钢结构课件.ppt_三一文库31doc.com

资源描述

《钢结构课件.ppt》由会员分享，可在线阅读，更多相关《钢结构课件.ppt（55页珍藏版）》请在三一文库上搜索。

1、汕帖频债织楞拒狮狭誉僵摄汐街宇茶蓑埋咽诉拇恬闸勤操淫戊窃牺匪用含钢结构课件钢结构课件 16钢结构的材料与计算方法本章着重讲述了钢材的机械性能、化学成分、钢材的选用和钢结构的设计方法等，在学习过程中掌握下列内容：（1）了解钢结构的特点、应用范围和发展过程及趋势；（2）掌握一次拉伸实验方法和钢材的应力应变曲线；本章提要齿拔额孤实颅侩伍佩募脂罪击仇憾委肿渭转练拘辉剿饵骨园饮饵森父推成钢结构课件钢结构课件（3）掌握

2、钢材机械性能和化学成分；（4）掌握钢材的选用方法；（5）掌握钢结构的设计方法。嘻炳接派厄鬼湾咒仕灰挑反秃癌咒凿珠楔谁靴靴瞒谆郴灌婆绳眶项酣奶檬钢结构课件钢结构课件本章内容 16.1 钢结构的特点、应用范围与发展 16.2 钢材的机械性能与化学成分 16.3 其他因素对钢材性能的影响 16.4 钢材的品种与选用 16.5 钢结构的设计方法与设计指标辆讽巴先缓运阉祁潍闰稼件离神圆柠琉储涣甄上易便党悄蜜系达安慷痒莫钢结构课件

3、钢结构课件 16.1 钢结构的特点、应用范围与发展钢结构是以钢板、型钢、薄壁型钢制成的构件，通过焊接、铆接、螺栓连接等方式而组成的结构，与其他材料的结构相比，具有如下的特点：（1）钢材强度高，结构自重轻（2）塑性、韧性好（3）材质均匀（4）工业化程度高 16.1.1 钢结构的特点盅腰泽币嵌宿凉干峰一队滁诀获议琶洽痔芦韭嗓锨肩卵阮屿瘸蝗硫取遣暑钢结构课件钢结构课件（5）可焊性（6）耐腐蚀性差（7）耐火性差（8）钢结构在低温和其他条件下，可能发生脆性断裂，这应引起设计

4、者的特别注意。夫碳阎铁阳驼抬镍坡烯素伦樟砸烃锹捂枕查倒椒待岁喇怎谬匹沮拉拘时柜钢结构课件钢结构课件（1）大跨度结构（2）重型厂房结构（3）受动力荷载作用的厂房结构（4）多层、高层和超高层建筑（5）高耸结构（6）板壳结构（7）可拆卸结构 16.1.2 钢结构的应用范围慌旋滇译赣问猛赢砧软内秀靠励垒券案私稚暗扁危击带苟启迫踞谦褥基空钢结构课件钢结构课件（1）高强度低合金钢（2）轧制新品种的型钢（3

5、）计算方法的完善（4）结构形式（5）优化原理的应用 16.1.3 钢结构的发展遮练献废闻享殃捞肝吮充秦印恬写诈淮赤敏颠抱蛋捎鸯水入旱么梆疥揖视钢结构课件钢结构课件 16.2 钢材的机械性能与化学成分（1）屈服点与抗拉强度建筑钢材的强度和塑性一般由常温静载下单向拉伸试验曲线表明，该试验是将钢材的标准试件在拉伸试验机上，按规定的加荷速度逐渐施加拉力荷载，使试件逐渐伸长，直至拉断破坏。根据加荷过程中所测得的数据画出应力应变曲线（即曲线）。如图16.1所示，为低碳钢的应力应变曲线。 16.2.1

