(電大復(fù)習(xí))本科鋼結(jié)構(gòu)

第二章 鋼結(jié)構(gòu)的材料 2.1 對(duì)建筑用鋼材的性能要求 較高的強(qiáng)度：抗拉強(qiáng)度 fu和屈服強(qiáng)度 fy 足夠的變形能力：塑性和韌性 良好的加工性能：冷加工、熱加工、可焊性 2.2 鋼材的主要性能及其鑒定 1、單軸拉伸時(shí)的工作性能 條件：標(biāo)準(zhǔn)試件，常溫（ 20）下緩慢加載，直到拉斷破壞，一次完成。 標(biāo)準(zhǔn)試件 l0 / d =5， 10； l0 標(biāo)距； d 直徑 彈性階段： E 為常量 彈塑性階段： E為變量 塑性階段： E 為零，失去承載的能力。 應(yīng)變硬化階段：又恢復(fù)承載的能力，但很快被拉斷。 一次拉伸試 驗(yàn)中重要指標(biāo)： 屈服強(qiáng)度 fy： 材料強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)值，當(dāng)結(jié)構(gòu)或構(gòu)件截面 s fy時(shí)，認(rèn)為結(jié)構(gòu)或構(gòu)件喪失了繼續(xù)承載的能力。 fy= s0.2（名義屈服點(diǎn)）。 抗拉強(qiáng)度 fu： 構(gòu)件的最大承載力，直接反映鋼材的內(nèi)部組織的優(yōu)劣， fu愈高，強(qiáng)度儲(chǔ)備愈高。 fu/ fy 強(qiáng)屈比，鋼材塑性設(shè)計(jì)的一個(gè)重要條件。 伸長(zhǎng)率 %100001 l ll 衡量鋼材塑性的主要指標(biāo)。 冷彎性能 在冷彎試驗(yàn)中表現(xiàn)的性能，既能看出鋼材塑性變形的能力，又可看出鋼材的冶金質(zhì)量。 沖擊韌 性 n 鋼材抵抗沖擊作用的能力。 n 用沖擊韌性值 ak 表示： ak 值大，韌性好。 nak值的測(cè)定：通過試驗(yàn)： （ 1）梅式 U型缺口： ak 值 （ 2）夏比 V型缺口： CV 可焊性n 鋼材采用一定的焊接方法、焊接材料、焊接工藝參數(shù)及一定的結(jié)構(gòu)形式等條件下，獲得合格焊縫的難易程度。 n 與含 C量和合金元素有關(guān)。 2.3 影響鋼材性能的因素 1、化學(xué)成分： nC（碳）：形成鋼材強(qiáng)度的主要成分。 nMn（錳） :弱脫氧劑。 nSi（硅） :強(qiáng)脫氧劑 nV(釩）、 Nb（鈮）、 Ti（鈦）：合金元素 nAl（鋁）、 Cr（鉻）、 Ni（鎳）： Al是強(qiáng)脫氧劑，用于補(bǔ)充脫氧。 Cr、 Ni為合金元素。 有害元素： nS（硫）：熱脆 nP（磷）：冷脆 nO（氧）、 N（氮）： 2、成材過程的影響 n 冶煉：平爐、轉(zhuǎn)爐 n 澆鑄：鋼水 鋼錠 初軋 成材（傳統(tǒng)工藝） 鋼水 連鑄機(jī) 鋼坯 成材（新工藝） n 軋制：改善內(nèi)部組織結(jié)構(gòu) n 熱處理：顯著提高強(qiáng)度 3、其它因素 n 冷加工硬化：強(qiáng)度提高，塑性、韌性降低。 n 溫度：正溫、負(fù)溫 n 應(yīng)力集中：易發(fā)生脆性破壞。 2.4 鋼材延性破壞和非延性破壞、 循環(huán)加載和快速加載的效應(yīng) 1、 延性破壞和非延性破壞（塑性破壞和脆性破壞） 破壞特點(diǎn)： 塑性破壞（延性破壞）：有屈服現(xiàn)象，破壞前有較大的塑性變形； 脆性破壞（非延性破壞）：無屈服現(xiàn)象，破壞前沒有塑性變形或只有很小的塑性變形。 將結(jié)構(gòu)或構(gòu)件設(shè)計(jì)成延性結(jié)構(gòu)是我們?cè)O(shè)計(jì)的目的。但并非所有的塑性材料都發(fā)生塑性破壞。 2、循環(huán)荷載的效應(yīng)（又稱重復(fù)荷載） 土木工程中，承受重復(fù)荷載作用的結(jié)構(gòu)或構(gòu)件有： n吊車梁：吊車 n橋梁：車輛 n容器：內(nèi)部液體 n海洋平臺(tái)：海水 n建筑物：地震作用 以上這些重復(fù)荷載都是可變荷載，這些重復(fù)荷載的作用使構(gòu)件 的鋼材易發(fā)生疲勞斷裂。 （ 1）疲勞斷裂 n概念：微觀裂縫在連續(xù)重復(fù)荷載作用下不斷擴(kuò)展直至斷裂的脆性破壞。 n特點(diǎn)：截面應(yīng)力很小，小于抗拉強(qiáng)度，甚至是屈服強(qiáng)度；斷裂時(shí)無明顯的變形；裂縫起始點(diǎn)在構(gòu)件表面處。 n發(fā)生的原因：在連續(xù)重復(fù)荷載作用下，在鋼材表面的缺陷處，產(chǎn)生應(yīng)力集中現(xiàn)象，形成二向或三向拉應(yīng)力場(chǎng)。在應(yīng)力高峰處，裂縫逐漸開展，使截面的有效面積逐漸減少而應(yīng)力集中更加嚴(yán)重，塑性變形受到限制，直到斷裂時(shí)，變形都很小。 n影響的因素：鋼材的質(zhì)量（ C、 S、 P含量）、構(gòu)件的幾何尺寸（不能有突變）和冶金缺陷等有關(guān)； 重復(fù)荷載作用下構(gòu)件截面的應(yīng)力變化幅度（ sD=smax-smin)有關(guān)；重復(fù)荷載的循環(huán)次數(shù) n有關(guān)。 sD n曲線 n圖 2-11 是根據(jù)試驗(yàn)數(shù)據(jù)經(jīng)統(tǒng)計(jì)而得的。 n式 2-1 是只考慮了均值，不完善。 n式 2-2 是考慮了均值和方差后的方程，能真實(shí)反映試驗(yàn)數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性。 n 式 2-6 是構(gòu)件截面進(jìn)行疲勞驗(yàn)算的計(jì)算公式， C、 是參數(shù)，與構(gòu)件和連接有關(guān)。 注注 意意 ： sD主要取決于應(yīng)力循環(huán)次數(shù) n 、構(gòu)件和連接的具體細(xì)部構(gòu)造和應(yīng)力集中程度，與鋼材強(qiáng)度無關(guān)。 并不是所有的承受動(dòng)力荷載重復(fù)作用的構(gòu)件和連接都進(jìn)行疲勞驗(yàn)算。 n規(guī) 范規(guī)定：直接承受動(dòng)力荷載重復(fù)作用的構(gòu)件，當(dāng)應(yīng)力變化的循環(huán)次數(shù) n 5 104次時(shí)，對(duì)應(yīng)力循環(huán)中出現(xiàn)拉應(yīng)力的部位進(jìn)行疲勞驗(yàn)算。 