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1、 鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)原理 總復(fù)習(xí) 主講教師：張美霞 中國(guó)地質(zhì)大學(xué) (武漢 )網(wǎng)絡(luò)學(xué)院 考試范圍 一、緒論 二、鋼結(jié)構(gòu)的材料 三、鋼結(jié)構(gòu)的連接 四、軸心受力構(gòu)件 五、受彎構(gòu)件 六、拉彎和壓彎構(gòu)件 七、屋蓋結(jié)構(gòu) 試卷題型分析 一、填空題 主要考查鋼結(jié)構(gòu)的基本知識(shí) 根據(jù)題意在空格處添上相關(guān)內(nèi)容，涉及 1 7章所有 內(nèi)容， 10個(gè)空。 例題： 1、冷彎性能是判別鋼材 塑性 及 冶金質(zhì)量 的綜合指標(biāo)。 2、殘余應(yīng)力為構(gòu)件內(nèi)部 自相平衡 的內(nèi)力，其對(duì)構(gòu)件的 靜 力強(qiáng)度 無(wú)影響。 二、單項(xiàng)選擇題 主要考查鋼結(jié)構(gòu)的基本知識(shí) 根據(jù)題意，在給定的答案中選擇一項(xiàng)填入空格，涉及 1章的內(nèi)容， 10道題。 例題 1、鋼材的含碳

2、量大小與鋼材的（ D ） 無(wú)關(guān)。 A、強(qiáng)度； B、塑性； C、可焊性； D 、彈性 2、格構(gòu)式截面采用換算長(zhǎng)細(xì)比是因?yàn)椋?A ）。 A、考慮剪切變形影響； B、考慮彎曲變形的影響； C、考慮扭轉(zhuǎn)變形影響； D、考慮兩分肢協(xié)同工作。 三、簡(jiǎn)答題 主要考查鋼結(jié)構(gòu)的基本知識(shí) 根據(jù)題意，給出簡(jiǎn)單合理的解答，涉及 1 8章內(nèi)容， 4道 題。 例題 1、鋼結(jié)構(gòu)的特點(diǎn)有那些？ 2、焊縫連接有哪些優(yōu)缺點(diǎn)？ 試卷題型分析 四、計(jì)算題 2道題 1、角焊縫連接或螺栓連接 2、軸心受壓構(gòu)件（實(shí)腹式） 3、受彎構(gòu)件（截面選擇并驗(yàn)算） 4、壓彎和拉彎構(gòu)件的驗(yàn)算 注意問(wèn)題 基本參數(shù)的計(jì)算截面面積、截面慣性矩、截面抵抗矩、

3、回轉(zhuǎn)半徑、兩向計(jì)算長(zhǎng)度的取值、長(zhǎng)細(xì)比等； 穩(wěn)定系數(shù)給出表格，中間值內(nèi)插； 計(jì)算時(shí)單位的換算要統(tǒng)一； 熟悉基本計(jì)算公式和計(jì)算內(nèi)容。 試卷題型分析 第一章 緒論 1、鋼結(jié)構(gòu)的特點(diǎn) 鋼結(jié)構(gòu)是由鋼板、熱軋型鋼和冷加工成型的薄 壁型鋼制造而成。與其他材料的結(jié)構(gòu)相比具有以下 優(yōu)點(diǎn) ： （ 1）鋼材強(qiáng)度高，韌性、塑性好； （ 2）質(zhì)量輕，強(qiáng)重比大； （ 3）材質(zhì)均勻，符合力學(xué)假定，安全可靠度高； （ 4）制造簡(jiǎn)單，工廠化生產(chǎn)，工業(yè)化程度高，施工速 度快，施工周期短； （ 5）密封性好。 鋼結(jié)構(gòu)的 缺點(diǎn) 有： （ 1）鋼材耐熱但不耐火。 200攝氏度以內(nèi)時(shí)主要性能下降不多， 600攝氏 度時(shí)鋼材進(jìn)入塑性狀態(tài)不

4、能承載，設(shè)計(jì)規(guī)定鋼材表 面溫度超過(guò) 150后要采取隔熱措施； （ 2）鋼材易銹蝕，耐腐蝕性能差，維護(hù)費(fèi)用高；。 （ 3）鋼結(jié)構(gòu)在低溫和其他條件下，可能發(fā)生脆性斷裂。 第一章 緒論 2、鋼結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)方法 除 疲勞 計(jì)算采用容許應(yīng)力法外，鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范采用以 概 率理論為基礎(chǔ)的極限狀態(tài)設(shè)計(jì)方法 ， 用分項(xiàng)系數(shù) 的設(shè)計(jì)表 達(dá)式進(jìn)行計(jì)算。 兩種極限狀態(tài)承載能力極限狀態(tài)與正常使用極限狀態(tài)。 失效概率：結(jié)構(gòu)不能完成預(yù)定功能的概率。目前只能用近 似概率設(shè)計(jì)方法，采用可靠指標(biāo)表示失效概率 可靠度可靠性的概率度量，按照概率極限狀態(tài)設(shè)計(jì)法， 在規(guī)定的時(shí)間內(nèi)（設(shè)計(jì)基準(zhǔn)期分 5、 25、 50以及 100年）， 規(guī)定

5、的條件（正常設(shè)計(jì)、施工、使用、維護(hù)）完成預(yù)定功 能的概率。 可靠度的控制：控制失效概率小到一定水平?？煽康慕Y(jié)構(gòu) 設(shè)計(jì)指的是使失效概率小到可以接受程度的設(shè)計(jì)，絕對(duì)可 靠的結(jié)構(gòu)（失效概率等于零）是不存在的。 第一章 緒論 極限狀態(tài)設(shè)計(jì)表達(dá)式 (1) 對(duì)于承載能力極限狀態(tài)，結(jié)構(gòu)構(gòu)件應(yīng)采用荷載效應(yīng)的 基本組合和偶然組合進(jìn)行設(shè)計(jì) 基本組合 按下列極限狀態(tài)設(shè)計(jì)表達(dá)式中最不利值確定 ： 由 可變荷載 效應(yīng)控制的組合： 由 永久荷載 效應(yīng)控制的組合： RSSS n i QciQQQGG ikikk )( 2 0 11 RSS n i QciQGG ikik )( 1 0 第一章 緒論 0 結(jié)構(gòu)重要性系數(shù) ，按