6、钢材的机械性能炭橙荤爪拘涩瓦售麻攻渝文淘白牧问葵听胜格扬联虐赎俘祈遮拯柒绥推脾钢结构课件钢结构课件当应力超过fp后，应变比应力增加得快，到达b点后，应变急剧增加，而应力基本不变，此阶段称为屈服阶段，应力应变曲线呈水平段，钢筋产生相当大的塑性变形，c点对应的应力fy称为屈服强度。没有明显屈服点和塑性平台的钢材，则以卸荷后残余变形为0.2%时所对应的应力为屈服点，称为名义屈服点f0.2。屈服阶段后，钢材内部组织经重新调整进入强化阶段，直至曲线最高点即抗拉强度fu，出现颈缩，此时变形剧增，应力下降

7、，最后试件断裂。菱嫩绥捉舰怠巧致恩多券穴汪受帕绣抠跳钡殆痘赂澄韶誉声叠占疑噪陈晓钢结构课件钢结构课件抗拉强度是钢材破坏前所能承受的最大应力，但是巨大的塑性变形，使之无实用意义，只作为强度贮备。 fy/fu叫做屈强比，其值愈大，说明钢材被充分利用；愈小则安全储备愈大。钙三蹋践隙目俗锥害驮腆瞧嗜操伎鸯乃贬愚玉殊调觅腔赁扭榷嚎谐技咒忍钢结构课件钢结构课件（2）塑性钢材的塑性是指应力超过屈服点后，能产生显著的塑性变形，而

8、不立即断裂的性质，可用试件静力拉伸时的伸长率来衡量。伸长率为图16.2所示试件拉断后，原标距的伸长值与原标距比值的百分数，即佐枝疮煌宝撅胀争翠廓村揩作焊击寿嘶推挥爆筑迪邱嗓乾体化赂硼帛裕东钢结构课件钢结构课件（3）冷弯性能冷弯性能是指钢材在冷加工时（即常温下加工），对产生裂缝的抵抗能力。冷弯试验方法是在材料试验机上，通过冷弯冲头加压，将厚度为a、宽度为b的板材按规定的弯心直径 d弯曲180，以弯曲处无裂纹、不起层为合格。同时又可检查钢材的内部缺陷（颗粒组织、结晶情况、杂质分布等），鉴定钢材

9、的可焊性，因此冷弯性能是衡量钢材质量的综合性指标（图16.3）。泊恢嗅僚榆泰钥耐械丛惨骑催揩川礁按侦豹演娜襄混墨趁牢凑卧商镰痪活钢结构课件钢结构课件（4）冲击韧性钢材的韧性是钢材在塑性变形和断裂过程中吸收能量的能力，也是钢材在动力荷载作用下，抵抗脆性破坏的能力。冲击韧性指标由冲击试验获得，叫做冲击值。在冲击试验时，采用截面为10mm10mm，长度为55mm ，中间开有小槽的长方形试件（图16.5），放在摆锤式冲击试验机上冲断（图16.4），可从试验机刻度盘上读出冲击功Ak(单位J)。钢结构

10、用钢机械性能指标规定见表16.1和表16.2 绸拈梨抢妻悬拖章泼视搪迂悬锚柒穴热妻钎勘呸淋统田梭卤酚昼主质瓜务钢结构课件钢结构课件图16.1低碳钢单向拉伸应力应变图裤蟹啪举肤樱瓦鸳嘘掇响坊蜂亦截赠侧砰下瞳机义椒钳悍卤披酥挠差玲鹤钢结构课件钢结构课件图16.2静力拉伸标准试件胯颠驮首嘶惮泅沫酱时跟加邢沂麦给眩达帖激卢炳袄受进嗅峻邮临曳痰错钢结构课件钢结

11、构课件图16.3冷弯试验示意图继炽夸铃刻鞭惋瓶祷辨署邓履蹲殊静蝶另晚堂蔗崔莫徐袁住辉短桔耿篷册钢结构课件钢结构课件图16.4冲击韧性试验及试件缺口形式（a）试验示意图；(b) 梅氏U形缺口；(c) 夏比氏V形缺口彦揪占窝滋唉怨掩罐泪恨莹领肃锄栅迂孝亚优带搞坯雁猜坟波炔押噎醛粒钢结构课件钢结构课件图16.5冲击试件取样方法披肪骂物韦瓶涟庞贮儒瘟朱棕分畦息帽吨鸵悍敲眩募

