鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)控制要點(diǎn)

鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)計(jì)控制要點(diǎn)點(diǎn)總的原則整體把控，，注重細(xì)部部現(xiàn)實(shí)聯(lián)系理理想強(qiáng)度，剛度度，穩(wěn)定都都重要強(qiáng)節(jié)點(diǎn)，弱弱構(gòu)件主要章節(jié)1、鋼結(jié)構(gòu)的的應(yīng)用范圍圍2、鋼結(jié)構(gòu)常常見(jiàn)的破壞壞形態(tài)3、鋼結(jié)構(gòu)的的材料性能能4、鋼結(jié)構(gòu)的的連接5、鋼結(jié)構(gòu)的的有限元分分析及實(shí)驗(yàn)驗(yàn)研究6、鋼結(jié)構(gòu)的的力學(xué)模型型7、鋼結(jié)構(gòu)常常用的計(jì)算算軟件8、鋼結(jié)構(gòu)的的防腐及防防火1.鋼結(jié)構(gòu)的應(yīng)應(yīng)用范圍1）大跨度結(jié)結(jié)構(gòu)2）重型廠房房結(jié)構(gòu)3）受動(dòng)力荷荷載影響的的結(jié)構(gòu)4）可拆卸的的結(jié)構(gòu)5）高聳結(jié)構(gòu)構(gòu)和高層結(jié)結(jié)構(gòu)6）容器和其其它構(gòu)筑物物7）輕型鋼結(jié)結(jié)構(gòu)8）海洋平臺(tái)臺(tái)結(jié)構(gòu)（1）大跨度結(jié)結(jié)構(gòu)體育館、展覽館、影劇院院、會(huì)議中中心、機(jī)庫(kù)庫(kù)等（2）重型型廠房結(jié)構(gòu)構(gòu)鋼鐵、化工工、機(jī)械、、發(fā)電等行業(yè)的廠廠房（3）受動(dòng)力荷荷載影響的的結(jié)構(gòu)：公路，鐵路路，跨江，，跨海（4）可拆卸、、移動(dòng)的結(jié)結(jié)構(gòu)舞臺(tái)、展棚棚、軍用設(shè)設(shè)施、溫室室等（5）高聳聳結(jié)構(gòu)和高高層結(jié)構(gòu)金茂、環(huán)球球金融中心心、迪拜塔塔（5）高聳聳結(jié)構(gòu)和高高層結(jié)構(gòu)電視塔、天天線、發(fā)射射架、管道道支架（6）容器器和其它構(gòu)構(gòu)筑物油罐、儲(chǔ)氣氣罐密封性好、、耐高壓（7）輕型型結(jié)構(gòu)廠房、住宅宅、公共建建筑輕便、安裝裝迅速（8）海洋平平臺(tái)2、鋼結(jié)構(gòu)常常見(jiàn)的破壞壞形態(tài)鋼結(jié)構(gòu)的承載能力極極限狀態(tài)可以出現(xiàn)于于下列六種種情況：（1）整整個(gè)結(jié)構(gòu)或或其一部分分作為剛體體失去平衡衡（如傾覆覆）；（2）結(jié)結(jié)構(gòu)構(gòu)件或或連接因材材料強(qiáng)度被被超過(guò)而破破壞；（強(qiáng)強(qiáng)度破壞））（3）結(jié)結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)變?yōu)闉闄C(jī)動(dòng)體系系（倒塌））；（4）結(jié)結(jié)構(gòu)或構(gòu)件件喪失穩(wěn)定定（屈曲等等），網(wǎng)架架倒塌；（5）結(jié)結(jié)構(gòu)出現(xiàn)過(guò)過(guò)度的塑性性變形，而而不適用于于繼續(xù)承載載；（6）在在重復(fù)荷載載作用下構(gòu)構(gòu)件疲勞斷斷裂。