土木工程钢结构基本原理总复习

钢 结 构基本原理
第一章 第二章 第三章 第四章 第五章 第六章 第七章
绪论 钢结构的材料 钢结构的可能破坏形式 钢结构的连接 轴心受力构件 受弯构件 拉弯和压弯构件
11.10.2020
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第一章 绪 论
第一节 钢结构的特点及应用 第二节 我国钢结构的发展现状及趋势 第三节 钢结构的主要结构形式及组成
杆件分类 第四节 钢结构的连接方法及分类
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一、钢结构的特点
1、优点
➢ 材料力学性能好，重量轻 强度高 如： C20, fc=10N/mm2 ; 钢Q235 f=215N/mm2 塑性好 韧性好 30m 钢屋架重 4t~5t ， 30m R.C屋架重 14t~17t
• 3.2.2 结构和构件的局部失稳与截面分类 • 3.2.3 结构的塑性破坏及应（内）力重分布 • 3.2.4 结构的疲劳破坏 • 3.2.5 结构的损伤累积破坏 • 3.2.6 结构的脆性断裂破坏 • 3.2.7 防止钢结构各种破坏的思路
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3)、疲劳强度：构件在反复荷载作用下，经过一定次数的
循环后出现疲劳破坏时的最大应力σ。
4)、应力循环特征：连续重复荷载之下应力从最大到最小重复 一周叫做一个循环。应力循环特征常用应力比来表示，拉应 力取正值，压应力取负值。
5)、应力幅：应力幅表示应力变化的幅度，用
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△ = max- Dmeipn表t.of 示Civi，l En应gin力eeri幅ng,总US是ST 正值。
需定期维护，增加了维护费用。
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二、钢结构的连接方法及分类
铆接连接
焊接连接
普通螺栓连接 高强螺栓连接
一般钢结构用
熔嘴电渣焊（高层建筑箱形柱内横隔板焊接）
电阻点焊 自攻螺钉和射钉 焊钉
轻型钢结构（冷弯 薄壁钢结构）用
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第三章 钢结构的可能破坏形式
• §3.1 钢结构的设计方法 • 3.1.1 钢结构设计方法的变迁
• 3.1.2 结构概率极限状态设计法 • 3.1.3 钢结构设计的基本规定
• §3.2 钢结构的可能破坏形式 • 3.2.1 结构的整体失稳破坏
第四章 钢结构的连接
第一节 钢结构的连接方法 第二节 焊接结构特性 第三节 对接焊缝的构造和计算* 第四节 角焊缝的构造计算* 第五节 焊接应力和焊接变形 第六节 普通螺栓连接的构造和计算* 第七节 高强度螺栓连接的构造与计算*
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三、钢结构计算方法 ➢ 以概率论为基础的极限状态设计法
四、钢结构的设计指标
➢ 钢材和连接的强度设计值等于材料的标准值除以抗力
分项系数，不同钢材厚度或直径取值不同。
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4、疲劳计算应注意的问题
1) 当应力变化的循环次数≥ 510次4 时才进行疲劳计算。
2) 由于疲劳计算采用的是容许应力幅法，计算时应取活载的标
准值按弹性状态计算 ，吊车荷载不计动力系数。
3) 在应力循环中不出现拉应力的部位可不作疲劳计算。
4) 钢材的静力强度对大多数焊接连接类别的疲劳强度无显著影 响。
于-20℃的轻、中级工作制结构；非焊接结构中冬季温度低于-20℃的 重级工作制结构
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四、影响钢材力学性能的因素*
1、化学成分的影响； 2、冶金和轧制过程的影响； 3、时效硬化的影响； 4、冷作硬化的影响； 5、温度的影响； 6、应力集中和残余应力的影响； 7、复杂应力状态的影响。
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第二章 钢结构的材料
一、钢材的牌号表示方法及结构用钢的种类*
钢材牌号由：“Q、屈服点值、质量等级、； 质量等级：分A~E五级（次序越高质量越好）； 脱氧方法：F－沸腾钢； Z－镇静钢；
b－半镇静钢；TZ－特殊镇静钢。 Z 和TZ一般可以省略。 注：结构用钢主要有：普通碳素钢（低碳C≤ 0.25﹪ ） 低合金钢（低合金，合金元素<5﹪）
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五、钢材的疲劳和疲劳强度
1)、疲劳破坏的特点：
a) 呈现脆性破坏特征
b) 破坏时，截面的应力低于钢材的抗拉强度，甚至低于fy， 破坏断口整齐。
2)、疲劳破坏：钢材在循环应力多次反复作用下裂纹生成、扩 展以致断裂的破坏现象。疲劳破坏经历三个阶段：裂纹的形 成，裂纹的缓慢扩展和最后迅速断裂。
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第1节 设计原理
• 以概率论为基础的极限状态设计方法；分项系 数表达式。
• 两种极限状态－正常使用与承载能力极限状态。 • 可靠性－－安全性、适用性、耐久性的通称 • 失效概率－－结构不能完成预定功能的概率。
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二、钢材机械性能
➢ 以强度（屈服点、抗拉强度）、塑性（伸长率）、冷弯性能、冲击韧
性衡量。
三、钢材的选择 ➢ 承重结构的钢材，宜选用Q235、Q345，Q390等 ➢ 不宜使用Q235-AF的结构：焊接结构中重级工作制结构，冬季温度低
➢ 材质均匀，可靠性高 ➢ 工业化程度高，施工周期短 ➢ 密封性好 ➢ 抗震性能好 ➢ 具有一定的耐热性
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2、缺点
钢材价格相对较贵
综合考虑时，对于高层建筑，钢结构的造价与混凝土基本持平。 耐火性差
当钢表面的温度达300℃~400℃以后，其强度，弹性模量显 著下降，600℃时几乎为0。 耐锈蚀性差