同济大学钢结构-课件(PPT·精选)
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同济大学钢结构教程
嘉兴电厂干煤棚 大连北良国储粮库 净跨60m
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卢浦大桥
杨浦大桥
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其他构筑物
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上海新国际博览中心
广州会展中心 湖南国际会展中心
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上海八万人体育场
2008奥运会国家体育场
上海虹口足球场
绪 论
钢结构？ 哪里用？ 如何用？
主要内容
一、钢结构的特点 二、我国钢结构的应用 三、钢结构主要结构形式 四、钢结构可能的破坏形式 五、钢结构设计要求
一、钢结构的特点 1、强度高，重量轻 钢材 比重：7850Kg/m3, 抗拉设计强度（200～ ）N/mm2 重量/强度＝40 混凝土 比重：2500Kg/m3, 抗拉设计强度（1～ ）N/mm2 重量/强度＝2500 木材 比重：500Kg/m3, 顺纹抗拉强度（10～ ）N/mm2 重量/强度＝50
0
中国1990-2007年钢产量增长情况
65 35 71 00 80 93 89 54 92 61 95 36 10 12 4 10 89 1 11 45 9 12 39 5 12 84 9 15 16 3 18 22 5 22 01 0 27 28 0 34 94 0
41 87 8
48 92 4
2024版14676_钢结构课件ppt完整版
考虑选用钢材。
对于重要结构和高强度螺栓连接 的结构，应选用质量等级较高的
钢材。
2024/1/28
在腐蚀性环境中使用的结构，应 选用耐腐蚀性较好的钢材，并采 取必要的防护措施。
对于需要冷加工或焊接的结构， 应选用相应保证加工或焊接性能 的钢材。
15
03
连接方法与构造要求
2024/1/28
16
连接方法简介及特点比较
按要求进行防腐、防火涂层处理， 确保涂层质量。
04
29
安装施工流程和技术要求
施工准备
熟悉图纸、编制施工方案、准备施工机具等。
基础验收与处理
确保基础符合设计要求，进行必要处理。
钢构件安装
按照安装顺序，采用合适吊装方法进行钢构件安装。
高强度螺栓连接
使用专用工具进行高强度螺栓紧固，确保预紧力。
2024/1/28
基于力学性能的抗震评价
通过计算结构在地震作用下的内力、变形等响应，评估结构的抗 震性能。
基于试验的抗震评价
通过对结构或构件进行振动台试验或拟静力试验，模拟地震作用下 的结构响应，评估其抗震性能。
基于可靠度的抗震评价
综合考虑结构的不确定性因素，采用概率方法评估结构的抗震可靠 度。
26
加固措施和改造建议
设计原理
局部稳定性概念：指结构局 部构件或连接在荷载作用下
的稳定性。
01
02
03
保证局部构件的强度和刚度， 避免发生局部失稳。
合理选择连接方式和紧固件， 确保连接的可靠性。
04
2024/1/28
05
考虑局部构件的支撑条件和 约束情况，避免产生过大的
变形和应力集中。
23
05
对于重要结构和高强度螺栓连接 的结构，应选用质量等级较高的
钢材。
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在腐蚀性环境中使用的结构，应 选用耐腐蚀性较好的钢材，并采 取必要的防护措施。
对于需要冷加工或焊接的结构， 应选用相应保证加工或焊接性能 的钢材。
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连接方法与构造要求
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连接方法简介及特点比较
按要求进行防腐、防火涂层处理， 确保涂层质量。
04
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安装施工流程和技术要求
施工准备
熟悉图纸、编制施工方案、准备施工机具等。
基础验收与处理
确保基础符合设计要求，进行必要处理。
钢构件安装
按照安装顺序，采用合适吊装方法进行钢构件安装。
高强度螺栓连接
使用专用工具进行高强度螺栓紧固，确保预紧力。
2024/1/28
基于力学性能的抗震评价
通过计算结构在地震作用下的内力、变形等响应，评估结构的抗 震性能。
基于试验的抗震评价
通过对结构或构件进行振动台试验或拟静力试验，模拟地震作用下 的结构响应，评估其抗震性能。
基于可靠度的抗震评价
综合考虑结构的不确定性因素，采用概率方法评估结构的抗震可靠 度。
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加固措施和改造建议
设计原理
局部稳定性概念：指结构局 部构件或连接在荷载作用下
的稳定性。
01
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保证局部构件的强度和刚度， 避免发生局部失稳。
合理选择连接方式和紧固件， 确保连接的可靠性。
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考虑局部构件的支撑条件和 约束情况，避免产生过大的
变形和应力集中。
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同济大学高层建筑第7章7.1钢结构-1.
