钢结构知识点总结材料

第一章绪论

钢结构的特点

1、钢结构自重较轻

2、钢结构工作的可靠性较高

3、钢材的抗振(震)性、抗冲击性好

4、钢结构制造的工业化程度较高，施工周期短

5、钢材的塑性，韧性好

6、钢材的密闭性好

7、钢材的强度高

8、普通钢材耐锈蚀性差

9、普通钢材耐热不耐火10、钢材低温时脆性增大。钢结构的应用范围：

大跨度结构：用钢结构重量轻。

高层建筑：用钢结构重量轻和抗震性能好。强度高，截面尺寸小，提高有效使用面积。

工业建筑：用钢结构施工周期短，能承受动力荷载。

轻质结构：冷弯薄壁型钢，轻型钢。

高耸结构：轻，截面尺寸小。抗震抗风。

活动式结构：轻。

可拆卸或移动的结构：轻，运输方便，拆卸方便。

容器和大直径管道：密闭性好。

抗震要求高的结构，急需早日交付的结构工程，特种结构。

结构设计的目的：安全性，耐久性，适用性。

影响结构可靠性的因素：荷载效应S和结构抗力R

Z=R-S Z表示结构完成预定功能状态的函数，简称功能函数。Z=0极限状态。

概论极限状态设计方法：

承载能力极限状态：

1.整个结构或结构的一部分失去平衡，如倾覆等.

2.结构构件或链接因超过材料的强度而破坏，包括疲劳破坏，或过度变形不适于继续承载。

3.结构转变为机动体系

4.结构或结构构件丧失整体稳定性。

5.低级丧失承载能力而破坏。

正常使用极限状态：

1.影响正常使用或外观的变形

2.影响正常使用或耐久性能的局部破坏（包括裂缝）

影响正常使用的振动。影响正常使用的其他特定状态。

可靠度：结构在规定的设计使用年限内，在规定的条件下，完成预定功能的概率。

钢结构连接是以破坏强度而不是屈服作为承载能力的极限状态。

第二章钢结构的材料

钢材按照脱氧方法，分为沸腾钢，半镇静钢，镇静钢，脱氧剂硅和锰。

热轧型钢：钢锭加热至1200-1300度，通过轧钢机将其轧制成所需形状和尺寸。

热处理：淬火，正火，回火。

钢材疲劳：在反复荷载下在应力低于钢材抗拉强度甚至低于屈服点时突然断裂，属脆性破坏原因：焊接结构：应力幅

非焊接结构：应力幅+应力比

1.钢材的强度设计值为什么要按厚度进行划分？

同种类钢材，随着厚度或者直径的减小，钢材的轧制力和轧制次数的增加，钢材的致密性较好，存在大缺陷的几率较小，故强素会提高，而且钢材的塑性也会提高。

2.碳，硫，磷对钢材的性能有哪些影响？

碳含量增加，强度提高，塑性，韧性和疲劳强度下降，同时恶化可焊性和抗腐蚀性。

硫使钢热脆，即高温时钢材变脆。降低钢的塑性韧性，可焊性耐疲劳性能，有害成分。<0.045%

磷使钢冷脆。即低温时使钢变脆。含量应<0.05%但磷也可提高钢材的强度和抗锈性。<0.12% 氧使钢热脆。

3.促使钢材转脆的主要因素有哪些？

(1) 钢材质量差、厚度大：钢材的碳、硫、磷、氧、氮等元素含量过高,晶粒较粗,夹杂物等冶金缺陷严重,韧性差等；较厚的钢材辊轧次数较少，材质差、韧性低，可能存在较多的冶金缺陷。

(2) 结构或构件构造不合理：孔洞、缺口或截面改变急剧或布置不当等使应力集中严重。

(3) 制造安装质量差：焊接、安装工艺不合理,焊缝交错,焊接缺陷大,残余应力严重；冷加工引起的应变硬化和随后出现的应变时效使钢材变脆。

(4) 结构受有较大动力荷载或反复荷载作用：但荷载在结构上作用速度很快时（如吊车行进时由于轨缝处高差而造成对吊车梁的冲击作用和地震作用等），材料的应力- 应变特性就要发生很大的改变。随着加荷速度增大,屈服点将提高而韧性降低。特别是和缺陷、应力集中、低温等因素同时作用时,材料的脆性将显著增加。

（5）在较低环境温度下工作：当温度从常温开始下降肘,材料的缺口韧性将随之降低,材料逐渐变脆。这种性质称为低温冷脆。不同的钢种,向脆性转化的温度并不相同。同一种材料,也会由于缺口形状的尖锐程度不同,而在不同温度下发生脆性断裂。

4.应力集中对钢材的机械性能有何影响，设计时如何减小应力集中？

在材料断面急剧变化，结构形状急剧变化，材料内部有气孔、夹渣等缺陷，断面开孔等部位，应力比正常值高出许多，这种现象就叫应力集中。应力集中是因为零件的结构设计不合理或加工制造未按设计要求倒角或倒圆所致。主要产生在零件的面面交截处。结果是导致零件材应力集中系数的大小，只与构件形状和尺寸有关，与材料无关。

冷弯实验主要检验钢材的什么性能？

冷弯性能是指钢材在常温下承受弯曲变形的能力，是钢材的重要工艺性能。

冷弯试验能反映试件弯曲处的塑性变形，能揭示钢材是否存在内部组织不均匀、内应力和夹杂物等缺陷。冷弯试验也能对钢材的焊接质量进行严格的检验，能揭示焊件受弯表面是否存在未熔合、裂缝及杂物等缺陷。

冷弯性能也是钢材机性能的一项指标，它是比单向拉伸试验更为严格的一种试验方式。它不仅能验钢材承受规定的弯曲变形能国，还能反映出钢材内部的冶金缺陷，如结晶情况、非金属夹杂物的分布情况等。因此它是判别钢材塑怀性能和质量后个综合性指标，常作为静力拉伸试验和冲击试验等补充试验。对一般结构构件所采用的钢材，可不必通过冷弯试验：只有某些重要结构和需要冷加工的构件，才要求它不仅伸长率合格，而且冷弯试验也要合格。钢材在多轴应力状态下，如何确定他的屈服条件？用折算应力

冲击韧性是指钢材在冲击荷载的作用下断裂时吸收机械能能力，是衡量钢材抵抗可能因低温，应力集中，冲击荷载作用等而导致脆性断裂一项机械性能，脆性断裂总是发生在有缺口高峰应力地方。由冲击韧性值（ak）和冲击功（Ak）表示，其单位分别为J/cm2和J（焦耳）。钢结构设计规范验算疲劳强度的时候，为什么把构件和结构和连接分成8组，依据？

对于一定的疲劳寿命n，不同构件和连接发生疲劳破坏时应力幅大小主要取决于构造形式。应力集中大构造形式，其破坏的时候应力幅值较小。依据是按构造形式引起的应力集中程度。钢材的破坏形式分为塑性破坏与脆性破坏两类。

塑性破坏的特征是：钢材在断裂破坏时产生很大的塑性变形，又称为延性破坏，

其断口呈纤维状，色发暗，有时能看到滑移的痕迹。钢材的塑性破坏可超过采用一种

标准圆棒试件行拉伸破坏试验加以验证。钢材小：发生塑性破坏时变形特征明显，

很存易被发现力：及时采取补救措施，因而不致引起严重后果。而且适度的塑性交形

能起到调整结构内力分布的作用，使原先结构应力不均匀的部分趋于均匀、从而提高