6、下列規(guī)定采用：對(duì)安全等級(jí)為 一級(jí)或設(shè)計(jì)使用年限為 100年及以上的結(jié)構(gòu)構(gòu)件，不應(yīng)小 于 1.1；對(duì)安全等級(jí)為二級(jí)或設(shè)計(jì)使用年限為 50年的結(jié)構(gòu) 構(gòu)件，不應(yīng)小于 1.0；對(duì)安全等級(jí)為三級(jí)或設(shè)計(jì)使用年限 為 5年的結(jié)構(gòu)構(gòu)件，不應(yīng)小于 0.9； G 永久荷載分項(xiàng)系數(shù)，應(yīng)按下列規(guī)定采用：當(dāng)永久荷 載效應(yīng)對(duì)結(jié)構(gòu)構(gòu)件的承載能力不利時(shí)，對(duì)由可變荷載效 應(yīng)控制的組合應(yīng)取 1.2，對(duì)由永久荷載效應(yīng)控制的組合應(yīng) 取 1.35；當(dāng)永久荷載效應(yīng)對(duì)結(jié)構(gòu)構(gòu)件的承載能力有利時(shí)， 一般情況下取 1.0； 第一章 緒論 Q1, Qi 第 1個(gè)和第 i個(gè)可變荷載分項(xiàng)系數(shù)，應(yīng)按下 列規(guī)定采用：當(dāng)可變荷載效應(yīng)對(duì)結(jié)構(gòu)構(gòu)件的承載能力 不

7、利時(shí)，在一般情況下應(yīng)取 1.4，對(duì)標(biāo)準(zhǔn)值大于 4.0kN/m2的工業(yè)房屋樓面結(jié)構(gòu)的活荷載取 1.3；當(dāng)可變 荷載效應(yīng)對(duì)結(jié)構(gòu)構(gòu)件的承載能力有利時(shí)，應(yīng)取為 0； S 永久荷載標(biāo)準(zhǔn)值的效應(yīng)； SQ1k 在基本組合中起控制作用的第 1個(gè)可變荷載標(biāo)準(zhǔn) 值的效應(yīng)； SQik 第 i個(gè)可變荷載標(biāo)準(zhǔn)值的效應(yīng)； ci 第 i個(gè)可變荷載的組合值系數(shù)，其值不應(yīng)大于 1； R 結(jié)構(gòu)構(gòu)件的抗力設(shè)計(jì)值。 第一章 緒論 對(duì)于一般 排架、框架結(jié)構(gòu) ，可以采用簡(jiǎn)化設(shè)計(jì)表達(dá)式： 由可變荷載效應(yīng)控制的組合： 簡(jiǎn)化設(shè)計(jì)表達(dá)式中采用的荷載組合系數(shù)，一般 情況下可取 =0.9，當(dāng)只有一個(gè)可變荷載時(shí)，取 =1.0。 由永久荷載效應(yīng)控制的組

8、合仍按式計(jì)算： RSS n i QQGG ikik )( 1 0 RSS n i QciQGG ikik )( 1 0 第一章 緒論 偶然組合 對(duì)于偶然組合，極限狀態(tài)設(shè)計(jì)表達(dá)式宜按下列 原則確定：偶然作用的代表值 不乘以分項(xiàng)系數(shù) ； 與偶然作用同時(shí)出現(xiàn)的可變荷載，應(yīng)根據(jù)觀測(cè)資 料和工作經(jīng)驗(yàn)采用適當(dāng)?shù)拇碇怠?(2) 對(duì)于正常使用極限狀態(tài)，結(jié)構(gòu)構(gòu)件根據(jù)不同設(shè) 計(jì)目的，分別選用荷載效應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)組合、頻遇組 合和準(zhǔn)永久組合進(jìn)行設(shè)計(jì)，使變形、裂縫等荷載 效應(yīng)的鋼結(jié)構(gòu)的正常使用極限狀態(tài)只涉及變形驗(yàn) 算，僅需考慮荷載的標(biāo)準(zhǔn)組合： n i QciQGd ikkk SSSS 2 1 第一章 緒論 3、鋼結(jié)構(gòu)的應(yīng)

9、用和發(fā)展 應(yīng)用： （ 1）大跨度鋼結(jié)構(gòu) 鋼屋架、網(wǎng)架、網(wǎng)殼結(jié)構(gòu)、懸索結(jié)構(gòu)、 拱架結(jié)構(gòu)、橋梁結(jié)構(gòu) （ 2）重型廠房結(jié)構(gòu) （ 3）多層和高層建筑 （ 4）高聳建筑 電視塔、微波塔、通訊塔等 （ 5）輕型鋼結(jié)構(gòu) （ 6）容器和其他構(gòu)筑物等 第一章 緒論 鋼結(jié)構(gòu)的發(fā)展： （ 1）高性能鋼材（強(qiáng)度、塑性和韌性、耐火、耐候等） （ 2）對(duì)結(jié)構(gòu)承載能力的認(rèn)識(shí) 從構(gòu)件到整體、從彈性到彈塑性、計(jì)算手段的改進(jìn) （ 3）新型結(jié)構(gòu)形式 高強(qiáng)鋼索、鋼和混凝土組合結(jié)構(gòu)、雜交結(jié)構(gòu) （ 4）制造和安裝 機(jī)電一體化，用軟件把鋼材切割、焊接技術(shù)和 焊接標(biāo)準(zhǔn)集成一起，保證質(zhì)量又節(jié)省勞動(dòng)力。 第一章 緒論 第二章 鋼結(jié)構(gòu)的材料 第

10、1節(jié) 鋼結(jié)構(gòu)對(duì)材料的要求 鋼材種類繁多，規(guī)格、用途也不相同，對(duì)建筑結(jié) 構(gòu)用鋼來(lái)說(shuō)，主要有三方面的要求。 1、較高的強(qiáng)度：屈服強(qiáng)度（屈服點(diǎn)） fy和抗拉強(qiáng)度 fu。 2、較好的塑性及韌性：伸長(zhǎng)率和沖擊韌性值 Cv。 塑性好， 不易發(fā)生脆性破壞；韌性好，利于承受動(dòng)力荷載； 3、良好的加工性能與耐久性：包括可焊性、冷彎性能以 及耐腐性能； 據(jù)上要求 , 鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范 GB50017-2003推薦承重 結(jié)構(gòu)用鋼宜采用：碳素結(jié)構(gòu)鋼中的 Q235鋼及低合金高強(qiáng) 結(jié)構(gòu)鋼中的 Q345、 Q390和 Q420鋼四種鋼材。 第 3節(jié) 鋼材的力學(xué)性能 一、強(qiáng)度 屈服強(qiáng)度 fy 設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)值（設(shè)計(jì)時(shí)可達(dá)的最大應(yīng) 力

