1、鋼鋼 結(jié)結(jié) 構(gòu)構(gòu) Steel Structures第一章第一章 緒緒 論論本章的主要內(nèi)容本章的主要內(nèi)容: :n鋼結(jié)構(gòu)的特點(diǎn)鋼結(jié)構(gòu)的特點(diǎn)n鋼結(jié)構(gòu)的主要應(yīng)用范圍鋼結(jié)構(gòu)的主要應(yīng)用范圍n本課程的學(xué)習(xí)方法本課程的學(xué)習(xí)方法第一節(jié)第一節(jié) 鋼結(jié)構(gòu)的特點(diǎn)鋼結(jié)構(gòu)的特點(diǎn)The characteristic of Steel Structure工程結(jié)構(gòu)按材料可分為工程結(jié)構(gòu)按材料可分為:n木結(jié)構(gòu)木結(jié)構(gòu)n鋼結(jié)構(gòu)鋼結(jié)構(gòu)n鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)n預(yù)應(yīng)力混凝土結(jié)構(gòu)預(yù)應(yīng)力混凝土結(jié)構(gòu)n磚石結(jié)構(gòu)磚石結(jié)構(gòu) 鋼結(jié)構(gòu)是鋼材制成的工程結(jié)鋼結(jié)構(gòu)是鋼材制成的工程結(jié)構(gòu)，通常由型鋼和鋼板等制成的梁、構(gòu)，通常由型鋼和鋼板等制成的梁、桁架、柱、板

2、等構(gòu)件組成，各部分桁架、柱、板等構(gòu)件組成，各部分之間用焊縫、螺栓或鉚釘連接有之間用焊縫、螺栓或鉚釘連接有些鋼結(jié)構(gòu)還部分采用鋼絲繩或鋼絲些鋼結(jié)構(gòu)還部分采用鋼絲繩或鋼絲束。束。鋼結(jié)構(gòu)的特點(diǎn)鋼結(jié)構(gòu)的特點(diǎn) 1、 鋼結(jié)構(gòu)自重較輕鋼結(jié)構(gòu)自重較輕2、 鋼結(jié)構(gòu)工作的可靠性較高鋼結(jié)構(gòu)工作的可靠性較高3、 鋼材的抗震性、抗沖擊性好鋼材的抗震性、抗沖擊性好4、 鋼結(jié)構(gòu)制造的工業(yè)化程度較高鋼結(jié)構(gòu)制造的工業(yè)化程度較高5、 鋼結(jié)構(gòu)可以準(zhǔn)確快速的裝配鋼結(jié)構(gòu)可以準(zhǔn)確快速的裝配6、 容易做成密封結(jié)構(gòu)容易做成密封結(jié)構(gòu)7、 鋼結(jié)構(gòu)易腐蝕鋼結(jié)構(gòu)易腐蝕 、耐火性差、耐火性差第二節(jié)第二節(jié) 鋼結(jié)構(gòu)的主要應(yīng)用范圍鋼結(jié)構(gòu)的主要應(yīng)用范圍 The

3、 Main Applied Area of Steel Structuren大跨徑結(jié)構(gòu)大跨徑結(jié)構(gòu)n工業(yè)廠房工業(yè)廠房n高聳結(jié)構(gòu)高聳結(jié)構(gòu)n高層建筑高層建筑n板殼結(jié)構(gòu)板殼結(jié)構(gòu)n可拆卸結(jié)構(gòu)可拆卸結(jié)構(gòu)第三節(jié)第三節(jié) 本課程的學(xué)習(xí)方法本課程的學(xué)習(xí)方法Study Method Of The Coursen課程的性質(zhì)及主要內(nèi)容課程的性質(zhì)及主要內(nèi)容n鋼結(jié)構(gòu)課程的學(xué)習(xí)方法鋼結(jié)構(gòu)課程的學(xué)習(xí)方法1. 課程的性質(zhì)及主要內(nèi)容課程的性質(zhì)及主要內(nèi)容n 鋼結(jié)構(gòu)課程是全國高等教育土木工程專業(yè)的鋼結(jié)構(gòu)課程是全國高等教育土木工程專業(yè)的核心課程之一，從此課程中我們可獲得很多有關(guān)核心課程之一，從此課程中我們可獲得很多有關(guān)建筑結(jié)構(gòu)的概念、計