在這些極限限狀態(tài)中，，穩(wěn)定性、抗抗脆斷對(duì)鋼結(jié)構(gòu)設(shè)設(shè)計(jì)有重要要的意義。。整體把控定結(jié)構(gòu)方案案，選結(jié)構(gòu)構(gòu)類型柱網(wǎng)的布置置，抗側(cè)移移構(gòu)件的布布置，支撐撐或剪力墻墻，力爭(zhēng)使使結(jié)構(gòu)平面面布置規(guī)則則。軟件計(jì)算，，整體參數(shù)數(shù)，周期比比，整體側(cè)側(cè)移，層間間側(cè)移；構(gòu)構(gòu)件的應(yīng)力力比，位移移。應(yīng)力比：主主要傳力構(gòu)構(gòu)件0.7-0.8，二級(jí)構(gòu)件件0.8-0.9，次要構(gòu)件件0.95以下?？捎玫能浖蠸AP2000，MIDAS，PKPM等軟件青島郵輪母母港客運(yùn)中中心鋼屋蓋蓋考慮行波波效應(yīng)的地地震反應(yīng)分分析注重細(xì)部3鋼結(jié)構(gòu)的材材料3.1對(duì)鋼結(jié)構(gòu)用用材的要求求鋼材——鐵（Fe）、碳（C）及其它元元素的合金金。化學(xué)成分——碳素鋼，低低合金鋼，，不銹鋼，，耐候鋼。。結(jié)構(gòu)鋼材——鋼板，型鋼鋼。供貨鋼材鋼板型鋼熱軋冷成型結(jié)構(gòu)用鋼：：碳素鋼、、合金鋼中中少數(shù)幾種種。鋼材的的選用：Q235B，Q345B，Q345C等牌號(hào)（簡(jiǎn)稱稱鋼號(hào)）：：半鎮(zhèn)靜鋼質(zhì)量分級(jí)屈服強(qiáng)度，，大小為235N/mm2☆屈服強(qiáng)度，，基本反映映含碳量高高低。☆質(zhì)量分級(jí)級(jí)AD，表示質(zhì)量量低高高（根據(jù)據(jù)沖擊韌性性和冷彎性性能劃分））3鋼結(jié)構(gòu)的材料料結(jié)構(gòu)鋼須具備備性能：較高的強(qiáng)度，，塑性好，韌韌性好，良好好的加工性能能，適合冷、、熱加工，良良好的可焊性性。一、單向拉伸伸時(shí)的工作性性能3鋼結(jié)構(gòu)的材料料拉伸試驗(yàn)鋼材在常溫、、靜載條件下下一次拉伸所所表現(xiàn)的性能能強(qiáng)度指標(biāo)變形性能ⅠⅡⅢⅣⅣⅤⅤⅠⅡⅢⅣⅣⅤⅤⅠⅡⅢⅣⅣⅤⅤⅠⅡⅢⅣⅣⅤⅤⅠⅡⅢⅣⅣⅤⅤⅠⅡⅢⅣⅣⅤⅤⅠⅡⅢⅣⅣⅤⅤⅠⅡⅢⅣⅣⅤⅤⅠⅡⅢⅣⅣⅤⅤⅠⅡⅢⅣⅤⅠ彈性階段Ⅱ彈塑性階段Ⅲ塑性階段Ⅳ應(yīng)變硬化階段段Ⅴ頸縮階段主要力學(xué)性能能指標(biāo)：彈性模量比例極限屈服點(diǎn)抗拉強(qiáng)度伸長(zhǎng)率3鋼結(jié)構(gòu)的材料料二、冷彎性能能判別鋼材塑性性變形能力及及冶金質(zhì)量的的綜合指標(biāo)。。根據(jù)試樣厚度度，按規(guī)定彎彎心直徑將試試樣彎曲180°，其表面及側(cè)側(cè)面無(wú)裂紋或或分層則為冷冷彎試驗(yàn)合格格。3鋼結(jié)構(gòu)的材料料三、沖擊韌性性韌性是鋼材斷斷裂時(shí)吸收機(jī)機(jī)械能力的量量度。