钢结构设计原理复习总结.doc

钢结构的特点:钢材强度高、塑性与韧性好2、钢结构的重量轻3、材质均匀,与力学计算的假定比较符合钢结构制作简便,施工工期短5、钢结构密闭性好6、钢结构耐腐蚀性差7、钢材耐热但不耐火钢结构可能发生脆性断裂钢结构的破坏形式钢材有两种性质完全不同的破坏形式,即塑性破坏与脆性破坏。钢结构所用材料虽然有较高的塑性与韧性,但一般也存在发生塑性破坏的可能,在一定条件下,也具有脆性破坏的可能。塑性破坏就是由于变形过大,超过了材料或构件可能的应变能力而产生的,而且仅在构件的应力达到了钢材的抗拉强度fu后才发生。破坏前构件产生较大的塑性变形,断裂后的断口呈纤维状,色泽发暗。在塑性破坏前,构件发生较大的塑性变形,且变形持续的时间较长,容易及时被发现而采取补救措施,不致引起严重后果。另外,塑性变形后出现内里重分布,使结构中原先受力不等的部分应力趋于均匀,因而提高了结构的承载能力。构件应力超过屈服点,并且达到抗拉极限强度后,构件产生明显的变形并断裂。常温及静态荷载作用下,一般为塑性破坏。破坏时构件有明显的颈缩现象。常为杯形,呈纤维状,色泽发暗。在破坏前有很明显的变形,并有较长的变形持续时间,便于发现与补救。脆性破坏前塑性变形很小,甚至没有塑性变形,计算应力可能小于钢材的屈服点fy,断裂从应力集中处开始。冶金与机械加工过程中产生的缺陷,特别就是缺口与裂缝,常就是断裂的发源地。破坏前没有任何预兆,破坏时突然发生的,断口平直并呈有光泽的晶粒状。由于脆性破坏前没有明显的预兆,无法及时察觉与采取补救措施,而且个别构件的断裂常会引起整体结构塌毁,后果严重,损失较大,因此,在设计,施工与使用过程中,应特别注意防止钢结构的脆性破坏。在破坏前无明显变形,平均应力也小(一般都小于屈服点),没有任何预兆。局部高峰值应力可能使材料局部拉断形成裂纹;冲击振动荷载;低温状态等可导致脆性破坏。平直与呈有光泽的晶粒。突然发生的,危险性大,应尽量避免。低碳钢的应力应变曲线:弹性阶段:OA段:纯弹性阶段A点对应应力:(比例极限)AB段:有一定的塑性变形,但整个OB段卸载时B点对应应力:(弹性极限)屈服阶段:应力与应变不在呈正比关系,应变增加很快,应力应变曲线呈锯齿波动,出现应力不增加而应变仍在继续发展。其最高点与最低点分别称为上屈服点与下屈服点;下屈服点稳定,设计中以下屈服点为依据。强化阶段:随荷载的增大,应力缓慢增大,但应变增加较快。当超过屈服台阶,材料出现应变硬化,曲线上升,至曲线最高处,这点应力fu称为抗拉强度或极限强度。颈缩阶段:截面出现了横向收缩,截面面积开始显著缩小,塑像变形迅速增大,应力不断降低,变形却延续发展,直至F点试件断裂。疲劳破坏:钢材的疲劳断裂就是微观裂纹在连续反复荷载作用下不断扩展直至断裂的脆性破坏。钢材的疲劳强度取决于构造状况(应力集中程度与残余应力)、作用的应力幅、反复荷载的虚幻次数,而与钢材的静力强度无明显关系。钢结构的连接方法:焊接连接:不削弱构件截面,构造简单,节约钢材,焊缝处薄。弱铆钉连接:塑性与韧性极好,质量容易检查与保证,费材又费工。螺栓连接:操作简单便于拆卸。焊接连接的优点:1、焊件间可以直接相连,构造简单,制作加工方便2、不削弱截面,节省材料3、连接的密闭性好,结构的刚度大4、可实现自动化操作,提高焊接结构的质量。缺点:1、焊缝附近的热影响区内,钢材的金相组织发生改变