水工钢结构-2.钢结构的材料和计算方法
钢结构计算公式范文
钢结构计算公式范文钢结构计算是指在给定的设计要求下，通过计算来确定结构的强度、稳定性和刚度的计算过程。
钢结构计算的公式包括了对材料的强度、截面的几何特性、结构的整体行为等方面的计算公式。
下面是关于钢结构计算的一些常用公式。
1.钢材料的强度计算：-屈服强度计算公式：σy=Fy/AFy为屈服强度，A为截面面积。
-抗拉强度计算公式：σt=P/AP为拉力，A为截面面积。
-简支梁弯曲强度计算公式：σb=M/FM为弯矩，F为截面模量。
-柱强度计算公式：σc=P/AP为压力，A为截面面积。
2.截面的几何特性计算：- 截面面积计算公式：A=bhb为截面宽度，h为截面高度。
- 惯性矩计算公式：I=bh^3/12b为截面宽度，h为截面高度。
- 二次单跨截面模量计算公式：W=(bh^2)/6b为截面宽度，h为截面高度。
3.结构整体行为计算：-弯曲计算公式：M=EI/ρM为弯矩，E为弹性模量，I为惯性矩，ρ为曲率半径。
-稳定性计算公式：Fe=π^2EI/L^2E为弹性模量，I为惯性矩，L为构件长度。
4.连接节点计算：-焊接强度计算公式：σw=0.7Fw/√nFw为焊接材料的强度，n为焊缝数。
-螺栓强度计算公式：τb=Fb/AsFb为螺栓的抗剪强度，As为螺栓的剪力面积。
5.桥梁结构计算：-铰接支座计算公式：F=KC/LK为支座刚度系数，C为桥梁曲率，L为跨度。
- 悬臂梁计算公式：σmax=(3F*L)/(2A*b)F为悬臂梁跨度上的集中力，L为悬臂梁长度，A为梁的截面积，b为梁的宽度。
以上仅为一些常用的钢结构计算公式，实际设计中还需要根据具体情况，结合其他因素进行综合计算。
钢结构计算的公式是为了满足设计要求和确保结构的强度、稳定性和刚度的安全性。
在进行钢结构计算时，需要根据国家相关的设计规范和标准，结合具体项目要求，选择合适的计算公式进行计算。
水工钢结构知识点总结
水工钢结构知识点总结一、水工钢结构概述水工钢结构是指在水利工程中采用的各类钢结构，主要包括船闸、船坞、水库闸门、船闸启闭机、转塔起重机、泵站结构、水电站机堆和输电塔等。
水工钢结构是由钢材制成的构件，在不同的水利工程中起到不同的作用，主要用于支撑、承载、散流、起重、导流、封闭等用途。
水工钢结构具有以下特点：1. 耐久性：水工钢结构采用高强度钢材制成，具有良好的抗风、抗震、抗腐蚀和耐磨性能，能够长期使用。
2. 稳定性：水工钢结构通过合理的结构设计和制作工艺，能够承受水体的冲击和外部负荷，保持稳定性。
3. 灵活性：水工钢结构制作工艺简单，安装方便，可根据实际需要进行调整和改进。
4. 节约成本：相对于传统的混凝土结构，水工钢结构不仅施工周期短，而且对地基的要求低，能够节约成本。
5. 维护保养方便：水工钢结构无需频繁的维护和保养，只需要定期检查和修复即可保持良好的使用状态。
二、水工钢结构的常见类型及主要特点1. 船闸船闸是一种利用液体或气体压力来升降船只的设施，通常由闸室、闸门和启闭机组成。
水工钢结构在船闸中主要用于制作闸门和启闭机，具有结构紧凑、承载能力强、运行稳定、安全可靠的特点。
2. 船坞船坞是一种容纳、冲洗和维修船只的设施，通常由坞门、船坞壁、决泄闸门、船坞地坪等组成。
水工钢结构在船坞中主要用于制作坞门和船坞壁，具有强度高、密封性好、运行平稳、使用寿命长的特点。
3. 水库闸门水库闸门是一种控制水流、调节水位、防洪排涝的设施，通常由闸门、门型结构、启闭机构等组成。
水工钢结构在水库闸门中主要用于制作闸门和门型结构，具有抗风、抗压、抗腐蚀、使用寿命长的特点。
4. 船闸启闭机船闸启闭机是用来控制船闸闸门开合的设备，通常由主机、副机、传动装置、限位装置等组成。
水工钢结构在船闸启闭机中主要用于制作主机和副机，具有启闭速度快、运行平稳、载荷能力高的特点。
5. 转塔起重机转塔起重机是一种用来起重和转动货物的设备，通常由塔架、回转机构、升降机构、起重机构等组成。
钢结构计算方法~
钢结构工程量计算规则一、工程量计算规则钢结构工程的工程量计算统一按《钢结构工程量计算规则》计算，套用定额时工程项目内容结合《2006年公司产品内部结算定额》、《钢结构安装施工定额》的有关说明。
本计算规则中未列的项目或对计算方法有异议，请编制补充计算规则，并及时与营销管理中心商务部联系，经公司相关部门审核后统一颁发。
1、圆钢每m重量=0.00617×直径×直径2、方钢每m重量=0.00786×边宽×边宽3、六角钢每m重量=0.0068×对边直径×对边直径4、八角钢每m重量=0.0065×直径×直径5、螺纹钢每m重量=0.00617×直径×直径6、等边角钢每m重量=边宽×边厚×0.0157、扁钢每m重量=0.00785×厚度×宽度8、无缝钢管每m重量=0.02466×壁厚×(外径-壁厚)9、电焊钢每m重量=无缝钢管10、钢板每㎡重量=7.85×厚度11、黄铜管：每米重量=0.02670*壁厚*（外径-壁厚）12、紫铜管：每米重量=0.02796*壁厚*（外径-壁厚)13、铝花纹板：每平方米重量=2.96*厚度14、有色金属比重：紫铜板8.9黄铜板8.5锌板7.2铅板11.3715、有色金属板材的计算公式为：每平方米重量=比重*厚度方管: 