钢结构设计基础知识总结.ppt

,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,单击此处编辑母版标题样式,第三章,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,单击此处编辑母版标题样式,第四章,第二章 小结（,1/6,）,1.,对钢结构用材的要求：,较高的强度、足够的变形性能、良好的加工性能、对环境的良好适应性。,2.,钢材的机械性能,屈服强度、抗拉强度、延伸率、冷弯性能、冲击韧性,屈服强度：结构计算中材料强度标准，或材料抗力标准。,钢材屈服点,f,y,的高低和钢材晶粒的粗细有关，轧制次数多，钢材就薄，晶粒细，材质好，屈服点就高。,受压、受剪、受弯时的,关系基本同受拉,受压、受弯的强度指标取受拉时的数值,受剪的强度指标,f,yv,(,或,y,)=0.58,f,y,第二章 小结（,2/6,）,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,是衡量钢材强度、塑性及材质的一项综合指标。钢材的韧性与轧制方法、环境温度有关。,3.,钢材的可焊性,钢材的焊接性能受,含碳量,和,合金元素含量,的影响。,4.,各种因素对钢材的影响,化学成份的影响,成材过程的影响,钢材硬化的影响,温度的影响,应变硬化、时效硬化、应变时效硬化,正温范围：,200,以内，钢材材质变化很小,250,左右，出现兰脆现象,600,时，丧失承载力,负温范围：温度,，强度,，塑性,，,韧性,，,出现低温冷脆。,第二章 小结（,3/6,）,应力集中的影响,应力集中处常产生双向或三向的同号拉应力，使材料沿力作用方向塑性变形的发展受到很大约束，易使钢材开裂时也没有明显的塑性变形。,主应力同号时，不易屈服，塑性下降，越接近越明显，易发生脆性破坏。,主应力异号时，易屈服，破坏呈塑性，差别越大越明显。,疲劳断裂的过程：裂纹的形成,裂纹缓慢扩展迅速断裂,5.,钢材的延性破坏和非延性破坏,6.,疲劳断裂,7.,快速加荷效应,快速加荷使钢材的屈服点和抗拉强度提高，其不利效应在于影响能量吸收的能力。,第二章 小结（,4/6,）,8.,建筑钢材的类别,碳素结构钢：,Q235,第二章 小结（,5/6,）,低合金高强度结构钢：,Q345,、,Q390,、,Q420,第二章 小结（,6/6,）,9.,型钢规格,注意各种型钢的表示方法,热轧钢板,热轧型钢,角钢,工字钢,槽钢,H,型钢,T,型钢,冷弯薄壁型钢,第三章 小结（,1/,7,）,以轴心受力构件截面上的平均应力不超过钢材的屈服强度为计算准则。,1.,轴心受力构件的强度及截面选择,轴心受拉构件,强度,（,承载能力极限状态,）,刚度,（,正常使用极限状态,）,轴心受压构件,刚度,（,正常使用极限状态,）,强度,稳定,（,承载能力极限状态,）,第三章 小结（,2/,7,）,2.,梁的类型和强度,正应力计算采用弹塑性设计：允许截面有一定的塑性发展，塑性发展区深度为,a,=(1/81/4),h,，引入截面塑性发展系数,x,、,y,a,）绕,x,轴单向弯曲时,b,）绕,x,、,y,轴双向弯曲时,第三章 小结（,3/,7,）,梁的剪应力,梁的扭转,自由扭转,约束扭转,截面可自由翘曲变形；截面上只有剪应力，纵向正应力为零。,截面翘曲受到约束，截面上有弯曲扭转正应力、弯曲扭转剪应力和自由扭转剪应力。,闭口截面的抗扭能力要比开口截面的抗扭能力大的多。,局部压应力：,固定集中荷载，且没有设支承加劲肋；,移动荷载。,第三章 小结（,4/,7,）,折算应力：,当,与,c,异号时，,1,=1.2,；当,与,c,同号或,c,=0,时，,1,=1.1.,注意位置：同一截面的同一点同时存在的较大的,、,c,和,梁截面的选择：,轧制型钢梁：,组合截面梁：,计算,W,查型钢表,截面验算,计算,W,确定梁高,确定腹板厚度,确定翼缘尺寸,截面验算,截面验算时应计入自重的效应,第三章 小结（,5/,7,）,梁截面验算,强度验算,刚度验算,局部稳定验算,屈曲后强度验算,整体稳定验算,有整体失稳可能的梁,组合梁,弯曲正应力,剪应力,局部压应力,折算应力,第三章 小结（,6/,7,）,梁截面沿长度的变化：,单层翼缘,改变翼缘宽度,改变梁高,多层翼缘,切断最外层翼缘,一般只改变一次截面。若改变截面效益不大，则不改变。由整体稳定控制的梁，不宜沿长度改变截面。,第三章 小结（,7/7,）,3.,拉弯、压弯构件的应用和强度计算,强度计算公式：,双向压弯、拉弯构件：,单向压弯、拉弯构件：,第四章 总 结（,1/9,）,4.1,稳定问题的一般特点,一、失稳的类别,失稳：,分支点失稳、极值点失稳,1.,失稳的类别,2.,结构的屈曲后性能,屈曲后性能：,稳定分叉屈曲、不稳定分叉屈曲、跨越屈曲,二、一阶分析和二阶分析,三、稳定极限承载能力,切线模量理论、折算模量理论,第四章 总 结（,2/9,）,4.2,轴心受压构件的整体稳定性,1.,纵向残余应力对轴心受压构件整体稳定性的影响,焊接残余应力本身自相平衡，因而对构件的强度承载力并无影响。