n疲勞計(jì)算的方法按 “ 容許應(yīng)力法 ” 計(jì)算，即： 計(jì)算時(shí)應(yīng)注意： 1、荷載為可變荷載，且為標(biāo)準(zhǔn)值； 2、動(dòng)力荷載不乘以動(dòng)力系數(shù)； 3、按彈性方法計(jì)算截面應(yīng)力 。 2.5 建筑鋼材的類別及鋼材的選用 建筑鋼材的類別： 1、碳素結(jié)構(gòu)鋼： Q235 2、低合金高強(qiáng)度結(jié)構(gòu)鋼： Q345、 Q390、 Q420 3、高強(qiáng)鋼絲及鋼索：主要用于抗拉構(gòu)件中，如：斜拉結(jié)構(gòu)、懸索結(jié)構(gòu)、桅桿結(jié)構(gòu)等。 高強(qiáng)鋼絲分光面鋼絲和鍍鋅鋼絲，由碳素結(jié)構(gòu)鋼多次冷拔而成，其主要指標(biāo)為抗拉強(qiáng)度 fu，且有 “ 松弛 ” 現(xiàn)象。多根鋼絲可組成 “ 平行鋼絲束 ” 和 “ 鋼絞線 ” ；多根鋼絞線可組成 “ 鋼絞線束 ” 和 “ 鋼絲繩 ” 。 鋼材的選用 n結(jié)構(gòu)或構(gòu)件的重要性 n荷載的性質(zhì) (靜載或動(dòng)載） n連接的方法（焊接或螺栓） n工作環(huán)境及溫度（腐蝕程度、構(gòu)件的工作溫度） 型鋼規(guī)格： n熱軋鋼板：薄板、厚板 n 熱軋型鋼：角鋼、槽鋼、工字鋼、鋼 管、H 型鋼、 T型鋼 n 冷彎薄壁型鋼： 第 3章 構(gòu)件截面承載力 強(qiáng)度 鋼結(jié)構(gòu)承載能力的三種形式： 構(gòu)件截面承載能力：在荷載作用下截面的應(yīng)力與構(gòu)件材料相應(yīng)強(qiáng)度值的比較，即強(qiáng)度 單個(gè)構(gòu)件的承載能力：構(gòu)件的穩(wěn)定性，與構(gòu)件的剛度有關(guān) 整體結(jié)構(gòu)的承載能力：與抗側(cè)力構(gòu)件的剛度有關(guān)或與結(jié)構(gòu)體系中壓桿、壓彎構(gòu)件有關(guān) 3.1 軸心受力構(gòu)件的強(qiáng)度和截面選擇 1、軸心受力構(gòu)件的應(yīng)用： 分類：軸心受壓構(gòu)件、軸心受拉構(gòu)件 應(yīng)用： 桁架：鋼屋架、托架、吊車梁以及制動(dòng)桁架； 塔架：電視塔、氣象塔、輸電線路塔； 網(wǎng)架：平面網(wǎng)架 、空間網(wǎng)架； 柱：操作平臺(tái)柱、抗風(fēng)柱； 各種支撐結(jié)構(gòu)：屋面支撐、柱間支撐 以上各種結(jié)構(gòu)中的每一根桿件均為軸心受力構(gòu)件。 3、截面選擇的基本原則： 滿足強(qiáng)度所需的截面面積； 滿足剛度的要求； 制作簡(jiǎn)便； 便于連接 軸心受拉構(gòu)件的強(qiáng)度計(jì)算： 軸心受力構(gòu)件的強(qiáng)度承載力是以截面的平均應(yīng)力達(dá)到鋼材的屈服應(yīng)力為極限。 fAN 當(dāng)構(gòu)件的截面有局部削弱時(shí)，截面上的應(yīng)力分布不再是均勻的 ,以其凈截面的平均應(yīng)力達(dá)到其強(qiáng)度限值作為設(shè)計(jì)時(shí)的控制值。即用 An代替 上式的 A。 計(jì)算公式同軸拉構(gòu)件的強(qiáng)度計(jì)算公式； 當(dāng)壓桿截面無孔洞時(shí)，構(gòu)件承載力是由穩(wěn)定來控制，此時(shí)強(qiáng)度可不計(jì)算； 當(dāng)壓桿截面有孔洞時(shí)，構(gòu)件承載力可由強(qiáng)度來控制，此時(shí)即要計(jì)算凈截面強(qiáng)度又要計(jì)算桿件的穩(wěn)定性； 索的受力性能和強(qiáng)度計(jì)算： 索是柔性材料，只能抗拉，不能抗壓，也不能抗彎； 變形對(duì)鋼索的承載力影響很大，所以進(jìn)行內(nèi)力分析時(shí)采用二階分析法； 在計(jì)算內(nèi)力和變形時(shí)，按彈性階段進(jìn)行計(jì)算； 強(qiáng)度計(jì)算采用 “ 容許應(yīng)力法 ” ，公式為KfAN kk max 3.2 梁的類型和 強(qiáng)度 3.2.1 梁的類型 鋼梁的制作方法分：型鋼梁、組合梁 按受力情況分：?jiǎn)蜗蚴軓?、雙向受彎 梁的支座形式：以簡(jiǎn)支梁為主 截面選擇： 冷彎薄壁：輕型鋼結(jié)構(gòu)。 熱軋型鋼：加工簡(jiǎn)單，價(jià)格低，受規(guī)格限制。 組合梁：型鋼和鋼板進(jìn)行連接 鋼 混凝土組合梁：高層鋼結(jié)構(gòu)中應(yīng)用廣泛。 受彎構(gòu)件計(jì)算內(nèi)容： 截面強(qiáng)度計(jì)算：抗彎（截面彎曲正應(yīng)力最大處）、抗剪（截面剪應(yīng)力最大處）、折算應(yīng)力（截面彎曲應(yīng)力和剪應(yīng)力都較大處） 構(gòu)件的整體穩(wěn)定計(jì)算：彎扭失穩(wěn) 構(gòu)件的局部穩(wěn)定計(jì)算：各板件的承載力 構(gòu)件的疲勞 驗(yàn)算：直接承受動(dòng)力荷載的梁，當(dāng) n 5 104次時(shí)應(yīng)進(jìn)行計(jì)算。 強(qiáng)度計(jì)算： 梁的正應(yīng)力：以工字型截面為例，純彎曲的簡(jiǎn)支梁的 M- 曲線。有四個(gè)階段： 1）彈性工作階段 2）彈塑性工作階段 3）塑性工作階段 4）應(yīng)變硬化階段 彈性工作階段： ye fWM 彈性階段承載力的極限狀態(tài)： 注： eye WfM 需進(jìn)行疲勞驗(yàn)算的梁以此作為承載能力極限狀態(tài)； 冷彎薄壁梁也以此作為承載能力極限狀態(tài) 彈塑性工作階段： 梁翼緣邊緣纖維應(yīng)力已達(dá)到 屈服點(diǎn)，開始形成塑性區(qū)，并從翼緣開始逐步向中和軸發(fā)展。靠近中和軸部分腹板面積仍保持彈性階段。這時(shí)所增加的外力 M 全部由彈性區(qū)來承受。 普通鋼結(jié)構(gòu)的受彎構(gòu)件就是以這個(gè)階段作為承載力極限狀態(tài)。此時(shí)只考慮部分截面塑性發(fā)展。