1、第七章 基礎與墻體維修6.16.1鋼木結構的一般知識鋼木結構的一般知識6.1.16.1.1鋼結構的一般知識鋼結構的一般知識 與其他材料的結構相比，鋼結構具有如下特點：與其他材料的結構相比，鋼結構具有如下特點： (1) 鋼材強度高，結構重量輕。鋼與磚石和混凝土相比，雖鋼材強度高，結構重量輕。鋼與磚石和混凝土相比，雖然密度較大，但強度更高，故其密度與強度的比值較小，承受然密度較大，但強度更高，故其密度與強度的比值較小，承受同樣荷載時，鋼結構要比其他結構輕。例如，當跨度和荷載均同樣荷載時，鋼結構要比其他結構輕。例如，當跨度和荷載均相同時，鋼屋架的重量僅為鋼筋混凝土屋架的相同時，鋼屋架的重量僅為鋼筋混

2、凝土屋架的1/31/4，冷彎薄，冷彎薄壁型鋼屋架甚至接近壁型鋼屋架甚至接近1/10。 (2) 鋼材質地均勻，塑性韌性好。鋼材的這個性鋼材質地均勻，塑性韌性好。鋼材的這個性質最符合結構計算假定，因而鋼結構的計算結質最符合結構計算假定，因而鋼結構的計算結果與實際情況最為符合，計算可靠；鋼材的彈果與實際情況最為符合，計算可靠；鋼材的彈性模量較大，結構在荷載作用下變形較小；鋼性模量較大，結構在荷載作用下變形較小；鋼材有良好的塑性，結構破壞前一般都會產生顯材有良好的塑性，結構破壞前一般都會產生顯著的變形，事故有預告，可及時防患；鋼材還著的變形，事故有預告，可及時防患；鋼材還具有良好的韌性，對承受動力荷載

3、適應性強，具有良好的韌性，對承受動力荷載適應性強，故鋼結構抗震性能好。故鋼結構抗震性能好。 (3) 鋼結構制作簡便，施工工期短。鋼結構構鋼結構制作簡便，施工工期短。鋼結構構件一般在專業工廠機械化生產制作，而后運至件一般在專業工廠機械化生產制作，而后運至工地現場安裝，工業化生產程度高，質量容易工地現場安裝，工業化生產程度高，質量容易監控和保證。監控和保證。 (4) 鋼結構密閉性較好。鋼結構密閉性較好。 (5) 鋼材的可重復使用性。鋼結構加工制造過鋼材的可重復使用性。鋼結構加工制造過程中產生的余料、碎屑，以及廢棄和破壞了的程中產生的余料、碎屑，以及廢棄和破壞了的鋼結構構件，均可回爐重新冶煉成鋼材重

4、復使鋼結構構件，均可回爐重新冶煉成鋼材重復使用。用。 (6) 鋼材耐腐蝕性差，因而需采取防腐措施。鋼材耐腐蝕性差，因而需采取防腐措施。 (7) 鋼結構有一定的耐熱性但不耐火。鋼材受鋼結構有一定的耐熱性但不耐火。鋼材受熱，當溫度在熱，當溫度在200以內時，其主要性能以內時，其主要性能(屈服屈服點和彈性模量點和彈性模量)下降不多。溫度超過下降不多。溫度超過200后，后，材質變化較大，不僅強度總趨勢逐步降低，還材質變化較大，不僅強度總趨勢逐步降低，還有藍脆和徐變現象。達有藍脆和徐變現象。達600時，鋼材進入塑時，鋼材進入塑性狀態已不能承載。因而，設計規定鋼材表面性狀態已不能承載。因而，設計規定鋼材表

5、面溫度超過溫度超過150后即需加以隔熱防護，對有防后即需加以隔熱防護，對有防火要求者，更需按相應規定采取隔熱保護措施。火要求者，更需按相應規定采取隔熱保護措施。 (8) 鋼結構在低溫和其他條件下，可能發生脆鋼結構在低溫和其他條件下，可能發生脆性斷裂。性斷裂。2 2常用建筑鋼及規格常用建筑鋼及規格 鋼結構用的鋼材有普通碳素鋼和普通低合金鋼。鋼結構用的鋼材有普通碳素鋼和普通低合金鋼。按國際標準，把鋼區分為非合金鋼和合金鋼兩大類，按國際標準，把鋼區分為非合金鋼和合金鋼兩大類，非合金鋼是通常叫做碳素鋼的一大鋼類，鋼中除了鐵非合金鋼是通常叫做碳素鋼的一大鋼類，鋼中除了鐵和碳以外，還含有爐料帶入的少量合金

6、元素和碳以外，還含有爐料帶入的少量合金元素Mn、Si、Al，雜質元素，雜質元素P、S及氣體及氣體N、H、O等。合金鋼則是為等。合金鋼則是為了獲得某種物理、化學或力學特性而有意添加了一定了獲得某種物理、化學或力學特性而有意添加了一定量的合金元素量的合金元素Cr、Ni、Mo、V，并對雜質和有害元素，并對雜質和有害元素加以控制的另一類鋼。加以控制的另一類鋼。 （1常用建筑鋼常用建筑鋼 1) 碳素結構鋼碳素結構鋼 根據國家標準根據國家標準GB/T 7001988，碳素結構鋼的牌，碳素結構鋼的牌號由代表屈服點的字母號由代表屈服點的字母Q、屈服點數值、屈服點數值(單位：單位：N/mm2)、質量等級符號質量

