钢结构可能破坏形式及连接
钢结构的破坏形式资料
脆性断裂是钢结构在静力和加载次数不多的动力作用 下发生的脆性破坏。结构或构件破坏前没有明显的变形和 征兆，破坏时产生的变形远比结构应有的变形能力小，吸 收能量很少，突然发生断裂破坏， 断口平齐、发亮，无机 会补救。
11
钢结构的可能破坏形式
3 钢结构的 可能破坏形式
3.5 结构的疲劳破坏
3 钢结构的 可能破坏形式
工程设计上采用控制长细比x或y≥5.07b/t，以防止扭转屈曲。
6
钢结构的可能破坏形式
截面为单轴对称（T 形截面）或无对称轴的轴 心受压构件绕对称轴失稳 时，由于截面形心和剪切 中心不重合，在发生弯曲 变形的同时必然伴随有扭 转变形，这种现象称为弯 扭失稳。
3 钢结构的 可能破坏形式
1
钢结构的可能破坏形式
3 钢结构的 可能破坏形式
3.1 结构的整体失稳破坏
稳定性：结构在荷载作用下处于平衡位置，微小外界挠动使其 偏离平衡位置，若外界挠动除去后仍能回复到初始平衡位置，则 是稳定的；若外界挠动除去后不能回复到初始平衡位置，且偏离 初始平衡位置逾来逾远，则是不稳定的；若外界挠动除去后不能 回复到初始平衡位置，仍能停留在新的平衡位置，则是临界状态， 也称随遇平衡。
（3）疲劳对缺陷十分敏感。
原因： 缺陷、微观裂纹、宏观裂纹。
注意：结构只有在循环拉应力作 用下才有可能发生疲劳破坏。
12
钢结构的可能破坏形式
疲劳断裂过程
裂纹形成
3 钢结构的 可能破坏形式
裂纹稳定扩展
裂纹失稳 扩展断裂
疲劳分类
高周疲劳（应力疲劳）
工作应力小于fy，没有明显的塑性变形， 寿命n≥5×104次。如吊车梁、桥梁、海洋平 台在日常荷载下的疲劳破坏
钢结构习题答案单元2、3
单元2 钢结构的连接复习思考题2-1钢结构的连接方式有几种？各有何特点？目前常用哪些方法？答：钢结构的连接方法有焊缝连接、铆钉连接和螺栓连接三种。
焊缝连接：1）优点：构造简单，任何形式的构件都可直接相连；用料经济、不削弱截面；制作加工方便，可实现自动化操作；连接的密闭性好，结构刚度大。
2）缺点：在焊缝附近的热影响区内，钢材的金相组织发生改变，导致局部材质变脆；焊接残余应力和残余变形使受压构件承载力降低；焊接结构对裂纹很敏感，局部裂纹一旦发生，就容易扩展到整体，低温冷脆现象较为突出。
螺栓连接：1）优点：施工工艺简单、安装方便，特别适用于工地安装连接，工地进度和质量易得到保证；且由于装拆方便，适用于需装拆结构的连接和临时性连接。
2）缺点：螺栓连接需制孔，拼装和安装需对孔，增加了工作量，且对制造的精度要求较高；此外，螺栓连接因开孔对截面有一定的削弱，有时在构造上还须增设辅助连接件，故用料增加，构造较繁。
在钢结构工程中，焊缝连接、螺栓连接是最常用的连接方法。
铆钉连接：1）优点：铆钉连接的塑性和韧性较好，传力可靠，质量易于检查。
2）缺点：构造复杂，费钢费工。
2-2对接焊缝的坡口形式主要由什么条件决定？通常用的坡口形式有哪几种？并绘图示意。
答：对接焊缝的坡口形式取决于焊件厚度t 。
常用对接焊缝的坡口形式有以下6种：（a）直边缝（b）单边V形坡口（c）V形坡口（d）U形坡口（e）K形坡口（f）X形坡口2-3对接焊缝在哪种情况下才需要进行抗拉强度计算？答：由于一、二级质量的焊缝与母材强度相等，故只有三级质量的焊缝才需进行抗拉强度验算。
2-4引弧板起什么作用？答：引弧板可消除焊缝的起灭弧处弧坑等缺陷，避免产生应力集中和裂纹。
2-5焊缝的起弧、落弧对焊缝有何影响？对接焊缝和角焊缝计算中如何考虑？ 答：焊缝的起弧、落弧易产生弧坑等缺陷，使焊缝的计算长度减小。
对接焊缝：若未加引弧板，则每条焊缝的引弧及灭弧端各减去t （t 为较薄焊件厚度）后作为焊缝的计算长度。
钢结构试题+参考答案