其計(jì)算公式是在彈性階段的基礎(chǔ)上引進(jìn)了一個(gè)截面塑性發(fā)展系數(shù) 即： ynfWM 塑性階段： 截面每一處纖維的應(yīng)力 均等于 fy， 即： ypnpypnp fWMfWM 是鋼結(jié)構(gòu)進(jìn)行塑性設(shè)計(jì)的依據(jù)。此時(shí)截面出現(xiàn)塑性鉸， Mp 即為塑性鉸彎矩。 應(yīng)變硬 化階段： 梁翼緣的強(qiáng)度有所增加，但在計(jì)算時(shí)不利用這一階段的強(qiáng)度值，作為強(qiáng)度儲(chǔ)備。 為什么普通鋼結(jié)構(gòu)中鋼梁的承載能力極限狀態(tài)不利用完全塑性而只考慮部分截面的塑性變形？ 當(dāng)截面發(fā)生塑性變形時(shí)，將使梁的撓度增大而不滿足正常使用的要求； 梁翼緣與腹板交接處的折算應(yīng)力太大而不滿足要求； 對(duì)梁的整體穩(wěn)定和局部穩(wěn)定不利。 梁的剪應(yīng)力： 在荷載作用下梁截面既有彎矩又有剪力（純彎曲梁除外），截面既有正應(yīng)力又有剪應(yīng)力。 剪應(yīng)力的計(jì)算按 “ 材料力學(xué) ” 的公式計(jì)算：vw fItVS 剪 應(yīng)力計(jì)算公式使用時(shí)應(yīng)注意： 1）對(duì)熱軋型鋼，由于其腹板較厚，若腹板無孔洞或截面削弱，一般情況下不驗(yàn)算剪應(yīng)力； 2）主、次梁連接采用圖中所示時(shí)，次梁端部剪應(yīng)力計(jì)算公式：vww fthV 5.1max梁的扭轉(zhuǎn)： 自由扭轉(zhuǎn)：截面之間無約束，可以自由翹曲，縱向纖維無軸向應(yīng)變，截面只有剪應(yīng)力。 約束扭轉(zhuǎn)：桿件端部的支承使截面之間互相約束，其截面的翹曲變形受到約束，縱向纖維有軸向拉伸或壓縮，截面除有剪應(yīng)力外，還有正應(yīng)力。引起截面剪應(yīng)力的扭矩有兩部分組成：自由扭轉(zhuǎn)力矩和約束扭轉(zhuǎn)力矩 3.3 梁的局部壓應(yīng)力和組合應(yīng)力 局部壓應(yīng)力 當(dāng)梁上有集中荷載作用時(shí)，除驗(yàn)算截面的正應(yīng)力和剪應(yīng)力外，還應(yīng)驗(yàn)算局部壓應(yīng)力。 集中力通過翼緣傳至腹板，使翼緣和腹板沿梁的長(zhǎng)度方向在一定范圍內(nèi)受壓，在計(jì)算時(shí)假定為均勻受壓。這種壓應(yīng)力在哪個(gè)部位是最不利的？ 驗(yàn)算時(shí)采用公式 3-30。 當(dāng)驗(yàn)算不滿足時(shí)應(yīng)采取措施： 1、設(shè)置加勁肋； 2、加大腹板厚度； 組合應(yīng)力（折算應(yīng)力）： 同一截面的同一部位有多種應(yīng)力狀態(tài)時(shí)，是否滿足強(qiáng)度要求。 以工字型截面為例： max （邊緣）、 max（中和軸） 是同一截面的不同部位。此外任一部 位都有 、 ，找最不利的部位。 梁截面沿長(zhǎng)度的變化 指受強(qiáng)度控制的焊接截面，可以沿梁的長(zhǎng)度方向變化。 主要用在實(shí)腹式焊接吊車梁 兩種方式：改變梁腹板的高度； 變化翼緣板面積； 變化梁的腹板高度： 端部腹板高度應(yīng)滿足抗剪強(qiáng)度的要求； 梁端部高度不小于梁高的一半； 轉(zhuǎn)折點(diǎn)的距離為（ 1/51/6）梁的跨度； 轉(zhuǎn)折點(diǎn)處腹板設(shè)橫向加勁肋。 變化翼緣板面積 若為單層翼緣板：改變翼緣板寬度。需滿足以下要求： 1）變截面位置：踞支座 l/6 處，改變后的板寬 b1 由 M1 確定； 2） b b1，坡度 1:4； 3）采用對(duì)接焊縫（正焊縫或斜焊縫） 若為多層翼緣板，采用逐步切斷外層翼緣板的方法，此時(shí)要區(qū)分理論切斷點(diǎn)和實(shí)際切斷點(diǎn)。 3.5 梁的內(nèi)力重分布和塑性設(shè)計(jì) 內(nèi)力重分布：對(duì) 超靜定結(jié)構(gòu) ，截面出現(xiàn) 塑性鉸 后，隨著荷載的增加，結(jié)構(gòu)內(nèi)力重新分布，使其他截面出現(xiàn)塑性鉸，直至形成機(jī)動(dòng)結(jié)構(gòu)。 塑性設(shè)計(jì)：就是利用內(nèi)力重分布，使截面達(dá)到材料的屈服強(qiáng)度，充分發(fā)揮材料的潛能。 鋼材性能要滿足以下要求： 1） 5 15%； 2） u 20 y； 3) fu/fy 1.2 塑性 設(shè)計(jì)適用范圍：不直接承受動(dòng)荷載的超靜定梁； 由實(shí)腹構(gòu)件組成的單層和兩層框架。 3.6 拉彎、壓彎構(gòu)件的應(yīng)用和強(qiáng)度計(jì)算 拉彎構(gòu)件的應(yīng)用： 截面形式：兩種情況 拉彎構(gòu)件計(jì)算其強(qiáng)度和剛度 (限制長(zhǎng)細(xì)比 ) ；其容許長(zhǎng)細(xì)比與軸心拉桿相同 (表6-1)； 破壞形式： 實(shí)腹式 拉彎的截面出現(xiàn)塑性鉸是承載能力的極限狀態(tài)；對(duì) 格構(gòu)式 拉彎桿繞虛軸受彎和 冷彎薄壁 型鋼截面拉彎桿，把截面邊緣達(dá)到屈服強(qiáng)度視為構(gòu)件極限狀態(tài)，以上屬于強(qiáng)度破壞形式；對(duì)軸心拉力很小而彎矩很大的拉彎桿也可能存在和梁類似的彎扭失穩(wěn)的破壞形式。 壓彎構(gòu)件的應(yīng)用： 截面形式：兩種情況 計(jì)算強(qiáng)度、整體穩(wěn)定 (彎矩作用平面內(nèi)和彎距作用平面外 )、局部穩(wěn)定和剛度 (限制長(zhǎng)細(xì)比 )，壓彎構(gòu)件的容許長(zhǎng)細(xì)比與軸心壓桿相同。 破壞形式：取決于桿的受力條件，桿的長(zhǎng)度，支承條件、截面的形式和尺寸等。對(duì)粗短桿和截面有嚴(yán)重削弱的桿可能產(chǎn)生 強(qiáng)度破壞 ，此外大多數(shù)壓彎構(gòu)件總是 整體失穩(wěn)破壞 。組成壓彎構(gòu)件的板件，還有板件屈曲將促使構(gòu)件提前失穩(wěn)的 局部失穩(wěn)破壞 。 壓彎構(gòu)件在彎矩作用平面外的穩(wěn)定計(jì)算 1.失穩(wěn)現(xiàn)象：彎扭屈曲 2.