钢结构课程小结讲解
合集下载
相关主题
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
13:31
概率极限状态设计法
功能极限状态—整个结构或结构的部分超过某一特定状态后， 不能满足设计规定的某一功能要求，此时的特定状态称为 该功能的极限状态。
结构的极限状态是指结构或结构的构件能满足设计规定的某 一功能要求的临界状态。
结构极限状态有两类： 承载力极限状态、正常使用极限状态
承载力极限状态—当结构或构件达到最大承载力、疲劳破坏 或达不到继续承载的变形状态时，该结构或构件即达到承 载力极限状态
13:31
达到承载力极限状态的条件 1.整个结构或结构的一部分作为刚体失去平衡 2.结构构件或连接因应力超过材料强度而破坏（包括疲
劳破坏），或因过度塑性变形不适于继续承载 3. 结构变为机动体系，丧失承载能力 4．结构或构件因达到临界荷载，丧失稳定
13:31
分项系数概率极限状态设计表达式
按承载力极限状态设计时，应考虑荷载效应的基本组合，必要时还应 考虑荷载效应的偶然组合，用荷载设计值进行计算。 P24 γ0（δGd+ΔQ1d+∑ΨciδQid）≤ f (3-7)
1. 化学成份 2. 生产工艺 3. 冷作硬化与时效硬化 4. 复杂应力与应力集中 5. 残余应力 6. 温度
13:31
1.化学成份的影响 (1) 基本成份为Fe，含量占99％； 有益元素C、Si、Mn; 有害元素 S、P、N、O. (2) C的影响：含C↑使强度↑塑性、韧性、可焊性↓， 焊接结构应控制在≤0.20% 。
静TZ 按成形方法：轧制钢（冷轧钢、热轧钢）、锻钢、铸钢 按化学成分：碳素钢、合金钢
建筑工程用钢多是：碳素结构钢、低合金高强度 结构钢、优质碳素结构钢
13:31
国家标准GB700—88中，将碳素钢分 为四级
即A、B、C、D。 A级只保证搞拉强度、屈服点、伸长率， 根据结构或特殊环境等要求可附加冷弯试 验要求。
13:31
钢材牌号
用Q+屈服点值+质量等级+脱氧方法 Q：为“屈”字拼音首位字母，意为“屈服强度”； 质量等级：分A～E五级（字序越高质量越好）； 脱氧方法：F－沸腾钢
Z－镇静钢（一般省略） b－半镇静钢 TZ－特殊镇静钢。
13:31
钢材的规格
（1）钢板 薄钢板: 厚0用.—35宽~×4厚m表m示,. 宽500~1800mm; 厚钢板: 厚4.5~60mm, 宽700~3000mm; 特厚板: 厚>60mm, 宽600~3800mm; 扁 钢: 厚4.5~60mm, 宽12~200mm
13:31
冷弯性能—在标准试验台上冲压成180度，试件外 表面不出现裂纹、分层为合格。 冷弯试验还可检查钢材内部的冶金缺陷，硫、磷 偏析，硫化物、氮化物掺杂都会降低钢材的冷弯 性能。 冷弯性能合格是鉴定钢材在弯曲状态下的塑 性应变能力和钢材质量的综合指标。 在冷加工过程中产生塑性变形时，对产生裂 纹的敏感性，是判别钢材塑性及冶金质量的综合 指标。
《低合金高强度结构钢》GB/T1591
13:31
13:31
低碳钢拉伸应力应变曲线图（δ-ε曲线）
（1）弹性阶段 （2）弹塑性阶段 （3）屈服阶段 —对应强度值fy，为主要设计依据 （4）应变硬化阶段 —对应强度值fu最大承载强度，安全
储备
（5）颈缩阶段
延伸率δ5（δ10）和颈缩率。描述钢材产生塑性变形时而不 发 生脆性断裂的能力，便于内力重分布，吸收能量，为重要指标。
（3）Si的影响：含Si适量使强度↑ 其它影响不大，有益， 含量应控制在≤0.1~0.3% 。
（4）Mn的影响：含Mn适量使强度↑ 可降低S、O的热脆 影响，改善热加工性能，对其它性能影响不大
13:31
温度的影响 （1）正温影响
温度上升，钢材的强度降低，塑性、韧性提高， （2）负温影响
温度的降低钢材的强度提高，塑性、韧性降低，性 增大，称之为低温冷脆。 当温度降至某一特定温度时钢材的脆性急剧增大，称此温 度点为转脆温度
13:31
结构上的作用—是指引起结构外加变形和内力的原因。