钢结构试题+参考答案一、单选题（共52题，每题1分，共52分）1.钢结构防腐涂料、涂装遍数、涂层厚度均应符合设计要求。
当设计对涂层厚度无要求时，涂层干漆膜总厚度：室外应为（）^m。
A、120B、100C、125D、150正确答案：D2.在钢梁高强度螺栓施工中，采用扭矩法拧紧高强度螺栓连接副时，初拧扭矩应由试验确定，一般为终拧扭矩的（）。
A、50%B、20%C、70%D、60%正确答案：A3.在超声波探伤的管理中，为了保证探伤结果的可靠性，除了完全执行检验规程和增强责任心之外，还应建立的制度是（）。
A、统一的报告制度B、统一的探伤方法制度C、现场记录制度D、互检和复检制度正确答案：D4.构件现场实荷载试验当采用等效集中荷载模拟均布荷载进行试验时，挠度实测值应乘以修正系数，当采用三分点加载时，修正系数取（）。
A、0.97B、0.96C、0.98D、0.95正确答案：C5.高强度螺栓进行扭矩系数试验时，应同时记录环境温度，试验所用的机具、仪表和连接副均应放置在该环境内至少（）小时以上。
A、24B、2D、4正确答案：B6.以下表述哪一项不是钢结构的优点（）。
A、质量轻，强度高B、抗震性能优越C、塑性、韧性好D、结构构件刚度大，稳定性好正确答案：D7.按照斯涅尔（Snell）折射定律规定，入射角和折射角的（）之比等于两种介质的声速之比。
A、余切B、正弦C、余弦D、正切正确答案：B8.GB/T229-2007《金属材料夏比摆锤冲击试验方法》中摆锤刀刃半径应为2mm和（）mm。
A、4B、5C、6D、8正确答案：D9.用冷剪法取样坯时，厚度W4mm的构件，所留的加工余量为（）。
A、10mmB、4mmC、15mmD、20mm正确答案：B10.在探测条件相同情况下，面积比为2的两个平底孔其反射波高相差（）dB。
A、12B、9C、6正确答案：C11.检测机构应当建立档案管理制度，根据工程档案管理的有关规定建立档案台账，原始记录和报告的保存期限不少于（）年。
钢结构易发生的工程事故有哪些
钢结构易发生的工程事故有哪些一、钢结构承载力和刚度失效。
二、钢结构失稳。
钢结构的失稳主要发生在轴压、压弯和受弯构件。
三、钢结构疲劳破坏。
热门城市：中山律师宁德律师商丘律师固原律师乐山律师钦州律师荆门律师常州律师海东律师鞍山律师钢结构是一种新型的结构体系，有着各种各样的优点，随着钢结构的不断发展，许多其他的结构体系都在被取代，我国的钢结构也在蓬勃发展。
但是钢结构也有其不足的地方，他的一些缺陷可能造成事故。
下面小编就为您介绍钢结构易发生的工程事故有哪些。
钢结构的事故按破坏形式大致可分为：钢结构承载力和刚度失效;钢结构失稳;钢结构疲劳;钢结构脆性断裂和钢结构的腐蚀等几种。
一、钢结构承载力和刚度失效1、钢结构承载力失效指正常使用状态下结构构件或连接材料强度被超越而导致破坏。
其主要原因为：①钢材的强度指标不合格。
合格钢结构设计中有两个重要强度指标：屈服强度fy;另外，当结构构件承受较大剪力或扭矩时，钢材抗剪强度fv也是重要指标。
②连接强度不满足要求。
焊接连接的强度取决于是否与母材匹配的焊接材料强度、焊接工艺、焊缝质量和缺陷及其检查控制、焊接对母材热影响区强度的影响等;螺栓连接强度的影响因素为：螺栓及其附件材料的质量以及热处理效果(高强螺栓)、螺栓连接的施工技术工艺的控制，特别是高强螺栓预应力控制和摩擦面的处理、螺栓孔引起被连接构件截面的削弱和应力集中等。
③使用荷载和条件的变化。
包括计算荷载的超载、部分构件退出工作引起其他构件增载、意外冲击荷载、温度变化引起的附加应力、基础不均匀沉降引起的附加应力等。
2、钢结构刚度失效指产生影响其继续承载或正常使用的塑性变形或振动。
其主要原因为：①结构或构件的刚度不满足设计要求如轴压构件不满足长细比要求;受弯构件不满足允许挠度要求;压弯构件不满足上述两方面要求等。