臨界力的推導(dǎo)：將壓彎構(gòu)件分解成兩種受力情況：純彎曲和軸壓 n 純彎曲構(gòu) 件發(fā)生彎扭失穩(wěn)時(shí)的平衡微分方程：式 4-44、 45 n 此時(shí)將軸力對(duì)側(cè)向彎曲和扭轉(zhuǎn)的影響加以考慮，將式 4-44、 45改寫成 4-87、 88 n 將方程聯(lián)立求解得出式 4-90 梁的整體穩(wěn)定系數(shù) ycrb f n 假定在彈性階段喪失整體穩(wěn)定，式 4-60 n 引入系數(shù)：等效彎矩系數(shù)b；截面影響系數(shù) b ； n 但在實(shí)際工程中，由于梁截面的缺陷（殘余應(yīng)力、初偏心、初彎曲等），都會(huì)使梁在彈塑性階段發(fā)生整體失 穩(wěn)。此時(shí)應(yīng)對(duì)穩(wěn)定系數(shù)進(jìn)行修正。 影響梁整體穩(wěn)定承載力的因素有： n 荷載類型及其沿梁跨度分布情況 n 荷載作用于截面上的位置 n 截面形式及其截面特性（抗彎剛度和抗扭剛度） n 梁受壓翼緣側(cè)向支承點(diǎn)的距離 n 端部支承條件 n 初彎曲、加載初偏心和殘余應(yīng)力等 4.5 壓彎構(gòu)件的面內(nèi)和面外的穩(wěn)定及截面選擇計(jì)算 失穩(wěn)現(xiàn)象：壓彎構(gòu)件的失穩(wěn)可根據(jù)其抵抗彎曲變形能力的強(qiáng)弱而分為在彎矩作用平面內(nèi)的彎曲失穩(wěn)和彎矩作用平面外的彎扭失穩(wěn)。在軸線壓力 N和彎矩 M的共同作用下，當(dāng)壓彎構(gòu)件抵抗彎扭變形能力很強(qiáng)，或者在構(gòu)件的側(cè)面有足夠多的 支撐以阻止其發(fā)生彎扭變形時(shí)，則構(gòu)件可能在彎矩作用平面內(nèi)發(fā)生整體的彎曲失穩(wěn)。當(dāng)構(gòu)件的抗扭剛度和彎矩作用平面外的抗彎剛度不大，且側(cè)向沒有足夠支撐以阻止其產(chǎn)生側(cè)向位移和扭轉(zhuǎn)時(shí)，可能發(fā)生彎矩作用平面外的彎扭失穩(wěn)。 面內(nèi)穩(wěn)定承載力計(jì)算（三種方法）： 1.截面邊緣纖維屈服準(zhǔn)則 2.最大強(qiáng)度準(zhǔn)則 （或極限承載力準(zhǔn)則） 3.實(shí)用計(jì)算方法 最大強(qiáng)度準(zhǔn)則 ： （或極限承載力準(zhǔn)則） 計(jì)算實(shí)腹式壓彎構(gòu)件 Nu通常有近似解析法和數(shù)值積分法兩種方法。 近似解析法： n 對(duì)于彈塑性的壓彎構(gòu)件，可以把撓曲線近似的取為正弦曲線的 半個(gè)波段。這樣，已知撓曲線函數(shù)后，可以列出構(gòu)件任意截面的壓力 N和撓度 v的關(guān)系，并由極值條件得出構(gòu)件的承載力 Nu。 n 此法的重要缺點(diǎn)是很難具體分析殘余應(yīng)力對(duì)壓彎構(gòu)件承載力的影響。 數(shù)值積分法： n 把桿件沿軸線方向分成足夠多的小段，并以每段的中點(diǎn)曲率代表該段的曲率。在確定每小段的截面應(yīng)力時(shí)將殘余應(yīng)力的影響計(jì)入在內(nèi)。對(duì)于桿件分的段數(shù)愈多，計(jì)算精度愈高，同時(shí)計(jì)算量也愈大。 n 此法比沒有考慮殘余應(yīng)力的近似法精確，并且還具有可以考慮初始彎曲和能夠用于不同荷載條件與不同支承條件的優(yōu)點(diǎn)，但推導(dǎo)的計(jì)算公式太繁瑣，不適合實(shí)際 應(yīng)用。 我們將板件的非彈性屈曲應(yīng)力值控制在什么范圍內(nèi)才認(rèn)為板件是穩(wěn)定的？ 一種是不允許板件的屈曲先于構(gòu)件的整體屈曲，鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范（ GB 50017）對(duì)軸心壓桿就是這樣規(guī)定的。 另一種是允許板件先屈曲。雖然板件屈曲會(huì)降低構(gòu)件的承載能力，但由于構(gòu)件的截面較寬，整體剛度好，從節(jié)省鋼材來說反而合算，冷彎薄壁型鋼結(jié)構(gòu)技術(shù)規(guī)范（ GB 50018）就有這方面的條款。有時(shí)對(duì)于一般鋼結(jié)構(gòu)的部分板件，如大尺寸的焊接組合工字形截面的腹板，也允許其先有局部屈曲。 軸心受壓構(gòu)件的局部穩(wěn)定： l 根據(jù)局部屈曲不先于 整體屈曲的原則，板件的臨界應(yīng)力和構(gòu)件的臨界應(yīng)力相等即可確定出構(gòu)件的腹板高厚比（式 4-113）和翼緣的寬厚比（式 4-115）。 l 注意公式的使用條件： 1.只針對(duì)于工字型截面； 2. 取構(gòu)件兩個(gè)方向長(zhǎng)細(xì)比的較大者； 3.當(dāng) 12mm）或 200mm（當(dāng) t 12mm）， t為較薄焊件的厚度。不滿足要求時(shí)，應(yīng)加正面角焊縫、塞焊、槽焊（見圖 7.29）。 7.5 焊接殘余應(yīng)力和焊接殘余變形 w什么是焊接殘余應(yīng)力？ w焊接殘余應(yīng)力的分類：縱向殘余應(yīng)力、橫向殘余應(yīng)力、沿厚度方向的殘余應(yīng)力。 w焊接殘余應(yīng)力的影響： 對(duì)靜力強(qiáng)度的影響；對(duì)結(jié)構(gòu)剛度的影響；對(duì)壓桿穩(wěn)定的影響；低溫冷脆的影響；對(duì)疲勞強(qiáng)度的影響 w焊接殘余變形：焊接工藝和設(shè)計(jì)方面 第 7章 鋼結(jié)構(gòu)的連接和節(jié)點(diǎn)構(gòu)造 7.1 鋼結(jié)構(gòu)對(duì)連接的要求及連接方法 基本構(gòu)件通過連接制成整體結(jié)構(gòu)。例如：屋架。在鋼結(jié)構(gòu)中，連接的設(shè)計(jì)、制作、安裝占有很重要的地位，所以設(shè)計(jì)時(shí)，在選用合理的連接方式時(shí)，應(yīng)考慮以下問題： 1、連接設(shè)計(jì)與結(jié)構(gòu)內(nèi)力分析時(shí)的假定相一致； 2、連接設(shè)計(jì)應(yīng)選 擇最不利的荷載工況； 3、傳力直接、明確，避免應(yīng)力集中； 4、節(jié)點(diǎn)的變形協(xié)調(diào)； 5、避免偏心的影響； 6、連接的方式應(yīng)避免在結(jié)構(gòu)中產(chǎn)生過大的殘余應(yīng)力； 7、利用厚鋼板時(shí)，應(yīng)避免層間撕裂； 8、連接的構(gòu)造簡(jiǎn)單，便于施工 焊接連接 20世紀(jì) 20 年代發(fā)展起來的，是現(xiàn)代鋼結(jié)構(gòu)最主要的連接方式。 