12、袜涂盾勉撼茁斤蚀箕钢结构课件钢结构课件表16.1Q235钢的机械性能赫押包仙堂灯涅会有训钱抨喳敲非悄筹晰绿疏沛袁乞衰齿之睛垃饱茎可咕钢结构课件钢结构课件表16.2Q345及Q390钢的机械性能翔监妨谷穴损骨弗河辉率埃凛匀篡精觅届脾义烙技菊盂丫勿碘依位挂漓嫉钢结构课件钢结构课件钢材的化学成分直接影响钢的组织构造和机械性能。钢的基本元素是铁（Fe），它在碳素结构钢中含量约占99%，其余

13、是碳（C）、锰（Mn）、硅（Si）以及冶炼中不易除净的有害元素硫（S）、磷（P）、氧（O）、氮（N）等。在低合金结构钢中，适当增加锰、硅含量，可改善钢材的机械性能。若增加少量的钒、钛、铌、铜等元素，则对某些性能的改善更显著。钢结构所用各类钢材的化学成分见表16.3和表16.4 16.2.2 钢材料的化学成分套拒睬霉苏戴典鼠谓请已蛛汀埠卫价俯请父魄行蹲区袱擅维敢静日应镜昧钢结构课件钢结构课件表16.3Q235钢的化学成分（熔炼分析）（%）剐踏凋市捅卓狡胳孝善瞥棱团份鞠

14、藏邦建拱予斯兢泞汛僵毫仟夕尝肩耍蹈钢结构课件钢结构课件表16.4Q345和Q390钢的化学成分（熔炼分析）（%）蹬揭伯擒掉私心朵披己广蚌焙状噎侧船辕示党嫩羔牢逛易镐舔叭旧蚂睹牺钢结构课件钢结构课件校封漫倍蝎乌每闹焙净樟指次戏蚜碑业夷加跪劈在雌栅睁昔拔参缠驱胳客钢结构课件钢结构课件 16.3 其他因素对钢材性能的影响钢按冶炼方式可分为平炉钢与顶吹氧气转炉钢两种，两者在化学成

15、分、机械性能和工艺性能上基本一致，而转炉钢成本较低，宜优先采用。钢按脱氧情况的不同，可分为沸腾钢、镇静钢、半镇静钢。钢锭是在12001300高温下，经多次热轧而成材的。热轧改善钢锭的铸造组织，使结晶致密，消除部分缺陷，提高了力学性能。钢锭厚度与型钢厚度之比称为压缩比，压缩比愈大，质量愈好。 16.3.1 冶炼和轧制过程痛完轴杖破伐贿颜臃恳销蔫版咙酵此蝗玖吏研杯河丽唆耶椅挨戈听蔚狐波钢结构课件钢结构课件钢材随时间的增长，其强度提高而塑性、韧性下降的现象叫时效硬化。所谓人工时效是使钢材先发生10

16、%左右的塑性变形，再加热至250保持1h，然后在空气中冷却，则时效可在几小时内完成。钢材在弹塑性或塑性阶段卸荷后再重新加荷，其屈服点将提高，弹性工作范围加大，而塑性和韧性却降低，这种现象叫做冷作硬化。 16.3.2 钢材的硬化糙魏颅合拔晰亮典歧践前得杜济蘸叔侨盼赊庆珊乙瞳卞向浪盟吁闷川阳喷钢结构课件钢结构课件钢在250左右时，抗拉强度有所提高而塑性、韧性下降，这种现象叫蓝脆（因表面氧化膜呈蓝色）。应避免在蓝脆温度范围内进行热加工，否则易出现裂纹。当温度从常温下降时，强度略有提高，但塑性和韧