②结构支撑体系不够。
支撑体系是保证结构整体和局部刚度的重要组成部分，它不仅对抵制水平荷载、抗振动有利，而且直接影响结构正常使用(如工业厂房当整体刚度不足时，在吊车运行过程中会产生振动和摇晃)。
3 钢结构的破坏形式
钢结构的可能破坏形式
3 钢结构的 可能破坏形式
正确制造
(1) 严格按照设计要求进行制作，不得随意进行钢材代换，不得随意将 螺栓连接该为焊接连接，不得随意加大焊缝厚度。 (2) 为了避免冷作硬化现象的发生，应采用钻孔或冲孔后再扩钻的方 法，以及对剪切边进行刨边。 (3) 为了减少焊接残余应力导致的应力集中，应该制定合理的焊接工艺 和技术措施，并由考试合格的焊工施焊，必要时可采用热处理方法 消除主要构件中的焊接残余应力。 (4) 焊接中不得在构件上任意打火起弧，影响焊接的质量，应按照规范 的要求进行。
N增大到一定数值(Ncr)
N继续增大(>Ncr)
不稳定平 衡状态
3
钢结构的可能破坏形式
3 钢结构的 可能破坏形式
理想的轴心受压构件(杆件挺直、荷载无偏心、无初始 应力、无初弯曲、无初偏心、截面均匀等）的失稳形式分为:
弯曲失稳 扭转失稳 弯扭失稳
4
钢结构的可能破坏形式
3 钢结构的 可能破坏形式
无缺陷的轴心受压构件 （双轴对称的工型截面） 通常发生弯曲失稳，构 件的变形发生了性质上 的变化，即构件由直线 形式改变为弯曲形式， 且这种变化带有突然性。
σmax σmin
变幅疲劳计算: 吊车荷载作用 下的疲劳计算:
e
（a） σ
t
σmax
f 210
σmin
（b）
6
16t
钢结构的可能破坏形式 图 1-1 疲劳应力谱
3 钢结构的 可能破坏形式
疲劳破坏中一些值得注意的问题
（1）疲劳验算采用的是容许应力设计法，而不是以概率论为基础的 设计方法。这主要是因为焊接构件焊缝周围的力学性能非常复杂， 目前还没有较好试验或数值方法对其进行以概率论为基础的研究。 采用荷载标准值计算。 （2）对于只有压应力的应力循环作用，由于钢材内部缺陷不易开展， 则不会发生疲劳破坏，不必进行疲劳计算。 （3）国内外试验证明，大多数焊接连接类别的疲劳强度不受钢材强 度的影响，故可认为疲劳容许应力幅与钢种无关。 （4）提高疲劳强度和疲劳寿命的措施 （ａ）采取合理构造细节设计，尽可能减少应力集中； （ｂ）严格控制施工质量，减小初始裂纹尺寸； （ｃ）采取必要的工艺措施如打磨、敲打等。
钢结构的连接(焊接,螺栓连接)
F N
.
50
三、普通螺栓抗剪连接
（一）工作性能和破坏形式
N
1.工作性能
对图示螺栓连接做抗剪试验,即可 N/2 得到板件上a、b两点相对位移δ 和作用力N的关系曲线,该曲线清 N/2 a
楚的揭示了抗剪螺栓受力的四个 N 阶段,即：
(1)摩擦传力的弹性阶段(0~1段)
直线段—连接处于弹性状态； 该阶段较短—摩擦力较小。
端距 中距
边距 中距 边距
A 并列
B 错列
.
46
3.螺栓排列的要求
（1）受力要求:
垂直受力方向：为了防止螺栓应力集中相互影响、截 面削弱过多而降低承载力，螺栓的边距和端距不能 太小；
顺力作用方向：为了防止板件被拉断或剪坏，端距不 能太小；
对于受压构件：为防止连接板件发生鼓曲，中距不能 太大。
（2）构造要求；
Q390、Q420钢选择E55型焊条(E5500--5518)
B、焊条的表示方法：
E—焊条(Electrode)
第1、2位数字为熔融金属的最小抗拉强度（kgf/mm2)
第3、4适用焊接位置、电流及药皮的类型。
不同钢种的钢材焊接，宜采用与低强度钢材相适应的焊条。
C、优、缺点
优点：方便，特别在高空和野外作业，小型焊接；
第三章
3.1 钢结构的连接方法 一、焊缝连接 优点：不削弱截面，方便施工，连接刚度大；
缺点：材质易脆，存在残余应力，对裂纹敏感。
对接焊缝连接
.