第七章 其他建筑形式结构设计
高层建筑结构设计
高层钢结构建筑设计
第七章 其他建筑形式结构设计
高层钢结构建筑设计
1、结构体系 2、适用高度及高宽比限值 3、结构布置 4、结构内力计算
5、内力调整
6、钢框架构件设计及验算
第七章 其他建筑形式结构设计
1 . 结构体系
多高层钢结构体系分
第七章 其他建筑形式结构设计
第七章 其他建筑形式结构设计
3、筒中筒体系 在框筒结构内部，利用建筑中心部位电梯竖井的可封闭性，将其 周围的一般框架改成密柱内框筒，或采用混凝土芯筒，可构成筒 中筒结构。
第七章 其他建筑形式结构设计
4）. 巨型结构体系
巨型斜杆 巨型柱
巨型框架结构
巨型支撑结构
第七章 其他建筑形式结构设计
2、适用高度及高宽比限值
第七章 其他建筑形式结构设计
第七章 其他建筑形式结构设计
3、结构布置
钢结构高层建筑结构的结构总体布置原则和抗震概念设计与混 凝土高层建筑相同。 结构布置的其它要求 1、支撑框架在两个方向的布置均宜基本对称，支撑框架之间楼盖 的长宽比不宜大于3。 2.支撑斜杆及剪力墙板应沿竖向连续布置，以使结构的刚度、承 载力连续均匀。 3.超过12层的钢结构房屋应设置地下室时，框架-支撑结构中竖向 连续布置的支撑应延伸至基础；钢框架柱应至少延伸至地下一层， 其竖向荷载应直接传至基础。 4、钢结构的楼盖宜采用压型钢板现浇钢筋混凝土组合楼板或非组 合楼板，楼板应与钢梁可靠连接。 不超过12层的钢结构，尚可采用装配整体式钢筋混凝土楼板， 也可采用装配式楼板或其他轻型楼盖；但应将楼板预埋件与钢梁 焊接，或采取其他保证楼盖整体性的措施。 对于超过12层的钢结构房屋，必要时可设置水平支撑。
高层建筑结构设计
高层钢结构建筑设计
第七章 其他建筑形式结构设计
高层钢结构建筑设计
1、结构体系 2、适用高度及高宽比限值 3、结构布置 4、结构内力计算
5、内力调整
6、钢框架构件设计及验算
第七章 其他建筑形式结构设计
1 . 结构体系
多高层钢结构体系分
第七章 其他建筑形式结构设计
第七章 其他建筑形式结构设计
3、筒中筒体系 在框筒结构内部，利用建筑中心部位电梯竖井的可封闭性，将其 周围的一般框架改成密柱内框筒，或采用混凝土芯筒，可构成筒 中筒结构。
第七章 其他建筑形式结构设计
4）. 巨型结构体系
巨型斜杆 巨型柱
巨型框架结构
巨型支撑结构
第七章 其他建筑形式结构设计
2、适用高度及高宽比限值
第七章 其他建筑形式结构设计
第七章 其他建筑形式结构设计
3、结构布置
钢结构高层建筑结构的结构总体布置原则和抗震概念设计与混 凝土高层建筑相同。 结构布置的其它要求 1、支撑框架在两个方向的布置均宜基本对称，支撑框架之间楼盖 的长宽比不宜大于3。 2.支撑斜杆及剪力墙板应沿竖向连续布置，以使结构的刚度、承 载力连续均匀。 3.超过12层的钢结构房屋应设置地下室时，框架-支撑结构中竖向 连续布置的支撑应延伸至基础；钢框架柱应至少延伸至地下一层， 其竖向荷载应直接传至基础。 4、钢结构的楼盖宜采用压型钢板现浇钢筋混凝土组合楼板或非组 合楼板，楼板应与钢梁可靠连接。 不超过12层的钢结构，尚可采用装配整体式钢筋混凝土楼板， 也可采用装配式楼板或其他轻型楼盖；但应将楼板预埋件与钢梁 焊接，或采取其他保证楼盖整体性的措施。 对于超过12层的钢结构房屋，必要时可设置水平支撑。
钢结构课件 第二章钢结构材料及其性能
2. 硫（S）：钢材中的有害元素，具有热脆性（温度达到 800-1000℃时，硫化铁会熔化使钢材变脆，从而引发热裂 纹）。规范规定结构用钢中硫的含量不得超过0.05%。
s
fu fy=f0.2
2019/10/28
0.2%
εp
e
无屈服点钢材的应力-应变曲线
同济大学 建筑工程系 沈德洪
第二章 钢结构材料
(3)单向拉伸时钢材的机械性能指标
① 屈服点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。（作为钢结构设计可以达到的最 大应力）
