影响轧制型材规格愈小，一般来说强度愈高，而且塑性及冲击韧性也比较好。

④热处理的影响钢的热处理就是将钢在固态范围内施以不同的加热、保温和冷却，籍以改变其性能的一种工艺。

⑤钢材缺陷钢材缺陷包括表面质量、内部缺陷和化学成分偏析以及力学性能不合格等几方面。

3构件的截面承载力—强度3.1轴心受力构件的强度计算构件以全截面平均应力达到屈服强度为强度极限状态。

设计时，作用在轴心受力构件中的外力N 应满足：N σf A=≤ 构件以净截面的平均应力达到屈服强度为强度极限状态。

设计时应满足：n N σf A =≤ 轴心受力构件的刚度通常用长细比来衡量，长细比越大，表示构件刚度越小；因此设计时应使构件长细比不超过规定的容许长细比：0max max ()[]liλλ=≤ 3.2受弯构件的强度和刚度①梁的抗弯强度应满足：单向弯曲y x x x R f M f W σγγ==≤双向弯曲y x x nx y nyM M f W W σγγ=+≤ Mx 、My ——梁截面内绕x 、y 轴的最大弯矩设计值；Wnx 、Wny ——截面对x 、y 轴的净截面模量；x 、y ——截面对x 、y 轴的有限塑性发展系数；f ——钢材抗弯设计强度 ；②梁的抗剪强度：y xv x V S f I t τ=≤Vy ——计算截面沿腹板平面作用的剪力；Sx ——计算剪应力处以上或以下毛截面对中和轴的面积矩；Ix ——毛截面惯性矩；fv ——钢材抗剪设计强度；t ——计算点处板件的厚度。

3.3按强度条件选择梁截面3.3.1型钢梁截面的选择只需根据计算所得到的梁中最大弯矩按公式求出需要的净截面模量，然后在型钢规格表中选择截面模量接近的Wnx 的型钢做为试选截面。

3.3.2组合梁截面的选择梁的内力较大时，需采用组合梁。

常用的形式为由三块钢板焊成的工字形截面。

组合梁的截面选择设计包括：确定截面高度、腹板尺寸和翼缘尺寸。

①截面高度以受均布荷载的简支梁为例：[]4222max max max 10555384484824k k k k x x x q l M M l l l EI EI EW h Ehσυυ==⋅==≤ 1.3s k s f σγσγ==取，-荷载平均分项系数，可近似取。

min 531.2fl l h E υ⎡⎤≥⋅⎢⎥⎣⎦ 梁的经济高度he ，经验公式：3730cm s x h W =-综上所述，梁的高度应满足：min max e h h h h h ≤≤≈且②腹板尺寸腹板高度hw梁高确定以后腹板高也就确定了，腹板高为梁高减两个翼缘的厚度，在取腹板高时要考虑钢板的尺寸规格，一般使腹板高度为50mm 的模数。

腹板厚度tw 抗剪强度要求：max 1.2w w VV t h f ≥ 局部稳定和构造因素：/3.5w w t h =③ 翼缘板尺寸 根据翼缘所需要的截面惯性矩确定翼缘板尺寸：()w 202x I I bt h -=4单个构件的稳定性承载能力4.1轴心受压构件整体稳定计算(弯曲屈曲)理想轴心压杆的弹性弯曲屈曲2222 cr cr EIE N l ππσλ== 此式只适合在弹性状态σcr ≤fp,即p y E f λλπ>=的细长杆时,才适用。

4.2梁的整体稳定系数4.2.1单向受纯弯曲双轴对称工字形等截面梁22cr 22yt y yEI I l GI M l I EI ωππ=+ 临界弯矩：25y 1cr 2y 10.17101 4.4t M Ah h λλ=⨯⎛⎫+ ⎪⎝⎭临界应力：25y cr 12y 10.17101 4.4cr x x M t Ah W W h λσλ⨯⎛⎫==+ ⎪⎝⎭整体稳定验算：x x y cr cr b x R y R b x f M M f f W f W σσφγγφ≤=•=≤即 整体稳定系数：2y 12y 43201 4.4cr b y x Ah t f W h σλφλ=⎛⎫=+ ⎪⎝⎭非Q235钢：2y 12y 43202351 4.4cr b y x yAh t f W h f σλφλ=⎛⎫=+ ⎪⎝⎭ 4.2.2一般梁的整体稳定系数非均匀受弯－－引入等效弯矩系数βb ；非双轴对称工形截面－－引入不对称影响系数ηb ； 初始缺陷、残余应力－－取比例极限fp ＝0.6 fy ；弹塑性失稳－－当φb>0.6时用b φ'代替。

1.070.282/ 1.0b b φφ'=-≤ 焊接工字形截面梁：2y 1b 2b b y y43202351 4.4x Ah t W h f λφβηλ=⎡⎤⎛⎫⋅++⎢⎥ ⎪⎝⎭⎢⎥⎣⎦ 轧制普通工字钢简支梁：查表 轧制槽钢简支梁：1570235b ybt l h f φ=• 4.2.3特殊情况构造符合下列情况之一，可不计算梁的整体稳定：a)有铺板密布在梁的受压翼缘并与其牢固连接，能阻止梁受压翼缘的侧向位移时。

b)工字形或H 形截面简支梁受压翼缘的自由长度l1与其宽度b1之比不超过规范规定数值时。

c)对箱形截面简支梁h/b0≤6且 l1/b0≤95（235/fy ）时.5焊缝的构造与计算5.1对接焊缝5.1.1对接焊缝截面：焊缝截面厚度－－焊缝所连接板件的较薄厚度；焊缝截面计算长度－－采用引弧板时，焊缝全长有效；未采用引弧板时，计算焊缝长度=焊缝长度减去2t 。

t 为对接接头中为连接件的较小厚度；在T 形接头中为腹板厚度;5.1.2对接焊缝的计算（1）轴心受力的对接焊缝①直缝w w t c w wN f f l t σ=≤或 其中，N — 轴心拉力或压力tw — 焊缝厚度（不同板连接时为较小板厚）lw — 焊缝计算长度，有引弧板lw ＝L ， 无引弧板lw ＝L －2t （较小板厚）w w t c f f 或— 对接焊缝抗拉或抗压设计强度强度②斜缝sin w w t c w wN f f l t θσ=≤或 cos w v w w N f l t θτ=≤其中，lw — 斜焊缝计算长度， w V f — 对接焊缝抗剪设计强度强度 规范规定，当 1.5tg θ≤，可不验算（2）受弯受剪的对接焊缝：max ()w w t c xM f f W σ=≤ max w w v w w VS f I t τ=≤ 22113 1.1w zs t f σστ=+≤5.2角焊缝5.2.1尺寸限制：焊脚尺寸对于手工焊角焊缝应满足h f ≥1.5 t ，其中t 为较厚焊件厚度（单位：mm ）；当焊件厚度等于或小于4mm 时，则h f 等于焊件厚度。