角焊缝连接
2
二、铆钉连接
优点：连接刚度大，传力可靠； 缺点：对施工技术要求很高，劳动 强度大，施工条件差， 施工速度慢。
三、螺栓连接
分为： 普通螺栓连接 高强度螺栓连接
钢结构的破坏模式分析
钢结构的破坏模式分析钢结构是一种常见的建筑结构形式，具有高强度和优异的力学性能。
然而，在一些特定的情况下，钢结构也会遭受各种不同形式的破坏。
本文将对钢结构的破坏模式进行详细分析，以帮助读者更好地了解该结构在不同情况下的表现和应对方法。
1. 弹性失稳破坏弹性失稳破坏是钢结构最常见的破坏形式之一。
当结构受到外部载荷作用时，其表现为结构中的某一部分或整体开始产生弯曲变形，并且不能恢复到原始状态。
这种破坏模式通常发生在杆件或梁柱连接处。
2. 屈曲破坏屈曲破坏是在钢结构中发生的另一种常见形式。
当某个构件承受的应力超过其屈服强度时，它的形状将开始发生塑性变形，最终导致该构件无法继续承受负荷并发生失效。
在屈曲破坏中，构件的断裂通常发生在连接处、焊缝或构件的弱点处。
3. 失稳屈曲破坏失稳屈曲破坏是弹性失稳破坏和屈曲破坏的综合表现。
当结构受到外部载荷作用时，一部分构件发生屈曲，同时其他部分也开始产生弹性失稳变形。
这种破坏模式通常发生在长支撑结构中，例如桁架和柱子。
4. 疲劳破坏疲劳破坏是由于结构长期受到重复或循环载荷的作用而导致的，特别是在应力集中的区域。
这种破坏模式通常在钢桥梁、塔架和机械设备中发生。
疲劳破坏的特点是慢慢扩展，表现为结构的局部裂纹逐渐扩展并最终导致结构失效。
5. 冲击破坏冲击破坏是由突然施加到结构上的高能量载荷造成的，例如爆炸或碰撞。
由于冲击载荷的特殊性，结构无法承受这种突然的巨大荷载，导致结构出现严重破坏。
冲击破坏的特点是瞬时性和不可预测性。
综上所述，钢结构在面对不同的外部载荷和作用下，可能会出现弹性失稳破坏、屈曲破坏、失稳屈曲破坏、疲劳破坏和冲击破坏等不同的破坏模式。
对于这些破坏模式的分析，有助于设计师和工程师更好地理解钢结构的性能和限制，并采取相应的预防和修复措施，以确保结构的安全性和可靠性。
同时，在实际应用中，结构的维护保养和定期检查也至关重要，以及时发现并处理任何潜在的问题，确保结构的长久使用。
钢结构第五章
悬臂梁受均布荷载或自由端受集中荷载作用时，自由端最大 挠度分别为
17
v 1 pkl3 l 8 EIx
v 1 pkl2 l 3 EIx
式中
v —— 梁的最大挠度。 qk —— 均布荷载标准值。 pk —— 各个集中荷载标准值之和。 l —— 梁的跨度。 E —— 钢材的弹性模量(E 2.06105 N m2 )。 Ix —— 梁的毛截面惯性矩。
第5章 受 弯 构 件
1
5.1 受弯构件的可能破坏形式和影响因素
在荷载作用下，受弯构件可能发生多种形式的破坏，主要 有强度破坏、刚度破坏、整体失稳破坏及局部失稳破坏四 种。所以，钢结构受弯构件除要保证截面的抗弯强度、抗 剪强度外还要保证构件的整体稳定性和受压翼缘板件的局 部稳定要求。对不利用腹板屈曲后强度的构件还要满足腹 板局部稳定要求。这些都属于构件设计的第一极限状态问 题，即承载力极限状态问题。此外受弯构件还要有足够的 刚度，以保证构件的变形不影响正常的使用要求，这属于 构件设计的第二极限状态问题，即正常使用极限状态问题。
22
自由扭转的特点是：
(1)
沿杆件全长扭矩
MZ 相等，单位长度的扭转角
d dz
相等，
并在各截面内引起相同的扭转切应力分布。
(2) 纵向纤维扭转后成为略为倾斜的螺旋线， 较小时近似于 直线，其长度没有改变，因而截面上不产生正应力。
(3) 对一般的截面(圆形、圆管形截面和某些特殊截面例外) 情况，截面将发生翘曲，即原为平面的横截面不再保持平 面而成为凹凸不平的截面。
(4) 与纵向纤维长度不变相适应，沿杆件全长各截面将有不 完全相同的翘曲情况。
23
2. 约束扭转
当受扭构件不满足自由扭转的两个条件时，将会产生约束扭 转。以下图所示工字形截面的悬臂构件为例加以说明。
钢结构重要知识点,都是知识点
知识点1、建筑钢材有两种可能的破坏形式塑性破坏和脆性破坏，二者的特征可从塑性变形、名义应力、断口形式三方面来理解。
影响脆性破坏的因素有有害化学元素、冶金缺陷等，但总的来看，钢材的质量、应力集中和低温的影响比较大。
防止脆性破坏必须合理设计、正确制造和正确使用三者的相互配合。
2、钢材的σ－ε曲线在下列标准条件下获得的：Ⅰ）标准试件（无应力集中）；Ⅱ）静荷载一次拉伸到破坏；Ⅲ）试验温度为20°C。