每米重量=(边长+边长)×2×厚×0.00785不等边角钢每米重量=0.00785×边厚(长边宽+短边宽--边厚)工字钢每米重量=0.00785×腰厚[高+f（腿宽-腰厚）]槽钢每米重量=0.00785×腰厚[高+e（腿宽-腰厚）]文案大全文案大全文案大全文案大全文案大全文案大全文案大全文案大全文案大全文案大全文案大全文案大全文案大全文案大全文案大全文案大全高层4钢梁箱型梁T箱型梁：梁实际净长*该规格的理论重量箱型梁理论重量：〔B*厚度*7.85kg/m3*2+（A－2a）*厚度*7.85kg/m3*2〕1、箱型梁内的隔板、夹板等节点板参照借点详图计算，工程量并入梁内计算2、如单个加劲板或隔板、夹板等节点板孔洞面积在0.3m2以内的不扣除孔洞面积；如在0.3m2以上需扣除孔洞面积3、总重：单根箱型梁重量*根数（参照钢梁布置图）高层5 异型梁截面尺寸不规则的钢梁或者如曲梁等T组成异型梁的各构件相应计算规则计算1、在计算异型梁工程量时按照图纸节点详图把相关的节点板工程量计算出来（如节点板形状为不规则或多边形钢板以其最小外接矩形面积*板厚*7.85kg/m3）。
钢结构的一些计算方法及公式
1-1框架柱的截面尺寸确定方法(1)现浇框架柱的混凝土强度等级，当抗震等级为一级时，不得低于C30;抗震等级为二至四级及非抗震设计时，不低于C20,设防烈度8 度时不宜大于C70,9度时不宜大于C60。
(2)框架柱截面尺寸，可根据柱支承的楼层面积计算由竖向荷载产生的轴力设计值`N V(荷载分项系数可取1.25),按下列公式估算柱截面积`A O`,然后再确定柱边长。
1)仪有风荷载作用或无地震作用组合时N=(10.5~1. 1)N V (5-15)A C^≥`(N)/(F C)~ (5-16)2)有水平地震作用组合时N=Z`N V^ (5-17)_Z为增大系数，框架结构外柱取1.3,不等跨内柱取1.25,等跨内柱取1.2;框剪结构外柱取1.1~1.2,内桩取1.0.有地震作用组合时柱所需截面面积为‘A C^≥`(N)/(M NF C)~ (5-18)其中^F C^为混凝土轴心抗压强度设计值，MN为柱轴压比限值当不能满足公式(5-16)、(5-18)时，应增大柱截面或提高混凝土强度等级。
(3)柱截耐尺寸：非抗震设计时，不宜小于250MM,抗震设计时，不宜小于300MM;圆柱截面直径不宜小于350MM;柱剪跨比宜大于2; 柱截面高宽比不宜大于3。
框架柱剪跨比可按下式计算：A=M/(V`H O`) (5-19)式中A——框架柱的剪跨比。
反弯点位于柱高中部的框架柱，可取柱净高与2倍柱截面有效高度之比值；M-柱端截面组合的弯矩计算值，可取上、下端的较大值；V-柱端截面与组台弯矩计算值对应的组合剪力计算值；H O^——计算方向上截面有效高度。
(4)柱的剪跨比宜大于2,以避免产生剪切破坏。
在设计中，楼梯间、设备层等部位难以避免短柱时，除应验算柱的受剪承载力以外，还应采取措施提高其延性和抗剪能力(5)框架柱截面尺寸应满足抗剪(即剪压比)要求。
矩形截面柱应符合下列要求；无地震组合时N C^≤`0.25B CF CBH O (5-20)N C^≤(1)/(R RE)~(0.2)`B CF CBH O` (5-21)N C^≤(1)/(R RE)(0. 15)`B CF CBH O (5-22)式中`v C`——框架柱的剪力设计值；F C`——混凝土轴心抗压强度设计值；B、`H O`——柱截面宽度和截面有效高度；R RE`----承载力抗震调整系数为085;B C` ——当≤C50时，`B C`取1 . 0;C80时，`B C^取0 . 8;_ _ _C50～C80之间时，取其内插值。
钢结构思考题
考试题型1、填空题20分3、选择题20分2、简答题20分3、论述思考题20分4、计算题20分水工钢结构思考题绪论1、钢结构的概念。
2、钢结构的特点和运用。
第一章钢结构的材料和计算方法1、结合钢材一次单向拉伸时应力-应变曲线，分析钢材工作时的几个阶段，以及各阶段的应力-应变变化特点。
2、为什么通常取屈服点f y作为钢材强度的标准值，而不取抗拉强度f u？3、影响钢材力学性能的主要因素。
4、如何验算疲劳强度？什么情况下可以不必验算钢材的疲劳？5、钢结构常用钢材的钢号和轧成钢材的规格。
6、钢结构的计算方法有哪些？有何异同？第二章钢结构的连接1、钢结构常用的连接方法和各自的优缺点。
2、对接焊缝和角焊缝的特点、构造、计算方法。
3、角钢与节点板连接时，为什么要有两侧焊缝内力分配系数？它是根据什么确定的？4、普通螺栓的工作原理、构造、计算方法。
5、焊接残余应力与残余变形的成因是什么？焊接残余应力对构件的影响是什么？如何减少焊接残余应力和焊接残余变形？6、螺栓群在扭矩作用下，在弹性受力阶段受力最大的螺栓其内力值是在什么假定下求得的？第三章钢梁1、钢梁有几种形式？应用情况如何？钢梁截面为什么常用工字形而不用矩形截面？2、钢梁的塑性发展理论，以及采用塑性理论时的限制条件。
3、钢梁丧失整体稳定的原因是什么？整体稳定临界应力受哪几个因素影响？如何提高和保证钢梁的整体稳定性？4、钢梁整体稳定系数的定义、整体稳定的验算方法，以及可不验算钢梁整体稳定的情况。