,焊接残余应力对稳定承载力是有影响的。,残余应力对构件稳定的不利影响对弱轴要比强轴严重。,2.,构件初弯曲对轴心受压构件整体稳定性的影响,3.,构件初偏心对轴心受压构件整体稳定性的影响,4.,杆端约束对轴心受压构件整体稳定性的影响,第四章 总 结（,3/9,）,5.,轴心受压构件整体稳定计算,弯曲屈曲（一般的双轴对称截面）,x,、,y,扭转屈曲（十字形截面）,min,x,、,y,z,=5.07,b,/,t,弯扭屈曲（单轴对称截面）,xz,4.3,实腹式柱和格构式柱的截面选择计算,假定长细比选择截面截面验算,第四章 总 结（,4/9,）,4.4,受弯构件的弯扭失稳,发生弯扭失稳的原因（受压上翼缘绕强轴失稳）,整体稳定系数,对于,均匀弯曲,的构件，当 时，整体稳定系数可按近似公式计算，,当算得的,b,0.6,时，不需要以,b,代替进行修正。,第四章 总 结（,5/9,）,不需验算整体稳定的情况：,受压翼缘上密铺铺板，且牢固相连；,H,型钢或工字形截面简支梁的受压翼缘的自由长度和宽度的比,值满足一定的条件；,箱形截面简支梁尺寸满足一定的要求。,整体验算,在最大刚度主平面内弯曲的构件：,在两个主平面内受弯曲作用的工字形截面构件：,第四章 总 结（,6/9,）,4.5,压弯构件的面内和面外稳定性及截面选择计算,弯矩作用平面内的稳定性,冷弯薄壁型钢或格构式柱绕虚轴弯曲：,实腹式截面：,对于单轴对称截面的压弯构件，还应补充验算：,实腹式构件弯矩作用平面内的稳定性：,第四章 总 结（,7/9,）,格构式压弯构件弯矩作用平面内的稳定性,弯矩作用在虚轴平面内，绕实轴弯曲：,弯矩作用在实轴平面内，绕虚轴弯曲：,格构式压弯构件弯矩作用平面外的稳定性,弯矩绕实轴作用：,弯矩绕虚轴作用：分肢稳定来保证,弯矩绕虚轴作用时格构式压弯构件的分肢稳定，分肢按轴心轴压构件验算,第四章 总 结（,8/9,）,4.6,板件的稳定和屈曲后强度的利用,轴心受压构件的板件稳定限值板件的宽厚比,受弯构件的板件稳定,翼缘,限值翼缘外伸部分的宽厚比,腹板,设置加劲肋，验算每个区格板件的稳定,加劲肋的布置和构造要求,第四章 总 结（,9/9,）,压弯构件的板件稳定限值板件的宽厚比,板件屈曲后强度的利用,第七章 钢结构的连接（,1/7,）,1.,连接的方式及特点,焊缝连接、铆钉连接和螺栓连接,2.,焊条的选择,焊条应与焊件钢材（主体金属）相适应。,Q390,、,Q420,钢选择,E55,型焊条,(E5500-E5518),Q345,钢选择,E50,型焊条,(E5001-E5048),Q235,钢选择,E43,型焊条（,E4300-E4328),不同钢种的钢材焊接，宜采用与低强度钢材相适应的焊条。,3.,焊缝缺陷,第七章 钢结构的连接（,2/7,）,4.,焊缝质量等级,三级焊缝,只要求对全部焊缝作外观检查，检查焊缝尺寸是否符合设计要求和有无看得见的裂纹、咬边等缺陷。,二级焊缝,：外观检查,+,无损检验（超声波探伤）合格，用于受较大拉应力的重要连接。,一级焊缝,：,外观检查,+,无损检验（超声波探伤、,X,射线探伤,）合格，用于抗动力、需要验算疲劳的重要连接。,一、二级对接焊缝金属强度与被焊金属强度相等。,5.,焊缝形式,对接焊缝和角焊缝,6.,焊缝代号,第七章 钢结构的连接（,3/7,）,7.,对接焊缝的构造要求,坡口形式,变截面钢板拼接,8.,对接焊缝的计算,轴心受力的对接焊缝,规范规定，当斜焊缝倾角,56.3,，即,tan,1.5,时，可认为对接斜焊缝与母材等强，不用计算。,受弯受剪的对接焊缝计算,第七章 钢结构的连接（,4/7,）,对于工字形、箱形、,T,形等构件除应分别验算最大正应力与最大剪应力外，还应验算腹板与翼缘交接处的折算应力：,轴力、弯矩、剪力共同作用时对接焊缝计算,危险点折算应力：,N,N,第七章 钢结构的连接（,5/7,）,9.,角焊缝的尺寸限制,焊脚尺寸,t,较厚焊件的厚度。,h,fmax,1.2,t,t,较薄焊件的板厚。,对板件（厚度,t,）边缘的角焊缝（贴边焊）：,当,t,6mm,时，,h,fmax,t,；,当,t,6mm,时，,h,fmax,t,-(1,2)mm,。,自动焊（熔深较大）：,焊件厚度,t,4mm,时：取,h,fmin,=,t,T,形连接单面角焊缝：,第七章 钢结构的连接（,6/7,）,焊缝长度,(,l,w,),l,wmin,8,h,f,和40mm,l,wmax,60,h,f,10.,角焊缝的计算,第七章 钢结构的连接（,7/7,）,11.,常用连接方式的角焊缝计算,用拼接板的对接连接,受轴心力角钢的连接,各种荷载作用下角焊缝的计算,12.,焊接热效应,13.,普通螺栓连接的构造和计算,螺栓的排列,各种荷载作用下普通螺栓连接的计算,14.,高强螺栓连接的构造和计算,