钢结构与钢结构基础.doc

钢结构与钢结构基础钢结构特点:材料的强度高,塑性和韧性好,但压力会使强度不能充分发挥;材质均匀;钢结构制造简便,施工周期短;钢结构的质量轻;刚材耐腐蚀性差;钢材耐热不耐火;钢结构对缺陷较为敏感;钢结构的变形有时会控制设计;钢结构对生态环境的影响小。钢结构的应用范围:大跨度结构;重型厂房结构;受动力荷载影响的结构;可拆卸的结构;高耸结构和高层建筑;容器和其他构筑物;轻型钢结构。钢结构的极限应力状态:承载能力极限状态;正常使用极限状态。强度破坏是指构件的某一截面或连接件因应力超过材料强度而导致的破坏。土建钢结构用的钢材具有较好的塑性变形能,并且在屈服之后还会强化。压应力是使构件失稳的原因。许多钢构件用来承受多次重复的行动荷载,桥梁,吊车梁都属于这类构件。在反复循环荷载作用下,有可能出现疲劳破坏。设计钢结构需要处理两个方面的因素:一是结构和构件的抗力;二是荷载施加于结构的效应。结构内力分析可区别为弹性分析和非弹性分析。索和拱配合使用,常被称为杂交结构,这是结构形式的杂交。用作钢结构的钢材具有以下性能:较高的强度(抗拉强度和屈服点比较高);足够的变形能力(塑性和韧性性能好);良好的加工性能。任一点变形中都将包括有弹性变形和塑性变形两部分。其中塑性变形在卸载后不能恢复,故称为残余变形或永久变形。屈服点,抗拉强度和伸长率是钢材的三个重要力学性能指标。冷弯性能:根据试样厚度,按规定的弯心直径将试样弯曲180度,其表面及侧面无裂纹或分层则为“冷弯试验合格”。冷弯性能是判别钢材塑性变形能力及冶金质量的综合指标。与抵抗冲击作用有关的钢材的性能是韧性,韧性是钢材断裂时吸收机械能力的量度。钢材的可焊性受碳含量和合金元素含量的影响。%~%范围内的碳素钢,可焊性最好。影响钢材性能的因素:化学成份的影响,成材过程的影响,影响钢材性能的其他因素。钢是含碳量小于2%的铁碳合金。碳含量大于2%时则为铸铁,制造钢结构所用的材料有碳素结构钢中的低碳钢,低合金结构钢和高性能建筑结构用钢。硫是有害元素,属于杂质,当热加工及焊接使温度达到800-1000℃时,可能会出现裂纹,称为热脆。磷既是有害元素也是能利用的合金元素。磷是碳素钢中的杂质,它在低温下使钢变脆,这种现象称为冷脆。正火是属于最简单的热处理,把钢材加热至850-900℃并保持一段时间后在空气中自然冷却。淬火:是把钢材加热至900℃,保温一段时间,然后放入水或油中快速冷却。钢材在250℃附近有兰脆现象。约260℃~320℃时有徐变现象。兰脆现象指温度在250℃左右的区间内fu有局部性提高,fy有所回升,同时塑性有所降低,材料有转脆倾向。疲劳断裂:微观裂缝在连续重复荷载作用下不断扩展直至断裂的脆性破坏。出现疲劳断裂时,截面上的应力低于材料的抗拉强度,甚至低于屈服强度。疲劳破坏属于脆性破坏,塑性变形极小,因此是一种没有明显变形的突然破坏,危险性较大。(三阶段:裂纹的形成;裂纹缓慢扩展;最后迅速断裂)A级钢不提供冲击韧性保证;B,C,D,E级分别提供20℃,0℃,-20℃和-40℃的冲击韧性。钢绞线的抗拉强度比单根钢丝低10%-20%,弹性模量也有所降低。钢材选材时需要考虑的因素:荷载性质;应力状态;连接方法;工作环境;供货价格。抗震设防的钢结构,其受力在弹性范围的构件钢材,可以和需要验算疲劳的非焊接结构同样选用。其承