5、组合梁的最小梁高、经济梁高、建筑梁高。
6、焊接组合梁的设计包括哪几项内容？应满足哪些基本要求？7、轧成梁和组合梁的设计步骤和方法。
8、组合梁腹板支承区段和跨中区段的局部稳定性有何异同？在什么情况下应设置横向加劲肋或纵向加劲肋？9、试从薄板失稳时的屈曲形状和临界应力公式两方面来阐明横加劲肋和纵向加劲肋的作用。
10、梁格连接有哪几种构造形式？11、梁的支座有哪几种形式？第四章钢柱与钢压杆1、理想轴心压杆与实际轴心压杆有何区别？在实际轴心压杆的稳定计算中是怎样考虑这些因素的？2、残余应力对压杆的稳定性有何影响？3、轴心受压格构式构件对实轴和对虚轴的稳定计算有何不同？4、格构式受压构件的缀条和缀板的作用。
钢结构的材料和计算方法课件
(2)弹塑性阶段σ与ε呈非线性关系，切线模量Et＝dσ/dε, Et随 应力增大而减小，当σ= fy 时，Et=0。
(3)塑性阶段也称屈服阶段，σ= fy后钢材暂时不能承受更大的荷 载，且伴随产生很大的变形，因此钢结构设计取fy作为强度极限
承载力的标志。
(4)强化阶段 试件能承受的最大拉应力fu为钢材的抗拉强度。取fy 作为强度极限承载力的标志，fu就成为材料的强度储备。
• 近几十年来，我国利用丰富的矿产资源，发展了一 批适合我国资源情祝的低合金钢，列入冶金工业部 部领标准的钢号有21种。其中16锰钢是我国试制成 功的第一个低合金钢钢种。它是以我国富有的硅、 锰为主要合金元素，生产工艺简单，综合性能良好、 焊接质量稳定强度较高。
• 另外尚有一些专用性的钢材，如适于承受动力荷载 的桥梁钢常用的钢号有16锰桥钢，系在16锰钢生产 的基础上，加铝进一步脱氧。它的结晶颗粒细、含 硫、碘等有害杂质少，焊接性能和低温下的冲击韧 性都比16锰钢好。
1、单向拉伸时的性能
钢的工作大致可划分为：弹性、弹塑性、塑性（屈 服）、强化和颈缩四个阶段。
标准试件在室温（100C～350C) 、以满足静力加载的
加载速度一次加载所得钢材的应力σ～ ε应变曲线
显示的钢材机械性能如下：
钢结构的材料和计算方法
6
(1)弹性阶段σ≤fp，σ与ε呈线性关系，称该直线的斜率E为钢材 的弹性模量。在钢结构设计中，对所有钢材统一取E
3.人工时效 使钢材产生10%的塑性变形，再加热到 200～300 oC，然后冷却到室温进行试验。这样可使 时效在几小时内完成。
4.设计要求 钢结构设计一般不利用冷加工硬化造成 的强度提高，而且对直接承受动力荷载的钢结构还应 设法消除冷加工硬化的影响，如将局部硬化部分用刨 边或扩钻予以消除。
水工钢结构
第一章绪论1、钢结构的特点优点：自重轻、可靠性高、抗振性，抗冲击性好、工业化程度高、可以准确快速装配、容易做成密封结构缺点：易腐蚀、耐火性差、价格相对较贵2、钢结构在水工中的应用有哪些活动式结构、装拆式结构、板结构、高耸结构、大跨度结构、海工钢结构第二章钢结构的材料和计算方法1、钢结构的破坏形式塑性破坏、脆性破坏2、软钢的单向拉伸试验四个阶段：弹性及弹塑性阶段，塑性阶段，自强阶段，颈缩阶段四个性能指标：屈服强度，抗拉强度，比例极限，伸长率看课本第9页图2-13、冷弯试验可以检验钢材内部颗粒组织情况和非金属夹渣夹层等缺陷。
可以反映钢材的塑性，检验钢材的冷弯性能，是衡量钢材质量的一个综合性指标。
4、冲击韧性试件吸收的冲击功越大，材料断裂时吸收的能量越多，材料的冲击韧性越好。
5、钢材的防腐蚀措施涂料防护、喷镀保护、电化学保护6、化学成分对钢材的影响碳含量越多，钢材的屈服强度和抗拉强度越高，而塑性和韧性，特别是低温冲击韧性下降。
同时钢材的焊接性能、疲劳强度、抗锈蚀性下降。
氧和硫引起“热脆”，氮和磷引起“冷脆”，锰、硅、钒、硼为有益元素7、钢材浇铸过程中因脱氧程度不同分类沸腾钢（F）、半镇静钢（b）、镇静钢（Z）、特殊镇静钢(TZ)8、复杂应力对钢材的影响？同号危险，异号安全9、什么是应力集中？影响如何？（概念作为了解）概念：在缺陷或截面变化附近，主应力迹线曲折、密集，出现应力高峰的现象。
影响：形成了同号应力状态。
裂缝最危险，椭圆比圆危险10、什么是硬化？冷作硬化VS时效硬化（概念作为了解）概念：钢材强度增强，塑性和韧性降低的现象叫硬化。
分为冷作硬化和时效硬化。
冷作硬化属于人为；时效硬化不属于人为。
11、温度对钢材的影响课本17页图2-812、钢材的疲劳破坏主要取决于：钢材的质量、构件的几何尺寸和缺陷、应力循环特征和循环次数。
在一定的循环次数下，发生疲劳破坏时的应力幅大小取决于：构件和连接类别。
13、疲劳计算应注意的问题疲劳计算时，作用于钢结构的荷载取标准值。
常见的钢结构计算公式
常见的钢结构计算公式钢结构是一种使用钢材构筑的建筑结构，具有高强度、刚度和耐久性。
在进行钢结构设计时，一般需要运用一系列的计算公式和方法，以确保结构的安全性和稳定性。
下面将介绍一些常见的钢结构计算公式。
1.弹性极限计算公式：在静力设计中，钢材的弹性极限可以通过以下公式计算：Fy = Ag × fy其中，Fy为弹性极限力；Ag为截面的毛面积；fy为材料的屈服点。
2.构件稳定性计算公式：钢结构构件在承受压力时会发生稳定性问题，所以需要计算其稳定性能。