11、）； 抗拉強(qiáng)度 fu 鋼材的最大應(yīng)力強(qiáng)度， fu/fy為鋼材的 強(qiáng)度安全儲(chǔ)備系數(shù)。 理想彈塑性 工程設(shè)計(jì)時(shí)將鋼材的力學(xué)性能，假定 為一理想彈塑性體 二、塑性 鋼材產(chǎn)生塑變時(shí)而不發(fā)生脆性斷裂的能力 重要指標(biāo) 好壞決定結(jié)構(gòu)安全可靠度，內(nèi)力重分布， 保證塑性破壞，避免脆性破壞。 用伸長(zhǎng)率衡量 5（ 10） 第二章 鋼結(jié)構(gòu)的材料 三、韌性 鋼材在斷裂或塑變時(shí)吸收能量的能力，用于 表征鋼材抗沖擊荷載及動(dòng)力荷載的能力，動(dòng)力指標(biāo)， 是強(qiáng)度與塑性的綜合表現(xiàn)。用沖擊韌性衡量，分常溫 （ 20o）、零溫（ 0o）、負(fù)溫（ -20o、 -40o）要求區(qū) 分 。 四、冷彎性能 90o、 180o，鋼材發(fā)生塑變時(shí)對(duì)產(chǎn)生

12、裂紋 的抵抗能力，是判別鋼材塑性及冶金質(zhì)量的綜合指標(biāo)。 五、可焊性 鋼材在焊接過(guò)程中對(duì)產(chǎn)生裂紋或發(fā)生斷裂 的抵抗能力，以及焊接后具備良好性能的指標(biāo)。通過(guò) 焊接工藝試驗(yàn)進(jìn)行評(píng)定 第二章 鋼結(jié)構(gòu)的材料 第 4節(jié) 鋼材性能的影響因素 一、化學(xué)成分 C、 S、 P、 Mn、 Si 二、冶金與軋制 三、時(shí)效硬化 四、溫度正溫與負(fù)溫，熱塑現(xiàn)象、冷脆現(xiàn)象 五、冷作硬化 六、應(yīng)力集中與殘余應(yīng)力殘余應(yīng)力的概念以及它的影 響。 七、復(fù)雜應(yīng)力狀態(tài)強(qiáng)度理論，同號(hào)應(yīng)力，異號(hào)應(yīng)力。 第二章 鋼結(jié)構(gòu)的材料 第 6節(jié) 鋼材的疲勞 疲勞斷裂的概念 鋼結(jié)構(gòu)的疲勞斷裂是裂紋在連續(xù)重復(fù)荷載作用下不斷擴(kuò) 展以至斷裂的脆性破壞。 疲勞破

13、壞經(jīng)歷三個(gè)階段：裂紋的形成，裂紋的緩慢擴(kuò)展 和最后迅速斷裂。 與疲勞破壞有關(guān)的幾個(gè)概念 疲勞壽命（致?lián)p循環(huán)次數(shù)） 疲勞壽命指在連續(xù)反復(fù)荷載作用下應(yīng)力的循環(huán)次數(shù)，一 般用 n表示。規(guī)范規(guī)定，當(dāng)循環(huán)次數(shù) n不少于 50000次， 構(gòu)件應(yīng)進(jìn)行疲勞驗(yàn)算。 第二章 鋼結(jié)構(gòu)的材料 應(yīng)力循環(huán)特征 連續(xù)重復(fù)荷載之下應(yīng)力從最大到最 小重復(fù)一周叫做一個(gè)循環(huán)。應(yīng)力循環(huán)特征常用應(yīng)力 比來(lái)表示，拉應(yīng)力取正值，壓應(yīng)力取負(fù)值。 應(yīng)力幅 應(yīng)力幅表示應(yīng)力變化的幅度，用 =max- min表示，應(yīng)力幅總是正值。 要求：熟悉常幅疲勞的驗(yàn)算方法，對(duì)焊接和非焊接 結(jié)構(gòu)的驗(yàn)算方法要注意區(qū)分。 第二章 鋼結(jié)構(gòu)的材料 第 7節(jié) 鋼材的品種、

14、牌號(hào)與選擇 品種碳素鋼 Q235；低合金鋼 Q345、 Q390、 Q420 牌號(hào)的表示方法 Q、屈服強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)值、質(zhì)量等級(jí)（碳素 鋼 AD，低合金鋼 AE） ,冶金脫氧方法（ F、 b、 Z、 TZ） 鋼材選用的原則：既要使結(jié)構(gòu)安全可靠和滿足使用要求， 又要最大可能節(jié)約鋼材和降低造價(jià)，保證承重結(jié)構(gòu)的承 載力和防止在一定條件下可能出現(xiàn)的脆性破壞。 影響選擇的因素： 結(jié)構(gòu)的重要性（結(jié)構(gòu)的安全等級(jí)分一級(jí)（重要），二級(jí) （一般），三級(jí)（次要）、荷載情況（動(dòng)、靜荷載）、 連接方法（ Q235A不能用于焊接結(jié)構(gòu)）、環(huán)境溫度。 第二章 鋼結(jié)構(gòu)的材料 第三章 鋼結(jié)構(gòu)的連接 本章要掌握的內(nèi)容： （ 1）常用的連