（c）强化阶段(DE段)
钢材内部晶粒重新排列，恢复承载能力，随荷载的增加σ缓慢增
大,但ε增加较快，最终应力达到最高点E——抗拉强度（极限强
度）fu 试件所能承受的最大拉应s力
（d）颈缩阶段(EF段)
截面出现了横向收缩，
E
截面面积开始显著缩 小，塑性变形迅速增
B
A CD
F
大，应力不断降低， 变形却延续发展，直
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。（强度的安全储备）
③ 钢材的塑性 当应力超过屈服点后，钢材能产生显著的残余变 形（塑性变形）而不立即断裂的性质。塑性好坏可用断面收缩率
和伸长率 表示，通过静力拉伸试验得到。
2019/10/28
同济大学 建筑工程系 沈德洪
已足够用来考虑结构或构件的
塑性变形的发展。 钢材是符合理想中的弹性-塑性材料
ε0
ε
ε
0.15% 2.5%
塑性设计
简化的应力－应变曲线
2019/10/28
s
fu fy=f0.2
2019/10/28
0.2%
εp
e
无屈服点钢材的应力-应变曲线
同济大学 建筑工程系 沈德洪
第二章 钢结构材料
(3)单向拉伸时钢材的机械性能指标
① 屈服点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。（作为钢结构设计可以达到的最 大应力）
（c）强化阶段(DE段)
钢材内部晶粒重新排列，恢复承载能力，随荷载的增加σ缓慢增
大,但ε增加较快，最终应力达到最高点E——抗拉强度（极限强
度）fu 试件所能承受的最大拉应s力
（d）颈缩阶段(EF段)
截面出现了横向收缩，
E
截面面积开始显著缩 小，塑性变形迅速增
B
A CD
F
大，应力不断降低， 变形却延续发展，直
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。（强度的安全储备）
③ 钢材的塑性 当应力超过屈服点后，钢材能产生显著的残余变 形（塑性变形）而不立即断裂的性质。塑性好坏可用断面收缩率
和伸长率 表示，通过静力拉伸试验得到。
2019/10/28
同济大学 建筑工程系 沈德洪
已足够用来考虑结构或构件的
塑性变形的发展。 钢材是符合理想中的弹性-塑性材料
ε0
ε
ε
0.15% 2.5%
塑性设计
简化的应力－应变曲线
2019/10/28
2019年第3章钢结构的设计方法.ppt
钢结构规范给出了各类钢材和连接的强度设计值。 （P381－3页，附录1）
2019/4/28
同济大学 建筑工程系 沈德洪
第3章 钢结构的设计方法
2）正常使用极限状态
对于正常使用极限状态，要求分别采用荷载的标准组合、频 遇组合和准永久组合进行设计，并使变形等设计值不超过相应的 规定限值。对于钢结构只考虑荷载的标准组合。
活荷载标准值应取1.3。
2019/4/28
同济大学 建筑工程系 沈德洪
第3章 钢结构的设计方法
fd
fy
R
fd 或f——钢材或连接材料强度设计值。
fk——钢材或连接材料强度标准值。
R——钢材或连接材料抗力分项系数，对于Q235 钢 R =1.087；Q345、Q390、Q420钢 R=1.111 。
第3章 钢结构的设计方法
（1）永久荷载分项系数 （G）
当其效应对结构不利时 --对可变荷载效应控制的组合，应取1.2; --对永久荷载效应控制的组合，应取1.35;
当其效应对结构有利时 --一般情况下应取1.0； --对结构的倾覆、滑移或漂浮验算，应取0.9。
（2）可变荷载的分项系数 （Q）
--一般情况下应取1.4； --对标准值大于4kN/m2的工业房屋楼面结构的
将各因素概括为两个综合随机变量——结构的抗力R、作用效应S。
>0，结构处于可靠状态 功能函数 Z=R-S =0，结构处于极限状态
<0，结构处于失效状态
Z=R-S 称为极限状态方程。 这样，结构可靠概率为 Ps=p{(R-S)≥0}
失效概率
Pf pz 0
•且可靠度 Ps=1-Pf
