钢结构基本原理ppt
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焊接方法（注意焊条的牌号和选用原则） 电弧焊： 电渣焊: 电流 液态熔渣 电阻热 电阻焊:电流 接件接触点表面电阻
焊接接头及焊缝形式： 1>分类 接头 相互位置 对接,搭接,“T”角接等 焊缝 截面形状 对接焊缝——受力性能较好 制造复杂 角焊缝——受力复杂 制造简单 2>施焊方式：平,立,俯,仰.
正面角焊缝：轴心力N作用 正应力沿长度方向均匀，但横截面上应力状态复杂。破坏可 能沿三个断面开展。 特点：强度，刚度大，塑性较差。
角焊缝强度条件的一般表达式简化原则: 1) 有较截面简化：he=hfcos450=0.7hf. 2) 应力简化：截面上应力均匀分布。 3)受力形式：受轴心力Nx,Ny作用。
i1
对于一般排架、框架结构，由可变荷载效应控制的组合， 可采用下式计算：
0 G Gk n QiQik f
i1
偶然组合：偶然作用的代表值不乘分项系数，与偶然作 用同时出现的可变荷载，应根据观测资料和工程经验采 用适当的代表值，具体的设计表达式及各种系数，应符 合专门规范的规定。
钢结构的材料学习要求：
钢 柱 上 焊 接 牛 腿 （ 腹 板 和 翼 缘 ）
梁柱节点：梁分别连接在柱的腹板和翼缘（连接角钢与
梁焊缝相连，与柱螺栓相连）
柱与柱间支撑与柱脚的连接
（柱脚已埋入混凝土地面以下）
梁
与
支
俯视
撑
间
的
连
接
仰视
连接学习要求：
1、掌握各种连接的特点和适用范围；
2、掌握对接焊缝、直角角焊缝、普通螺栓、高强度螺 栓连接的构造和计算；
思考：牛腿问题的处理？
在同时承 受较大正 应力和剪 应力的梁 腹板与翼 缘交接处 受拉区端 部的不利 点，还应 验算其折 算应力
角焊缝的构造和计算
角焊缝分类
1>按长度方向与外力作用方向：
正面角焊缝
侧面角焊缝
2>按截面形式：
普通型：hf之比 1：1 平坦型：hf之比 1：1.5 凹面型：hf之比1：1
钢结构基本原理
绪
论
设计理论：概率极限状态设计法
加工
建筑钢材
构件
（杆件）
理论指导
钢结构
良好的机 械性能
强塑韧 度性性
轴受拉
心弯弯
受构压
力件弯
构
构
件
件
焊栓铆 接接接
连接
可 焊
可靠性
性
安全性 耐久性 适用性
强度：抵抗破坏的能力 刚度：抵抗变形的能力 稳定性：保持原有平衡状态的能力
钢结构的设计方法
结构的功能要求
钝边d:手工焊 2mm ，自动焊4～8mm. 间隙a:手工焊 2～4mm，自动焊0～2mm
避免应力集中的措施
焊接宽度不同或相差4mm以上时，放坡≤1/4 设置引弧板：埋弧焊≤50mm；手工焊>20mm.
无法设引弧板时的处理：计算时扣除起落弧坑的影响
（每端减去t—对接焊缝或hf —角焊缝）
二对接焊缝计算
磷（氮）
——
——
——
——
降低热（冷） 脆，改善热加
工能力
热脆
冷脆
含量控制％
温度的影响
t由常温上升
fy, fu
E
t≤1500C
t在2500C左右
250~3500C
4000C
6000C
0
塑性
冲击韧性
其它
蓝脆 δ 徐变
降温过程的变化：低温冷脆
各种因素对钢材性能的影响
应力集中：应力集中越严重，出现同号三相应力场的应力水平越接近，
应力集中严重
传力平缓
正面角焊缝
直接动力荷载作用 侧面角焊缝
焊脚尺寸要求：
1）最小焊接脚尺寸：防止冷却过快形成裂纹
hf 取值要求：
hf min 1.5 tmax
自动焊用hfmin-1 自动焊用hfmin+1
且hfmin 在t≤4mm 时取hfmin=t
2）最大焊脚尺寸hfmax , 防止“过烧”及过大残余应力和变形。
钢材越趋于脆性。
温度：高温热塑性变形，低温冷脆（脆性温度转变区）
荷载类型：加载速度：低温脆性破坏
循环荷载 高周疲劳—— n 5104 fy 低周疲劳—— n＝102～5104 fy
疲劳：钢材在连续交变荷载作用下，会逐渐累积损伤、产生裂纹及裂纹
逐渐扩展，直到最后破坏，这种现象称为疲劳。 疲劳破坏具有突然性，破坏前没有明显的宏观塑性变形，属于脆性断裂。 其破坏过程经历裂纹的产生、裂纹的缓慢扩展和最后迅速断裂三个阶段， 是延时断裂。
焊接符号及标注方法：
1>符号：由图形符号,辅助符号,引出线组成。
2> 具体要求 图形符号 辅助符号
焊接质量级别：一、二、三级
将所能收集到的 焊缝符号Leabharlann Baidu表画 出并标明其含义
对接焊缝的构造