常用的公式有：Pu = Fcr × Ag其中，Pu为构件的压力力；Fcr为构件的临界强度；Ag为构件的截面积。
3.弯曲计算公式：钢结构常常承受弯曲力，采用以下公式计算弯曲强度：Mcr = π² × E × I / L²其中，Mcr为构件的临界弯矩；E为弹性模量；I为截面的抵抗矩；L为构件的长度。
4.疲劳强度计算公式：钢结构在长期使用过程中可能出现疲劳破坏，需要计算其疲劳强度。
一般采用以下公式：S=K×Fs×Fc×Fi×S′其中，S为构件的疲劳强度；K为系数；Fs为构件的应力范围；Fc为理论疲劳强度调整系数；Fi为不同种类的载荷影响系数；S′为基本疲劳强度。
5.刚度计算公式：刚度是钢结构抵抗外力和变形的能力，可以通过以下公式计算：k=(4×E×I)/L其中，k为构件的刚度；E为弹性模量；I为截面的抵抗矩；L为构件的长度。
6.连接的计算公式：钢结构的连接通常通过螺栓、焊接等方式实现。
连接的承载能力可以通过以下公式计算：Rn=φ×An×Fv其中，Rn为连接的承载能力；φ为安全系数；An为焊接或螺栓连接的有效截面积；Fv为连接的剪切力。
这些是钢结构设计中一些常见的计算公式，但实际计算中还应考虑不同情景和特点，以及遵从相关的设计规范和标准。
钢结构基础知识及工程量计算方法
钢结构基础知识学习一、钢结构概述：1、钢结构的应用和发展：上世纪最后十年，随着我国钢铁工业的迅速发展，年钢产量连续多年突破亿吨，钢材的品种和质量得到极大的提高，改变了由于钢产量不能满足国民经济各部门发展需要、而在钢结构应用上受到限制的情况。
因此，国家技术政策随之发生了改变，由以往限制在建筑结构中应用钢结构转变为积极合理推广应用，从而促进了建筑钢结构的发展。
同时也推进了建筑业向高层、超高层以及大跨度结构的发展。
根据我国的实践经验，工业与民用建筑钢结构的应用范围大致如下：⑴、工业厂房：吊车起重量大或其工作较繁重的车间多采用钢骨架。
如：电厂的锅炉房、钢厂的车间厂房等。
⑵、大跨度结构：体育场馆、候机厅、飞机库、大会堂等。
⑶、高耸结构：包括塔架和桅杆结构，如电视塔和屋顶桅杆等。
⑷、多层和高层建筑：央视大楼、宝龙的钢连廊等。
⑸、承受振动荷载影响及地震作用的结构：如设有较大锻锤的车间。
⑹、板壳结构：如油库、煤气库、高炉、漏斗、水塔及各种管道等。
⑺、其它特种结构：栈桥、管道支架、井架和海上采油平台等。
⑻、可拆卸或移动的结构：临时场馆、工地的生活办公临建设施等。
⑼、现在流行的轻钢结构的厂房。
如：武汉海尔工业园空调厂房、宝龙溜冰场等。
⑽、和混凝土组合成的组合结构：钢管混凝土柱，型钢混凝土柱（梁）、压型钢板组合楼板等。
2、钢结构的特点：⑴、建筑钢材的强度高，塑性韧性好。
适合于建造大跨度、高度高、承载重的结构，以及动力荷载下工作的吊车梁等，和地震区结构。
⑵、钢结构的重量轻。
结构的轻质性指标是材料的重量密度和强度比值。
钢材的容重虽然大，但强度高，做成的结构比较轻。
经济性好。
⑶、材质均匀和力学计算的假定比较符合，设计出的结构不定性比较小，计算结果比较可靠。
⑷、钢结构制作简单，施工工期短。
我们局在深圳创造的3天1层楼的深圳速度和2天半1层楼的新深圳速度都是钢结构的建筑。
⑸、密闭性能好：钢材和焊接的水密性和气密性好，适合于制作有密闭要求的高压容器、油库、管道等。
钢结构计算方法!~
钢结构计算方法!~钢结构计算方法1. 简介钢结构是一种常用于建造和桥梁等工程中的结构形式，具有高强度、轻巧和可持续等特点。
这份文档将详细介绍钢结构的计算方法。
2. 材料力学性质2.1 钢材的力学性质钢材的力学性质包括弹性模量、屈服强度、抗拉强度等。
在计算钢结构时，需要使用准确的钢材力学性质数据。
2.2 焊接材料的力学性质由于钢结构中常使用焊接连接，因此需要了解焊接材料的力学性质，并根据实际情况进行合理的选择和计算。
3. 荷载计算3.1 自重荷载计算钢结构的首要任务是确定自重荷载，即钢结构本身的分量。
这涉及到各种结构构件的几何形状和材料密度等参数。
3.2 外加荷载除了自重荷载外，钢结构还需要承受来自外部的荷载，如风荷载、雪荷载、地震荷载等。
这些荷载需要根据实际情况进行准确计算。
4. 结构稳定性计算在钢结构的计算中，稳定性是一个重要考虑因素。
在设计过程中，需要进行弯曲稳定性和屈曲稳定性的计算。
4.1 弯曲稳定性计算弯曲稳定性计算是根据结构的几何形状和荷载情况，确定结构是否会浮现弯曲失稳现象，并进行必要的加强措施。
4.2 屈曲稳定性计算屈曲稳定性计算是根据结构的几何形状和材料强度等参数，确定结构是否会浮现屈曲失稳现象，从而决定结构的合理尺寸和形状。
5. 构件设计5.1 梁的设计计算钢结构中的梁是主要承担荷载的构件，对其几何形状和强度进行合理设计是关键。
梁的设计计算包括截面尺寸确定、强度计算等。
5.2 柱的设计计算钢结构中的柱也是承受荷载的关键构件，柱的设计计算需要考虑强度、稳定性等方面的问题，确保结构的安全性。
6. 连接设计连接是钢结构中承载力传递的关键部份，连接的设计需要考虑刚度、强度和稳定性等因素，确保连接的可靠性。
7. 桥梁设计特点钢结构在桥梁工程中有着广泛应用，桥梁设计需要考虑到桥梁的跨度、荷载、风荷载等特点，特殊的设计方法也会有所变化。