4、算方法和設(shè)計技能建筑結(jié)構(gòu)的概念、計算方法和設(shè)計技能. n 通過本課程的學(xué)習(xí)通過本課程的學(xué)習(xí),我們可深刻理解鋼材的基我們可深刻理解鋼材的基本性能，梁、柱等基本構(gòu)件及其連接的工作性能，本性能，梁、柱等基本構(gòu)件及其連接的工作性能，掌握這些方面的基本知識、基本理論和構(gòu)造原則；掌握這些方面的基本知識、基本理論和構(gòu)造原則；能正確使用鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計規(guī)范，進(jìn)行基本構(gòu)件的設(shè)能正確使用鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計規(guī)范，進(jìn)行基本構(gòu)件的設(shè)計計. 課程主要內(nèi)容課程主要內(nèi)容n 鋼結(jié)構(gòu)課程的主要內(nèi)容包括鋼結(jié)構(gòu)課程的主要內(nèi)容包括:材料、連材料、連接接(構(gòu)件之間的連接構(gòu)件之間的連接)、基本構(gòu)件設(shè)計、基本構(gòu)件設(shè)計(受彎受彎構(gòu)件、軸心受力構(gòu)件構(gòu)件、軸心

5、受力構(gòu)件)等部分。等部分。2. 鋼結(jié)構(gòu)課程的學(xué)習(xí)方法鋼結(jié)構(gòu)課程的學(xué)習(xí)方法n 對鋼結(jié)構(gòu)課程的學(xué)習(xí)首先應(yīng)將基本理論和對鋼結(jié)構(gòu)課程的學(xué)習(xí)首先應(yīng)將基本理論和基本概念放在重要位置，并要對材料合理選用、基本概念放在重要位置，并要對材料合理選用、連接計算、基本構(gòu)件計算和結(jié)構(gòu)設(shè)計等內(nèi)容認(rèn)連接計算、基本構(gòu)件計算和結(jié)構(gòu)設(shè)計等內(nèi)容認(rèn)真學(xué)習(xí)，善于歸納、分析和比較，并不斷加深真學(xué)習(xí)，善于歸納、分析和比較，并不斷加深理解。理解。n 同時，還需聯(lián)系工程實(shí)踐，吸取感性知識。同時，還需聯(lián)系工程實(shí)踐，吸取感性知識。n 另外，在設(shè)計和做習(xí)題時，應(yīng)條理清晰、步另外，在設(shè)計和做習(xí)題時，應(yīng)條理清晰、步驟分明、計量單位采用得當(dāng)，以避免計算

6、中的驟分明、計量單位采用得當(dāng)，以避免計算中的遺漏和失誤。遺漏和失誤。第二章第二章 鋼結(jié)構(gòu)的材料鋼結(jié)構(gòu)的材料第一節(jié)第一節(jié) 鋼結(jié)構(gòu)的材料鋼結(jié)構(gòu)的材料本節(jié)主要內(nèi)容本節(jié)主要內(nèi)容: 對鋼結(jié)構(gòu)用材的基本要求對鋼結(jié)構(gòu)用材的基本要求 鋼材的破壞形式鋼材的破壞形式 鋼材的主要機(jī)械性能鋼材的主要機(jī)械性能1.1 對鋼結(jié)構(gòu)用材的基本要求對鋼結(jié)構(gòu)用材的基本要求n 較高的強(qiáng)度較高的強(qiáng)度n足夠的變形能力足夠的變形能力n良好的工藝性能良好的工藝性能1.2 鋼材的破壞形式鋼材的破壞形式 n塑性破壞塑性破壞: 變形大，時間較長，構(gòu)件的應(yīng)力變形大，時間較長，構(gòu)件的應(yīng)力達(dá)到了鋼材的抗拉強(qiáng)度，斷口呈纖維狀，色達(dá)到了鋼材的抗拉強(qiáng)度，斷口