按建筑钢材的σ－ε曲线其工作可分为弹性、弹塑性、塑性和强化四个阶段，并将其简化成理想弹塑性体。
从拉伸试验得到抗拉强度fu、屈服强度fy、伸长率δ5三个钢材基本性能指标，fu、fy是静力强度指标，δ5是钢材在静荷载作用下塑性性能指标。
承重结构钢材都应具有这三个指标合格的保证，对重要或需要冷加工的构件，其钢材尚应具有冷弯试验的合格保证。
3、冲击韧性Cv冲击韧性Cv是表示钢材在动力荷载作用下抵抗脆性断裂能力指标，对直接承受较大动力荷载的结构应提出相应冲击韧性要求。
4、应力钢材在静荷载作用下，单向应力时，要求截面最大应力不超过屈服点；复杂应力状态时，要求折算应力δeq不超过fy。
5、理解各种因素对钢材性能的不利影响对化学成分要分清有利元素和有害元素，应特别注意碳、硫、磷的影响。
重视应力集中产生的影响，其后果是导致局部产生双向或三向受拉的应力状态，使钢材变脆。
应通过合理的构造措施（如平缓过度）尽量避免应力集中。
6、正确选择钢材和提出合理指标要求规范推荐Q235、16Mn、16Mnq、15MnV、15MnVq钢为承重结构钢，理解它们牌号的表示方法，冶金工厂对材质应保证的项目和能附加保证的项目，掌握根据设计结构的具体条件正确选择钢材和提出合理指标要求的方法。
附：钢结构牌号钢结构牌号GB/T5613-1995标准中对铸钢规定了两种牌号表示方法1）以屈服强度和抗拉强度力学性能为主的牌号表示方法，如ZG200-400等。
钢结构的可能破坏形式
3.3 整体失稳破坏
2. 钢构件的整体失稳破坏： ✓受弯构件（梁）的整体失稳形式为弯扭失稳，梁整体失稳的原因详见第6章 。 ✓截面具有对称轴的实腹式单向压弯构件的整体失稳形式：
单向压弯构件的 整体失稳形式
（1） 弯矩作用平面内：弯曲失稳 （2） 弯矩作用平面外：弯扭失稳
➢变形过大属于正常使用极限状态范畴。如果不对已发生过大变形的结构或构件 采取及时的补救措施，则很可能会转变为失稳破坏等其他导致失去承载力的破坏 形式。
➢脆性断裂破坏是结构最危险的破坏形式。了解引起脆性破坏的各种原因，从而 在设计、施工、使用钢结构时采取有效措施，防止脆性断裂破坏的发生。
第3章 钢结构的可能破坏形式
✓实腹式双向压弯构件的整体失稳形式为弯扭失稳。 ✓压弯杆件整体失稳的原因详见第7章。
第3章 钢结构的可能破坏形式
3.4 局部失稳破坏
结构的局部失稳
局部失稳破坏
构件的局部失稳
1. 结构的局部失稳：
结构的局部失稳
指在外荷载逐渐增大的过程中，结构作为整体还没有发生强度破坏或整体失 稳破坏，结构中的局部构件已经不能承受分配给它的内力而失去稳定。
第3章 钢结构的可能破坏形式
3.7 脆性断裂破坏
1. 脆性断裂破坏的特点：
结构的脆性断裂破坏是结构各的应力通常小于屈服点fy，不发生显著的变形，破坏突然发生， 无任何预兆。
✓应注意的是，疲劳断裂只是脆性断裂中的一种。
2. 脆性断裂破坏的主要原因：
强度破坏
构件的强度破坏
受拉钢构件的强度破坏 受弯钢构件的强度破坏
整体结构的极限 承载力破坏
第3章 钢结构的可能破坏形式
3.3 整体失稳破坏
➢钢材的强度高，构件截面小，故受压构件的设计一般由稳定控制。
第三章 钢结构的破坏形式及计算方法
使得净截面承载力不足以承受外力作用时，构件突然断裂， 发生疲劳破坏。 疲劳破坏一般经历裂纹形成、裂纹缓慢扩展 和最后迅速断裂三个阶段。
重庆大学城市科技学院钢结构课件
Streel Stucture
第 三 章
二、疲劳计算 反复荷载作用产生的应力重复一周叫做一个循环。
失稳，又称屈曲。
重庆大学城市科技学院钢结构课件
Streel Stucture
第 三 章
第三章 钢结构的破坏形式及计算方法
第一节 钢结构的可能破坏形 式
三、板件局部失稳破坏
某些情况下，组成构件结构的板件的局部丧失稳定 会先于整体失稳出现。局部失稳的发生可能最终促成或 导致结构或构件的整体失稳，造成破坏。
Pf =P (z<0) Ps=P(z≥0)=1- Pf
设计使用年限分类
类别 1 2 3
4
设计使用年限 5 25 50
100
示例 临时性结构 易于替换的结构构件 普通房屋和构筑物
纪念性建筑和特别重要的结构
Streel Stucture
重庆大学城市科技学院钢结构课件
第 三 章
三．设计表达式：
R
0
RK
0 R
GSGK
QSQK
RK
R
SSK
《钢结构设计规范(GB50017)》设计方法
R 0S
对于承载能力极限状态 采用应力表达式
n
0 ( GGK Q1 Q1K ci QiQiK ) f i2