8. 附件本文档所涉及的附件如下：- 钢材力学性质数据表- 焊接材料力学性质数据表- 自重荷载计算公式- 外加荷载计算公式- 弯曲稳定性计算方法- 屈曲稳定性计算方法- 梁的设计计算样例- 柱的设计计算样例- 连接设计样例9. 法律名词及注释- 强度：指材料反抗破坏的能力。
第二章 钢结构的材料及计算方法
• 钢材的焊接性与钢材的含碳量、化学成分、钢材的 塑性和冲击韧性密切有关，焊接性可间接地用冲击 韧性AkV来检验。
7、抗蚀性和防腐措施
• （1）腐蚀的原因 • ① 化学锈蚀：钢材直接与周围介质发生化学反应
而产生的锈蚀。 • ② 电化学锈蚀：钢材与电解质溶液接触而产生电
破坏前应力较低，没有先兆现象，破坏速度极 快，断口呈平直状态。
塑 性 拉 伸 断 裂
颈缩
断裂
脆性破坏断口
二、钢材的主要性能
• 1、力学性能 • （1）抗拉性能 • （3）冲击韧性 • 2、工艺性能 • （1）冷弯性能
（2）硬度 （4）耐疲劳性
（2）焊接性能
满足要求的主要有碳素结构钢与低合金钢，最常用的如 Q235 和 Q345
• 构件及连接中存在一些局部缺陷（夹渣、微裂纹、 孔洞、焊缝气孔等），在重复荷载作用下，这些缺 陷处产生应力集中，出现微裂纹，当循环次数达到 一定程度，则扩展形成宏观裂缝，出现突然断裂。 此外，由钢材轧制及焊接时产生的残余应力会增加 压力集中程度，加剧疲劳破坏。
• （3）影响疲劳破坏的因素 • 钢材质量、构件几何尺寸和缺陷、应力循环特征
•（2）冲击韧性与钢材的厚度有关，大厚度钢 材的冲击韧性在负温下显著降低，因此在负温 条件下应尽量采用小厚度的钢材。
5、耐疲劳性
• （1）疲劳破坏 • 钢材在重复荷载的反复作用下，在应力远小于抗
拉强度时就发生破坏，破坏时断口较整齐，表面 有半椭圆状呈放射线的疲劳纹理，断裂前无预兆 ，是脆性断裂。
• （2）疲劳破坏产生的原因
• ② 钢材的疲劳破坏一般是由拉应力引起的，当 荷载变化不大或只承受压应力，而不承受拉应 力时，则不会发生疲劳破坏，可不进行疲劳计 算；
水工钢结构公式
第四章二、钢梁的强度计算钢梁的强力一般应包括弯应力、剪应力和折算应力的验算。
对弯应力强度的验算如下： 单向弯曲 xx n xMfW=≤σϒ（4-3）双向弯曲 m axyxx n xyn yMMfWW =+≤σϒϒ （4-4）式中xM,yM——绕x 轴和y 轴的计算弯矩，应考虑荷载分项系数；f ——钢材的抗弯强度设计值——（表2-4）；nxW ,n yW ——钢梁对x 轴和y 轴的净截面模量；x ϒ,yϒ——截面塑性发展系数，工字形x ϒ=1.05,yϒ=1.2；其他截面形式的xϒ,yϒ值详见表5-4.当梁的受压翼缘的自由外伸宽度b 与其厚度 1t 之比大于13⨯时（但不超过15⨯），或当梁直接受动力荷载时，都应取1.0x y ==ϒϒ。
钢闸门和拦污栅中的各种梁，按有关现行专门规范规定，仍应采用容许应力计算法。
对应于式（4-3）的验算式为：单向弯曲 []xnxMM =≤σσ（4-5）钢梁剪应力的验算公式为 v wVS f It =≤τ（4-6）式中 V ——梁所受的最大剪力，应考虑荷载分项系数； vf ——钢材的抗剪强度设计值（表2-4）；I——梁的毛截面惯性矩（不考虑螺栓孔削弱）；S ——梁的毛截面在计算剪应力处以上部分对于中和轴的面积矩； wt ——摸板厚度若梁截面在同一点上受到较大的弯应力 σ、局部压应力c σ、和剪应力 τ共同作用时，还应按下式验算其折算应力：ep f=≤σβ （4-7）式中c σ,σ ——以拉应力为正值，压应力为负值；β ——计算折算应力的强度增大系数，当σ与cσ 同号或0c=σ时，取β=1.1，当σ 与cσ 异号时，取β=1.2 。
轧成梁的设计挠度验算。
应按荷载标准值计算梁的挠度：2x w PLw l EL l ⎡⎤=≤⎢⎥⎣⎦β（4-19）式中 β ——系数，根据梁的荷载分布与支承情况而定，例如收均载的简支梁5384=β/，跨度中点受集中荷载P 时，148=β/；P ——梁所受的荷载总值，例如，受均载q 时，P=qL ； x EI ——梁的抗弯刚度；w l ⎡⎤⎢⎥⎣⎦——相对挠度限值，随各类结构的使用要求而定，可由表4-2查得，详见有关规范中的规定。
钢结构材料计算公式大全
钢结构材料计算公式大全方钢重量（公斤）=0.00785×边宽×边宽×长度圆钢重量（公斤）=0.00617×直径×直径×长度方钢重量六角钢重量（公斤）=0.0068×对边宽×对边宽×长度八角钢重量（公斤）=0.0065×对边宽×对边宽×长度螺纹钢重量（公斤）=0.00617×计算直径×计算直径×长度角钢重量（公斤）=0.00785×（边宽+边宽-边厚）×边厚×长度扁钢重量（公斤）=0.00785×厚度×边宽×长度钢管重量（公斤）=0.02466×壁厚×（外径-壁厚）×长度六方体体积的计算公式① s20.866×H/m/k即对边×对边×0.866×高或厚度各种钢管(材)重量换算公式钢管的重量=0.25×π×(外径平方-内径平方)×L×钢铁比重其中：π = 3.14 L=钢管长度钢铁比重取7.8所以钢管的重量=0.25×3.14×(外径平方-内径平方)×L×7.8 *如果尺寸单位取米（M）,则计算的重量结果为公斤（Kg）钢的密度为：7.85g/cm3 （注意：单位换算）钢材理论重量计算钢材理论重量计算的计量单位为公斤（kg ）。