實(shí)際中中用沖擊韌性性衡量鋼材抗抗斷裂的性能能。測(cè)量方法：梅氏方法夏比法缺口韌性值受受溫度影響：：常溫（20±5℃）0℃負(fù)溫（-20℃或-40℃）3鋼結(jié)構(gòu)的材料料碳素結(jié)構(gòu)鋼質(zhì)質(zhì)量分級(jí)質(zhì)量分級(jí)沖擊韌性冷彎性能A不要求需要?jiǎng)t進(jìn)行BAKV≥27J（常溫）合格CAKV≥27J（0℃）合格DAKV≥27J（-20℃）合格改進(jìn)韌性，保證可焊性注：表中沖擊擊韌性采用夏夏比V形缺口試驗(yàn)。。3鋼結(jié)構(gòu)的材料料對(duì)鋼材力學(xué)性性能影響的因因素一）、化學(xué)成成分的影響二）、成材過(guò)過(guò)程的影響1、生產(chǎn)過(guò)程冶煉，澆筑，，軋制（鋼板板厚?。瑹釤崽幚?、加工過(guò)程冷加工硬化（（應(yīng)變硬化）），熱加工，，使用過(guò)程，應(yīng)力情況（3）應(yīng)力①殘余應(yīng)力：：降低實(shí)際承承載力；②應(yīng)力集中：：③復(fù)雜應(yīng)力狀狀態(tài)：多向應(yīng)應(yīng)力，降低延延性。避免焊縫交叉叉應(yīng)力狀態(tài)4鋼結(jié)構(gòu)的連接接一、鋼結(jié)構(gòu)的的連接方法焊縫連接、鉚鉚釘連接和螺螺栓連接1、焊縫連接的的特點(diǎn)●構(gòu)造簡(jiǎn)單，連連接方便；●用料經(jīng)濟(jì)濟(jì)，不削削弱截面面；●加工方便便，可實(shí)實(shí)現(xiàn)自動(dòng)動(dòng)化操作作；●密閉性好好，結(jié)構(gòu)構(gòu)剛度大大；●缺點(diǎn)：焊焊接應(yīng)力力和焊接接變形；；熱影響響區(qū)材質(zhì)質(zhì)變脆；；對(duì)裂紋紋比較敏敏感；低低溫冷脆脆；對(duì)動(dòng)動(dòng)力荷載載比較敏敏感，等等。4鋼結(jié)構(gòu)的的連接2、鉚釘連連接的特特點(diǎn)●塑性和韌韌性較好好；●連接緊密密，傳力力方便；；●用于直接接承受動(dòng)動(dòng)力荷載載的結(jié)構(gòu)構(gòu)中（如如橋梁））；●缺點(diǎn)：構(gòu)構(gòu)造復(fù)雜雜，費(fèi)工工費(fèi)料。。很少使使用。3、螺栓連連接的特特點(diǎn)分普通螺栓栓連接和高強(qiáng)螺栓栓連接（1）普通螺螺栓連接接●A、B、C三級(jí)：A和B為精制螺螺栓，C級(jí)為粗制制螺栓；；●材料等級(jí)級(jí)：A和B為8.8級(jí)，C級(jí)為4.6級(jí)或4.8；●加工：A、B級(jí)由毛坯坯在車床床上精確確加工而而成——精制；C級(jí)為由未未經(jīng)加工工的圓鋼鋼壓制而而成——粗制；4鋼結(jié)構(gòu)的的連接●螺孔：A、B級(jí)需要鉆鉆模鉆成成（Ⅰ類孔），，孔徑比比螺桿大大0.3mm左右；C級(jí)為一次次沖成或或不用鉆鉆模鉆成成（Ⅱ類孔）孔孔徑比螺螺桿大1.5~3.0mm。●受力：A、B級(jí)受力性性能好，，連接變變形小，，可以既既受拉又又受剪，，用于重重要的連連接；C級(jí)螺栓連連接性能能不如A、B級(jí)好，主主要受拉拉，用于于承受靜靜力荷載載和間接承受動(dòng)動(dòng)力荷載載的次要要連接。。