7、呈纖維狀，色澤發(fā)暗，不致引起嚴(yán)重后果。澤發(fā)暗，不致引起嚴(yán)重后果。n脆性破壞脆性破壞: 變形很小，計算應(yīng)力常小于鋼材變形很小，計算應(yīng)力常小于鋼材的屈服點(diǎn)，破壞前沒有任何預(yù)兆，破壞突然的屈服點(diǎn)，破壞前沒有任何預(yù)兆，破壞突然發(fā)生，斷口平直并呈有光澤的晶粒狀，后果發(fā)生，斷口平直并呈有光澤的晶粒狀，后果嚴(yán)重嚴(yán)重.n 應(yīng)特別注意防止鋼結(jié)構(gòu)的應(yīng)特別注意防止鋼結(jié)構(gòu)的脆性破壞脆性破壞。1.3 鋼材的主要機(jī)械性能鋼材的主要機(jī)械性能n單向均勻拉伸時鋼材的性能 強(qiáng)度性能強(qiáng)度性能 塑性性能塑性性能n冷彎性能n沖擊韌性 鋼材的主要機(jī)械性能指標(biāo)鋼材的主要機(jī)械性能指標(biāo)1、 比例極限比例極限2、 屈服點(diǎn)屈服點(diǎn)3、 抗拉強(qiáng)度抗拉

8、強(qiáng)度4、 伸長率伸長率5、 冷彎試驗冷彎試驗6、 沖擊韌性沖擊韌性1.4 鋼材的可焊性鋼材的可焊性 可焊性是指采用一般焊接工藝可焊性是指采用一般焊接工藝就可完成合格的（無裂紋的）焊縫的就可完成合格的（無裂紋的）焊縫的性能。性能。 第二節(jié)第二節(jié) 影響鋼材力學(xué)性能的主要因素影響鋼材力學(xué)性能的主要因素一、 四 一、 1. 化學(xué)成分對鋼材主要性能的影響化學(xué)成分對鋼材主要性能的影響化學(xué)成分含量化學(xué)成分含量 碳素鋼碳素鋼 低合金鋼低合金鋼n鐵鐵 99% 大于大于 95%n其他元素其他元素 1% 小于小于 5%n其他元素：碳、硅、錳、硫、磷、氮、氧、銅、其他元素：碳、硅、錳、硫、磷、氮、氧、銅、釩、鈦、鈮等

9、釩、鈦、鈮等各成分對鋼材性能的影響各成分對鋼材性能的影響n碳碳 含量高時，鋼材強(qiáng)度增加，而塑性、韌含量高時，鋼材強(qiáng)度增加，而塑性、韌性、疲勞強(qiáng)度下降。因此含碳量要加以限制，性、疲勞強(qiáng)度下降。因此含碳量要加以限制，一般不超過一般不超過 0.22% 。n硫和磷硫和磷 有害元素，有害元素， 它們降低鋼材的塑性、它們降低鋼材的塑性、韌性、可焊性、疲勞強(qiáng)度。韌性、可焊性、疲勞強(qiáng)度。 硫使鋼材高溫時硫使鋼材高溫時熱脆，磷使鋼材低溫時冷脆。因此硫和磷的含熱脆，磷使鋼材低溫時冷脆。因此硫和磷的含量要加以限制，一般硫的含量不超過量要加以限制，一般硫的含量不超過0.05%，磷的含量不超過磷的含量不超過0.045%

10、 。 2.冶金缺陷對鋼材性能的影響冶金缺陷對鋼材性能的影響n冶金缺陷有：偏析、非金屬雜質(zhì)、氣孔、裂紋冶金缺陷有：偏析、非金屬雜質(zhì)、氣孔、裂紋及分層等。及分層等。n偏析偏析 惡化鋼材的性能；惡化鋼材的性能；n非金屬雜質(zhì)非金屬雜質(zhì)使鋼材起層，降低鋼材的冷彎性能。使鋼材起層，降低鋼材的冷彎性能。3. 復(fù)雜應(yīng)力和應(yīng)力集中的影響復(fù)雜應(yīng)力和應(yīng)力集中的影響)(133221232221eq第三節(jié)第三節(jié) 鋼材的疲勞鋼材的疲勞n疲勞的概念疲勞的概念 鋼結(jié)構(gòu)的疲勞斷裂是裂紋在連續(xù)重復(fù)荷載作用鋼結(jié)構(gòu)的疲勞斷裂是裂紋在連續(xù)重復(fù)荷載作用下不斷擴(kuò)展以至斷裂的脆性破壞，塑性變形極小，破下不斷擴(kuò)展以至斷裂的脆性破壞，塑性變形極

