鋼結(jié)構(gòu)課程總結(jié)

鋼結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)-1-鋼結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)課程總結(jié)（工程管理1班1101021023ZLY）本學期我們用32個課時進行《鋼結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)》的學習。學習的過程中不僅學習了新的知識概念，更多的還是掌握的新的解題方法，形成了新的解題思想。了解了鋼結(jié)構(gòu)的一些基本知識，這對我們今后的專業(yè)入門有極大的幫助。接下來，我將本學期所學的鋼結(jié)構(gòu)知識做一個總結(jié)，不妥之處，希望得到老師的指導(dǎo)。1鋼結(jié)構(gòu)的概述1.1鋼結(jié)構(gòu)的特點材料的強度高，塑性和韌性好；鋼結(jié)構(gòu)構(gòu)件斷面小、自重輕；鋼結(jié)構(gòu)制作簡便，加工周期短；鋼結(jié)構(gòu)材質(zhì)性能均勻，易于檢測和控制，可靠性高；鋼結(jié)構(gòu)建筑易于改造，原料可重復(fù)使用，節(jié)省資源，環(huán)保資源；鋼結(jié)構(gòu)建筑可以實現(xiàn)大跨度、大空間結(jié)構(gòu)；耐腐蝕性能差，涂料維護費用高；鋼材耐熱但不耐火。1.2建筑鋼結(jié)構(gòu)的結(jié)構(gòu)形式單層鋼結(jié)構(gòu)（重型鋼結(jié)構(gòu)）工業(yè)廠房；大型空間（大跨度）鋼結(jié)構(gòu)；高層鋼結(jié)構(gòu)；高聳結(jié)構(gòu)；橋梁鋼結(jié)構(gòu)；輕鋼結(jié)構(gòu)；住宅鋼結(jié)構(gòu)；容器和其它構(gòu)筑物。1.3鋼結(jié)構(gòu)部件主要連接型式鋼結(jié)構(gòu)構(gòu)件的連接型式：焊接、鉚接、螺栓連接、螺栓連接和焊接組合連接。 焊接：構(gòu)造簡單，制造方便，易于自動化操作，不削弱構(gòu)件截面，省鋼，經(jīng)濟。缺點是產(chǎn)生焊接應(yīng)力和焊接變形。 鉚接：韌性和塑性好，傳力均勻可靠，易于檢查質(zhì)量，缺點是費工，不經(jīng)濟。 螺栓連接：拆裝方便，操作簡單，不需要特殊設(shè)備，常用于安裝節(jié)點的連接和裝拆式結(jié)構(gòu)中。 高強螺栓連接：受力性能好，耐疲勞好，施工簡便，可拆卸，易于掌握操作方法，將逐步取代鉚接。1.4鋼結(jié)構(gòu)構(gòu)件主要截面類型鋼板、角鋼、槽鋼、工字鋼、H型鋼、T型鋼、圓鋼、方管、圓管、十字型、箱形、三角形、多邊型及其組合。2鋼材的性能2.1鋼材的性能2.1.1鋼材的力學性能強度——抗拉強度、屈服強度；塑性——延伸率、斷面收縮率；韌性——沖擊吸收功；鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計的準則是以構(gòu)件最大應(yīng)力達到材料屈服點作為極限狀態(tài)，而把鋼材的極限強度視為局部應(yīng)力高峰的安全儲備，這樣能同時滿足構(gòu)件的強度與剛度要求，因而對承重結(jié)構(gòu)的選材，要求同時保證抗拉強度和屈服點的強度指標。2.1.2鋼材的工藝性能①加工性能把鋼材加工成所需的結(jié)構(gòu)構(gòu)件，需歷經(jīng)一系列的工序，包括有各種機加工，切割，冷、熱矯正以及焊接等，鋼材的工藝性能應(yīng)滿足這些工序的需要，不能在加工過程中出現(xiàn)鋼材開裂或材質(zhì)受損的現(xiàn)象。