優(yōu)點(diǎn)：構(gòu)造簡(jiǎn)單，加工方便，節(jié)省鋼材。而且能實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化操作，生產(chǎn)效率較高。 缺點(diǎn)：焊縫質(zhì)量易受材料操作的影響，因此對(duì)鋼材材質(zhì)要求較高（主要是含碳量），焊接時(shí)構(gòu)件內(nèi)有殘余應(yīng)力和殘余變形，且宜產(chǎn)生裂縫，給疲勞破壞帶來隱患 。所以，對(duì)直接承受動(dòng)力荷載的結(jié)構(gòu) 不宜 采用。 鉚釘連接 優(yōu)點(diǎn)：傳力可靠，連接的韌性和塑性較好，質(zhì)量易于檢查。 缺點(diǎn)：用鋼量大、施工較復(fù)雜。 在土木工程中很少采用，主要用在飛機(jī)制造業(yè)。 普通螺栓 按性能等級(jí)分： 3.6， 4.6， 4.8， 5.6，5.8， 6.8， 8.8級(jí)。 含義：以 “4.6” 為例： 按制作精度分： A、 B級(jí)和 C級(jí)。 1、 A、 B 級(jí) 精制螺栓，栓桿由車床加工而成，表面光滑，尺寸準(zhǔn)確，要求螺栓孔為 I 類孔，允許偏差為 0.18 0.25mm。 2、 C 級(jí) 粗制螺栓，要求螺栓孔為 II類孔 ，允許偏差為 1.5 2.0mm。 高強(qiáng)度螺栓 與普通螺栓的區(qū)別：材料強(qiáng)度高、施工時(shí)施加預(yù)拉力。 按性能等級(jí)分： 8.8 級(jí)、 10.9 級(jí)、 12.9級(jí) 從外形上分： 1、大六角頭螺栓 (見圖 1）：連接副：一個(gè)螺栓、一個(gè)螺母、二個(gè)墊圈。有 8.8級(jí)、 10.9級(jí)。 2、扭剪型螺栓（見圖 2）：連接副：一個(gè)螺栓、一個(gè)螺母、一個(gè)墊圈。有 8.8 級(jí)、 10.9級(jí)。 按受力狀況分： 1、摩擦型連接：預(yù)拉力把被連接的部件夾緊，使部件的接觸面間產(chǎn)生很大的摩擦力，外力通過摩擦力來傳遞。板件之間不允許產(chǎn)生滑移。 2、承壓型連接 ：板件之間允許產(chǎn)生滑移。 7.2 焊接連接的特性 1、 焊接方法 電弧焊、 電阻焊 氣體保護(hù)焊 手工電弧焊： 1、通電后在涂有焊藥的焊條與焊件之間產(chǎn)生電弧，熔化焊條而形成焊縫。焊藥則隨焊條熔化而形成熔渣覆蓋的焊縫上，同時(shí)產(chǎn)生一種氣體，隔離空氣與熔化的液體金屬，使它不與外界空氣接觸，保護(hù)焊縫不受空氣有害氣體影響。 2、焊條應(yīng)與焊件的金屬強(qiáng)度相適應(yīng)。 Q235 鋼焊件 E43型系列焊條 Q345 鋼焊件 E50型系列焊條 Q390 鋼焊件 E55型系列焊條 當(dāng)不同鋼種的鋼材連接時(shí)，宜用與低強(qiáng)度鋼材相 適應(yīng)的焊條。 優(yōu)點(diǎn)： 操作簡(jiǎn)單，不受地方、場(chǎng)所、焊件尺寸、形狀的限制。 缺點(diǎn)： 由于是手工操作，受到焊工的技術(shù)水平的影響（焊工要分等級(jí)），所以焊縫要進(jìn)行質(zhì)量檢查。（焊縫的外觀和內(nèi)部探傷） 自動(dòng)或半自動(dòng)埋弧焊 ： 自動(dòng)焊的焊縫質(zhì)量均勻，塑性好，沖擊韌性高，抗腐蝕性強(qiáng)。半自動(dòng)焊除人工操作前進(jìn)外，其余與自動(dòng)焊相同。 適用于焊接受力構(gòu)件，如：焊接截面中腹板與翼緣的連接等。 氣體保護(hù)焊： 是利用惰性氣體或 CO2氣體作為保護(hù)介質(zhì)，在電弧周圍形成保護(hù)層，使被融化的金屬不與空氣接觸，而形成 的火焰來熔化焊條，形成焊縫。 電弧加熱集中，熔化深度大，焊接速度快，焊縫強(qiáng)度高，塑性好，其效率是手工電弧焊的 34 倍。 可以手工操作或自動(dòng)操作。 電阻焊 利用電流通過焊件接觸點(diǎn)表面產(chǎn)生的熱量來熔化金屬，再通過壓力使其焊合。 冷彎薄壁型鋼（厚度低于 3.5mm）的焊接；板疊厚度不超過 12mm 的焊接。 焊縫連接的優(yōu)缺點(diǎn) ： 優(yōu)點(diǎn)：（ 1）不需要在鋼材上打孔鉆眼，既省工省時(shí)，又不使材料的截面積受到減弱 （ 2）任何形狀的構(gòu)件都可直接連接，一般不需要輔助零件，使連接構(gòu)造簡(jiǎn)單，傳力路線短，適應(yīng)面廣； （ 3） 焊接連接的氣密性和水密性都較好，結(jié)構(gòu)剛性也較大，結(jié)構(gòu)的整體性較好。 缺點(diǎn)： （ 1）由于高溫作用在焊縫附近形成熱影響區(qū)，鋼材的金相組織和機(jī)械性能發(fā)生變化，材質(zhì)變脆； （ 2）焊接的殘余應(yīng)力會(huì)使結(jié)構(gòu)發(fā)生脆性破壞和降低壓桿穩(wěn)定的臨界荷載，同時(shí)殘余變形還會(huì)使構(gòu)件尺寸和形狀發(fā)生變化； （ 3）焊接結(jié)構(gòu)具有連續(xù)性，局部裂縫一經(jīng)發(fā)生便容易擴(kuò)展到整體。 焊縫缺陷 焊縫在焊接過程中會(huì)在焊縫金屬或附近熱影響區(qū)鋼材表面或內(nèi)部產(chǎn)生缺陷，常見的缺陷有裂紋、焊瘤、燒穿、弧坑、氣孔、夾渣、咬邊、未熔合、未焊透等； 外觀檢查：直尺 、放大鏡、磁粉等 內(nèi)部探傷：超聲波或射線 鋼結(jié)構(gòu)工程施工質(zhì)量驗(yàn)收規(guī)范GB50202-2001 規(guī)定，焊縫質(zhì)量檢查標(biāo)準(zhǔn)分為三級(jí)，三級(jí)只要求焊縫通過外觀檢查；二級(jí)質(zhì)量檢驗(yàn)，即在外觀檢驗(yàn)的基礎(chǔ)上要求超聲波檢驗(yàn)每條焊縫 20%的長(zhǎng)度，一級(jí)要求用超聲波檢驗(yàn)每條焊縫的全部長(zhǎng)度。 