坡口要求： t很小(手≤6mm.自≤12mm I形 t=7～20mm单边V形 . J形或V 形 t>20mm形 U形 K形或X形
1:简化原则：对接焊缝可视为焊件截面的延续组成部分，即 焊接中的应力分布与原焊件原有的相同。
轴心力作用
＝ N
lwt
f
t
w或f
w c
M,N共同作用时（梁内）
矩 形 截
max
M
Wx
ftw
IT
面
max
VS w I wtw
f
w v
字 形 截
面
12＋3
2 1
1.1 ftw
问：为什么 ft w 前要乘以一系数1.1？
可靠度
概率度量
可靠性
定量描述
质量指标
安全性
安全度
适用性
耐久性
结构的极限状态： 承载能力极限状态 正常使用极限状态
承载能力极限状态表达式
基本组合 可变荷载效应控制的组合
0 G Gk Q1 Q1k n Qi ci Qik f
i2
永久荷载效应控制的组合
0 G Gk n Qi ci Qik f
3、熟悉焊缝质量检验规定；
3、了解焊接残余应力和变形的成因，熟悉焊接应力与 变形对结构工作性能的影响和减少焊接应力与变形的措 施；
连接概述
钢结构的连接方法： 焊接： 栓接 普通螺栓连接：A，B，C三级 高强螺栓连接 磨擦型高强度螺栓连接 承压型高强度螺栓连接 铆接：
比较：三者优缺点及使用范围比效。
焊件边缘 hfmin≤1.2tmin 防止咬边
t≤6mm hfmin≤t t>6mm hfmin＝t-(1~2)mm
3）其余各项要求详见教材，课后自学并记忆。
侧面角焊缝：轴心力N作用。 剪应力弹性阶段 分布均匀 塑性阶段 应力分布趋于均匀。 特点：塑性较好，破坏常由两端开始并沿450喉部截面迅速断裂。
1、掌握钢材的机械性能和钢材的机械性能指标，建筑 用钢的种类、规格和选用；
2、熟悉各种因素对钢材机械性能的影响，尤其是一些 特殊影响如冷脆、热脆、兰脆，钢材疲劳破坏的特征 等；
3、了解钢材疲劳计算
钢 结 构 的 材 料
化
含量增加
学
成
fy,fu
分
的
塑性
影
响
韧性
冷弯性能
可焊性
抗锈
其它
碳
硅（锰）
硫（氧）
焊接接头及焊缝形式： 1>分类 接头 相互位置 对接,搭接,“T”角接等 焊缝 截面形状 对接焊缝——受力性能较好 制造复杂 角焊缝——受力复杂 制造简单 2>施焊方式：平,立,俯,仰.
正面角焊缝：轴心力N作用 正应力沿长度方向均匀，但横截面上应力状态复杂。破坏可 能沿三个断面开展。 特点：强度，刚度大，塑性较差。
角焊缝强度条件的一般表达式简化原则: 1) 有较截面简化：he=hfcos450=0.7hf. 2) 应力简化：截面上应力均匀分布。 3)受力形式：受轴心力Nx,Ny作用。
i1
对于一般排架、框架结构，由可变荷载效应控制的组合， 可采用下式计算：
0 G Gk n QiQik f
i1
偶然组合：偶然作用的代表值不乘分项系数，与偶然作 用同时出现的可变荷载，应根据观测资料和工程经验采 用适当的代表值，具体的设计表达式及各种系数，应符 合专门规范的规定。
钢结构的材料学习要求：
钢 柱 上 焊 接 牛 腿 （ 腹 板 和 翼 缘 ）
梁柱节点：梁分别连接在柱的腹板和翼缘（连接角钢与
梁焊缝相连，与柱螺栓相连）
柱与柱间支撑与柱脚的连接
（柱脚已埋入混凝土地面以下）
梁
与
支
俯视
撑
间
的
连
接
仰视
连接学习要求：
1、掌握各种连接的特点和适用范围；
2、掌握对接焊缝、直角角焊缝、普通螺栓、高强度螺 栓连接的构造和计算；
思考：牛腿问题的处理？
在同时承 受较大正 应力和剪 应力的梁 腹板与翼 缘交接处 受拉区端 部的不利 点，还应 验算其折 算应力
角焊缝的构造和计算
角焊缝分类
1>按长度方向与外力作用方向：
正面角焊缝
侧面角焊缝
2>按截面形式：
普通型：hf之比 1：1 平坦型：hf之比 1：1.5 凹面型：hf之比1：1
钢结构基本原理
绪
论
设计理论：概率极限状态设计法
加工
建筑钢材
构件
（杆件）
理论指导
钢结构
良好的机 械性能
强塑韧 度性性
轴受拉
心弯弯
受构压
力件弯
构
构
件
件
焊栓铆 接接接
连接
可 焊
可靠性
性
安全性 耐久性 适用性
强度：抵抗破坏的能力 刚度：抵抗变形的能力 稳定性：保持原有平衡状态的能力
钢结构的设计方法
结构的功能要求
钝边d:手工焊 2mm ，自动焊4～8mm. 间隙a:手工焊 2～4mm，自动焊0～2mm
避免应力集中的措施
焊接宽度不同或相差4mm以上时，放坡≤1/4 设置引弧板：埋弧焊≤50mm；手工焊>20mm.