②冷彎性能鋼材的冷彎性能是通過試件180°彎曲試驗來判斷的一種綜合性能。反映鋼材的塑性和對冷加工的適應(yīng)程度以外，還能暴露冶金缺陷。冷彎性能是評價鋼材工藝性能和力學性能以及鋼材質(zhì)量的一項綜合指標，彎曲試驗是鑒定鋼材質(zhì)量的一項有效措施。③可焊性可焊性是指鋼材對焊接工藝的適應(yīng)能力，包括有兩方面的要求：一是通過一定的焊接工藝能保證焊接接頭具有良好的力學性能；二是施工過程中，選擇適宜的焊接材料和焊接工藝參數(shù)后，有可能避免焊縫金屬和鋼材熱影響區(qū)產(chǎn)生熱、冷裂紋的敏感性。2.1各種因素對鋼材性能的影響①化學成分的影響對碳素結(jié)構(gòu)鋼，常規(guī)的化學成分分析是指碳、硅、錳、硫、磷（C、Si、Mn、S、P）五元素。其中，碳是形成鋼材強度的主要元素，并直接影響鋼材的可焊性，隨著含碳量的增加，鋼材的硬度和耐磨性、屈服點和抗拉強度都將提高，但塑性和韌性，尤其是負溫沖擊韌性下降很多，冷彎性能明顯下降，可焊性下降。硅（Si）通常作為脫氧劑加入普通碳素鋼中，用以冶煉質(zhì)量較高的鎮(zhèn)定鋼。錳（Mn）是一種弱脫氧劑，適當?shù)暮i量可以有效地增加鋼材的強度、硬度和耐磨性，同時又能消除硫、氧對鋼材的熱脆影響，但含量過高，冷裂紋形成傾向?qū)⒊蔀閱栴}。硫（S）和磷（P）在碳素結(jié)構(gòu)鋼中屬于雜質(zhì)，是有害元素。硫的存在可能導(dǎo)致鋼材的熱脆現(xiàn)象，磷亦是一個易于偏析的元素。②冶煉過程的影響鋼在冶煉過程中，生成有氧化鐵及其固熔體雜質(zhì)，會增加鋼的熱脆性，使鋼的軋制性能變壞。故在澆注前，應(yīng)對鋼水進行脫氧處理，根據(jù)冶煉過程的脫氧程度，鋼材分為沸騰鋼、半鎮(zhèn)靜鋼、鎮(zhèn)靜鋼。沸騰鋼一般用錳脫氧；鎮(zhèn)靜鋼一般用硅為脫氧劑；脫氧程度介于沸騰鋼與鎮(zhèn)定鋼之間的鋼稱為半鎮(zhèn)靜鋼，它是用較少的硅進行脫氧，脫氧劑的用量約為鎮(zhèn)定鋼的1/2～1/3。③軋制過程的影響軋制型材規(guī)格愈小，一般來說強度愈高，而且塑性及沖擊韌性也比較好。④熱處理的影響鋼的熱處理就是將鋼在固態(tài)范圍內(nèi)施以不同的加熱、保溫和冷卻，籍以改變其性能的一種工藝。⑤鋼材缺陷鋼材缺陷包括表面質(zhì)量、內(nèi)部缺陷和化學成分偏析以及力學性能不合格等幾方面。3構(gòu)件的截面承載力—強度3.1軸心受力構(gòu)件的強度計算構(gòu)件以全截面平均應(yīng)力達到屈服強度為強度極限狀態(tài)。設(shè)計時，作用在軸心受力構(gòu)件中的外力N應(yīng)滿足：構(gòu)件以凈截面的平均應(yīng)力達到屈服強度為強度極限狀態(tài)。設(shè)計時應(yīng)滿足：軸心受力構(gòu)件的剛度通常用長細比來衡量，長細比越大，表示構(gòu)件剛度越??；因此設(shè)計時應(yīng)使構(gòu)件長細比不超過規(guī)定的容許長細比：3.2受彎構(gòu)件的強度和剛度①梁的抗彎強度應(yīng)滿足：單向彎曲雙向彎曲Mx、My——梁截面內(nèi)繞x、y軸的最大彎矩設(shè)計值；Wnx、Wny——截面對x、y軸的凈截面模量；x、y——截面對x、y軸的有限塑性發(fā)展系數(shù)；f——鋼材抗彎設(shè)計強度；②梁的抗剪強度：Vy——計算截面沿腹板平面作用的剪力；Sx——計算剪應(yīng)力處以上或以下毛截面對中和軸的面積矩；Ix——毛截面慣性矩；fv——鋼材抗剪設(shè)計強度；t——計算點處板件的厚度。3.3按強度條件選擇梁截面3.3.1型鋼梁截面的選擇只需根據(jù)計算所得到的梁中最大彎矩按公式求出需要的凈截面模量，然后在型鋼規(guī)格表中選擇截面模量接近的Wnx的型鋼做為試選截面。