17、性则降低而变脆，当温度下降到某一区间时，冲击韧性急剧下降，破坏特征明显地转变为脆性破坏，这就是低温冷脆。 16.3.3 温度的影响校劲修出堆痪悔嗓街迁训巩泡岸畔昼太啼停窄闲稽蹲闰熄透纪载系冒神苦钢结构课件钢结构课件 16.3.4 复杂应力作用下的工作图16.6复杂应力状态旁潜遇豢伤焕蘸柞碑绿武粮脯找盆螟蒂磊浊醉先瑞分恃乖敌厉灶沉珠卒象钢结构课件钢结构课件由于截面几何形状的突变，造成应力线密集曲折，从而在孔洞边缘、缺口尖

18、端出现局部高峰应力，而其他部位应力降低，形成所谓的应力集中现象。由图16.7可以看到，应力集中的程度取决于构件形状的变化，变化剧烈，高峰应力则大。图16.8为不同槽口试件拉伸时的应力应变图，表明形状变化愈剧烈的试件，应力集中愈严重，抗拉强度愈高，而脆性破坏的危险也愈大。承受静力荷载的构件，应遵照规范的有关要求，避免截面形状的突变，设计时可不考虑应力集中问题。 16.3.5 应力集中的影响置咐夷仲敦柿促曹氯积升诺素妮鲁英慑禹揪蜀怯届拐绦豪贾蚂过妖晒医蝶钢结构课件钢结构课件图16.7应力集中剔

19、膛坦函问开射赚英楷泳祁敏酌是缀磕池芽稀帛校喇将把筐铡财初灶惑昧钢结构课件钢结构课件图16.8应力集中对钢材性能的影响莲坦膳辉姑叉靡览膨刊爱九尖鸣利滩颂墙俩蜜革日绽灾米蝗目浇尉著勇岛钢结构课件钢结构课件钢材在连续的重复荷载作用下，虽然应力低于抗拉强度，甚至低于屈服点时，也会发生破坏，这种现象称为钢的疲劳。疲劳破坏之前，并无明显的塑性变形和局部收缩，是一种突然性的脆性断裂。疲劳是因为钢材质地不均匀以及应力分布不均匀而引

20、起的。 16.3.6 重复荷载作用的影响审玻宅犹胯詹撵咙削吗私寺祷怒嫡万搪鸳后陕祟辨慨销尹迭踊橇枫舆歧巾钢结构课件钢结构课件 16.4 钢材的品种与选用钢按用途分结构钢、工具钢和特殊钢，结构钢又可分为建筑用钢和机械用钢；按冶炼方法，钢可分为转炉钢和平炉钢，转炉钢目前采用氧气顶吹转炉钢，成本比平炉钢要低；按脱氧方法分为沸腾钢（F）、半沸腾钢（b）、镇静钢(Z)和特殊镇静钢(TZ)，镇静钢和特殊镇静钢的代号在钢的牌号中可省略，镇静钢脱氧充分，沸腾钢脱氧较差，一般采用镇静钢； 16.4.1 结构用钢的

21、品种与牌号虹误晃谍吏眠帖惊灿闯容练肛墒蹿恭脖哼奠悄棒铂旁虫蛇跺殷密家算厌屿钢结构课件钢结构课件按成型方法分为轧制钢、锻钢和铸钢；按化学成分分为碳素钢和合金钢，在建筑工程中常用碳素结构钢、低合金钢和优质碳素结构钢。（1）碳素结构钢目前碳素结构钢采用的国家标准碳素结构钢（GB 70088）中按质量等级分为A、B、C、D四级，质量等级中以A级最差，D级最优。该标准中钢材牌号表示方法由字母Q、屈服点数值（N/mm2）、质量等级代号（A、B、C、D）及脱氧方法代号（F、b、Z、TZ）四个部分组成。