（1.3.3）
绝对可靠的结构是不存在的，只要Pf达到人们可以接受的程度是安全的。
同济大学土木工程施工第6章 钢结构工程 PPT
9
（二）弯卷成型
1．钢板卷曲 ➢ 钢板卷曲，是通过旋转辊轴对板料进行连续三点弯曲所形成的。
当制件曲率半径较大时，可在常温状态下卷曲； 如制件曲率半径较小或钢板较厚时，则需在钢板加热后进行。 ➢ 钢板卷曲按其卷曲类型可分为单曲率卷制和双曲率卷制。 单曲率卷制包括对圆柱面、圆锥面和任意柱面的卷制，操作简便，较
利用上、下两剪刀的相对运动来切断钢材，或利用锯片的切削运动把钢 材分离，或利用锯片与工件间的摩擦发热使金属熔件加工 （一）矫正
➢ 钢材使用前矫正的原因： 材料内部的残余应力及存放、运输、吊运不当等原因，会引起钢材原 材料变形； 在加工成型过程中，由于操作和工艺原因会引起成型件变形； 构件连接过程中会存在焊接变形等。 为了保证钢结构的制作及安装质量，必须对不符合技术标准的材料、
拉伸机矫正适用于薄板扭曲、型钢扭曲、钢管、带钢和线材等的矫正。 压力机矫正适用于板材、钢管和型钢的局部矫正。 多辊矫正机可用于型材、板材等的矫正。
8
➢ 3．手工矫正
✓ 钢材的手工矫正：采用锤击的方法进行，操作简单灵活。 ✓ 手工矫正特点：矫正力小、劳动强度大、效率低而用于矫正尺寸较小的
钢材。在缺乏或不便使用矫正设备时采用。
吊车梁翼缘板、支座支撑面等具有工艺性要求的加工面； 设计图纸中有技术要求的焊接坡口； 尺寸精度要求严格的加劲板、隔板、腹板及有孔眼的节点板等。 常用的边缘加工方法有铲边、刨边、铣边和碳弧电气刨边四种。
常用。 双曲率卷制可实现球面、双曲面的卷制。
10
➢ 钢板卷曲工艺包括预弯、对中和卷曲三个过程。 （1）预弯
✓ 板料进行预弯，使剩余直边弯曲到所需的曲率半径后再卷曲。 ✓ 预弯可在三辊、四辊或预弯压力机上进行。 （2）对中 ✓ 将预弯的板料置于卷板机上弯曲时，为防止产生歪扭，使板材的纵
（二）弯卷成型
1．钢板卷曲 ➢ 钢板卷曲，是通过旋转辊轴对板料进行连续三点弯曲所形成的。
当制件曲率半径较大时，可在常温状态下卷曲； 如制件曲率半径较小或钢板较厚时，则需在钢板加热后进行。 ➢ 钢板卷曲按其卷曲类型可分为单曲率卷制和双曲率卷制。 单曲率卷制包括对圆柱面、圆锥面和任意柱面的卷制，操作简便，较
利用上、下两剪刀的相对运动来切断钢材，或利用锯片的切削运动把钢 材分离，或利用锯片与工件间的摩擦发热使金属熔件加工 （一）矫正
➢ 钢材使用前矫正的原因： 材料内部的残余应力及存放、运输、吊运不当等原因，会引起钢材原 材料变形； 在加工成型过程中，由于操作和工艺原因会引起成型件变形； 构件连接过程中会存在焊接变形等。 为了保证钢结构的制作及安装质量，必须对不符合技术标准的材料、
拉伸机矫正适用于薄板扭曲、型钢扭曲、钢管、带钢和线材等的矫正。 压力机矫正适用于板材、钢管和型钢的局部矫正。 多辊矫正机可用于型材、板材等的矫正。
8
➢ 3．手工矫正
✓ 钢材的手工矫正：采用锤击的方法进行，操作简单灵活。 ✓ 手工矫正特点：矫正力小、劳动强度大、效率低而用于矫正尺寸较小的
钢材。在缺乏或不便使用矫正设备时采用。
吊车梁翼缘板、支座支撑面等具有工艺性要求的加工面； 设计图纸中有技术要求的焊接坡口； 尺寸精度要求严格的加劲板、隔板、腹板及有孔眼的节点板等。 常用的边缘加工方法有铲边、刨边、铣边和碳弧电气刨边四种。
常用。 双曲率卷制可实现球面、双曲面的卷制。
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➢ 钢板卷曲工艺包括预弯、对中和卷曲三个过程。 （1）预弯
✓ 板料进行预弯，使剩余直边弯曲到所需的曲率半径后再卷曲。 ✓ 预弯可在三辊、四辊或预弯压力机上进行。 （2）对中 ✓ 将预弯的板料置于卷板机上弯曲时，为防止产生歪扭，使板材的纵
同济大学土木工程学院 钢结构 第6章受弯构件
求解思路
EIyu'' Mx 0 EIω ''' GIt ' Mxu' 0