●費(fèi)用：A、B級(jí)成本昂昂貴，C級(jí)螺栓價(jià)價(jià)格便宜宜，能用用C級(jí)螺栓的的地方不不用A、B級(jí)螺栓。。（2）高強(qiáng)螺螺栓連接接高強(qiáng)螺栓栓分為摩擦型高強(qiáng)螺栓栓和承壓型高強(qiáng)螺栓栓4鋼結(jié)構(gòu)的的連接●摩擦型高高強(qiáng)螺栓栓：只依依靠構(gòu)件件接觸面面之間的的摩擦力力來(lái)傳遞遞剪力，，以剪力力等于接接觸面摩摩擦力為為設(shè)計(jì)極極限狀態(tài)態(tài)。●承壓型高高強(qiáng)螺栓栓：允許許接觸面面滑移（（剪力超超過(guò)摩擦擦力），，以螺桿桿與構(gòu)件件之間的的擠壓而而發(fā)生的的連接破破壞作為為承載力力極限狀狀態(tài)?！袷芰Γ耗Σ敛列透邚?qiáng)強(qiáng)螺栓剪剪切變形形小，彈彈性性能能好，耐耐疲勞，，特別適適用動(dòng)力力荷載；；承壓型型高強(qiáng)螺螺栓的承承載力高高于摩擦擦型，剪剪切變形形大，不不得用于于承受動(dòng)動(dòng)力荷載載的結(jié)構(gòu)構(gòu)。●材料等級(jí)級(jí)：采用用45號(hào)鋼、40B和20MnTiB鋼（熱處處理），，材料等等級(jí)為8.8級(jí)或10.9級(jí)?！窨讖剑耗δΣ列透吒邚?qiáng)螺栓栓孔徑比比螺栓大大1.5~2.0mm；承壓型型高強(qiáng)螺螺栓孔徑徑比螺栓栓大1.0~1.5mm。4鋼結(jié)構(gòu)的的連接二、焊接接方法和和焊縫連連接形式式1、鋼結(jié)構(gòu)構(gòu)常用的的焊接方方法介紹紹●手工電弧弧焊。焊條選擇擇：Q235選擇E43型；Q345采用E50型焊條；；Q390和Q420采用E55型焊條；；不同鋼鋼種之間間（例Q235與Q345)宜選用低低組配方方案（E43型）●自動(dòng)或半半自動(dòng)埋埋弧焊。?！駳怏w保護(hù)護(hù)焊。2、焊縫缺缺陷及焊焊接質(zhì)量量檢驗(yàn)●焊縫缺陷陷：裂紋紋、焊瘤瘤、燒穿穿、氣孔孔、未焊焊透、夾夾渣、咬咬邊、未未熔合等等4鋼結(jié)構(gòu)的的連接●焊縫質(zhì)量量檢驗(yàn)：：外部檢檢驗(yàn)外部部（外部部尺寸和和缺陷））和內(nèi)部部檢驗(yàn)（（內(nèi)部缺缺陷）。。內(nèi)部檢驗(yàn)驗(yàn)方法：：①超聲波（主要)；②磁粉粉（輔助助）；③熒光檢檢驗(yàn)（輔輔助）；；④x射線、γ射線等（（x射線應(yīng)用用廣）。。●焊縫質(zhì)質(zhì)量等等級(jí)：：《鋼結(jié)構(gòu)構(gòu)工程程施工工質(zhì)量量驗(yàn)收收規(guī)范范》對(duì)焊縫縫分為為一級(jí)級(jí)、二二級(jí)和和三級(jí)級(jí)。三級(jí)焊焊縫只只要求求進(jìn)行行外觀觀檢驗(yàn)驗(yàn)并符符合標(biāo)標(biāo)準(zhǔn)；；一級(jí)級(jí)、二二級(jí)除除了外外觀檢檢查外外，還還必須須進(jìn)行行一定定量的的超聲聲波檢檢驗(yàn)并并符合合相應(yīng)應(yīng)的標(biāo)標(biāo)準(zhǔn)。?！