直接作用通称为荷载。 间接作用如地基变形、砼收缩、温度变化、地震等， 不能称为荷载。 结构上的荷载分为三大类：
1永久荷载； 2可变荷载； 3偶然荷载 对荷载的取值，根据不同的设计采用不同的荷载代表值 。
钢结构课程小结
第一章绪论 钢结构的特点、应用 钢结构发展
13:31
第二章钢结构的材料及其性能 屈服强度fy—衡量承载能力指标 抗拉强度fu—经过较大变形后的抗拉能力，反映
钢材优劣，其值高可以增加结构的安全储备。 常用钢材： Q235、Q345、Q390、Q420 执行标准：《碳素结构钢》GB/T700
应力集中的影响
13:31
应力比—循环中绝对值最小的
峰值应力 与绝对值最大的峰 值应力点之比
应力幅
min max
max min
13:31
钢材的种类和规格
钢材的种类 按用途分类——结构钢、工具钢、特殊钢 按冶炼方法分——平炉钢、转炉钢 按脱氧程度分——沸腾钢F、半镇静b、镇静Z、特殊镇
钢结构的两种设计方法： 一是容许应力设计法 二是概率极限状态设计法
13:31
容许应力设计法是传统的设计方法。 将结构构件按照标准荷载计算出的截面应力σ应不 超过设计规范规定的容许应力[σ] 设计表达式：
σ＝ΣF/a ≤ [σ]＝fy/K 式中：ΣF——各种荷载标准值引起的内力总和
a——构件截面几何参数，截面面积、截面系数等 fy——钢材屈服强度标准值 K——安全系数
13:31
韧性－冲击韧性指标： 钢材在一定温度下塑变及断裂过程中吸收能
量的能力，用于表征钢材承受动力荷载的能力 （动力指标），按20°C、 0o C、-20oC、-40oC。 焊接性也叫可焊性： 表征钢材焊接后具备良好焊接接头性能的能力－ 不产生裂纹，焊缝影响区材性满足有关要求。
13:31
影响钢材性能的主要因素
13:31
（2）型钢
角 钢：等边 ∟100×8、不等边∟100×80×8 槽 钢：[12a（热轧） 工字钢：I32a（热轧） H型钢：H340×150×8×12 T型钢：T248×180×8×12 钢 管：可分为热轧无缝钢管和焊接钢管（又为直缝 焊接和螺旋焊接）两种。 冷弯薄壁型钢
13Biblioteka Baidu31
第三章钢结构的设计方法
概率极限状态设计法
功能极限状态—整个结构或结构的部分超过某一特定状态后， 不能满足设计规定的某一功能要求，此时的特定状态称为 该功能的极限状态。
结构的极限状态是指结构或结构的构件能满足设计规定的某 一功能要求的临界状态。
结构极限状态有两类： 承载力极限状态、正常使用极限状态
承载力极限状态—当结构或构件达到最大承载力、疲劳破坏 或达不到继续承载的变形状态时，该结构或构件即达到承 载力极限状态
13:31
达到承载力极限状态的条件 1.整个结构或结构的一部分作为刚体失去平衡 2.结构构件或连接因应力超过材料强度而破坏（包括疲
劳破坏），或因过度塑性变形不适于继续承载 3. 结构变为机动体系，丧失承载能力 4．结构或构件因达到临界荷载，丧失稳定
13:31
分项系数概率极限状态设计表达式
按承载力极限状态设计时，应考虑荷载效应的基本组合，必要时还应 考虑荷载效应的偶然组合，用荷载设计值进行计算。 P24 γ0（δGd+ΔQ1d+∑ΨciδQid）≤ f (3-7)
1. 化学成份 2. 生产工艺 3. 冷作硬化与时效硬化 4. 复杂应力与应力集中 5. 残余应力 6. 温度
13:31
1.化学成份的影响 (1) 基本成份为Fe，含量占99％； 有益元素C、Si、Mn; 有害元素 S、P、N、O. (2) C的影响：含C↑使强度↑塑性、韧性、可焊性↓， 焊接结构应控制在≤0.20% 。
静TZ 按成形方法：轧制钢（冷轧钢、热轧钢）、锻钢、铸钢 按化学成分：碳素钢、合金钢
建筑工程用钢多是：碳素结构钢、低合金高强度 结构钢、优质碳素结构钢
13:31
国家标准GB700—88中，将碳素钢分 为四级
即A、B、C、D。 A级只保证搞拉强度、屈服点、伸长率， 根据结构或特殊环境等要求可附加冷弯试 验要求。
13:31
钢材牌号
用Q+屈服点值+质量等级+脱氧方法 Q：为“屈”字拼音首位字母，意为“屈服强度”； 质量等级：分A～E五级（字序越高质量越好）； 脱氧方法：F－沸腾钢