对式(c)求导一次，代入式(b)，得到关于 的微分方程。
(6-46b) (6-46c)
EIω
IV
GIt
''
(M
2 x
/
EIy )
0
(6-47)
其通解为： C1 cosh1z C2 sinh1z C3 sin2z C4 cos2z
非
圆
圆
截
截
面
面
构
构
件
件
原为平面的横 截面保持平面
原为平面的横截面不再保持平面，有 的凹进、有的凸出，此现象称为翘曲
构件扭转概念（续）
自由扭转
•如果扭转时轴向位移不受任何约束，截面可自由翘
曲变形，称为自由扭转。
•自由扭转时，各截面的翘曲变形相同，纵向纤维保
Mz
Mz
持直线且长度保持不变，构件单位长度的扭转角处
2 ( EIω )t
}
——考虑塑性变形影响的有效刚度
——弹性区用弹性模量，塑性区用切线模量
切线模量理论（非纯弯时）
——各截面有效刚度分布不均匀－－变刚度梁 ——方程难以求解
梁整体稳定的验算
整体稳定 验算公式
外弯矩
Mx
M crx
R
临界弯矩 抗力分项系数
绕x轴受压侧 毛截面抵抗矩
Mx Wx
M crx
By
——反映截面不对称程度的参数（反映 剪力中心在截面形心的上方或是下方）
By
1 2Ix
y(x2
y2 )dA
y0
2 ——纯弯曲:0; 均布荷载:0.46; 跨中集中荷载0.55
钢结构全套PPT教学课件
防腐防火处理效果评价
厚度检测
使用涂层测厚仪检测防腐防火 涂层的厚度，确保满足设计要 求。
耐腐蚀性测试
通过盐雾试验、湿热试验等模 拟环境测试方法，评估防腐处 理效果。
外观检查
观察防腐防火处理后的钢结构 表面是否平整、无气泡、无裂 纹等缺陷。
附着力测试
采用划格法或拉开法等测试方 法，检测防腐防火涂层与钢结 构基材的附着力。
结构分析与计算方法
结构分析方法
弹性力学方法、塑性力学方法、有限 元方法等。
计算内容
计算软件
SAP2000、ANSYS、ABAQUS等通 用有限元软件，以及专用钢结构分析 软件如Midas/Gen、3D3S等。
内力分析、变形计算、稳定性验算、 疲劳分析等。
构造措施与节点设计
01
02
03
构造措施
保证结构整体性和稳定性 的措施，如设置支撑、加 强刚度等。
认真阅读图纸，了解钢结构的构 造、节点形式和安装要求，掌握 相关技术标准和验收规范。
制定施工方案
根据工程特点和现场条件，制定 切实可行的施工方案，包括安装 顺序、吊装方法、安全措施等。
材料和设备准备
按照图纸要求，准备好所需的钢 材、连接件、紧固件等材料，以 及吊装设备、焊接设备、测量工 具等。
现场拼装和吊装技术
前景展望
随着城市化进程的加快和建筑业的持续发展，钢结构将在未来建筑领域中发挥更 加重要的作用。同时，随着新材料和新技术的不断涌现，钢结构的应用范围将进 一步扩大，市场前景广阔。
02 钢结构设计原理 与方法
设计基本原则与规范要求
设计基本原则
确保结构安全、适用、经济、美观；符合现行国家规范和行 业标准；考虑施工便利性和可持续性。
同济大学钢结构
同济大学钢结构第一章绪论1钢结构特点主要有哪些？p4-5答：1强度高、重量轻。
2材质均匀3塑性、韧性好4工业化成都高5拆迁方便6密闭性好7耐腐蚀性差8耐火性差第二章钢结构材料1钢材的机械性能有哪些，衡量指标各是什么？p10-13答：1）包括强度、塑性，冷弯性能和韧性等发面。
2）强度指标，屈服点，抗拉强度。
塑性指标：伸长率和截面收缩率来衡量。
冷弯性能：外形韧性指标：冲击荷载2低碳钢单向拉伸时的荷载——位移曲线有哪几个阶段？答：弹性阶段，弹塑性阶段，塑性流动阶段，受力的强化阶段。
P11图2-23影响钢材机械力学性能的因素有哪些，分别有何影响？p13答：1化学成分的影响2冶炼和轧制的影响。
3钢材的硬化4温度的影响5复杂应力作用的影响。
6应力集中的影响7残余应力的影响8重复荷载作用的影响4刚的牌号如何表示，钢材有哪些规格？p19p24答：1是采用国家标准《碳素结构钢》和《低合金高强度结构钢》的表示方法。