15、接方式及其特點(diǎn) 焊接連接 普通螺栓連接 高強(qiáng)螺栓連接 （ 2）焊縫連接的計(jì)算： 對(duì)接焊縫、角焊縫的基本計(jì)算公式 角焊縫在軸力、彎剪、扭剪下的計(jì)算 角鋼采用角焊縫連接的設(shè)計(jì)計(jì)算 （ 3）螺栓連接的計(jì)算： 單個(gè)螺栓的破壞特征及其承載力計(jì)算 軸心受力、彎剪、扭剪下螺栓群的計(jì)算 第三章 鋼結(jié)構(gòu)的連接 第 1節(jié) 鋼結(jié)構(gòu)的連接方法與特點(diǎn) 焊接連接 對(duì)接焊縫，角焊縫 螺栓連接 普通螺栓，高強(qiáng)螺栓 鉚釘連接 已基本被高強(qiáng)螺栓代替。 第 2節(jié) 焊縫連接 一、焊接特性 1、焊接方法 電弧焊（手工，自動(dòng)埋弧以及氣體保護(hù) 焊）、電阻焊和氣焊。 2、特點(diǎn) 省材、方便、適用強(qiáng)；熱影響區(qū)變脆，殘余 應(yīng)力與變形，質(zhì)量變動(dòng)大。

16、 3、焊縫缺陷裂紋、氣孔、未焊透、夾渣、燒穿等。 4、焊接形式 按焊件相對(duì)位置平接（對(duì)接）、搭接以及垂直連接。 按施焊位置俯焊（平焊）、橫焊、立焊以及仰焊。 按截面構(gòu)造對(duì)接焊縫及角焊縫 第 3節(jié) 對(duì)接焊縫的構(gòu)造與計(jì)算 一、構(gòu)造 破口形式 I型、單邊 V型、 V型、 U型、 K型及 X型。 引、落弧板的設(shè)置 變厚度與變寬度的板件連接 1 ： 2.5斜面。 質(zhì)量等級(jí)與強(qiáng)度 一級(jí)綜合性能與母材相同； 二級(jí)強(qiáng)度與母材相同； 三級(jí)抗拉強(qiáng)度為母材的 85% 二、計(jì)算 同構(gòu)件。 第三章 鋼結(jié)構(gòu)的連接 第 4節(jié) 角焊縫的構(gòu)造與計(jì)算 一、構(gòu)造 第三章 鋼結(jié)構(gòu)的連接 二、受力特性 正面焊縫應(yīng)力狀態(tài)復(fù)雜，但內(nèi)力分布

17、均勻，承載力 高； 側(cè)面焊縫應(yīng)力狀態(tài)簡(jiǎn)單，但內(nèi)力分布不均，承載力 低。 破壞為 45o喉部截面，設(shè)計(jì)時(shí)忽略余高。 三、角焊縫的計(jì)算 分析焊縫受力，找出最危險(xiǎn)點(diǎn)；分析并計(jì)算各種外力 （ N、 M、 T、 V）對(duì)焊縫最危險(xiǎn)點(diǎn)上的應(yīng)力貢獻(xiàn)，對(duì) 同性質(zhì)的應(yīng)力進(jìn)行疊加；代入公式進(jìn)行驗(yàn)算。 wff f f f 22 第三章 鋼結(jié)構(gòu)的連接 端縫、側(cè)縫在軸向力作用下的計(jì)算： （ 1）端縫 垂直于焊縫長(zhǎng)度方向的應(yīng)力； he 角焊縫有效厚度 ,取 0.7hf； lw 角焊縫計(jì)算長(zhǎng)度，每條角焊縫取實(shí)際長(zhǎng)度減 2hf（每端減 hf）； ffw 角焊縫強(qiáng)度設(shè)計(jì)值； f 系數(shù)，對(duì)承受靜力荷載和間接承受動(dòng)力荷載 的結(jié)構(gòu)，

18、f =1.22，直接承受動(dòng)力荷載 f =1.0。 （ 2）側(cè)縫 f 沿焊縫長(zhǎng)度方向的剪應(yīng)力。 w ff we f flh N w f we f flh N 第三章 鋼結(jié)構(gòu)的連接 f 角鋼桿件與節(jié)點(diǎn)板焊接連接，承受軸向力 N： 在普通鋼屋架中，雙角鋼截面軸力腹桿與節(jié)點(diǎn)板的連接一 般多采用兩面?zhèn)群?；受有?dòng)力荷載時(shí)，可采用三面圍焊； 受力較小時(shí)，可采用 L形圍焊，圍焊的轉(zhuǎn)角處必須連續(xù)施 焊。 截面的軸線位置可由角鋼表查出 z0值得到，則焊縫的形心 應(yīng)在截面軸線上。 第三章 鋼結(jié)構(gòu)的連接 第三章 鋼結(jié)構(gòu)的連接 3. 彎矩、剪力、軸力共同作用下的頂接（ T形）連接角焊縫 : 角焊縫受 M、 N、 V的綜

19、合作用， N引起垂直于焊縫長(zhǎng)度方向 的應(yīng)力 fN； V引起沿焊縫長(zhǎng)度方向的應(yīng)力 fV； M引起垂直 于焊縫長(zhǎng)度方向，按三角形分布的應(yīng)力 fM；即： wf W f V f lh V A V 7.02 2 2 2 0. 7 6 2 0. 7 2 0. 7 N f w f f w M f w f f w V f w f f w NN A h l NM W h l VV A h l 2 2 2 0. 7 6 2 0. 7 2 0. 7 Nf wf f w Mf wf f w Vf wf f w NN A h l NM W h l VV A h l 最大應(yīng)力在焊縫的上端，其驗(yàn)算公式為 : NMf f f

20、 wff f f f 22 Vff 第 5節(jié) 焊接應(yīng)力和焊接變形 1、焊接應(yīng)力：焊接后冷卻時(shí)，焊縫與焊縫附近的鋼材不能 自由收縮，由此約束而產(chǎn)生的應(yīng)力稱為焊接應(yīng)力。 2、焊接應(yīng)力對(duì)結(jié)構(gòu)性能的影響： 1）對(duì)常溫下承受靜力荷載結(jié)構(gòu)的強(qiáng)度沒(méi)有影響； 2）會(huì)降低結(jié)構(gòu)的剛度； 3）由于焊接應(yīng)力使焊縫處于三向應(yīng)力狀態(tài)，阻礙了塑性變 形，裂紋易發(fā)生和發(fā)展，增加； 4） 降低疲勞強(qiáng)度； 5）降低壓桿的穩(wěn)定性； 6）使構(gòu)件提前進(jìn)入彈塑性工作階段。 第三章 鋼結(jié)構(gòu)的連接 3、焊接變形：鋼結(jié)構(gòu)構(gòu)件或節(jié)點(diǎn)在焊接過(guò)程中，局部區(qū) 域受到很強(qiáng)的高溫作用，在此不均勻的加熱和冷卻過(guò)程 中產(chǎn)生的變形稱為焊接變形。 4、減少焊接應(yīng)