注： 一、二級(jí)焊縫用于等強(qiáng)連接，其焊縫的拉、壓、彎時(shí)與母材相等，不必計(jì)算焊縫的強(qiáng)度。 三級(jí)焊縫一般只能達(dá)到母材強(qiáng)度的 85%，應(yīng)進(jìn)行驗(yàn)算。 若為高空施焊，焊縫強(qiáng)度設(shè)計(jì)值應(yīng)乘折減系數(shù) 0.9。 焊縫連接型式及焊縫型式 連接型式 按 被連接構(gòu)件的相對(duì)位置分：平接； T形連接；搭接：角接；（圖 7-7） 按施焊位置分：俯焊（平焊）、立焊、橫焊和仰焊 （圖 7-10） 焊縫型式可分為對(duì)接焊縫和角焊縫兩種形式 對(duì)接焊縫分為對(duì)接正焊縫和對(duì)接斜焊縫 ； 角焊縫分為側(cè)面角焊縫和正面角焊縫 ； 焊縫代號(hào)： 焊縫代號(hào)由引出線、圖形符號(hào)和輔助符號(hào)三部分組成。引出線由橫線和帶箭頭的斜線組成。 對(duì)接焊縫的構(gòu)造和計(jì)算 一、構(gòu)造要求： 1.按照坡口形式： （ a）直邊縫；（ b）單邊 V形縫；（ c）雙邊 V 形縫；（ d） U形縫；（ e）K形縫；（ f） X形縫 （ g）（ h）（ i）加墊板的直邊縫、單邊 V形縫、雙邊 V 形縫 不同板厚與板寬的對(duì)接： 在鋼板厚度或?qū)挾扔凶兓暮附又?，為了使?gòu)件傳力均勻，減少應(yīng)力集中，應(yīng)在板的一側(cè)或兩側(cè)作成坡度不大于 1:2.5 的斜坡（圖 3-30），形成平緩的過渡。若板厚相差不大于 4mm，則可不做斜坡。 加引弧板 對(duì)接焊縫的引弧板對(duì)接焊縫的起點(diǎn)和終點(diǎn)，常因不能熔透而出現(xiàn)凹形的焊口，受力后易出現(xiàn)裂縫及應(yīng)力集中。為消除這種不利情況，施焊時(shí)常將焊縫兩端施焊至引弧板上，然后再將多余的部分割掉，并用砂輪將表面磨平。在工廠焊接時(shí)可采用引弧板，在工地 焊接時(shí)，除了受動(dòng)力荷載的結(jié)構(gòu)外，一般不用引弧板，而是計(jì)算時(shí)扣除焊縫兩端各 t（連接件較小厚度）長(zhǎng)度。 概念庫 鋼材的設(shè)計(jì)強(qiáng)度是根據(jù)屈服點(diǎn)確定的 塑性好的鋼材，則韌性也可能好 鋼材的三項(xiàng)主要力學(xué)性能指標(biāo)為抗 拉 強(qiáng)度、屈服點(diǎn)、伸長(zhǎng)率 焊接殘余應(yīng)力對(duì)構(gòu)件的靜 力 強(qiáng) 度無影響 實(shí)腹式軸心受拉構(gòu)件計(jì)算的內(nèi)容包括強(qiáng)度、剛度 (長(zhǎng)細(xì)比 ) 為提高軸心受壓構(gòu)件的整體穩(wěn)定，在構(gòu)件截面面積不變的情況下，構(gòu)件截面的形式應(yīng)使其面積分布盡可能遠(yuǎn)離形心 軸心受壓構(gòu)件發(fā)生彈性失穩(wěn)時(shí)，截面上的平均應(yīng)力低于鋼材比例極限 軸 心 受壓構(gòu)件柱 腳底板的面積主要取決于基 礎(chǔ) 材 料 的強(qiáng)度等級(jí) 兩 端 鉸接的理想軸心受壓構(gòu)件，當(dāng)截面形式為雙軸對(duì)稱十字形時(shí)，在軸心壓力作用下構(gòu)件可能發(fā)生扭 轉(zhuǎn) 屈 曲 在焊接組合梁的設(shè)計(jì)中，腹板厚度應(yīng)厚薄相當(dāng) 在 焊 接工字形組合梁中，翼緣與腹板連接的角焊縫計(jì)算長(zhǎng)度不受 60h，的限制，是因?yàn)閮?nèi)力沿側(cè)面角焊縫全長(zhǎng)分布的關(guān)系 焊 接 工字形截面梁腹板設(shè)置加勁肋的目的是提高梁的局部穩(wěn)定性 梁 上 作用較大固定集中荷載時(shí)，其作用點(diǎn)處應(yīng)設(shè)置支承加勁肋 彎 矩 作用在實(shí)軸平面內(nèi)的雙肢格構(gòu)式壓彎柱應(yīng)進(jìn)行強(qiáng) 度 、剛 度 、彎矩作用平面內(nèi)穩(wěn)定性、單肢穩(wěn)定性和綴材的計(jì)算 單 軸 對(duì)稱截面的壓彎構(gòu)件，當(dāng)彎矩作用在對(duì)稱軸平面內(nèi)，且使較大翼緣受壓時(shí)，構(gòu)件達(dá)到臨界狀態(tài)的應(yīng)力分布可能在拉、壓側(cè)都出現(xiàn)塑性 碳的含量對(duì)鋼材性能的影響很大，一般情況下隨著含碳量的增高，鋼材的塑性和韌性逐漸降低 試驗(yàn)證明，鋼材的疲勞強(qiáng)度主要與構(gòu)造狀況、應(yīng)力幅和循環(huán)荷載重復(fù)次數(shù)有關(guān)，而與鋼材的強(qiáng)度并無明顯關(guān) 承受動(dòng)力荷載重復(fù)作用的鋼結(jié)構(gòu)構(gòu)件及其連接，當(dāng)應(yīng)力變化的循環(huán)次數(shù) N5X104時(shí)，應(yīng)進(jìn)行疲勞驗(yàn)算 按焊縫質(zhì)量檢驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)，對(duì)外觀缺陷及內(nèi)部探傷都要檢驗(yàn)的是二級(jí)和一級(jí)焊縫 采用普 通螺栓連接時(shí)，栓桿發(fā)生剪斷破壞，是因?yàn)槁菟ㄖ睆竭^細(xì) 計(jì)算結(jié)構(gòu)或構(gòu)件的強(qiáng)度，穩(wěn)定性以及連接的強(qiáng)度時(shí)，應(yīng)采用荷載設(shè)計(jì)值 構(gòu)件的長(zhǎng)細(xì)比是計(jì)算長(zhǎng)度與回轉(zhuǎn)半徑之比 軸心受壓構(gòu)件，應(yīng)進(jìn)行強(qiáng)度、整體穩(wěn)定局部穩(wěn)定和剛度的驗(yàn)算 工字形梁彎矩和剪力都較大的截面中，除了要驗(yàn)算正應(yīng)力和剪應(yīng)力外，還要在正應(yīng)力和剪應(yīng)力都較大處驗(yàn)算折算應(yīng)力 實(shí)腹式偏心受壓構(gòu)件的整體穩(wěn)定，包括作用平面內(nèi)彎矩的穩(wěn)定和彎矩作用平面外的穩(wěn)定 鋼屋蓋的剛度和空間整體性是由屋蓋支撐系統(tǒng)保證 鋼材的伸長(zhǎng)率 是反映材料塑性變形能力的性能指標(biāo)。 .