其基本公式为：W（重量，kg ）=F(断面积mm2)×L(长度，m)×ρ(密度，g/cm3)×1/1000各种钢材理论重量计算公式如下：圆钢盘条（kg/m）W= 0.006165 ×d×dd = 直径mm直径100 mm 的圆钢，求每m 重量。
每m 重量= 0.006165 ×1002=61.65kg螺纹钢（kg/m）W= 0.00617 ×d×d d= 断面直径mm断面直径为12 mm 的螺纹钢，求每m 重量。
钢结构的计算方法
钢结构的计算方法文档编制序号：[KK8UY-LL9IO69-TTO6M3-MTOL89-FTT688]钢结构计算（我的计算方法，仅供参考）1、先算预埋件：以套计算以吨位计算：长度×该规格的理论重量2、钢柱：柱底板、节点板、牛腿并入钢柱，高强螺栓以套计算，理论重量×长度×榀数翼缘板＝（钢柱顶标高－柱底板板底标高）*翼缘板宽度*翼缘板的理论重量腹板＝（钢柱顶标高－柱底板板底标高）*（此腹板截面高度－两块翼缘板厚度）*腹板的理论重量3、钢梁：节点并入钢梁，高强螺栓以套计算4、檩条：C型：理论重量×（单根总长度+两端各加0.4）×根数Z型：理论重量×（各轴线段搭接+搭接长度）×根数檩托板计算，并入钢梁，普通螺栓以套计算具体详见节点图5、隅撑：长度＝（钢梁的高度h+檩条的高度之和）×√2，理论重量×长度×个数包含节点板普通螺栓以套计算6、系杆：轴线间长度×理论重量，包含节点板普通螺栓以套计算7、拉条：直拉条=（檩条间距+两端各加50mm）×该规格的理论重量斜拉条=√（檩条间距的平方+水平距离的平方）×该规格的理论重量撑杆=檩条间距×该规格的理论重量普通螺母以套计算，一根拉条有两个螺母8、水平支撑：斜长＝（开间长度a2+进深长度b2）的算数平方根，重量=长度×该规格的理论重量包含节点板普通螺栓以套计算9、柱间支撑：（同水平支撑）10、圆钢理论重量＝0.00617*d2钢板理论重量＝7.85*t角钢理论重量(kg/m)＝0.00795* t*（2 b－t）或者可以查五金手册〕圆管理论重量(kg/m)=0.02466*壁厚*(钢管直径-壁厚)槽钢理论重量(kg/m) ＝(h+2b- 2t)*t*0.00785〕。
水工钢结构第二章钢结构的材料和计算方法概论
冷弯性能
钢材冷弯性能：是指钢材在常温下承受一定弯曲程度而不破裂的能力。
• 冷弯性能由冷弯试验来确定。 • 冷弯试验：按照规定的弯心直
径在试验机上用冲头加压，使 试件弯成1800，如试件外表面 不出现裂纹和分层，即为合格。
冷弯试验不仅能直接检验钢材的弯曲变 形能力或塑性性能。还能暴露钢材内部 的冶金缺陷，如硫、磷偏析和硫化物与 氧化物的掺杂情况，这些都将降低钢材 的冷弯性能。因此，冷弯性能合格是判 别钢材的塑性性能和钢材质量的综合指 标。
• 钢材的可焊性与钢材的品种、塑性、冲击韧性、焊缝构造及所采 取的焊接工艺规程有关。
钢材的腐蚀现象
(1) 腐蚀对钢结构的危害
(a) 削弱有效截面 (b) 产生局部锈坑，引起应力集中 (c) 降低结构承载能力
(2) 水工钢结构的防腐蚀措施
(a) 涂料防护 (b) 喷镀防护 (c) 电化学保护
• 外接电源的阴极保护法 • 牺牲阳极保护法
时效过程长 在塑性变形后对钢材加热到200～300 C，使时效在几小时内完成， 称为人工时效。重要结构常需进行人工时效，然后再测定其冲击韧性， 以保证钢材长期具有较好的韧性。
冷作硬化：钢材在弹塑性阶段或塑性阶段卸荷后再重复加载 时，其屈服点将提高，即弹性范围增大，而塑
（应变硬化） 性和韧性降低的现象。
有害元素：P: 低温时使钢材变脆－冷脆现象；其它同S
N、O：O同S；N同P，控制含量≤0.008%。
V、Ti、B所含百分比不大,可使晶粒细化,强度、抗蚀性↑,塑性韧性 不显著降低－－有益元素
二、冶炼、浇注、轧制过程及热处理的影响
• 炼钢的三个过程：炼、浇注、轧制 • 建筑用的轧制钢材，是将炼钢炉炼出的钢液注入盛钢桶中，再由盛钢
钢结构的材料和计算方法
塑性变形增大
第二章 钢构造旳材料和计算措施
（二）应力集中
在构件缺陷或截面变化附近，主应力迹线波折、 密集、出现应力高峰，叫应力集中。
在孔边出现应力高峰，除切向正应力， 还存在径向正应力，处于同号平面应力场。 厚壁构件会出现同号立体应力场。 易发生脆性破坏
第二章 钢构造旳材料和计算措施
四、加工过程
第二章 钢构造旳材料和计算措施
※ 屈服点fy作为钢材强度原则值。为何？
• 应力到达 f p ： εp
0.1％
两者应变很接近
f y：εy 0.15％
计算时将钢旳弹性工作阶段提升到屈服点
• f y之后，变形很大，构造将因过大旳残余变形 而不能继续使用
• 应力到达 f u，应变εu 16％
理想旳弹－塑性体
第二章 钢构造旳材料和计算措施
2.冷弯(cold bending)试验 钢材质量旳综合指标 加工性能，塑性应变能力 试件冷弯1800不出现裂纹或分层为合格
第二章 钢构造旳材料和计算措施
3.冲击韧性试验—冲击功Akv 抗脆断、抗动载能力。Akv=27J或34J合格，常温(20℃)