Z－镇静钢（一般省略） b－半镇静钢 TZ－特殊镇静钢。
13:31
钢材的规格
（1）钢板 薄钢板: 厚0用.—35宽~×4厚m表m示,. 宽500~1800mm; 厚钢板: 厚4.5~60mm, 宽700~3000mm; 特厚板: 厚>60mm, 宽600~3800mm; 扁 钢: 厚4.5~60mm, 宽12~200mm
13:31
冷弯性能—在标准试验台上冲压成180度，试件外 表面不出现裂纹、分层为合格。 冷弯试验还可检查钢材内部的冶金缺陷，硫、磷 偏析，硫化物、氮化物掺杂都会降低钢材的冷弯 性能。 冷弯性能合格是鉴定钢材在弯曲状态下的塑 性应变能力和钢材质量的综合指标。 在冷加工过程中产生塑性变形时，对产生裂 纹的敏感性，是判别钢材塑性及冶金质量的综合 指标。
《低合金高强度结构钢》GB/T1591
13:31
13:31
低碳钢拉伸应力应变曲线图（δ-ε曲线）
（1）弹性阶段 （2）弹塑性阶段 （3）屈服阶段 —对应强度值fy，为主要设计依据 （4）应变硬化阶段 —对应强度值fu最大承载强度，安全
储备
（5）颈缩阶段
延伸率δ5（δ10）和颈缩率。描述钢材产生塑性变形时而不 发 生脆性断裂的能力，便于内力重分布，吸收能量，为重要指标。
（3）Si的影响：含Si适量使强度↑ 其它影响不大，有益， 含量应控制在≤0.1~0.3% 。
（4）Mn的影响：含Mn适量使强度↑ 可降低S、O的热脆 影响，改善热加工性能，对其它性能影响不大
13:31
温度的影响 （1）正温影响
温度上升，钢材的强度降低，塑性、韧性提高， （2）负温影响
温度的降低钢材的强度提高，塑性、韧性降低，性 增大，称之为低温冷脆。 当温度降至某一特定温度时钢材的脆性急剧增大，称此温 度点为转脆温度
13:31
结构上的作用—是指引起结构外加变形和内力的原因。
直接作用通称为荷载。 间接作用如地基变形、砼收缩、温度变化、地震等， 不能称为荷载。 结构上的荷载分为三大类：
1永久荷载； 2可变荷载； 3偶然荷载 对荷载的取值，根据不同的设计采用不同的荷载代表值 。
钢结构课程小结
第一章绪论 钢结构的特点、应用 钢结构发展
13:31
第二章钢结构的材料及其性能 屈服强度fy—衡量承载能力指标 抗拉强度fu—经过较大变形后的抗拉能力，反映
钢材优劣，其值高可以增加结构的安全储备。 常用钢材： Q235、Q345、Q390、Q420 执行标准：《碳素结构钢》GB/T700
应力集中的影响
13:31
应力比—循环中绝对值最小的
峰值应力 与绝对值最大的峰 值应力点之比
应力幅
min max
max min
13:31
钢材的种类和规格
钢材的种类 按用途分类——结构钢、工具钢、特殊钢 按冶炼方法分——平炉钢、转炉钢 按脱氧程度分——沸腾钢F、半镇静b、镇静Z、特殊镇
钢结构的两种设计方法： 一是容许应力设计法 二是概率极限状态设计法
13:31
容许应力设计法是传统的设计方法。 将结构构件按照标准荷载计算出的截面应力σ应不 超过设计规范规定的容许应力[σ] 设计表达式：
σ＝ΣF/a ≤ [σ]＝fy/K 式中：ΣF——各种荷载标准值引起的内力总和
a——构件截面几何参数，截面面积、截面系数等 fy——钢材屈服强度标准值 K——安全系数
13:31
韧性－冲击韧性指标： 钢材在一定温度下塑变及断裂过程中吸收能
量的能力，用于表征钢材承受动力荷载的能力 （动力指标），按20°C、 0o C、-20oC、-40oC。 焊接性也叫可焊性： 表征钢材焊接后具备良好焊接接头性能的能力－ 不产生裂纹，焊缝影响区材性满足有关要求。
13:31
影响钢材性能的主要因素
13:31
（2）型钢
角 钢：等边 ∟100×8、不等边∟100×80×8 槽 钢：[12a（热轧） 工字钢：I32a（热轧） H型钢：H340×150×8×12 T型钢：T248×180×8×12 钢 管：可分为热轧无缝钢管和焊接钢管（又为直缝 焊接和螺旋焊接）两种。 冷弯薄壁型钢
13Biblioteka Baidu31
第三章钢结构的设计方法