21、力和焊接變形的方法： （ 1）采用適當(dāng)?shù)暮附映绦?，如分段焊、分層焊?（ 2）盡可能采用對(duì)稱焊縫，使其變形相反而抵消； （ 3）施焊前使結(jié)構(gòu)有一個(gè)和焊接變形相反的預(yù)變形； （ 4）對(duì)于小構(gòu)件焊前預(yù)熱、焊后回火，然后慢慢冷卻， 以消除焊接應(yīng)力。 5、合理的焊縫設(shè)計(jì)： （ 1）避免焊縫集中、三向交叉焊縫；（ 2）焊縫尺寸不 宜太大； （ 3）焊縫盡可能對(duì)稱布置，連接過(guò)渡平滑， 避免應(yīng)力集中現(xiàn)象；（ 4）避免仰焊。 第三章 鋼結(jié)構(gòu)的連接 第 7節(jié) 普通螺栓連接 一、連接性能與構(gòu)造 受剪連接的破壞形式 螺桿剪切、孔壁擠壓、板件凈 截面（直線、折線）拉斷、板端沖剪、螺桿受彎。前三 種需計(jì)算滿足，后兩種構(gòu)

22、造滿足（ e2d o； t5d ）。 受剪連接受力方向螺栓受力不均，一定長(zhǎng)度時(shí)需折減。 受拉連接以螺桿抗拉強(qiáng)度為承載力極限。 施工及受力要求，螺栓有排布距離要求（栓距、線距、 邊距、端距）。 分精制（ A、 B級(jí)）及粗制（ C級(jí)，不能用于主要受力連接） 第三章 鋼結(jié)構(gòu)的連接 第三章 鋼結(jié)構(gòu)的連接 二、計(jì)算 1、剪力螺栓 每個(gè)普通螺栓的抗剪承載力： 每個(gè)普通螺栓的承壓承載力： 式中 : nv 受剪面數(shù) d 螺桿直徑 同一方向承壓構(gòu)件較小總厚度 、 螺栓抗剪、抗壓強(qiáng)度設(shè)計(jì)值 b V 2 V b V 4 f dnN bCbC ftdN bCbVbm i nV ;m i n NNNN bCfbVf t

23、 第三章 鋼結(jié)構(gòu)的連接 2、拉力螺栓 抗拉承載力： 式中 : de 螺紋處有效直徑 ； 抗拉強(qiáng)度設(shè)計(jì)值，取 。 3、同時(shí)承受剪力和桿軸方向拉力的螺栓 式中 : 、 每個(gè)普通螺栓所承受的剪力、拉力 ； 、 、 每個(gè)普通螺栓抗剪、抗拉和承壓承載力 設(shè)計(jì)值。 4、螺栓群連接計(jì)算（ N、 V、 M、 T）：選最不利螺栓分析受力驗(yàn) 算。 b t 2 4 f dN eb t btf ff 8.0bt 1 2 b t t 2 b V NNNN V bCNN V bCNb tNbvN tNVN 第 8節(jié) 高強(qiáng)度螺栓連接 一、高強(qiáng)螺栓的受力性能與構(gòu)造 按計(jì)算原則分摩擦型與承壓型兩種，摩擦型連接以板件 間出現(xiàn)滑動(dòng)

24、作為抗剪承載力極限狀態(tài)，承壓型連接允許 接觸面滑動(dòng)以連接達(dá)到破壞的極限狀態(tài)作為設(shè)計(jì)準(zhǔn)則， 同普通螺栓（ Nbmin） 。 受拉連接時(shí)兩者無(wú)區(qū)別，都以 0.8P為承載力。 板件凈截面強(qiáng)度計(jì)算與普螺的區(qū)別為 50的孔前傳力。 由于承壓型設(shè)計(jì)的變形較大，直接承受動(dòng)荷不宜采用。 第三章 鋼結(jié)構(gòu)的連接 二、計(jì)算 、摩擦型螺栓連接計(jì)算 1、抗剪連接 2、抗拉連接 （抗彎時(shí) 中和軸可以認(rèn)為在螺栓群的形心軸線上 ） 3、拉剪共同作用 PnNN fbvv 9.0 PNN btt 8.0 1 b t t b v v N N N N 第三章 鋼結(jié)構(gòu)的連接 第三章 鋼結(jié)構(gòu)的連接 承壓型螺栓連接計(jì)算 計(jì)算方法同普通螺栓

25、連接，應(yīng)注意 當(dāng)剪切面在螺紋處時(shí)，其受剪承載力應(yīng)按螺紋處的有效 抗拉承載力 拉剪共同作用 抗彎時(shí) 中和軸可以認(rèn)為在螺栓群的形心軸線上 。 1 22 b t t b V V N N N N 2.1 b c V NN PNN btt 8.0 第四章 軸心受力構(gòu)件 本章要求掌握軸心受力構(gòu)件 （ 1）軸心受力構(gòu)件截面形式及破壞類型 （ 2）軸心受力構(gòu)件整體穩(wěn)定和局部穩(wěn)定的計(jì)算 （ 3）實(shí)腹軸心受力構(gòu)件的設(shè)計(jì) 第四章 軸心受力構(gòu)件 第 1節(jié) 概述 鋼結(jié)構(gòu)各種構(gòu)件應(yīng)滿足正常使用及承載能力兩種極限狀 態(tài)的要求。 正常使用極限狀態(tài)：剛度要求控制長(zhǎng)細(xì)比 承載能力極限狀態(tài)：受拉強(qiáng)度； 受壓強(qiáng)度、整體穩(wěn)定、局部穩(wěn)定

