钢结构课程总结

钢结构基础课程总结

（工程管理1班 23 ZLY）

本学期我们用32个课时进行《钢结构基础》的学习。学习的过程中不仅学习了新的知识概念，更多的还是掌握的新的解题方法，形成了新的解题思想。了解了钢结构的一些基本知识，这对我们今后的专业入门有极大的帮助。接下来，我将本学期所学的钢结构知识做一个总结，不妥之处，希望得到老师的指导。

1钢结构的概述

1.1钢结构的特点

材料的强度高，塑性和韧性好；钢结构构件断面小、自重轻；钢结构制作简便，加工周期短；钢结构材质性能均匀，易于检测和控制，可靠性高；钢结构建筑易于改造，原料可重复使用，节省资源，环保资源；钢结构建筑可以实现大跨度、大空间结构；耐腐蚀性能差，涂料维护费用高；钢材耐热但不耐火。

1.2建筑钢结构的结构形式

单层钢结构（重型钢结构）工业厂房；大型空间（大跨度）钢结构；高层钢结构；高耸结构；桥梁钢结构；轻钢结构；住宅钢结构；容器和其它构筑物。

1.3钢结构部件主要连接型式

钢结构构件的连接型式：焊接、铆接、螺栓连接、螺栓连接和焊接组合连接。

焊接：构造简单，制造方便，易于自动化操作，不削弱构件截面，省钢，经济。缺点是产生焊接应力和焊接变形。

铆接：韧性和塑性好，传力均匀可靠，易于检查质量，缺点是费工，不经济。

螺栓连接：拆装方便，操作简单，不需要特殊设备，常用于安装节点的连接和装拆式结构中。

高强螺栓连接：受力性能好，耐疲劳好，施工简便，可拆卸，易于掌握操作方法，将逐步取代铆接。

1.4钢结构构件主要截面类型

钢板、角钢、槽钢、工字钢、H型钢、T型钢、圆钢、方管、圆管、十字型、箱形、三

角形、多边型及其组合。

2钢材的性能

2.1钢材的性能

强度——抗拉强度、屈服强度；

塑性——延伸率、断面收缩率；

韧性——冲击吸收功；

钢结构设计的准则是以构件最大应力达到材料屈服点作为极限状态，而把钢材的极限强度视为局部应力高峰的安全储备，这样能同时满足构件的强度与刚度要求，因而对承重结构的选材，要求同时保证抗拉强度和屈服点的强度指标。

①加工性能

把钢材加工成所需的结构构件，需历经一系列的工序，包括有各种机加工，切割，冷、热矫正以及焊接等，钢材的工艺性能应满足这些工序的需要，不能在加工过程中出现钢材开裂或材质受损的现象。

②冷弯性能

钢材的冷弯性能是通过试件180°弯曲试验来判断的一种综合性能。反映钢材的塑性和对冷加工的适应程度以外，还能暴露冶金缺陷。冷弯性能是评价钢材工艺性能和力学性能以及钢材质量的一项综合指标，弯曲试验是鉴定钢材质量的一项有效措施。

③可焊性

可焊性是指钢材对焊接工艺的适应能力，包括有两方面的要求：一是通过一定的焊接工艺能保证焊接接头具有良好的力学性能；二是施工过程中，选择适宜的焊接材料和焊接工艺参数后，有可能避免焊缝金属和钢材热影响区产生热、冷裂纹的敏感性。

2.1各种因素对钢材性能的影响

①化学成分的影响

对碳素结构钢，常规的化学成分分析是指碳、硅、锰、硫、磷（C、Si、Mn、S、P）五元素。其中，碳是形成钢材强度的主要元素，并直接影响钢材的可焊性，随着含碳量的增加，钢材的硬度和耐磨性、屈服点和抗拉强度都将提高，但塑性和韧性，尤其是负温冲击韧性下降很多，冷弯性能明显下降，可焊性下降。

硅（Si ）通常作为脱氧剂加入普通碳素钢中，用以冶炼质量较高的镇定钢。

锰（Mn ）是一种弱脱氧剂，适当的含锰量可以有效地增加钢材的强度、硬度和耐磨性，同时又能消除硫、氧对钢材的热脆影响，但含量过高，冷裂纹形成倾向将成为问题。

硫（S ）和磷（P ）在碳素结构钢中属于杂质，是有害元素。硫的存在可能导致钢材的热脆现象，磷亦是一个易于偏析的元素。

②冶炼过程的影响

钢在冶炼过程中，生成有氧化铁及其固熔体杂质，会增加钢的热脆性，使钢的轧制性能变坏。故在浇注前，应对钢水进行脱氧处理，根据冶炼过程的脱氧程度，钢材分为沸腾钢、半镇静钢、镇静钢。沸腾钢一般用锰脱氧；镇静钢一般用硅为脱氧剂；脱氧程度介于沸腾钢与镇定钢之间的钢称为半镇静钢，它是用较少的硅进行脱氧，脱氧剂的用量约为镇定钢的1/2～1/3。

③轧制过程的影响

轧制型材规格愈小，一般来说强度愈高，而且塑性及冲击韧性也比较好。

④热处理的影响

钢的热处理就是将钢在固态范围内施以不同的加热、保温和冷却，籍以改变其性能的一种工艺。

⑤钢材缺陷

钢材缺陷包括表面质量、内部缺陷和化学成分偏析以及力学性能不合格等几方面。 3构件的截面承载力—强度

3.1轴心受力构件的强度计算

构件以全截面平均应力达到屈服强度为强度极限状态。 设计时，作用在轴心受力构件中的外力N 应满足：N σf A

=≤ 构件以净截面的平均应力达到屈服强度为强度极限状态。设计时应满足：n N σf A =

≤ 轴心受力构件的刚度通常用长细比来衡量，长细比越大，表示构件刚度越小；因此设计

时应使构件长细比不超过规定的容许长细比：0max max ()[]l

i

λλ=≤ 3.2受弯构件的强度和刚度

①梁的抗弯强度应满足：

单向弯曲

双向弯曲

Mx 、My ——梁截面内绕x 、y 轴的最大弯矩设计值；

Wnx 、Wny ——截面对x 、y 轴的净截面模量；

x 、y ——截面对x 、y 轴的有限塑性发展系数；

f ——钢材抗弯设计强度 ；

②梁的抗剪强度：

Vy ——计算截面沿腹板平面作用的剪力；

Sx ——计算剪应力处以上或以下毛截面对中和轴的面积矩；

Ix ——毛截面惯性矩；fv ——钢材抗剪设计强度；

t ——计算点处板件的厚度。

3.3按强度条件选择梁截面

只需根据计算所得到的梁中最大弯矩按公式求出需要的净截面模量，然后在型钢规格表中选择截面模量接近的Wnx 的型钢做为试选截面。

梁的内力较大时，需采用组合梁。常用的形式为由三块钢板焊成的工字形截面。组合梁的截面选择设计包括：确定截面高度、腹板尺寸和翼缘尺寸。

①截面高度

以受均布荷载的简支梁为例：

梁的经济高度he ，经验公式：

综上所述，梁的高度应满足：min max e h h h h h ≤≤≈且

②腹板尺寸

腹板高度hw