钢结构主要知识点.docx

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塑性：承受静力荷载时，材料吸取变形的力量；韧性：承受动力荷载时，材料 吸取能量的力量；塑性好指构造在一般条件下不会因超载而突然破坏，只是变形增大，应力重安排，应力变化趋于平稳；韧性好指构造适宜在动力荷载下工 作，其良好的耗能力量和延性使钢构造具有优越的抗震力量。
钢构造极限状态分为承载力量极限状态和正常使用极限状态。承载力量极限状态包括构件和连接的强度破坏、疲乏破坏和因过度变形而不适于连续承载，构造和构件丧失稳定，构造转变为机动体系和构造倾覆。正常使用极限状态包括影响构造、构件和非构造构件正常使用或外观的变形，影响正常使用的振动， 影响正常使用和耐久性能的局部损坏〔包括混凝土裂缝〕。
钢构造必需满足的功能包括： 1〕构造应能承受在正常施工和正常使用时可能消灭的各种状况，包括荷载和温度变化、根底不均匀沉降以及地震作用等 2〕 在正常使用状况下构造具有良好的工作性能 3〕在正常维护下构造具有足够的耐久性 4〕在偶然大事发生时及发生后仍能保持必需的整体稳定性。
钢构造的适用范围：工业厂房、大跨构造、高耸构造、多层或高层建筑、承受 振动荷载影响及地震作用的构造、板壳构造、可拆卸或移动的构造、轻型钢结 构、钢-混凝土组合构造、其他构造。
塑性与脆性破坏的区分：塑性破坏是由于变形过大，超过了材料或构建可能的
应变力量而产生的，而且仅在构件的应力到达了钢材的抗拉强度 f
u
后才发生。
脆性破坏前塑性破坏很小，甚至没有塑性变形，计算应力可能小于钢材的屈服
点f ，断裂从应力集中处开头。
y
用作钢构造的钢材应满足 1〕较高的强度 2〕足够的变形力量 3〕良好的工艺性能 4〕对环境有良好的适应性。
伸长率：试件被拉断确实定变形值与试件原标距之比的百分数，其代表材料在 单向拉伸时的塑性应变的力量。
冷弯性能是鉴定钢材在弯曲状态下的塑性应变力量和钢材质量的综合指标。
可焊性指钢材经过焊接后保持原有机械性能的力量。
偏折指钢材中化学成分不全都和不均匀。
冷作硬化指冷弯、冷拉、冲孔等使钢材产生很大的塑性变形，从而提高钢的屈 服点，降低塑性和韧性的现象。
焊接优缺点：优点 1〕焊件间可以直接相连，构造简洁，制作加工便利 2〕不减弱截面，节约材料 3〕连接的密闭性好，构造的刚度大 4〕可实现自动化操作，提高焊接构造的质量；缺点 1〕焊缝四周的热影响区内，钢材的金相组织转变，导致局部材质变脆 2〕焊接剩余应力和剩余变形使受压构件承载力降低3〕焊接构造对裂纹很敏感，局部裂纹一旦发生，简洁扩展至整个截面，低温冷脆问题也较为突出。
焊接分为对接、搭接、T 形连接和角部连接。焊缝包括角焊缝和对接焊缝。
角焊缝按其与作用力的关系正面角焊缝、侧面角焊缝和斜焊缝，正面角焊缝长度方向与作用力垂直，承受正应力和剪力，焊跟处存在应力集中；侧面角焊缝 的焊缝长度方向与作用力平行，主要承受剪力，应力沿焊缝长度方向呈两端大
而中间小的状态，斜焊缝的焊缝长度方向与作用力倾斜。
焊接剩余应力对构造性能的影响 1〕焊接应力不影响构造的静力强度 2〕焊接剩余应力的存在增大了构造的变形，降低了构造的刚度 3〕焊接剩余应力使构件的有效面积和有效惯性矩减小，即构件的刚度减小，从而必定降低其稳定承 载力量 4〕在厚板或具有穿插焊缝的状况下，将产生三向焊接拉应力，阻碍了塑性变形的进展，增加了钢材在低温下的脆断倾向 5〕对构造的疲乏强度有明显的不利影响。
削减焊接应力和焊接变形的措施：1〕尽可能使焊缝对称于构件截面的中性轴， 以减小焊接变形 2〕承受适宜的焊脚尺寸和焊缝长度 3〕焊缝不宜过于集中 4〕 尽量避开两条或三条焊缝垂直穿插 5〕尽量避开在母材厚度方向的收缩应力 6〕 实行合理的施焊挨次 7〕承受反变形 8〕对于小尺寸焊件，焊前预热。
高强度螺栓摩擦型连接只依靠被连接板件间的摩擦力传递剪力，以剪力等于摩 擦力作为承载力量的极限状态。高强度螺栓承压型连接依靠螺栓栓杆承压和抗 剪来传递剪力，以螺栓或钢板破坏作为承压力量的极限状态。