計(jì)算結(jié)構(gòu)或構(gòu)件的強(qiáng)度 、穩(wěn)定性以及連接的強(qiáng)度時(shí)，應(yīng)采用荷載設(shè)計(jì)值 應(yīng)力集中產(chǎn)生同號(hào)應(yīng)力場(chǎng)， 使塑性變形受到限制 鋼材經(jīng)歷了應(yīng)變硬化 ( 應(yīng)變強(qiáng)化 ) 之后強(qiáng)度提高 鋼材牌號(hào) Q235 、 Q345 、 Q390 、 Q420 是根據(jù)材料屈服命名的。 高強(qiáng)度螺栓摩擦型連接受剪破壞時(shí)， 作用剪力超過了連接板件間的摩擦力作為承載能力極限狀態(tài)。 部分焊透的對(duì)接焊縫的計(jì)算應(yīng)按角焊縫計(jì)算 焊接工字形截面梁腹板設(shè)置加勁肋的目的是提高梁的局部穩(wěn)定性 一個(gè)承受剪力作用的普通螺栓在抗剪連接中的承載力是栓桿的抗剪承載力和被連接構(gòu)件 ( 板 ) 的承壓承載力中較大值 軸心受壓構(gòu)件柱腳底板的面積主要取決于 .基礎(chǔ)材料的強(qiáng)度等 按承載力極限狀態(tài)設(shè)計(jì)鋼結(jié)構(gòu)時(shí)，應(yīng)考慮荷 載 效應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)組合。 四種厚度不等的 16Mn 鋼鋼板，其中 1 6m m鋼板設(shè)計(jì)強(qiáng)度最高。 鋼材在低溫下，塑性降低。 對(duì)鋼材的疲勞強(qiáng)度影響不顯著的是鋼 種。 普通螺栓受剪連接主要有四種破壞形式，即 (I)螺桿剪斷 ；(I)壁孔擠壓破壞 ；(II)構(gòu)件拉斷 ；(N)端部鋼板沖剪破壞。在設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)按下述 (I)、 (I)、 (II)組進(jìn)行計(jì)算 。 關(guān)于重級(jí)工作制吊車焊接吊車梁的腹板與上翼緣間的焊縫，可采用二級(jí)焊透對(duì)接焊縫。 每個(gè)受剪力作用 的摩擦型高強(qiáng)度螺栓所受的拉力應(yīng)低于其預(yù)拉力的 0 .5 倍。 為提高軸心受壓構(gòu)件的整體穩(wěn)定，在構(gòu)件截面面積不變的情況下，構(gòu)件截面的形式應(yīng)使其面積分布盡可能遠(yuǎn)離形心。 對(duì)有孔眼等削弱的軸心拉桿承載力，鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范采用的準(zhǔn)則為凈截面平均應(yīng)力達(dá)到鋼材屈服點(diǎn)。 提高軸心受壓構(gòu)件局部穩(wěn)定常用的合理方法是增加板件厚度。 單軸對(duì)稱截面的壓彎構(gòu)件，當(dāng)彎矩作用在對(duì)稱軸平面內(nèi)，且使較大翼緣受壓時(shí)，構(gòu)件達(dá)到臨界狀態(tài)的應(yīng)力分布可 能 在 拉 、壓側(cè)都出現(xiàn)塑 承載能力極限狀態(tài)包括構(gòu)件和連接的強(qiáng)度破壞、疲勞破壞和因過度變形而不適于繼續(xù)承載的狀態(tài) 匕 10 0X80X8 表示不等邊角鋼的長(zhǎng)邊寬為l00mm,短邊寬 80mm，厚 8mmo 正 面 角焊縫相對(duì)于側(cè)面角焊縫，破壞強(qiáng)度高，塑性變形能力差 螺栓 排 列分為并列和錯(cuò)列兩種形式，其中并列比較簡(jiǎn)單整齊，布置緊湊，所用連接板尺寸小，但對(duì)構(gòu)件截面的削弱較大 軸心受力構(gòu)件的強(qiáng)度是以凈截面的平均應(yīng)力達(dá)到鋼材的屈服點(diǎn)為承載能力極限狀態(tài) 承受橫向荷載的構(gòu)件稱為受彎構(gòu)件 進(jìn)行拉彎和壓彎構(gòu)件設(shè)計(jì)時(shí)，拉彎構(gòu)件僅需要計(jì)算強(qiáng)度和剛度 ；壓彎構(gòu)件則需要計(jì)算強(qiáng)度、局部穩(wěn)定、整體穩(wěn)定、剛度 屋架的外形應(yīng)考慮在制造簡(jiǎn)單的條 件下盡量與彎矩圖接近，使弦桿的內(nèi)力差別較小。 鋼中硫和氧的含量超過限量時(shí)，會(huì)使鋼材熱脆 鋼材的疲勞破壞屬于脆性破壞。 摩 擦型連接的高強(qiáng)度螺栓在桿軸方向受拉時(shí)，承載力與螺栓直徑有關(guān)。 高強(qiáng)度螺栓摩擦型連接與承壓型連接相比，承載力計(jì)算方法不同。 在 鋼 梁底面設(shè)有吊桿，其拉力設(shè)計(jì)值為650kN(靜載 )，吊桿通過節(jié)點(diǎn)板將荷載傳給鋼梁，節(jié)點(diǎn)板采用雙面焊縫焊于梁下翼緣，勺 =10mm,fj =160MPa，則每面焊縫長(zhǎng)度為 2 60mm。 軸心受壓構(gòu)件發(fā)生彈性失穩(wěn)時(shí)，截面上的平均應(yīng)力低于鋼材比例極限。 保證工字形截面梁 受壓翼緣局部穩(wěn)定的方法是限制其寬厚比。 梁的支撐加勁肋應(yīng)設(shè)置在上翼緣或下翼緣有固定作用力的部位 單軸對(duì)稱截面的壓彎構(gòu)件，一般宜使彎矩繞非對(duì)稱軸作用。 正常使用極限狀態(tài)包括影響結(jié)構(gòu)、構(gòu)件和非結(jié)構(gòu)構(gòu)件正常使用或外觀的變形，影響正常使用的振動(dòng)，影響正常使用或耐久性能的局部損壞 計(jì)算結(jié)構(gòu)或構(gòu)件的強(qiáng)度，穩(wěn)定性以及連接的強(qiáng)度時(shí)，應(yīng)采用荷載設(shè)計(jì)值，而不是標(biāo)準(zhǔn)值。 螺栓排列分為并列和錯(cuò)列兩種形式，其中錯(cuò)列可以減小栓孔對(duì)截面的削弱，但螺栓排列松散，連接板尺寸較大 軸 心 受壓構(gòu)件板件過薄，在壓力作用下，板件離開平面位置發(fā)生凸 曲現(xiàn)象，稱為構(gòu)件喪失局部穩(wěn)定 梁的抗剪強(qiáng)度不滿足設(shè)計(jì)要求時(shí)，最有效的辦法是增大腹板的面積 偏心受壓柱鉸接柱腳只傳遞軸心壓力和剪力，剛接柱腳除傳遞軸心壓力和剪力外，還要傳遞彎矩 框架的梁柱連接時(shí)，梁端采用剛接可以減小梁跨中的彎矩，但制作施工較復(fù)雜。 鋼材的伸長(zhǎng)率 8 是反映材料塑性變形能力的性能指標(biāo)。 