窈缚p等等級(jí)的的選用用：①疲勞勞驗(yàn)算算的構(gòu)構(gòu)件：：垂至至于作作用力力方向向的橫橫向?qū)雍负缚p受拉時(shí)時(shí)為一一級(jí)，，受壓壓時(shí)為為二級(jí)級(jí)；4鋼結(jié)構(gòu)構(gòu)的連連接②不進(jìn)行行疲勞勞計(jì)算算的構(gòu)構(gòu)件：：對(duì)接焊焊縫要求等等強(qiáng)時(shí)時(shí)受拉拉焊縫縫不低低于二二級(jí)，，受壓壓時(shí)宜宜為二二級(jí)；；③重級(jí)級(jí)工作作制吊吊車和和Q≥50T的中級(jí)級(jí)工作作制的的吊車車，吊吊車梁梁腹板板與上上翼緣緣之間間的T形焊透透的對(duì)對(duì)接與與角接接組合合焊縫縫，不不低于于二級(jí)級(jí)；④角焊焊縫一一般為為三級(jí)級(jí)，只只有直直接承承受動(dòng)動(dòng)力荷荷載的的焊縫縫應(yīng)為為二級(jí)級(jí)。3、焊縫縫連接接形式式和焊焊縫形形式●焊縫連連接形形式：：按照照被連連接構(gòu)構(gòu)件的的相對(duì)對(duì)位置置來(lái)分分為對(duì)對(duì)接（（直接接對(duì)接接和蓋蓋板對(duì)對(duì)接））、搭搭接、、T形連接接和角角部連連接等等4鋼結(jié)構(gòu)構(gòu)的連連接●焊縫形形式：：對(duì)接接焊縫縫和角角焊縫縫●對(duì)接焊焊縫：：正對(duì)對(duì)接焊焊縫和和斜對(duì)對(duì)接焊焊縫●角焊縫縫：正正面角角焊縫縫（端端縫））、側(cè)側(cè)面角角焊縫縫（側(cè)側(cè)縫））和斜斜角焊焊縫（（斜縫縫）連續(xù)角角焊縫縫（重重要構(gòu)構(gòu)件））和間間斷角角焊（（次要要構(gòu)件件）：：間斷斷角焊焊縫間間斷距距離l≤15t（受壓壓）和和l≤30t（受拉拉），，t為較薄薄件的的厚度度●按照施施焊位位置分分：平平焊（（俯焊焊）、、橫焊焊、立立焊和和仰焊焊四種種。焊焊接質(zhì)質(zhì)量影影響較較大。。4、焊縫縫代號(hào)號(hào)、螺螺栓及及其孔孔眼圖圖例●焊縫代代號(hào)：：●螺栓及及其孔孔眼：：4鋼結(jié)構(gòu)構(gòu)的連連接三、焊焊接應(yīng)應(yīng)力和和焊接接變形形1、焊接接應(yīng)力力●焊接應(yīng)應(yīng)力產(chǎn)產(chǎn)生的的原因因?！窈附討?yīng)應(yīng)力的的類型型：縱縱向焊焊接應(yīng)應(yīng)力；；橫向向焊接接應(yīng)力力；厚厚度方方向的的焊接接應(yīng)力力。●焊接應(yīng)應(yīng)力對(duì)對(duì)結(jié)構(gòu)構(gòu)性能能的影影響：：不影影響結(jié)結(jié)構(gòu)的的靜力力強(qiáng)度度；降降低結(jié)結(jié)構(gòu)的的剛度度；降降低結(jié)結(jié)構(gòu)的的穩(wěn)定定承載載力；；增加加了結(jié)結(jié)構(gòu)在在低溫溫下的的脆斷斷傾向向；對(duì)對(duì)結(jié)構(gòu)構(gòu)的疲疲勞強(qiáng)強(qiáng)度有有明顯顯的不不利影影響。。2、焊接接變形形●焊接變變形：：局部部鼓曲曲、彎彎曲、、歪曲曲和扭扭轉(zhuǎn)等等，影影響構(gòu)構(gòu)件在在正常常使用用條件件下的的承載載能力力。3、減少少焊接接應(yīng)力力和焊焊接變變形的的措施施設(shè)計(jì)上上：●焊件位位置的的安排排要合合理。。