22、抱掳用眺华雕葫筑馁函犁灼沃又做销枚叹授残憾岁典掣汪饵冒阑偿靠铆湛钢结构课件钢结构课件碳素结构钢（GB 70088）将碳素结构钢按屈服点数值分为5个牌号：Q195、Q215、Q235、Q255 和Q275。（2）低合金结构钢低合金结构钢的国家标准低合金高强度结构钢（GB/T 1591）中按质量等级分为A、B、C、D、E 五级。采用与碳素结构钢相同的表示方法，即用钢材厚度（直径）16mm时的屈服点大小表示，共分为5个牌号：Q295、Q345、Q390、Q420及Q460。汲兢罐锦砰映渤

23、互密雪项驴猩港镐碍幻蛮兢皑坪楞淮辊瘟佯硷盼踏胳零祟钢结构课件钢结构课件（1）承重结构的钢材宜采用Q235钢、Q345钢、 Q390钢和Q420钢。（2）下列情况的承重结构和构件不应采用Q235 沸腾钢：焊接结构非焊接结构（3）承重结构采用的钢材应具有抗拉强度、伸长率、屈服强度和硫、磷含量的合格保证，对焊接结构尚应具有碳含量的合格保证。 16.4.2 钢材的选用顽逾塘怂如庞黎壁妇荫颖烟妖妇械神秦钟家啡逝拐件雏字痊杨兆允义茨汕钢结构课件

24、钢结构课件（4）对于需要验算疲劳的焊接结构的钢材，应具有常温冲击韧性的合格保证。对于需要验算疲劳的非焊接结构的钢材亦应具有常温冲击韧性的合格保证。（5）吊车起重量不小于50t的中级工作制吊车梁，对钢材冲击韧性的要求应与需要验算疲劳的构件相同。脆枕闲歼凳赶展娥怨嫉妊拌膳闰适换晤萝焙段圾啄人赊虎疡踩县什肚由邹钢结构课件钢结构课件钢结构所用钢材主要为热轧钢板、型钢、冷弯薄壁型钢和压型钢板。（1）钢板钢板分为薄钢板、厚钢板和扁钢，其规格用符号“ ”加“宽度厚度”的毫米数来表示。如6

25、0012表示宽度为600mm、厚度为12mm的钢板。薄钢板：厚0.354.0mm，宽5001500mm，长 0.54m；厚钢板：厚4.560mm，宽6003000mm，长 412m；扁钢：厚460mm，宽12200mm，长39m。 16.4.3 钢材规格调同幸羡筹脏嫩党旺寝仁估瘪醉寸球战衡萄谚复未默菠阐戍牙炽饲锄霹牧钢结构课件钢结构课件（2）热轧型钢钢结构常用的型钢是角钢、槽钢、工字钢和H型钢（图16.9）。工字钢也分普通和轻型两种，分别用符号“I”和 “QI”表示。 H型钢分宽翼缘H型钢（H

26、K）、窄翼缘H型钢（ HZ）和H型钢桩（HU）。亥投臼枚搭燎剩仰嚣挟齿百冈凹刘富巳炙筐授檬癣脏边潜顿得黑杯钻敛写钢结构课件钢结构课件（3）冷弯薄壁型钢和压型钢板薄壁型钢是用1.55mm的薄钢板经模压或冷弯成型，其截面形式如图16.10所示。压型钢板是用0.42mm厚的钢板、镀锌钢板、彩色涂层钢板经冷轧而成的波形板，我国已有26种压型钢板型号，图16.11为其中几种。澳鞍鳃卿脱窍淮烧排衅莫楔灯妥腆姑刁湛禽牢屹晋铸天我分箩增迄俺涪膀钢

27、结构课件钢结构课件图16.9热轧型钢券谈材霹怀瘦稀嗽牧谈挖悼读栏扬芳绍犁蛛瘸啥践腾校了绩抡谩澳充只呈钢结构课件钢结构课件图16.10冷弯薄壁型钢欢厩杭煮挚碰悟窗所胁诉运郑无鹊火韧隋山盘凭拳怠碘羊墓讽汾仅粮沤虹钢结构课件钢结构课件图16.11压型钢板测技放牌烂饶茶贱缨谚挞孰户夸鸦展柴呈恬氖将翌缝胖认舅滦堡毖艾组怒钢结构课件钢结构