影响轴心受压构件稳定性的因素：构件不同方向的长细比，构件的截面外形和尺寸，剩余应力的分布和大小，构件的初弯曲和初偏心，钢材种类。提高其稳 定性方法：把构件端部变成嵌固，在构件中间设侧向支承，使截面面积分布尽 量远离形心轴，尽量不用C 类截面，对于小构件，提高钢号也能提高稳定承载力。
实腹式轴心受压构件进展截面选择时考虑的原则：1〕面积的分布应尽量开展， 以增加截面的惯性矩和回转半径，提高柱的整体稳定承载力和刚度； 2〕两个主轴方向尽量等稳定，以到达经济的效果 3〕便于与其他构件进展连接，尽可
能构造简洁，制造省工，取材便利。
当轴压工字形截面的腹板高腹比不满足要求时，可以 1〕加厚腹板 2〕承受有效截面的概念进展计算 3〕在腹板中部设置纵向加劲肋。
格构式轴心受压构件，剪力造成的附加影响不能无视，承受换算长细比来考虑 缀材剪切变形对格构式轴心受压构件绕虚轴的稳定承载力的影响。
梁的设计必需同时满足承载力量极限状态和正常使用极限状态。承载力量极限状态包括强度、整体稳定和局部稳定三方面，设计要求在荷载设计值作用下， 梁的抗弯强度、抗剪强度、局部承压强度好折算应力均不超过相应的强度设计值；保证梁不会发生整体失稳；同时组成梁的板件不消灭局部失稳。正常使用 极限状态主要指梁的刚度，设计要求梁具有足够的抗弯刚度，即在荷载标准值作用下，梁的最大挠度不大于《钢构造设计标准》规定的容许挠度。
梁的弯曲应力的进展阶段包括 1〕弹性工作阶段：荷载较小时，截面上的弯曲应力均小于屈服点 fy，荷载连续增加，直至边缘纤维应力到达 fy，相应的弯 矩为梁弹性工作阶段的最大弯矩 2〕弹塑性工作阶段：荷载连续增加，截面上、
下各有一个高度为 a 的区域，其应力σ到达屈服点 f ，截面中间局部区域仍保
y
持弹性。3〕塑性工作阶段：当荷载连续增加，梁截面的塑性区便不断向内进展，弹性核心不断变小，当弹性核心完全消逝时，荷载不再增加，而变形却继 续进展，形成“塑性铰”，梁的承载力量到达极限。
梁的整体失稳：当荷载较小时，仅在弯矩作用平面内弯曲，当梁增大到肯定数 值后，梁在弯矩作用平面内弯曲的同时，将突然发生侧向弯曲和扭转，并丧失 连续承载的力量，这种现象称为梁的弯扭屈曲和整体失稳。措施：加强梁的受 压上翼缘，加大腹板厚度，铺设支撑。
当φ
b
大于时，梁已进入非弹性工作阶段，整体稳定临界应力有明显的降低，
必需对φ
b
进展修正。
梁的整体稳定性的影响因素：侧向刚度，自由扭转刚度，受压翼缘的自由长度，
梁端部支承条件，作用于梁上的荷载类型和作用位置。提高措施： 1〕增大梁的侧向抗弯刚度和抗扭刚度 2〕减小梁的 l /b 3〕加大受压翼缘宽度和增设侧
1 1
向支承点 4〕合理布置荷载分布形式及作用点位置 5〕梁端用夹支支座阻挡梁的侧向弯曲和扭转。
钢材的设计强度是依据屈服点确定的。
钢材的伸长率δ是反映材料塑性变形力量的性能指标。
四种厚度不等的 16Mn 钢钢板，其中最小钢板设计强度最高。
钢构造对动力何在适应性较强，是由于钢材具有良好的韧性。
钢材屈服点与钢构件发生脆性破坏物直接关系。
钢材的疲乏破坏属于脆性破坏。
钢种对钢材的疲乏强度影响不显着。
吊车梁的受拉下翼缘在不同板边的加工状况下，疲乏强度最高的是两侧边为轧 制边。
在一样螺栓直径的条件下，高强度螺栓摩擦型连接与承压型连接对螺栓孔的要 求，摩擦型连接孔要求略大，承压型连接孔要求略小。
焊接剩余应力对构件的静力强度物影响。
摩擦型连接的高强度螺栓在杆轴方向受拉时，承载力与螺栓直径有关。
承受轴心力作用的高强度螺栓摩擦型受剪连接中，其净截面强度验算公式σ
=N`/A ≤f，其中力 N`与轴心拉杆所受的力 N 相比 N`<N。
n
一般螺栓受剪连接主要有四种破坏形式，即螺杆破坏、孔壁挤压破坏、构件拉 断、端部钢板冲剪破坏。在设计时按螺杆破坏、孔壁挤压破坏、构件拉断进展 计算。
在改建、扩建工程中，以静载为主的构造，混合连接可以考虑共同工作的是侧 面角焊缝与高强度螺栓摩擦型连接。