和低温(0℃，-20℃，-40℃) 试验。
第二章 钢构造旳材料和计算措施
不发生过大变形、振动、裂缝。
第二章 钢构造旳材料和计算措施
2.功能函数 Z=R-S Z>0，或R>S，可靠状态； Z<0，或R<S，失效状态； Z=0，或R=S，极限状态
第二章 钢构造旳材料和计算措施
3、随机变量 作用效应和抗力随机分布；原则值，设计值。
Pf PZ 0
低合金钢GB/T1591－94： 标号： Q 屈服点数值 质量等级（A、B、C、D、E）
钢结构的材料与计算方法共57页文档
56、极端的法规，就是极端的不公。 ——西 塞罗 57、法律一旦成为人们的需要，人们 就不再 配享受 自由了 。—— 毕达哥 拉斯 58、法律规定的惩罚不是为了私人的 利益， 而是为 了公共 的利益 ；一部 分靠有 害的强 制，一 部分靠 榜样的 效力。 ——格 老秀斯 59、假如没有法律他们会更快乐的话 ，那么 法律作 为一件 无用之 物自己 就会消 灭。— —洛克
60、人民的幸福是至高无个的法。— —不会再掉进坑里。——黑格尔 32、希望的灯一旦熄灭，生活刹那间变成了一片黑暗。——普列姆昌德 33、希望是人生的乳母。——科策布 34、形成天才的决定因素应该是勤奋。——郭沫若 35、学到很多东西的诀窍，就是一下子不要学很多。——洛克
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单向拉伸时钢材的力学性能指标
（1）屈服强度fy 应力应变曲线开始产生塑性流动时对应的 应力（取屈服阶段波动部分的应力最低值），它是衡量钢材 的承载能力和确定钢材强度设计值的重要指标。
（2）抗拉强度fu
应力应变曲线最高点对应的应力，它
是钢材破坏前所能承受的最大应力。 屈强比大好还是小好？
（3）伸长率δ
用轧钢机将钢锭轧成钢胚，再通过一系列不同形状和孔径的轧 机，轧成所需形状和尺寸的钢材。 钢材的热轧成型，压密钢的晶粒，改善钢的材质。薄的钢材， 辊轧次数多，压缩比大，因而屈服点及伸长率均大于厚板。 钢材的力学性能按板厚或直径分组。
3.应力集中的影响
在钢结构构件中不可避免的存在着孔洞、槽口、凹角、裂缝、厚度变 化、形状变化和内部缺陷等，此时截面中的应力分布不再保持均匀，而是 在一些区域产生局部高峰应力，形成所谓应力集中现象。
2、三向应力状态（Mises yield condition)
2 2 2 2 2 s eq s x s y s z2 - (s xs y s ys z s zs x ) 3( xy yz zx） f y
或 s eq
1 2 2 2 [(s x - s y ) 2 (s y - s z ) 2 (s z - s x ) 2 ] 3( xy yz zx） f y 2
冲击能 CV Pl (cos - cos )
P—摆锤重力 l — 摆长
附录一 表4
可焊性
好的可焊性是指焊接安全、可靠、不发生焊接裂缝，焊接接头 和焊缝的冲击韧性以及热影响区的塑性和力学性能都不低于母材。
影响钢材可焊性的因素
钢材的可焊性受碳含量和合金元素含量的影响。碳含量在0.12%～0.20% 范围内的碳素钢，可焊性最好（如Q235B）ຫໍສະໝຸດ 碳含量再高可使焊缝和热影响 区变脆。
钢结构设计原理 Design Principles of Steel Structure
T0称为转变温度。界限温度
冲击断裂功
（1）冲击功曲线的反弯点
脆性破坏
两种破 坏均有 转变温 度区
塑性破坏
T1和T2分别为脆性转变温度
和全塑性转变温度。 （2）钢材由塑性破坏转变为 脆性破坏是在温度区间T1 ～ T2内完成的，此温度区间称为 钢材的脆性转变温度区。
钢材的主要性能 Materials behaviour
钢材的破坏形式
特 征 断口 后 果
构件应力超过屈服点， 常为杯 并且达到抗拉极限强 形，呈 塑性破坏 度后，构件产生明显 纤维状， （延性破坏） 的变形并断裂。 色泽发 常温及静态荷载作用 暗。 下，一般为塑性破坏。 破坏时构件有明显的 颈缩现象。 在破坏前有很 明显的变形， 并有较长的变 形持续时间， 便于发现和补 救。
正温范围： （1）温度在150℃以内，钢材材质变化很小，钢结构可用于温度不高于 150℃的场合。 （2）温度在250℃左右的区间内出现蓝脆现象，fu 有局部性提高，同时 塑性降至最低，材料有转脆倾向。 （3）当温度达到600℃时，钢材进入热塑性状态，强度下降严重，将丧失 承载能力。 负温范围：随着温度的降低，钢材的强度提高，而塑性和韧性降低，逐渐 变脆，称为钢材的低温冷脆。钢材的冲击韧性对温度的降低十分敏感。
3、平面纯剪应力状态
s eq 3 2 f y
fy 3 0.58 f y
同号应力
seq<fy
钢材处于弹性阶段，难以进入塑性状态。 三向拉应力时，直到破坏也没有明显的塑性变形产生，脆性 破坏。
异号应力
seq>fy
钢材易进入塑性状态，钢材强度降低，塑性变形大。 局部应力集中，在动荷载及低温条件下，易使钢材产生脆性 破坏。
4.钢材硬化
钢材硬化 冷作(应变)硬化
s s fy
时效硬化
s
应变时效
fy
fy fp e
0
fp
0
fp
e
0