在 彈 性階段，側(cè)面角焊縫應(yīng)力沿長(zhǎng)度方向的分布為兩 端 大 、 中 間 小。 計(jì) 算 軸 心壓桿時(shí)需要滿足強(qiáng) 度 、整 體 穩(wěn) 定 性、局部穩(wěn)定性、剛度 (長(zhǎng)細(xì)比 )的要求 確 定 軸心受壓實(shí)腹柱的截面形式時(shí)，應(yīng)使兩個(gè) 主軸方向的長(zhǎng)細(xì)比盡可能接近，其目的是達(dá) 到 經(jīng) 濟(jì) 效 果 .梁 的 支撐加勁肋應(yīng)設(shè)置在上 翼 緣 或 下 翼 緣有固定作用力的部位 當(dāng)無集中荷載作用時(shí)，焊接工字形截面梁冀緣與腹板的焊縫主要承受水平剪力 為 保 證屋蓋結(jié)構(gòu)的空間 整體作用，提高其整體剛度，減小弦桿的計(jì)算長(zhǎng)度 ；安 裝 時(shí)穩(wěn)定與方便，承擔(dān)和傳遞水平荷載 (如風(fēng)荷載、懸掛吊車水平荷載和地震荷載等 )。，應(yīng)根據(jù)屋蓋結(jié)構(gòu)形式 (有擦體系或無擦體系，有托架或無托架 )、廠房?jī)?nèi)吊車的位置、有無振動(dòng)設(shè)備，以及房屋的跨度和高度等情況，設(shè)置可靠的支撐系統(tǒng)。 摩擦型高強(qiáng) 螺栓連接只依靠被連接板件間強(qiáng)大的摩擦阻力承受外力，以摩擦阻力被克服作為連接承載能力的極限 狀態(tài) 梁主要用于承受彎矩，為了充分發(fā)揮材料的強(qiáng)度，其截面通常設(shè)計(jì)成高而窄的形式。 屋架的外形首先取決與建筑物的用途，其次考慮用料經(jīng)濟(jì)施工方便、與其他構(gòu)件的連接以及結(jié)構(gòu)的剛度等問題 問答題庫 簡(jiǎn)述鋼結(jié)構(gòu)對(duì)鋼材的基本要求 答 :(1 )較高的抗拉強(qiáng)度 f.和屈服點(diǎn)f,；(2 )較高的塑性和韌性 ；(3)良好的工藝性能， 包括冷加工、熱加工和可焊性能 ；(4)根據(jù)結(jié)構(gòu)的具體工作條件，有時(shí)還要求鋼材具有適應(yīng)低 溫、高溫和腐蝕性環(huán)境的能 力。 簡(jiǎn)述鋼結(jié)構(gòu)連接方法的種類 答 :鋼 結(jié)構(gòu)的連接方法可分為焊接連接、螺栓連接和鉚釘連接三種 影響梁整體穩(wěn)定的因素包括哪些 ?提高梁整體穩(wěn)定的措施包括哪些 ? 答 :影 響梁整體穩(wěn)定的因素包括荷載的形式和作用位置、梁的截面形式、側(cè)向支撐的間距以及支座形式等。提高梁整體穩(wěn)定的措施包括加強(qiáng)受壓翼緣和設(shè)置側(cè)向支撐等 。 .計(jì)算結(jié)構(gòu)或構(gòu)件的強(qiáng)度、穩(wěn)定性以及連接的強(qiáng)度時(shí)，應(yīng)采用荷載設(shè)計(jì)值 .什么是疲勞斷裂 ?影響鋼材疲勞強(qiáng)度的因素有哪些 ? 答 :鋼材的疲勞斷裂是微觀裂紋在連續(xù)反復(fù)荷載作用下不斷擴(kuò)展直至斷裂的脆性破壞。 鋼材的 疲勞強(qiáng)度取決于構(gòu)造狀況 (應(yīng)力集中程度和殘余應(yīng)力 )、作用的應(yīng)力幅印、反復(fù)荷載的循環(huán)次數(shù)。 為何要規(guī)定螺栓排列的最大和最小容許距離 ? 答 :為了避免螺栓周圍應(yīng)力集中相互影響、銅板的截面削弱過多、鋼板在端部被螺栓沖剪破壞、被連接板件間發(fā)生鼓曲現(xiàn)象和滿足施工空間要求等，規(guī)定了螺栓排列的最大和最小容許 距離。 計(jì)算格構(gòu)式軸心受壓構(gòu)件繞虛軸的整體穩(wěn)定時(shí)， 為什么采用換算長(zhǎng)細(xì)比 ? 答 :格構(gòu)式軸心受壓構(gòu)件，當(dāng)繞虛軸失穩(wěn)時(shí)，因肢件之間并不是連續(xù)的板而只是每隔一定距離用綴條或綴板聯(lián)系起來，構(gòu)件的剪切變形較大，剪力造成的附加影響不能忽略。因此，采用換算長(zhǎng)細(xì)比來考慮綴材剪切變形對(duì)格構(gòu)式軸心受壓構(gòu)件繞虛軸的穩(wěn)定承載力的影響。 簡(jiǎn)述鋼材塑性破壞和脆性破壞。 答 :塑性破壞是由于變形過大，超過了材料或構(gòu)件可能的應(yīng)變能力而產(chǎn)生的，而且僅在構(gòu)件的應(yīng)力達(dá)到鋼材的抗拉強(qiáng)度 f。后才發(fā)生，破壞前構(gòu)件產(chǎn)生較大的塑性變形 ；脆性破壞前塑性變形很小，甚至沒有塑性變形，計(jì)算應(yīng)力可能小于鋼材的屈服點(diǎn) .幾，斷裂從應(yīng)力集中處開始。 抗剪普通螺栓有哪幾種可能的破壞形式 ?如何防止 ? 答 :螺栓抗剪連接達(dá)到極限承載力時(shí)，可能的破壞形式有四種形式 :栓桿被剪斷 ；螺栓承壓破壞 ；板件凈截面被拉斷 ；端板被栓桿沖剪破壞。第 、 種破壞形式通過螺栓計(jì)算保證 ；第種破壞形式采用構(gòu)件強(qiáng)度驗(yàn)算保證 ；第種破壞形式由螺栓端距妻 2d。 設(shè)計(jì)拉彎和壓彎構(gòu)件時(shí)應(yīng)計(jì)算的內(nèi)容 ? 答 :拉彎構(gòu)件需要計(jì)算強(qiáng)度和剛度 (限制長(zhǎng)細(xì)比 )；壓彎構(gòu)件則需要計(jì)算強(qiáng)度、整體穩(wěn)定 (彎矩作用平面內(nèi)穩(wěn)定和彎矩作用平面外穩(wěn)定 )、局部穩(wěn)定和剛度 (限制長(zhǎng)細(xì)比 )。 什么情況下會(huì)產(chǎn)生應(yīng)力集中，應(yīng)力集中對(duì)鋼材材性能有何影響 ? 答 :實(shí) 際的鋼結(jié)構(gòu)構(gòu)件有時(shí)存在著孔洞、槽口、凹角、截面突然改變以及鋼材內(nèi)部缺陷等。此時(shí)，構(gòu)件中的應(yīng)力分布 將不再保持均勻，而是在某些區(qū)域產(chǎn)生局部高峰應(yīng)力，在另外一些區(qū)域則應(yīng)力降低，即產(chǎn)生應(yīng)力集中形象。在負(fù)溫或動(dòng)力荷載作用下，應(yīng)力集中的不利影響將十分突出，往往是引起脆性破壞的根源。 高強(qiáng)度螺栓連接和普通螺栓連接的主要區(qū)別是什么