它由代表屈服点的字母、屈服点的数值、质量等级符号、脱氧方法符号等四个部分按顺序组成。
Q235——屈服点位235N/mm的A 级沸腾钢2沸腾钢、半镇静钢、镇静钢、特殊镇静钢第三章钢结构的设计方法1结构功能的极限状态的概念？p29答：承载能力极限状态：当结构或结构构件达到最大承载力或达到不适于继续承载的变形时的极限。
正常使用极限状态：结构或结构构件达到正常使用或耐久性能的某项规定限值时的极限状态2何为钢材的疲劳现象？钢材的疲劳强度是什么？疲劳破坏时对应的应力与哪些因素有关？p33-35答：1钢材在连续重复荷载的作用下，虽然应力低于抗拉强度，甚至低于屈服点，也有可能发生破坏，这种现象称为钢材的疲劳。
2刚才疲劳时对应的应力称疲劳强度。
31）集中应力的影响2）应力幅的影响3）应力比的影响4）应力循环次数的影响。
3规范规定的常幅疲劳设计公式是什么？p37（3-13）——计算部位的应力幅第四章钢结构的连接1.焊接如何分类？焊缝如何表示？答：P45图4-1平焊、立焊、横焊、仰焊。
同济大学钢结构基本原理课件 赵宪忠02
材料经历过塑性变形，
fy
再次加载时屈服点提高
p
/ 0
高温的影响 250℃, 蓝脆 600℃, 软化
影响钢材性能的因素
温度
影响钢材性能的因素
低温的影响
温度
冲击韧性的温度转变区
Ak
脆性破坏
转变过渡区域
塑性破坏
T
复杂应力与应力集中
复杂应力与屈服准则
折算应力 (von Mises stress)
最大的应力
应力比: min / max 1
max
t
min
Definition min
of
max
t
max
maxΒιβλιοθήκη t min max
min t
t
钢材疲劳破坏
第一种类型：最大应力法
工程应用的Goodman图
工程计算方法：
一定应力比时，对所要求的疲劳寿命
钢结构材料
主要内容
结构钢对材料基本性能的要求 影响钢材性能的一般因素 复杂应力与应力集中 疲劳破坏 钢材分类、规格和选用 结构钢材的新发展
结构钢对材料基本性能的要求
预备知识：钢材单向拉伸试验
标准拉伸试样
取样位置：钢板端部垂直于轧制方向 试样：形状与尺寸
标准加载方式
加载速率
纯剪应力状态: y f y / 3 0.58 f y
复杂应力与应力集中
应力集中
应力集中：因钢材缺陷或制作引起的几何突变，造成各点 钢材应力不均匀的状况 几何突变：孔洞、凹槽、锁孔、螺线、宽度或厚度突变
应力集中系数： K mn
m o
同济钢结构课程课件PPT之第七章 门式刚架结构设计_OK
（2）在刚架转折处（柱顶和屋脊）应沿房屋全长设置刚性系 杆；
（a）
（b）
屋面水平支撑布置
2021/8/21
16
（3）柱间支撑和屋面支撑必须布置在同一开间内，形成抵抗 纵向荷载的支撑桁架；
（4）屋面交叉支撑和柔性系杆可按拉杆设计，非交叉支撑中 的受压杆件及刚性系杆应按压杆设计；
（5）刚性系杆可由檩条兼作，此时檩条应满足对压弯构件的 刚度和承载力要求；
跨中受压翼缘设置一道拉条；当跨度大于6m时，宜在檩条 三分点处各设一道拉条（图3-13）；
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（3）当屋盖有天窗时，应在天窗两侧檩条之间设置 斜拉条和直撑杆；撑杆处应同时设置斜拉条，将檩条 沿屋面坡度方向的分力传到钢梁或钢柱上。
（4）拉条一般设置在离檩条上翼缘1/3高度处，当檩条
（a）单跨刚架 （b）双跨刚架 （c）多跨刚架
（d）带挑檐刚架 （e）带毗屋刚架 （f）单坡刚架
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2．门式刚架的尺寸
跨度：横向刚架柱轴线间的距离；
高度：地坪至柱轴线与横梁轴线交点的高度，根据使用要 求的室内净高确定。无吊车时，高度一般为4.5～9m；有吊车 时应根据轨顶标高和吊车净空要求确定，一般为9～12m。
托梁的形式和尺寸