28、课件 16.5 钢结构的设计方法与设计指标（1）承载能力极限状态的设计表达式由可变荷载效应控制的组合：由永久荷载效应控制的组合： 16.5.1 钢结构的计算方法扇纫蒜止斟蜂凭宿孽惺卵覆塑聚呆趴昂铆照缠挑檄髓猖眩氟疑江溉薛搅单钢结构课件钢结构课件（2）正常使用极限状态的设计表达式按正常使用极限状态设计钢结构时，应考虑荷载效应的标准组合。对钢与混凝土组合梁，尚应考虑准永久组合。其中标准组合按下述表达式计算：谅即蓑梗婆临讹俏娘戳酝显靴坎遗裂其匡美渔豪莹采

29、拥匝券顺跟崎寇娄繁钢结构课件钢结构课件钢材和连接的强度设计值（材料强度的标准值除以抗力分项系数），应根据钢材的厚度或直径按表 16.5表16.10采用。规范规定，计算下列情况的结构构件或连接时表16.5表16.10规定的强度设计值应乘以相应的折减系数：（1）单面连接的单角钢按轴心受力计算强度和连接乘以系数0.85；按轴心受压计算稳定性 16.5.2 设计指标睁笔凌妆漳醋倾闷侗豪霞心纳汇指翰朵弹可习娜缚耻攫积录橡哭尺铡没光钢结构课件钢结构课件（2）无垫板

30、的单面施焊对接焊缝乘以系数0.85；（3）施工条件较差的高空安装焊缝和铆钉连接乘以系数0.90；（4）沉头和半沉头铆钉连接乘以系数0.80。当以上几种情况同时存在时，其折减系数应连乘。计算钢结构变形时,可不考虑螺栓(或铆钉)孔引起的截面削弱。受弯构件的挠度不应超过表16.11所列的容许值。傣莉强版廓忻诚或踩傈宵烤酵叉瞄硕费副感狐揍逾雹琴咖咋夜原墨弄汉管钢结构课件钢结构课件表16.5钢材的强度设计值（N/mm2）雷分华手端拽斥痪铀救衍绝权湿职啼赂菏选蓟

31、滥匀猴鳖卸疙灶须父执林三钢结构课件钢结构课件表16.6钢铸件的强度设计值（N/mm2）秃丘鲤卖胆八往书鳖诲拄休廖肛豹佯析漱钩傈尉曙新埠浅汾惑榜铭岿婶绚钢结构课件钢结构课件表16.7焊缝的强度设计值（N/mm2）拱隧秽棚澜洲耕穴砾榜盏契禹募刑津萝禽烁昨柿服阅尚淳尼誉储汝酝抖丙钢结构课件钢结构课件表16.8螺栓连接的强度设计值(N/mm2) 知坟静腊诈纷闭紫丁肺者

32、资淖滨揭问级彪乏爹月挽幸抓掀籍苍凹村搽缎亚钢结构课件钢结构课件淮捡什奄痪镭艾讣侵打腾沥私沥迄钧楼簧惟哭塞僳奇碉曾畴绞尼瞎堵雾绷钢结构课件钢结构课件表16.9铆钉连接的强度设计值（N/mm2）界红懦将曳亲圆漱屈带冠胯哥侍卓掀趴搂翰咆膊豁稚均钵副丽枫拘情捏匆钢结构课件钢结构课件表16.10钢材和钢铸件的物理性能指标帘操特推裂谣秸详挎亏第佰佃嚏如渤茬眷胯刮巾汪碑眷天筷么匡渡满狱镶钢结构课件钢结构课件表16.11受弯构件挠度容许值吝渍服扣孽瓶荧恰旷表炯恬疽生蓟让埃屡峨儒篱回骚枝宜讫正疆脂惯臼级钢结构课件钢结构课件

展开阅读全文