正常使用极限状态
n
W WGK WQ1K W ci QiK [W ] i2
➢ 在完全压应力（不出现拉应力）循环中，由于压应力不会 使裂纹继续扩展，故规范规定此种情况可不进行疲劳计算。
钢结构、砌体结构破坏或倒塌主要成因,加固方法
3.1变形裂缝破坏类型及加固方法[6]
•3.1.1温度裂缝及其加固方法 •温度裂缝是由物体的热胀冷缩效应引 起的，其通常出现在房屋顶部两端的 砌体门、窗洞口，常见的有一端宽另 一端细或者两端细中间宽的斜裂缝、 两端细中间宽的水平裂缝以及缝宽变 化不明显的纵向缝。通常说来，温度 裂缝对结构安全不会带来很大影响， 主要影响美观并且可能会导致墙体渗 水，对其可采用沿裂缝构造配置钢筋 网片的方法，防止裂缝反复出现
砌体结构加固案例：震后多层砌体结构的加固设计[8]
3、加固措施：受损墙体的加固采用钢筋网水泥砂浆面层加固法, 先在开裂墙体表 面绑扎直径φ6、间距300 ×300 的钢筋网, 然后在其表面抹压30 厚的 水泥砂浆;对面层加固后抗震承载力仍无法满足要求的破坏极其严重的墙体, 采用能 大幅提高墙体抗震能力的混凝土板墙加固法;结构整体性的加强可采用外加钢筋混 凝土构造柱连同圈梁加固。
2.3 改变结构计算图形
2.3 改变结构计算图形
改变结构计算图形的工程案例[3]
改变结构计算图形的工程案例[3]
2.4构件截面加固[4]
•构件截面加固的实质是通过增加构件截面面积，加大构件 刚度，实现钢框架整体承载能力的提高。构件截面加固方法 主要有将工字形截面改为箱形截面，翼缘外侧贴焊钢板，外 粘钢板、碳纤维布加固等。
3.2意外灾害破坏的原因及加固方法[6]
•3.2.1砌体房屋在其生命周期内，有可能会遭受来自外界的各种自然和人为的灾害， 如地震、爆炸、火灾、洪水、滑坡等。这些灾害的发生及其强度具有很大的偶然性 ，其作用于砌体房屋，必然会引起砌体房屋产生不同程度的损坏，使结构的安全性 、适应性和耐久性大大降低，甚至使结构的承载能力[6]
•3.1.3承载力裂缝及其加固方法：
钢结构基本原理 3 钢结构的可能破坏形式
我国新修订的2004年钢结构规范中已考虑了பைடு நூலகம் 扭屈曲的相关设计理论。
❖大跨度波纹拱屋盖 我国东北、内蒙古、新疆曾有大量使用，用于仓 库、临时罩棚等设施。但有些结构在大雪后倒塌。 破坏原因：波纹拱的畸变屈曲没有给予很好的 考虑。
破坏后
❖宁波某轻钢门式刚架施工阶段倒塌。 破坏原因：施工顺序不当、未设置必要的支撑等。
解具有单值性
稳定 问题
与整个构件 的所有截面
均有关系
要考虑构件已变 形状态下的平衡 关系，属于二阶 分析
几何非线性 问题，叠加原
理不再适用
可能有多个平衡 位置(特征值)解具 有多值性。一般要 寻求最小临界力
2）判别稳定性的基本原则
❖对处于平衡状态的体系施加一个微小干扰，当
干扰撤去后，如体系恢复到原来的位置，该平衡 是稳定平衡，否则是不稳定的。
微扭）平衡状态。
相应的荷载NE——屈曲荷载、临界荷载、平衡分 岔荷载
稳定分岔失稳 此类稳定又可分为两类：不稳定分岔失稳
❖非理想轴压或压弯构件或结构的稳定(imperfect) 又称：极值点失稳或第二类稳定问题 (limit-load-instability)
定义：平衡状态渐变，不发生分岔现象。 相应的荷载Nmax——失稳极限荷载或压溃荷载。
我国其它一些地方的门式刚架也发生过倒塌事故， 从设计、制作、到安装阶段都有可能出现问题。
§3-2-2 稳定问题分类
1）按平衡状态分
❖理想轴压或压弯构件或结构的稳定(perfect)
又称：分岔失稳或第一类稳定问题
(bifurcation instability) 定义：由原来的平衡状态变为一种新的微弯（或
钢结构的可能破坏形式课件.ppt
• 在超静定结构中其某个构件的某个截面出现塑性铰并不 意味结构失去承载能力。由于塑性内力重分布结构可以 继续承受增加的荷载。
3.4结构的疲劳破坏
• 3.4.1疲劳破坏现象 • 钢结构或钢构件在连续反复荷载的作用下，要发生疲
劳破坏。
• 钢结构或钢构件总是存在裂纹，疲劳破坏就是裂纹发 展导致最后断裂。
• 3.4.2影响疲劳强度的因素 • 包括应力集中、缺陷、残余应力等因素，它们相互交
织在一起，通常用试验判定。 • 3.4.3疲劳强度的确定 • 《钢规》当应力变化的循环次数 n大于或等于 5 ×104
次时，应进行疲劳计算。
• 由试验可知，焊接结构应力幅△σ与疲劳破坏荷载循
环次数一一对应，而与钢材种类没有关系。
•