3.3.2組合梁截面的選擇梁的內(nèi)力較大時，需采用組合梁。常用的形式為由三塊鋼板焊成的工字形截面。組合梁的截面選擇設(shè)計包括：確定截面高度、腹板尺寸和翼緣尺寸。①截面高度以受均布荷載的簡支梁為例：梁的經(jīng)濟高度he，經(jīng)驗公式：綜上所述，梁的高度應(yīng)滿足：②腹板尺寸腹板高度hw梁高確定以后腹板高也就確定了，腹板高為梁高減兩個翼緣的厚度，在取腹板高時要考慮鋼板的尺寸規(guī)格，一般使腹板高度為50mm的模數(shù)。腹板厚度tw抗剪強度要求：局部穩(wěn)定和構(gòu)造因素：③翼緣板尺寸根據(jù)翼緣所需要的截面慣性矩確定翼緣板尺寸：4單個構(gòu)件的穩(wěn)定性承載能力4.1軸心受壓構(gòu)件整體穩(wěn)定計算(彎曲屈曲)理想軸心壓桿的彈性彎曲屈曲此式只適合在彈性狀態(tài)σcr≤fp,即的細長桿時,才適用。4.2梁的整體穩(wěn)定系數(shù)4.2.1單向受純彎曲雙軸對稱工字形等截面梁臨界彎矩：臨界應(yīng)力：整體穩(wěn)定驗算：整體穩(wěn)定系數(shù)：非Q235鋼：4.2.2一般梁的整體穩(wěn)定系數(shù)非均勻受彎－－引入等效彎矩系數(shù)βb；非雙軸對稱工形截面－－引入不對稱影響系數(shù)ηb；初始缺陷、殘余應(yīng)力－－取比例極限fp＝0.6fy；彈塑性失穩(wěn)－－當φb>0.6時用代替。焊接工字形截面梁：軋制普通工字鋼簡支梁：查表軋制槽鋼簡支梁：4.2.3特殊情況構(gòu)造符合下列情況之一，可不計算梁的整體穩(wěn)定：a)有鋪板密布在梁的受壓翼緣并與其牢固連接，能阻止梁受壓翼緣的側(cè)向位移時。b)工字形或H形截面簡支梁受壓翼緣的自由長度l1與其寬度b1之比不超過規(guī)范規(guī)定數(shù)值時。c)對箱形截面簡支梁h/b0≤6且l1/b0≤95（235/fy）時.5焊縫的構(gòu)造與計算5.1對接焊縫5.1.1對接焊縫截面：焊縫截面厚度－－焊縫所連接板件的較薄厚度；焊縫截面計算長度－－采用引弧板時，焊縫全長有效；未采用引弧板時，計算焊縫長度=焊縫長度減去2t。t為對接接頭中為連接件的較小厚度；在T形接頭中為腹板厚度;5.1.2對接焊縫的計算（1）軸心受力的對接焊縫①直縫其中，N—軸心拉力或壓力tw—焊縫厚度（不同板連接時為較小板厚）lw—焊縫計算長度，有引弧板lw＝L，無引弧板lw＝L－2t（較小板厚）—對接焊縫抗拉或抗壓設(shè)計強度強度②斜縫其中，lw—斜焊縫計算長度，—對接焊縫抗剪設(shè)計強度強度規(guī)范規(guī)定，當，可不驗算（2）受彎受剪的對接焊縫：5.2角焊縫5.2.1尺寸限制：焊腳尺寸對于手工焊角焊縫應(yīng)滿足hf≥1.5，其中t為較厚焊件厚度（單位：mm）；當焊件厚度等于或小于4mm時，則hf等于焊件厚度。最大焊腳尺寸不宜大于較薄焊件厚度的1.2倍（鋼管結(jié)構(gòu)除外）。對板邊緣的角焊縫，則應(yīng)滿足hf≤t1（t1≤6mm）或hf≤t1-(1～2)mm（t1＞6mm）。側(cè)面角焊縫和正面角焊縫的計算長度不得小于8hf和40mm側(cè)面角焊縫的計算長度也不宜大于60mm5.2.2角焊縫的計算（1）直角角焊縫強度計算的基本公式（2）角焊縫連接的計算1、軸心力作用下角焊縫的計算，斜焊縫的計算式為承受軸心力的角鋼角焊縫計算①兩邊僅用兩條側(cè)面角焊縫連接時②三面圍焊時再通過平衡關(guān)系③T形截面牛腿角焊縫連接計算6結(jié)語鋼結(jié)構(gòu)的發(fā)展前景廣闊，奧運場館的建設(shè)、西部大開發(fā)的實施、城市化和工業(yè)化步伐的進一步加快、重大基礎(chǔ)設(shè)施工程的上馬等等，均為中國鋼結(jié)構(gòu)發(fā)展提供了十分廣闊的