26、。 截面形式：分實(shí)腹式與格構(gòu)式 第 2節(jié) 強(qiáng)度與剛度 凈截面強(qiáng)度軸壓構(gòu)件如無(wú)截面消弱，由整穩(wěn)控制承載 力，可不驗(yàn)算截面強(qiáng)度（計(jì)算時(shí)要說(shuō)明）。 剛度控制長(zhǎng)細(xì)比，注意計(jì)算長(zhǎng)度的計(jì)算。 第 3節(jié) 軸壓構(gòu)件的整體穩(wěn)定 典型的失穩(wěn)形式 彎曲失穩(wěn)、扭轉(zhuǎn)失穩(wěn)及彎扭失穩(wěn)； 理想構(gòu)件的彈性彎曲穩(wěn)定 歐拉公式； 彈塑性彎曲失穩(wěn) 切線模量理論和雙模量理論； 實(shí)際構(gòu)件的初始缺陷 初彎曲、初偏心、殘余應(yīng)力； 初始缺陷的影響； 肢寬壁薄的概念； 格構(gòu)式截面綴條式與綴板式； 格構(gòu)式軸壓構(gòu)件換算長(zhǎng)細(xì)比的概念與計(jì)算； 格構(gòu)軸壓構(gòu)件兩軸等穩(wěn)的概念（實(shí)腹式同）； 單肢穩(wěn)定性的概念； 掌握整體穩(wěn)定的計(jì)算公式與方法。 第四章 軸心受力

27、構(gòu)件 第 4節(jié) 實(shí)腹式截面局部穩(wěn)定 局部穩(wěn)定的概念板件的屈曲，局部失穩(wěn)并不意味構(gòu)件 失效，但是局部的失穩(wěn)會(huì)導(dǎo)致整體失穩(wěn)提前發(fā)生；局部 穩(wěn)定承載力與支承條件、受力形式與狀態(tài)及板件尺寸有 關(guān)。 局部穩(wěn)定的保證原則保證整體失穩(wěn)之前不發(fā)生局部失 穩(wěn) 局部穩(wěn)定的控制方法限制板件的寬（高）厚比。 掌握工字形截面局部穩(wěn)定的計(jì)算公式與方法。 第四章 軸心受力構(gòu)件 第 5節(jié) 例題詳解 例題 1 右圖示軸心受壓構(gòu)件， Q235鋼，截面無(wú)消弱， 翼緣為軋制邊。 問(wèn)： 1、此柱的最大承載力設(shè)計(jì)值 N？ 2、局部穩(wěn)定是否滿足要求？ 44 cm1054.2 xI 43 cm1025.1 yI m2.5;cm8760 2

28、lA 第四章 軸心受力構(gòu)件 解： 1、整體穩(wěn)定承載力計(jì)算 對(duì) x軸： 翼緣軋制邊，對(duì) x軸為 b類截面，查表有： 對(duì) y軸： 翼緣軋制邊，對(duì) y軸為 c類截面，查表有： 由于無(wú)截面消弱，強(qiáng)度承載力高于穩(wěn)定承載力，故構(gòu)件的 最大承載力為： m2.50 ll x cm176.871054.2 4 AIi xx 1 5 06.30175 2 00 xxx il 934.0 x m6.22/0 ll y cm78.36.871025.1 3 AIi yy 1508.6878.35200 yyy il 650.0y kN122410215876065.0 3m i nm a x AfN 第四章 軸心受力

29、構(gòu)件 2、局部穩(wěn)定驗(yàn)算 較大翼緣的局部穩(wěn)定 結(jié)論：滿足要求 腹板的局部穩(wěn)定 結(jié)論：滿足要求 8.68,m a x m a x yx 1 0 030 m a x yftb 23 5)1.010(79.614/95/ m a x1 88.162 3 52 3 5)8.681.010( yw fth 23 5)5.025(4010/40 0/ m a x0 4.592 3 52 3 5)8.685.025( 第四章 軸心受力構(gòu)件 例 2、截面的幾何特征計(jì)算： 20 500 y xx 500 X 8 500 y 20 4933 10436.1)500492540500( 12 1 mmI x 4833

30、 10167.4)850050040(121 mmI y mmAIi xx 6.244 mmA Ii y y 77.1 3 1 第四章 軸心受力構(gòu)件 22 4 0 0 085 0 02205 0 0 mmA 第五章 受彎構(gòu)件（梁） 本章要掌握的內(nèi)容： （ 1） 受彎構(gòu)件 截面形式及破壞類型 （ 2） 受彎構(gòu)件 強(qiáng)度、穩(wěn)定和撓度的計(jì)算 準(zhǔn)確判斷應(yīng)予驗(yàn)算的截面和部位 各種應(yīng)力下的強(qiáng)度計(jì)算 整體穩(wěn)定的計(jì)算 (3)加勁肋的設(shè)計(jì)方法 (4)型鋼梁和焊接組合梁的設(shè)計(jì) 第五章 受彎構(gòu)件（梁） 第一節(jié) 概述 正常使用極限狀態(tài)：控制梁的變形 承載能力極限狀態(tài)：強(qiáng)度、整體穩(wěn)定、局部穩(wěn)定 梁的截面：型鋼梁與組合梁

31、第二節(jié) 梁的強(qiáng)度與剛度 梁在荷載作用下將產(chǎn)生彎應(yīng)力、剪應(yīng)力，在集中荷載作用處 還有局部承壓應(yīng)力，故梁的強(qiáng)度應(yīng)包括： 抗彎強(qiáng)度、抗剪 強(qiáng)度、局部成壓強(qiáng)度 ，在彎應(yīng)力、剪應(yīng)力及局部壓應(yīng)力共 同作用處還應(yīng)驗(yàn)算 折算應(yīng)力 。 1、抗彎強(qiáng)度 彈性階段：以邊緣屈服為最大承載力 彈塑性階段：以塑性鉸彎矩為最大承載力 彈性最大彎矩 塑性鉸彎矩 梁的 規(guī)范 計(jì)算方法 : 以部分截面發(fā)展塑性（ 1/4截面）為極限承載力狀態(tài) 單向彎曲 雙向彎曲 式中： 為塑性發(fā)展系數(shù)，查表。 fWMWM yny y xnx x ypnpn fWM fWM ynxnyx yx )()( )( yne fWM 第五章 受彎構(gòu)件（梁）