11、小，破壞前沒有明顯破壞預(yù)兆，危險性較大。出現(xiàn)疲勞斷裂壞前沒有明顯破壞預(yù)兆，危險性較大。出現(xiàn)疲勞斷裂時，截面上的應(yīng)力低于材料的抗拉強(qiáng)度，甚至低于屈時，截面上的應(yīng)力低于材料的抗拉強(qiáng)度，甚至低于屈服強(qiáng)度。服強(qiáng)度。n疲勞應(yīng)力疲勞應(yīng)力 引起疲勞破壞的應(yīng)力為疲勞應(yīng)力。引起疲勞破壞的應(yīng)力為疲勞應(yīng)力。 第四節(jié)第四節(jié) 鋼材的選擇鋼材的選擇n鋼材的選擇要考慮如下因素鋼材的選擇要考慮如下因素:n結(jié)構(gòu)的類型及重要性結(jié)構(gòu)的類型及重要性n結(jié)構(gòu)所受荷載特性結(jié)構(gòu)所受荷載特性 動載、靜載動載、靜載n連接的方法連接的方法 焊接、螺栓連接焊接、螺栓連接n結(jié)構(gòu)的工作溫度和所處的環(huán)境結(jié)構(gòu)的工作溫度和所處的環(huán)境n鋼材的厚度鋼材的厚度第五

12、節(jié)第五節(jié) 鋼結(jié)構(gòu)的計算方法鋼結(jié)構(gòu)的計算方法本節(jié)主要內(nèi)容本節(jié)主要內(nèi)容:n極限狀態(tài)的概念極限狀態(tài)的概念n現(xiàn)行規(guī)范的極限狀態(tài)設(shè)計公式現(xiàn)行規(guī)范的極限狀態(tài)設(shè)計公式 第三章第三章 鋼結(jié)構(gòu)的連接鋼結(jié)構(gòu)的連接第一節(jié)第一節(jié) 連接的類型和特點(diǎn)連接的類型和特點(diǎn) (a)焊接連接焊接連接 (b)螺栓連接螺栓連接 (c)鉚接連接鉚接連接1. 連接的類型連接的類型2.連接的特點(diǎn)連接的特點(diǎn)焊接的特點(diǎn)焊接的特點(diǎn)n構(gòu)造簡單構(gòu)造簡單n節(jié)省鋼材節(jié)省鋼材n密閉性好密閉性好n有焊接應(yīng)力和焊接變形有焊接應(yīng)力和焊接變形螺栓連接的特點(diǎn)螺栓連接的特點(diǎn)n操作簡單操作簡單n便于拆卸便于拆卸n耐疲勞、承受動載可靠耐疲勞、承受動載可靠n構(gòu)造麻煩構(gòu)造麻煩

13、第二節(jié)第二節(jié) 焊接連接焊接連接焊縫連接方法焊縫連接方法目前主要的焊縫連接方法有目前主要的焊縫連接方法有:1. 電弧焊電弧焊 手工焊手工焊 焊劑層下自動焊和半自動焊焊劑層下自動焊和半自動焊2. 電阻焊電阻焊3. 電渣焊電渣焊4.二氧化碳?xì)怏w保護(hù)焊二氧化碳?xì)怏w保護(hù)焊焊接連接的型式及焊縫類型焊接連接的型式及焊縫類型n焊接連接的型式焊接連接的型式(a)對接對接 (b)塔接塔接 (c)頂接頂接 (d)L型連接型連接第三節(jié)第三節(jié) 對接焊縫連接的構(gòu)造和計算對接焊縫連接的構(gòu)造和計算對接焊縫連接的構(gòu)造對接焊縫連接的構(gòu)造要求要求1、開剖口要求、開剖口要求2、不等寬、不等厚構(gòu)件連接要求、不等寬、不等厚構(gòu)件連接要求3、引弧板要求、引弧板要求 對接焊縫承受彎矩、剪力計算對接焊縫承受彎矩、剪力計算wtwfWMwvwwftIVSwtf 1 . 132121第四節(jié)第四節(jié) 角焊縫的構(gòu)造與計算角焊縫的構(gòu)造與計算角焊縫的構(gòu)造要求角焊縫的構(gòu)造要求n計算厚度計算厚度 側(cè)焊縫主要承受縱向剪應(yīng)力，剪切破側(cè)焊縫主要承受縱向剪應(yīng)力，剪切破壞通常發(fā)生在焊縫截面三角形的最小厚度壞通常發(fā)生在焊縫截面三角形的最小厚度的平面上和兩焊腳邊成角。故直角角焊縫的平面上和兩焊腳邊成角。故直角角焊縫計算的有效厚度計算的有效厚度. 角焊縫計算的基本公式角焊縫計算的基本公式n端焊縫受