对一般简支实腹吊车梁疲劳验算位置有4处(见图)： • ①下翼缘与腹板连接角焊缝； • ②横向加劲肋下端的主体金属； • ③下翼缘螺栓和虚孔处的主体金属； • ④下翼缘连接焊缝处的主体金属。
•简支吊车梁疲 劳计算位置
3.5结构的累积损伤破坏
• 钢构件在荷载反复作用下，要发生此类破坏。如钢柱或 梁柱节点在强地震作用下的破坏。由于构件累积损伤造 成的破坏是再强度很大的荷载作用下，反复次数不多情 况下发生的，又称低周疲劳断裂。
• 2、极值型失稳
• 结构变形随荷载增加而增加，且愈来愈快，直到结构 不能承受增加的外荷载而压溃。又称第二类稳定。
• 3、屈曲后极值型失稳
• 失稳时有平衡分岔现象，但不立即破坏，有较显著的 屈曲后强度，可继续承载直到出现极值型失稳。
• 4、有限干扰型失稳
• 结构屈曲后承载力迅速下降，如有缺陷结构在受荷过 程中就不出现屈曲现象而直接进入承载力较低的极值 型失稳。又称不稳定分岔屈曲，这类结构称缺陷敏感 型结构。
钢结构试题
（一）1、对于理想的轴心受压构件，提高钢材的牌号（即钢材强度），对构件的稳定承载能力有何影响？为什么？答：无影响。
因为理想的轴心受压构件的稳定承载力为，与钢号无关。
2、剪刀作用力下的普通螺栓连接点可能发生哪些破坏形式？答：栓杆被剪断、栓杆（孔壁承压）破坏、板件拉断、栓杆受弯破坏、板端冲剪破坏。
（二）1、结构或构件的承载能力极限状态包括哪些计算内容？正常使用极限状态又包括哪些内容？答：结构或构件的承载能力极限状态包括静力强度、动力强度和稳定等的计算>达到这种极限状态时，结构或构件达到了最大承载力而发生破坏，或达到了不适于继续承受荷载的巨大变形。
结构或构件的正常使用极限状态是对应于结构或构件达到正常使用或耐久性的某项规定限值。
达此极限状态时，结构或构件虽仍保持承载力，但在正常荷载和作用下产生的变形已不能使结构或构件满足正常使用的要求，包括静力荷载作用下产生的巨大变形和动力荷载作用下产生的剧烈振动等。
2、为什么采用钢材的屈服点fy作为设计强度标准值？无明显屈服点的钢材，其设计强度值如何确定？答：选择屈服点作为结构钢材设计强度标准值是因为：（1）它是钢材开始塑性工作的特征点，钢材屈服后，塑性变形很大，极易为人们察觉，可及时处理，避免发生破坏；（2）从屈服到钢材破坏，整个塑性工作区域比弹性工作区域约大200倍，且抗拉强度与屈服点之比（强屈比）较大，是钢结构的极大后备强度，使钢材不会发生真正的塑性破坏，十分安全可靠。
对无明显屈服点的钢材，以卸载后试件的残余应变为0.2%所对应的应力作为屈服点。
3、为了保证实腹式轴压杆件组成板件的局部稳定，有哪几种处理方法？答：对翼缘板，可通过增加其厚度，使其宽度比不超过一定的限值以确保其满足局部稳定性要求；对腹板，一方面可以通过增加其厚度，使其高厚比不超过一定的限值，也可在腹板中央沿腹板全长设置一根纵向加劲肋，以保证其局部稳定性要求。
4、何谓焊接板梁的最大高度hmax和最小高度hmin？梁的经济高度he的范围？腹板太厚或太薄会出现什么问题？答：梁的高度应由建筑高度、刚度要求和经济条件三者来确定。
- 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)。
对接焊缝两侧板件的宽度不同或厚度相差4mm以上时， 做斜角1：2.5，使截面过度缓和，减少应力集中
当采取不焊透的对接焊缝时，有效厚度不得小于
钢结构可能破坏形式及连接
象，比较费料。
钢结构可能破坏形式及连接
一、角焊缝的形式
按截面形状分为普通形、凸形（平坡形）和凹形，等边和 不等边形
焊脚尺寸和 有效厚度
一般情况下采用普通形，普通形应力集中严重，传力线弯折。在直 接承受动力荷载的结构中，侧面角焊缝可采用等边凹形角焊缝；对 于正面角焊缝，也可采用平坡凸形角焊缝。
钢结构可能破坏形式及连接
F — 沸腾，b — 半镇静
钢结构可能破坏形式及连接
2、低合金钢： Q295、 Q345 、Q390、Q420、Q460：含Mn、
V等合金元素
选用钢材的原则： ➢ 结构重要性 ➢ 荷载特性 ➢ 连接方法 ➢ 工作温度 ➢ 钢材厚度
• 钢材和连接的强度设计值：表7-1～7-4
钢结构可能破坏形式及连接
1. 按焊缝受力方向和位置
结构用钢： 普通碳素钢（低碳C≤ 0.25 ﹪) 合金钢（低合金，合金元素<5 ﹪)