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三、支撑体系布置
1．柱间支撑 （1）无吊车时柱间支撑的间距宜取30～45m；当有吊车时宜 设设在温度区段中部，或当温度区段较长时宜设在三分点处， 且间距不宜大于60m； （2）当建筑物宽度大于60m时，内柱列宜适当增加柱间支撑； （3）支撑与构件的夹角应在30°～60°范围内，宜接近45°； （4）柱间支撑可采用带张紧装置的十字交叉圆钢支撑，当桥 式吊车起重量大于5ｔ时，宜采用型钢支撑； （5）柱间支撑的内力，应根据该柱列所受纵向荷载（如风、 吊车制动力）按支承于柱脚基础上的竖向悬臂桁架计算；
（a）
（b）
屋面水平支撑布置
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（3）柱间支撑和屋面支撑必须布置在同一开间内，形成抵抗 纵向荷载的支撑桁架；
（4）屋面交叉支撑和柔性系杆可按拉杆设计，非交叉支撑中 的受压杆件及刚性系杆应按压杆设计；
（5）刚性系杆可由檩条兼作，此时檩条应满足对压弯构件的 刚度和承载力要求；
跨中受压翼缘设置一道拉条；当跨度大于6m时，宜在檩条 三分点处各设一道拉条（图3-13）；
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（3）当屋盖有天窗时，应在天窗两侧檩条之间设置 斜拉条和直撑杆；撑杆处应同时设置斜拉条，将檩条 沿屋面坡度方向的分力传到钢梁或钢柱上。
（4）拉条一般设置在离檩条上翼缘1/3高度处，当檩条
（a）单跨刚架 （b）双跨刚架 （c）多跨刚架
（d）带挑檐刚架 （e）带毗屋刚架 （f）单坡刚架
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2．门式刚架的尺寸
跨度：横向刚架柱轴线间的距离；
高度：地坪至柱轴线与横梁轴线交点的高度，根据使用要 求的室内净高确定。无吊车时，高度一般为4.5～9m；有吊车 时应根据轨顶标高和吊车净空要求确定，一般为9～12m。
托梁的形式和尺寸
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三、支撑体系布置
1．柱间支撑 （1）无吊车时柱间支撑的间距宜取30～45m；当有吊车时宜 设设在温度区段中部，或当温度区段较长时宜设在三分点处， 且间距不宜大于60m； （2）当建筑物宽度大于60m时，内柱列宜适当增加柱间支撑； （3）支撑与构件的夹角应在30°～60°范围内，宜接近45°； （4）柱间支撑可采用带张紧装置的十字交叉圆钢支撑，当桥 式吊车起重量大于5ｔ时，宜采用型钢支撑； （5）柱间支撑的内力，应根据该柱列所受纵向荷载（如风、 吊车制动力）按支承于柱脚基础上的竖向悬臂桁架计算；
2024版钢结构教学课件pptx
目录•钢结构基本概念与特点•钢材性能及选用原则•连接方法与构造要求•钢结构设计基本原理与方法•典型钢结构形式与设计实例•制作、安装与验收规范钢结构基本概念与特点钢结构定义及分类钢结构定义以钢材为主要材料，通过焊接、铆接、螺栓连接等方式构建而成的建筑结构。
钢结构分类根据结构形式和使用功能，可分为框架结构、网架结构、索膜结构等。
高强度钢材具有高的抗拉、抗压和抗剪强度，能够实现大跨度、重载设计。
延性好钢材在破坏前具有较大的变形能力，抗震性能优越。
施工速度快钢结构构件可预制化生产，现场安装简便，缩短建设周期。
节能环保钢材可回收利用，减少建筑垃圾对环境的污染。
0102 03耐腐蚀性差钢材易受到腐蚀，需要采取防护措施。
耐火性差钢材在高温下易失去承载能力，需采取防火措施。
对设计要求高钢结构设计需要考虑多种因素，如荷载、稳定性、连接等，对设计师的专业素养要求较高。
高性能钢材的应用研发和应用具有更高强度、更好耐腐蚀性和耐火性的钢材。
数字化设计与建造利用BIM等数字化技术，实现钢结构设计的精细化、智能化和自动化。