e
N/mm2 800
δ% Ex103
80 220 210
600
E fu δ fy
60 200 40 190 180 20
400 200
170
160 600 T(0C)
5.温度的影响
0 200 400
O和N：钢材中的有害杂质。O使钢热脆，N使钢冷脆。
Mn：一种弱脱氧剂，可消除硫、氧对钢材的热脆影响，能改善冷脆性 能。强度、塑性和韧性无甚影响（含量不高时）。碳素结构钢 0.3-0.8%；低合金高强度结构钢 1.0-1.6%。
Si：作为脱氧剂加在低碳钢钢液中，制成质量较高的镇静钢。强度 、塑性和韧性无甚影响（含量不高时）。碳素结构钢 ≯0.3%；低合金高强度结构钢 ≯0.55%。 Cu，Ni，Cr，Nb：加入Cu和Ni可制成耐候钢，加入Ni和Cr可制成不锈 钢，在钢中添加微量的Cr、Nb等合金元素制成耐火钢。
试件断裂前的永久变形与原标定长度的百比。
Lo N d N
l1 - l 0 100 % l0
l0— 原标距长
L N d N
l1 —拉断后标距长度
d0 —试件直径
试件有两种标距：l0/ d0=5 和 l0/ d0=10 相应的伸长率用δ5
和δ10表示。
实际工程中以伸长率代表材料断裂前具有的塑性变形能力。
冷弯性能
钢材在冷加工（常温下加工） 产生塑性变形时，对发生裂缝 的抵抗能力。 鉴别指标：通过冷弯冲头加压。 当试件弯曲至180°时，检察试件 弯曲部分的外面、里面和侧面， 如果没有裂纹、断裂或分层，即 认为试件冷弯性能合格。
冷弯性能是判别钢材塑性变形能 力和冶金质量的综合指标。
冲击韧性：
带缺口的钢材试件，在冲击试验机上被摆锤击断时所能吸收的 机械能。 Mesnager 试件 Charpy 试件 夏比冲击韧性记为Cv 规范以夏比试件为准 Q235钢 CV=27 J 为合格 , Q345、Q390 、Q420钢 CV=34 J 为 合格。
①
②
③
25 φ10
100 φ10
ε
%
应力集中对σ-ε曲线关系的影响
复杂应力状态下钢材的屈服强度
Z
s
z
s
s
1
3
s
o
X
zx
zy
yx
yz
s
2
xy
xz
s
Y
y
x
s
2
单元体受复杂应力 （应力分量）
s
1
s
3
单元体主应力状态
复杂应力状态下的屈服条件（由第四强度理论确定） 1、平面应力状态
2 2 2 s eq s x s y - s xs y 3 xy f y
脆性破坏
在破坏前无明显变形， 突然发生的， 平直和 平均应力也小（一般 呈有光 危险性大，应 尽量避免。 都小于屈服点），没 泽的晶 有任何预兆。局部高 峰值应力可能使材料 粒。 局部拉断形成裂纹； 冲击振动荷载；低温 状态等可导致脆性破 坏。 钢结构设计原理 Design Principles of Steel Structure
Fe，C，S，P，N，O，Mn，Si，Cu，Ni，Cr，Nb
Fe：碳素钢约99%，合金钢约95%。 C：影响钢材的强度、塑性、韧性及可焊性。一般控制在0.22% 以下，在0.2%以下时，可焊性良好。 S：是钢材中的有害元素。在高温下使钢材变脆，即热脆现象。 塑性、韧性、可焊性、疲劳强度，含量不得超过0.045%。 P：是钢材中的有害元素。在低温时使钢材变脆，即冷脆现象。 塑性、韧性、可焊性、疲劳强度，含量不得超过0.045%。
(a)弹性阶段(OB段)
OA段：纯弹性阶段 s=Ee A点对应的应力： sp （比例极限） AB段：有一定的塑性 变形, 但整个 OB段卸载时, e=0 B点对应的应力： se （弹性极限）
s
E
B
su
D A C
sy sA
O
s Ee
单调拉伸应力-应变曲线
e
（b）屈服阶段[弹塑性阶段
塑性变形阶段（塑性流动）] （BCD)
b
设计文件中的标识方法：Q+屈服点数值+质量等级+脱氧方法 Q235钢分为A、B、C、D质量等级 ，Z TZ 可以省略。 Q235C 为镇静钢 Q235D 为特殊镇静钢 Q345、Q390、 Q420无沸腾钢和半镇静钢。名称中就无脱氧方法符号。 举例：Q235BF Q420B Q235C Q345A Q345B Q390D
第二章 钢结构的材料和计算方法
1、钢结构对材料的要求
钢结构设计原理
Design Principles of Steel Structure
规范推荐的结构用钢：
碳素结构钢 Q235 国标《碳素结构钢》GB/T 700-88 carbon structural steels 低合金高强度结构钢 Q345 Q390 Q420 high strength low alloy structural steels 国标《低合金结构钢》GB/T 1591-94 国标《桥梁用结构钢》GB/T 714-2000
特点：应力与应变不再成正比关系，应变增加很快，应力-应变曲线呈锯齿形波动， 出现应力不增加而应变仍然在继续发展。
塑性变形：卸载后试件
不能完全恢复原来的长
度。不能恢复的这一部 分变形称为塑性变形。 屈服点（屈服强度）： 屈服阶段曲线波动部分 的最低值。 流幅：屈服台阶，水平 段。
s
E
B
su
D A C
sy sA
E
B
F
su
D A C
sy sA
O
s Ee
e
B.对无明显屈服点的钢材