盡量量使焊焊縫對(duì)對(duì)稱于于構(gòu)件件截面面的中中心軸軸。●焊縫尺尺寸要要適當(dāng)當(dāng)。不不得隨隨意增增大焊焊縫的的厚度度?！窈缚p的的數(shù)量量宜少少，且且不宜宜過(guò)分分集中中?！駪?yīng)盡量量避免免兩條條或三三條焊焊縫垂垂直交交叉。。●盡量避避免在在母材材厚度度方向向的收收縮應(yīng)應(yīng)力。。工藝上上：●采取合合理的的施焊焊次序序。例例如分分段退退焊、、分層層焊和和工字字形截截面的的對(duì)角角跳焊焊等。?！癫捎梅捶醋冃涡畏?。?！駥?duì)于小小尺寸寸焊件件，采采取焊焊前預(yù)預(yù)熱，，焊后后回火火加熱熱至600度左右右，然然后慢慢慢冷冷卻，，可以以消除除焊接接應(yīng)力力和焊焊接變變形。。●采取剛剛性固固定法法來(lái)控控制焊焊接變變形，，但增增加了了焊接接應(yīng)力力。四、普普通螺螺栓連連接與與構(gòu)造造1、螺栓栓的排排列●螺栓排排列要要求：：受力力要求求；構(gòu)構(gòu)造要要求；；施工工要求求。●螺栓排排列方方式：：并列列和錯(cuò)錯(cuò)列兩兩種。?！衤菟ㄅ排帕械牡淖畲蟠蠛妥钭钚∪萑菰S距距離。。2、螺栓栓的構(gòu)構(gòu)造要要求●每一構(gòu)構(gòu)件在在節(jié)點(diǎn)點(diǎn)上以以及拼拼接接接頭的的一端端，永永久螺螺栓的的數(shù)目不少少于2個(gè)?！駥?duì)直接接承受受動(dòng)力力荷載載的普普通螺螺栓連連接，，應(yīng)當(dāng)采采用雙雙螺帽帽或其其它防防止螺螺帽松松動(dòng)的的有效效措施施?！裼捎贑級(jí)螺栓栓與孔孔壁有有較大大間隙隙，一一般只只受拉拉力，，不宜宜受剪剪，承承受靜靜力荷荷載結(jié)結(jié)構(gòu)的的次要要連接接、可可拆卸卸結(jié)構(gòu)構(gòu)和臨臨時(shí)結(jié)結(jié)構(gòu)，，可采采用C級(jí)螺栓栓受剪剪。重重要結(jié)結(jié)構(gòu)中中，優(yōu)優(yōu)先采采用高高強(qiáng)螺螺栓。。五、高高強(qiáng)螺螺栓連連接與與構(gòu)造造●當(dāng)型鋼鋼構(gòu)件件的拼拼接采采用高高強(qiáng)度度螺栓栓連接接時(shí)，，由于于型鋼鋼的抗抗彎剛剛度較較大，，不能能保證證摩擦擦面緊緊密貼貼和，，故不不能用用型鋼鋼作為為拼接接件，，而應(yīng)應(yīng)采用用鋼板板。●在高強(qiáng)強(qiáng)度螺螺栓連連接范范圍內(nèi)內(nèi)，構(gòu)構(gòu)件接接觸面面的處處理方方法應(yīng)應(yīng)在施施工圖圖中說(shuō)說(shuō)明。。防止脆脆性斷斷裂影響鋼鋼材脆脆斷的的因素素：鋼材的的質(zhì)量量，鋼鋼板的的厚度度，加加荷速速度，，應(yīng)力力性質(zhì)質(zhì)和大大小，，最低低使用用溫度度，連連接的的方法法，應(yīng)應(yīng)力集集中程程度等等。防止脆斷的措措施有：1）對(duì)低溫地區(qū)區(qū)的焊接結(jié)構(gòu)構(gòu)要注意選擇擇鋼材的材質(zhì)質(zhì)；2）對(duì)焊接結(jié)構(gòu)構(gòu)特別是低溫溫地區(qū)，設(shè)計(jì)計(jì)時(shí)要注意焊焊縫的正確布布置和施焊時(shí)時(shí)注意焊縫