•绿色建造与可持续发展：推广钢结构建筑的绿色建造技术，提高建筑的环境友好性。
高层建筑利用钢结构的优势，实现高层建筑的安全、稳定和快速建设。
大跨度桥梁钢结构桥梁能够实现大跨度、重载设计，提高桥梁的通行能力和安全性。
发展趋势及应用领域工业厂房钢结构厂房具有建设周期短、灵活性强等特点，适用于工业生产的需要。
公共建筑如体育场馆、会展中心等公共建筑，钢结构能够实现复杂造型和快速建设的需求。
钢材性能及选用原则ABDC屈服强度钢材开始发生明显塑性变形时的应力，是衡量钢材承载能力的重要指标。
抗拉强度钢材在拉伸过程中所能承受的最大应力，反映了钢材的强度和韧性。
伸长率钢材在拉伸断裂后，标距段伸长的长度与原标距长度之比的百分率，表示钢材的塑性变形能力。
冲击韧性钢材在冲击载荷作用下吸收塑性变形功和断裂功的能力，反映钢材抵抗冲击载荷的能力。
钢结构ppt课件.ppt
二、钢结构的应用
1、重型结构及大跨度建筑结构。
二、钢结构的应用
2、多层、高层及超高层建筑结构。
二、钢结构的应用
3、塔桅等高耸结构。
二、钢结构的应用
4、钢－混凝土组合结构。
第二节 钢结构的设计方法
经济、安全、适用、耐久
颠覆 强度破坏
承载能力极 限状态 疲劳破坏
丧失稳定
极限状态设计法
变为可变体系
n
5、普通螺栓群偏心受剪承载力计算
Ni
N iF
F n
(NiTx )2
(NiF
NiTy )2
Nb v,min
NiT
T ri ri2
NiTx
T yi xi2 yi2
NiTy
T xi xi2 yi2
例题3、一厚度为12mm的钢板与H型钢柱的翼缘板（厚14mm） 通过8个C级普通螺栓连接，钢板均为Q345，螺栓直径为20mm， 孔径为21.5mm，F=200KN，e=100mm，螺栓水平间距为 120mm，竖向间距为80mm，验算螺栓强度。
3、按受力特点分：对接焊缝、角焊缝
三、高强度螺栓连接（摩擦型、承压型）
四、对接焊缝的计算
1、轴向受力的对接焊缝
N lwt
f
t
w或f
w c
2、对接焊缝承受弯矩和剪力共同作用
1、 max
Mymax Ix
ft
w或f
w c
2、
max
VSx I xt
f
w v
3、 2 3 2 1.1 ftw
第三节 角焊缝连接设计
一、角焊缝形式
侧面角焊缝 斜角焊缝
正面角焊缝
直角角焊缝
二、角焊缝截面形状
同济钢结构课程课件PPT之第三章 连接的构造和计算
本章导读（4）
本章的学习方法是：
1、认识实践作先导－－实物、图片、现场参观等 2、基本概念为基础－－传力机理、连接特性等 3、强化对构造要求的理解－－构造要求量多面广 4、典型连接例题、习题训练－－
适用环境、参数计算、设计和验算步骤、计算方法等
5、相关工程规范学习－－
《钢结构设计原理》 《建筑钢结构焊接技术规程》等。
钢结构连接的基本方式(1)
1.1 钢结构的基本连接方式
焊缝连接
螺栓连接
铆钉连接
钢结构连接的基本方式(2)
1.1 钢结构的基本连接方式
1.焊接连接
（冶金式）
使金属高温融化后形成整体 采用焊接材料： 电弧焊、气焊、电渣焊 不采用焊接材料： 电阻焊
2.紧固件连接
（机械式）
螺栓： 普通螺栓：精制螺栓(A、B级) 粗制螺栓(C级)
－－质量均匀，塑性、冲击韧性好，用于规则构件的工厂焊
气体保护焊 采用CO2气体（代替焊剂）、焊丝，电弧使焊丝熔化形成焊缝 CO2气体保护被焊金属与空气接触
电渣焊
利用电流通过熔渣所产生的电阻热熔化填充金属和母材，凝固后形成连 接
气焊
利用乙炔在氧气中燃烧形成的火焰融化焊条形成焊缝－－用于薄钢板 和小型结构焊接
焊
焊
2 焊接连接形式及特性（5）
焊丝
2.1 焊接工艺－－气体保护焊
• 采用CO2气体（代替焊剂）、焊丝 • 电弧使焊丝熔化形成焊缝 • CO2气体保护被焊金属与空气接触
焊接速度快，熔化深度大 可手工焊，也可自动化操作 目前工厂很常用的焊接方法 室外施焊要有避风措施，防止气孔、焊坑缺陷
高强度螺栓： 铆钉： 钉连接： (射钉、自攻螺钉、焊钉)
3.其他