32、2、抗剪強(qiáng)度 3、腹板局部壓應(yīng)力 4、折算應(yīng)力 兩 同號(hào)取 1.1，異號(hào)取 1.2 5、梁的剛度 控制梁的撓跨比小于 規(guī)定的限制（為變形 量的限制） V wx ftIVS flt F zw c fcceq 1222 3 第五章 受彎構(gòu)件（梁） 第 3節(jié) 梁的整體穩(wěn)定 梁的失穩(wěn)機(jī)理、失穩(wěn)形式 側(cè)向彎扭失穩(wěn) 提高梁整體穩(wěn)定的措施：關(guān)鍵增強(qiáng)梁受壓翼緣的抗側(cè)移及扭 轉(zhuǎn)剛度，當(dāng)滿足一定條件時(shí)，就可以保證在梁強(qiáng)度破壞之前 不會(huì)發(fā)生梁的整體失穩(wěn)，可以不必驗(yàn)算梁的整體穩(wěn)定。 影響梁整體穩(wěn)定的因素：截面形式，荷載類型，荷載作用方 式，受壓翼緣的側(cè)向支撐。 第 4節(jié) 梁的截面設(shè)計(jì) 梁高度的確定 最小高度、最大高度

33、及經(jīng)濟(jì)高度。 第 5節(jié) 梁的局部穩(wěn)定與加勁肋 一、翼緣的局部穩(wěn)定 保證原則等強(qiáng)原則，臨界應(yīng)力不低于鋼材的屈服點(diǎn) yft b 235151 yft b 235131 第五章 受彎構(gòu)件（梁） 二、腹板加勁肋 腹板局部穩(wěn)定的設(shè)計(jì)原則 限制高厚比不經(jīng)濟(jì)，不采用 允許局部失穩(wěn)考慮屈曲后強(qiáng)度（輕鋼結(jié)構(gòu)采用） 用加勁肋減小腹板支承尺寸提高局穩(wěn)承載力（普鋼） 加勁肋的種類橫向、縱向及短加勁肋。 加勁肋的布置 加勁肋的構(gòu)造 支承加勁肋加強(qiáng)的橫向肋，除滿足橫向肋的構(gòu)造要求 外，還應(yīng)滿足受力要求。 第 8節(jié) 梁的拼接 掌握梁的工地拼接和工廠拼接的區(qū)別。 第五章 受彎構(gòu)件（梁） 例、某車間工作平臺(tái)次梁為簡(jiǎn)支梁，跨長(zhǎng)

34、5米，在梁的上翼緣 承受均布荷載作用，恒荷載標(biāo)準(zhǔn)值為 3.75KN/m(不含梁自 重 )，活荷載標(biāo)準(zhǔn)值為 22.5KN/m，梁的整體穩(wěn)定可以保證， 采用 Q235鋼，梁的允許撓度為 T=1/250， Q=1/300， 試選擇最經(jīng)濟(jì) HN型鋼截面并驗(yàn)算。 解： 1、假設(shè)梁自重為 0.5kN/m，梁受到的荷載標(biāo)準(zhǔn)值為： qk=3.75+0.5+22.5=26.75kN/m 梁受到的荷載設(shè)計(jì)值為： q=1.2*（ 3.75+0.5） +1.4*22.5=36.6kN/m 最大彎矩設(shè)計(jì)值： Mx=36.6*5*5/8=114.375kNm 根據(jù)抗彎強(qiáng)度選擇截面，需要的截面模量為： 3 6 5 0 6

35、6 4 52 1 505.1 103 7 5.1 1 4 mmfMW x x nx 第五章 受彎構(gòu)件（梁） 選用 HN346X174X6X9， Ix=11200cm4,g0=41.8kg/m，不需重新計(jì) 算。 其 Wx=649000mm3506645 mm3，跨中無(wú)孔眼，梁的抗彎強(qiáng)度足夠。 由于型鋼的腹板較厚，一般不必驗(yàn)算抗剪強(qiáng)度 ; 撓度驗(yàn)算： 在全部荷載標(biāo)準(zhǔn)值作用下： 在可變荷載標(biāo)準(zhǔn)值作用下： 滿足要求。 250 1 530 1 112000000206000 500075.26 384 5 3 l v l v TT 300 1 630 1 112000000206000 50005.22

36、 384 5 3 l v l v QQ 第五章 受彎構(gòu)件（梁） 第六章 拉彎與壓彎構(gòu)件 本章要掌握的內(nèi)容： （ 1） 拉彎與壓彎構(gòu)件 主要截面形式、應(yīng)用和設(shè)計(jì)要求 （ 2）截面正應(yīng)力的分布與部分塑性發(fā)展的概念 （ 3）強(qiáng)度計(jì)算公式和整體穩(wěn)定驗(yàn)算 第六章 拉彎與壓彎構(gòu)件 第 1節(jié) 概述 拉彎、壓彎構(gòu)件實(shí)際為軸力構(gòu)件與受彎構(gòu)件的組合 正常使用極限狀態(tài)控制構(gòu)件的長(zhǎng)細(xì)比 承載能力極限狀態(tài)強(qiáng)度、整體穩(wěn)定及局部穩(wěn)定 截面形式實(shí)腹式、格構(gòu)式（一般選用綴條式） 第 2節(jié) 拉、壓彎構(gòu)件的強(qiáng)度與剛度 理解公式中的 號(hào)意義與應(yīng)用（單軸對(duì)稱截面）。 注意塑性發(fā)展系數(shù)的取用（同梁） 剛度 控制構(gòu)件的長(zhǎng)細(xì)比 第 3節(jié) 壓

37、彎構(gòu)件的整體穩(wěn)定 整體穩(wěn)定包括兩方面彎矩作用平面內(nèi)的 彎曲失穩(wěn) 彎矩作用平面外的 彎扭失穩(wěn) 。 整體穩(wěn)定的計(jì)算 第 4節(jié) 實(shí)腹式壓彎構(gòu)件的局部穩(wěn)定 應(yīng)力梯度的概念 梁： 軸力構(gòu)件： 拉、壓彎構(gòu)件： fNNW MAN Exxx xmx x )8.01( 1 fNNW MAN Exxx xmx )25.11( 22 fWMAN xb xtx y 1 1.1 ExEx NN AElEIN xx xEx 222 0 2 m a x m i nm a x 2 0 20 第六章 拉彎與壓彎構(gòu)件 翼緣的局部穩(wěn)定受力簡(jiǎn)單，同梁按等強(qiáng)原則 腹板的局部穩(wěn)定受力復(fù)雜，影響因素多，等強(qiáng)原則。 第 5節(jié) 格構(gòu)式截面壓彎