无法设引弧板时的处理：计算时扣除起落弧坑的影响
（每端减去t—对接焊缝或hf —角焊缝）
二对接焊缝计算
磷（氮）
——
——
——
——
降低热（冷） 脆，改善热加
工能力
热脆
冷脆
含量控制％
温度的影响
t由常温上升
fy, fu
E
t≤1500C
t在2500C左右
250~3500C
4000C
6000C
0
塑性
冲击韧性
其它
蓝脆 δ 徐变
降温过程的变化：低温冷脆
各种因素对钢材性能的影响
应力集中：应力集中越严重，出现同号三相应力场的应力水平越接近，
应力集中严重
传力平缓
正面角焊缝
直接动力荷载作用 侧面角焊缝
焊脚尺寸要求：
1）最小焊接脚尺寸：防止冷却过快形成裂纹
hf 取值要求：
hf min 1.5 tmax
自动焊用hfmin-1 自动焊用hfmin+1
且hfmin 在t≤4mm 时取hfmin=t
2）最大焊脚尺寸hfmax , 防止“过烧”及过大残余应力和变形。
钢材越趋于脆性。
温度：高温热塑性变形，低温冷脆（脆性温度转变区）
荷载类型：加载速度：低温脆性破坏
循环荷载 高周疲劳—— n 5104 fy 低周疲劳—— n＝102～5104 fy
疲劳：钢材在连续交变荷载作用下，会逐渐累积损伤、产生裂纹及裂纹
逐渐扩展，直到最后破坏，这种现象称为疲劳。 疲劳破坏具有突然性，破坏前没有明显的宏观塑性变形，属于脆性断裂。 其破坏过程经历裂纹的产生、裂纹的缓慢扩展和最后迅速断裂三个阶段， 是延时断裂。
焊接符号及标注方法：
1>符号：由图形符号,辅助符号,引出线组成。
2> 具体要求 图形符号 辅助符号
焊接质量级别：一、二、三级
将所能收集到的 焊缝符号Leabharlann Baidu表画 出并标明其含义
对接焊缝的构造
坡口要求： t很小(手≤6mm.自≤12mm I形 t=7～20mm单边V形 . J形或V 形 t>20mm形 U形 K形或X形
1:简化原则：对接焊缝可视为焊件截面的延续组成部分，即 焊接中的应力分布与原焊件原有的相同。
轴心力作用
＝ N
lwt
f
t
w或f
w c
M,N共同作用时（梁内）
矩 形 截
max
M
Wx
ftw
IT
面
max
VS w I wtw
f
w v
字 形 截
面
12＋3
2 1
1.1 ftw
问：为什么 ft w 前要乘以一系数1.1？
可靠度
概率度量
可靠性
定量描述
质量指标
安全性
安全度
适用性
耐久性
结构的极限状态： 承载能力极限状态 正常使用极限状态
承载能力极限状态表达式
基本组合 可变荷载效应控制的组合
0 G Gk Q1 Q1k n Qi ci Qik f
i2
永久荷载效应控制的组合
0 G Gk n Qi ci Qik f
3、熟悉焊缝质量检验规定；
3、了解焊接残余应力和变形的成因，熟悉焊接应力与 变形对结构工作性能的影响和减少焊接应力与变形的措 施；
连接概述
钢结构的连接方法： 焊接： 栓接 普通螺栓连接：A，B，C三级 高强螺栓连接 磨擦型高强度螺栓连接 承压型高强度螺栓连接 铆接：
比较：三者优缺点及使用范围比效。
焊件边缘 hfmin≤1.2tmin 防止咬边
t≤6mm hfmin≤t t>6mm hfmin＝t-(1~2)mm
3）其余各项要求详见教材，课后自学并记忆。
侧面角焊缝：轴心力N作用。 剪应力弹性阶段 分布均匀 塑性阶段 应力分布趋于均匀。 特点：塑性较好，破坏常由两端开始并沿450喉部截面迅速断裂。
1、掌握钢材的机械性能和钢材的机械性能指标，建筑 用钢的种类、规格和选用；
2、熟悉各种因素对钢材机械性能的影响，尤其是一些 特殊影响如冷脆、热脆、兰脆，钢材疲劳破坏的特征 等；
3、了解钢材疲劳计算
钢 结 构 的 材 料
化
含量增加
学
成
fy,fu
分
的
塑性
影
响
韧性
冷弯性能
可焊性
抗锈
其它
碳
硅（锰）
硫（氧）