高强度螺栓摩擦型连接与承压型连接相比，承载力计算方法不同。
C 级一般螺栓连接宜用于屋盖支撑的连接。
轴心受压柱端部铣寻常，其与底板的连接焊缝、铆钉或螺栓的计算应取柱最大 压力的 15%。
关于重级工作制吊车焊接吊车梁的腹板与上翼缘间的焊缝，可承受二级焊透对 接焊缝。
实腹式轴心受拉构件设计计算的内容为强度、刚度〔长细比〕。
对有孔眼等减弱的轴心受拉构件承载力，《钢构造设计标准》承受的准则为净 截面平均应力到达钢材屈服点。
预应力拉杆可不验算正常使用极限状态。
计算高强度螺栓摩擦型连接的轴心受拉构件的强度时，视具体状况计算净截面 强度和毛截面强度。
轴心受压构件设计计算时要满足强度、整体稳定、局部稳定、刚度〔长细比〕 的要求。
24. a 类截面的轴心受压构件稳定系数φ值最高是由于剩余应力的影响最小。
轴心受压构件整体稳定的计算公式 N≤Aφf，其物理意义是构件轴心设计值不超过构件稳定极限承载力设计值。
格构式轴心受压柱整体稳定计算时，使用换算长细比是考虑缀材剪切变形的影 响。
计算格构式轴心受压柱绕虚轴 x-x 轴整体稳定，其稳定系数应依据λ
ox
定。
查表确
双肢缀条式轴心受压柱绕实轴和绕虚轴等稳定的要求是λ
=√(λ 2+27A/A )
y x 1
双肢格构式轴心受压柱，实轴为 x-x 轴，虚轴为 y-y 轴，应依据λ =λ 。
ox y
为了到达经济效果，确定轴心受压实腹柱的截面形式时，应使两个主轴方向的 长细比尽可能接近。
提高轴心受压构件腹板局部稳定常用的合理方法是设置纵向加劲肋。
与柱单面连接的等边角钢缀条，按轴心受压构件计算稳定时，钢材强度设计值 应承受的折减系数是+λ，但不大于.
与柱单面连接的等边角钢缀条，按轴心受压构件计算连接强度时，焊缝强度设 计值的折减系数是.
当缀条承受单角钢时，按轴心受力验算其承载力，但必需将设计强度按《钢构造设计标准》中的规定乘以折减系数，缘由是单脚钢缀条实际为偏心受力构件。
轴心受压柱腹板局部稳定的保证条件是 h /t
0 w
强度与柱的长细比均有关。
不大于某一限值，此限值与钢材
工字形截面轴心受压构件腹板高厚比不能满足按腹板全截面有效进展计算的
要求时，可在计算腹板截面积时仅考虑计算高度两边缘 20t
√(235/f )的范围。
w y
验算工字形截面梁的折算应力，公式为√〔σ 2+3τ2〕≦β验算截面中验算点的正应力与剪应力。
f，式中στ应为
1
保证工字形截面梁受压翼缘局部稳定的方法是限制其宽厚比。
工字形截面梁受压翼缘宽厚比限值为 b/t≦15√〔235/fy〕，式中 b 为翼缘板外伸宽度。
工字形截面梁受压翼缘，保证局部稳定的宽厚比限值，对 Q235 钢为 b/t≦15， 对Q345 钢，此宽厚比限值应比 15 更小。
不考虑腹板屈曲后强度，工字形截面梁腹板高厚比 h /t =100 时，梁腹板可能
0 w
因剪应力引起屈曲，需设横向加劲肋。
配置加劲肋是提高梁腹板局部稳定的有效措施，当 h /t >170〔不考虑腹板屈
0 w
曲后强度〕时，腹板剪切失稳和弯曲失稳均可能发生，应同时配置纵向加劲肋 和横向加劲肋。
梁受固定集中荷载作用，当局部承压强度不能满足要求时，承受在集中荷载作 用处设置支承加劲肋是较合理的措施。
梁的支承加劲肋应设置在上翼缘或下翼缘有固定作用力的部位。
对于承受均布何在的热轧 H 型钢简支梁，应计算抗弯强度、抗剪强度、整体稳定、挠度。
最大弯矩和其他条件均一样的简支梁，当均匀弯矩作用时整体稳定最差。
跨中无侧向支撑的组合梁，当验算整体稳定缺乏时，宜承受加大受压翼缘板的 宽度。
为了提高荷载作用在上翼缘的简支工字形截面梁的整体稳定，可在上翼缘处设 侧向支撑，以减小梁出平面的计算长度。
在进展梁的整体稳定验算时，当计算的φ
b
应力大于比例极限。
用相应的φ
`代替，这说明梁的临界
b
在梁的整体稳定计算中，φ
`=1 说明所设计的梁不会丧失整体稳定。
b
单轴对称截面的压弯构件，应使弯矩绕非对称轴作用。
有侧移的单层钢框架，承受等截面柱，柱与根底固结，与横梁铰接，框架平面 内柱的计算长度系数μ为