38、構(gòu)件 一般宜采用綴條式，當(dāng)彎矩較小時(shí)也可以采用綴板式。 一般彎矩繞虛軸作用，特殊情況彎矩也可繞實(shí)軸作用。 彎矩繞實(shí)軸作用時(shí)，整體穩(wěn)定計(jì)算同實(shí)腹式截面，但平 面外穩(wěn)定計(jì)算時(shí)，穩(wěn)定系數(shù)應(yīng)按換算長(zhǎng)細(xì)比 0 x計(jì)算， 梁彎穩(wěn)定系數(shù) b 1.0。 第六章 拉彎與壓彎構(gòu)件 彎矩繞實(shí)軸作用時(shí)： 彎矩作用平面內(nèi)的整體穩(wěn)定 不考慮塑性發(fā)展 彎矩作用平面外的整體穩(wěn)定 不需驗(yàn)算 ，但需保證單 肢的兩向穩(wěn)定性。 單肢穩(wěn)定分肢相同時(shí)驗(yàn)算較大分肢；分肢不同時(shí)應(yīng) 分別驗(yàn)算兩單肢。 綴材設(shè)計(jì)按實(shí)際剪力及 中較大值。 局部穩(wěn)定：兩肢件應(yīng)按 軸壓構(gòu)件 控制局部穩(wěn)定 fNNW MAN Exxx xmx x )1( 1 0 1 y

39、IW x x yf AfV 2 35 85 第六章 拉彎與壓彎構(gòu)件 第七章 屋蓋結(jié)構(gòu) 1、屋架的形式： （ 1）三角形屋架：受力不均勻，剛度小，坡度大， 排水好，用于中、小跨度輕屋面結(jié)構(gòu) （ 2）梯形屋架：外形與彎矩圖較接近，受力好，省 材料 （ 3）人字形屋架：具有較好的空間感，制作時(shí)可不 起拱，可適應(yīng)不同的屋面坡度。 （ 4）平行弦屋架：腹桿長(zhǎng)度一致，桿件類型少，標(biāo) 準(zhǔn)化、工業(yè)化程度高。 2、屋蓋支撐 屋蓋支撐包括 上弦橫向水平支撐、下弦橫向水平支撐、縱向水 平支撐、垂直支撐、系桿。 支撐的作用： 保證結(jié)構(gòu)的空間整體作用； 避免壓桿側(cè)向失穩(wěn)，防止拉桿產(chǎn)生過(guò)大的震動(dòng)，增強(qiáng)屋架的 側(cè)向穩(wěn)定；

40、承擔(dān)和傳遞屋蓋的水平荷載（如風(fēng)荷載、地震荷載和懸掛吊 車水平荷載）； 保證結(jié)構(gòu)安裝時(shí)的穩(wěn)定和方便。 第 七 章 屋蓋結(jié)構(gòu) 3、簡(jiǎn)支屋架設(shè)計(jì) 1）屋架的內(nèi)力計(jì)算 基本假定 屋架的節(jié)點(diǎn)為鉸接； 所有桿件的軸線平直且都在同一 平面內(nèi)匯交于節(jié)點(diǎn)的中心；荷載都作用在節(jié)點(diǎn)上，且都 在屋架平面內(nèi)。 屋架上的荷載 永久荷載： 屋面材料、保溫層、防水層、吊車頂、檁條、支撐、 屋架、天窗架等結(jié)構(gòu)自重。 第 七 章 屋蓋結(jié)構(gòu) 第 七 章 屋蓋結(jié)構(gòu) 可變荷載： 屋面活荷載、積灰荷載、雪荷載、風(fēng)荷載、懸掛吊 車荷載等。屋面活荷載與雪荷載不同時(shí)出現(xiàn)，取兩者中 較大值計(jì)算。 荷載組合 永久荷載可變荷載 ；永久荷載半跨可變荷

41、載 ；屋 架、支撐和天窗架自重半跨屋面板重半跨屋面活荷 載 。 2）桿件的設(shè)計(jì)（軸心壓、拉桿；壓彎、拉彎桿件） 桿件的計(jì)算長(zhǎng)度 平面內(nèi) 弦桿、支座斜桿、支座豎桿 L0 x=L 其它受壓腹桿 L0 x=0.8L 平面外 弦桿 L0y為橫向支撐點(diǎn)間的距離 腹桿 L0y=L 側(cè)向支承點(diǎn)間距為 2倍節(jié)間長(zhǎng)度，且兩個(gè)節(jié)間弦桿內(nèi)力 不同的弦桿在平面外的計(jì)算長(zhǎng)度 “ ”、“ ”截面形式的桿件 L0=0.9L。 第 七 章 屋蓋結(jié)構(gòu) ）截面形式： 雙角鋼、 H型鋼、 T 型鋼等。 選擇原則： 構(gòu)造簡(jiǎn)單、施工方便、易于連接。對(duì)軸心壓桿， 應(yīng)使兩個(gè)主軸方向的長(zhǎng)細(xì)比接近，以達(dá)到經(jīng)濟(jì)的目的。 整體作用： 雙角鋼桿件為保證兩個(gè)角鋼共同工作，必須加 填板。在壓桿的桁架平面外計(jì)算長(zhǎng)度范圍內(nèi)，至少應(yīng)設(shè) 置兩塊填板。 第 七 章 屋蓋結(jié)構(gòu) 3）節(jié)點(diǎn)的設(shè)計(jì)步驟 據(jù)屋架幾何形式定出節(jié)點(diǎn)的軸線關(guān)系，桿件按比例 畫出，弦桿肢尖與腹桿距離滿足前述基本要求。 計(jì)算腹桿焊縫，一般腹桿焊縫厚度同肢厚，圖中作 出定位點(diǎn)。 計(jì)算弦桿與節(jié)點(diǎn)板的焊縫，假定焊縫厚度，計(jì)算長(zhǎng) 度，圖中作出定位點(diǎn)。 畫出節(jié)點(diǎn)板，將各定位點(diǎn)都包括在內(nèi)。 適當(dāng)調(diào)整焊縫厚度、長(zhǎng)度，重新驗(yàn)算。 第 七 章 屋蓋結(jié)構(gòu) 本講結(jié)束！