1、碳素结构钢 主要五种：Q195、Q215、Q235、Q265、Q275 钢号表示方法举例： Q235－A ·F Q235－B ·b Q235－C Q235－D Q — 屈服点，235 —表示fy=235 N / mm2 A — 无冲击要求 B — 20 ℃冲击功 ＝27J C — 0 ℃冲击功 ＝27J D— -20 ℃冲击功 ＝27J
钢结构可能破坏形式及连接
钢结构可能破坏形式及连接
钢结构可能破坏形式及连接
钢结构可能破坏形式及连接
错误
钢结构可能破坏形式及连接
正确
按被连接钢材 的相互位置分
平接、搭接、顶 接
（T接）
按所用焊缝本 身的构造分：
对接焊缝 角焊缝
钢结构可能破坏形式及连接
对接焊缝
钢接；高强度螺栓连接
钢结构可能破坏形式及连接
钢结构可能破坏形式及连接
一、钢结构的焊接方法
通常采用电弧焊 特手点工电：弧焊
设备简单、操作灵 活，适用性和可达 性强度；生产效率 比自动、半自动焊 低，质量稍低并且 变异性大，施焊时 电弧光较强。
钢结构可能破坏形式及连接
3）二氧化碳气体保护自动或半自动 焊
1.5 t
1. 轴心受力的对接焊缝
N lwt
f
w t
或f
w c
t—在对接接头中为被连接两钢板的较小厚度，在T 形或角接接头中为对接焊缝所在面钢板的厚度。
钢结构可能破坏形式及连接
有效焊缝长度lw ：有引弧板按实际长度，无引弧板 按实际 长度减2hf mm计。
钢结构可能破坏形式及连接
2. 弯曲变形
钢结构可能破坏形式及连接
钢结构材料 破坏形式 钢结构的连接 轴心受力构件 受弯构件
钢结构可能破坏形式及连接
强度高而自重轻 塑性和韧性好 材质均匀，可靠性好 制造方便，工业化程度高 密闭性能好 耐腐蚀性差 耐火性差 在低温条件下，可能发生脆性断裂
钢结构可能破坏形式及连接
钢的种类和代号
钢结构可能破坏形式及连接
焊接连接 螺栓连接：普通螺栓连接和高强螺栓连接 铆钉连接
钢结构可能破坏形式及连接
1. 焊缝连接：对钢材从任何方位、角度和形状相交都能方便适用， 一般不需要附加连接板、连接角钢等零件，也不需要在钢材上开 孔，不使截面受削弱，因而构造简单，节省钢材，制作方便，并 易于 采用自动化操作，生产效率高；焊缝连接的刚度大，密封性 好。塑性和韧性较差，脆性较大，疲劳强度低，另外，焊缝质量 缺陷也是影响连接质量的不利因素。
钢结构连接必要性
1. 只有通过连接才能形 成整体结构
2. 连接设计应符合安全 可靠、节省钢材、构 造简单、制作安装方 便等。
钢结构可能破坏形式及连接
掌握钢结构的连接方法，各自的特点和适用 情况
掌握对接焊缝的强度计算和构造要求 掌握角焊缝连接的强度计算和构造要求 掌握普通螺栓连接的计算方法
2. 铆钉连接：塑性、韧性和整体性好，连接变形小，传力可靠，疲 劳性能好，质量也便于检查，特别适用于重型和直接承受动力荷 载的结构。铆钉的连接的构造复杂，用钢量大，施工麻烦，打铆 时噪声大，劳动条件差。
3. 螺栓连接：安装方便，特别适于工地安装连接；也便于拆卸，适 用于需要装卸结构的连接和临时性连接。但需要在板件上开孔和 拼装时对孔
• 钢材规格
1、钢板：
厚钢板：厚4～60mm, 宽600～3000mm 薄钢板：厚0.35～4mm, 宽500～1500mm 扁钢： 厚3～60mm, 宽100～200mm
2、型钢：
角钢： 等边 L100 × 8 不等边 L140 × 90 × 8
工字钢 ： Ⅰ20a、 Ⅰ20b H型钢和T型钢 槽钢 ： [ 30a [ 25b 钢管： Φ102 × 5＝ Φ外径 × 壁厚
按施焊时焊缝在焊件之间的相对位置分
焊缝符号说明见P.271 表7.3.1 钢结构可能破坏形式及连接
一、对接焊缝的型式和构造 构造简单，传力直接，用料经济，当保证焊缝质量时，其
强度与主体金属强度相当；传力平顺均匀，没有明显的应力集中， 对于承受动力荷载作用的结构最有有利。
对接焊缝的剖口型式，为了保证焊透。（坡口焊）
在弯矩作用下：
M Ww
ftw
或
f
w c
在剪力作用下：
VSW IW t
f
w v
对于工字形截面梁对接焊接接头，还应对同时受有较大 正应力和较大剪应力处（腹板和翼缘的交点），按折算 应力验算
2 3 2 1.1 ftw
钢结构可能破坏形式及连接
无需加工坡口，施焊比较方便。 传力线曲折，受力情况复杂，有应力集中现
钢结构可能破坏形式及连接
整体失稳 局部失稳 强度破坏 连接破坏
钢结构可能破坏形式及连接
• 弯曲失稳 • 扭转失稳 • 弯扭失稳
钢结构可能破坏形式及连接
钢结构可能破坏形式及连接
钢结构可能破坏形式及连接
钢结构可能破坏形式及连接
整体失稳 局部失稳 强度破坏 连接破坏
钢结构可能破坏形式及连接