7、等級符號(AD)、脫氧方法符號等四個部分按順、脫氧方法符號等四個部分按順序組成。序組成。 2) 低合金高強度結構鋼低合金高強度結構鋼 根據國家標準根據國家標準GB/T15911994，低合金高強度結，低合金高強度結構鋼的牌號的表示方法與碳素結構鋼相同。只是質量構鋼的牌號的表示方法與碳素結構鋼相同。只是質量等級分為等級分為AE共共5級，從級，從A到到E逐級提高，逐級提高，E級須保證級須保證-40的沖擊韌性。由于低合金高強度結構鋼一般都是的沖擊韌性。由于低合金高強度結構鋼一般都是鎮定鋼，因而其牌號后無脫氧方法的符號。例鎮定鋼，因而其牌號后無脫氧方法的符號。例Q345-B、Q390-C等。等。 怎樣

8、快速區分普通碳素鋼與低合金鋼 砂輪磨出的火花：亮堂，普通碳素鋼。 暗淡，低合金鋼。2. 鋼材的規格及選用鋼材的規格及選用 鋼材的選用既要保證結構物的安全可靠，又要鋼材的選用既要保證結構物的安全可靠，又要經濟合理。規范規定為了保證承重結構的承載經濟合理。規范規定為了保證承重結構的承載能力和防止在一定條件下出現脆性破壞，應根能力和防止在一定條件下出現脆性破壞，應根據結構的重要性、荷載特征、結構形式、應力據結構的重要性、荷載特征、結構形式、應力狀態、連接方法、鋼材厚度和工作環境等因素狀態、連接方法、鋼材厚度和工作環境等因素綜合考慮，選用合適的鋼材牌號和材性。綜合考慮，選用合適的鋼材牌號和材性。 (1

9、) 承重結構的鋼材宜采用承重結構的鋼材宜采用Q235鋼、鋼、Q345鋼、鋼、Q390鋼和鋼和Q420鋼。鋼。 (2) 對于直接承受動荷載的構件和結構、重要的對于直接承受動荷載的構件和結構、重要的構件和結構、采用焊接連接的結構以及處于低構件和結構、采用焊接連接的結構以及處于低溫下工作的結構，宜采用質量較高的鋼材。溫下工作的結構，宜采用質量較高的鋼材。 (2) 對于直接承受動荷載的構件和結構、重要對于直接承受動荷載的構件和結構、重要的構件和結構、采用焊接連接的結構以及處于的構件和結構、采用焊接連接的結構以及處于低溫下工作的結構，宜采用質量較高的鋼材。低溫下工作的結構，宜采用質量較高的鋼材。 (3)

10、 對承受靜載的受拉及受彎的重要焊接構件對承受靜載的受拉及受彎的重要焊接構件和結構，宜選用較薄的型鋼和板材構成。和結構，宜選用較薄的型鋼和板材構成。 (4) 當選用的型鋼或板材的厚度較大時，宜采當選用的型鋼或板材的厚度較大時，宜采用質量較高的鋼材，以防鋼材中較大的殘余拉用質量較高的鋼材，以防鋼材中較大的殘余拉應力和缺陷等引起脆性破壞。應力和缺陷等引起脆性破壞。 (5) 承重結構采用的鋼材應具有抗拉強度、伸長率、屈服強度和硫、磷含量的合格保證，對焊接結構尚應具有碳含量的合格保證。焊接承重結構以及重要的非焊接承重結構采用的鋼材還應具有冷彎試驗的合格保證。 (6) 選擇鋼材時應盡量統一規格，減少鋼材牌

11、號和型材種類，同時還要考慮市場供應情況和制造廠的工藝可能性。 1) 熱軋鋼板熱軋鋼板 鋼板有厚鋼板、薄鋼板、扁鋼鋼板有厚鋼板、薄鋼板、扁鋼或帶鋼或帶鋼之分，之分，其規格如下：其規格如下： 厚鋼板：厚度為厚鋼板：厚度為4.5mm60mm，寬度為，寬度為600mm3000mm，長度為，長度為4m12m。 薄鋼板：厚度為薄鋼板：厚度為0.35mm4mm，寬度為，寬度為500mm1500mm，長度為，長度為0.5m4m。 扁鋼：厚度為扁鋼：厚度為4mm60mm，寬度為，寬度為12mm200mm，長度為，長度為3m9m。 厚鋼板常用做大型梁、柱等實腹式構件的翼緣厚鋼板常用做大型梁、柱等實腹式構件的翼緣和

12、腹板，以及節點板等；薄鋼板主要用來制和腹板，以及節點板等；薄鋼板主要用來制 造冷彎薄壁型鋼；扁鋼可用做焊接組合梁、柱造冷彎薄壁型鋼；扁鋼可用做焊接組合梁、柱翼緣板、各種連接板、加勁肋等。鋼板截面的翼緣板、各種連接板、加勁肋等。鋼板截面的表示方法為在表示方法為在“厚度厚度寬度寬度長度長度”(也有采用也有采用把寬度寫在厚度前面的標注方法，兩者均可把寬度寫在厚度前面的標注方法，兩者均可)，例如：例如：84003000。“”表示鋼板截面。表示鋼板截面。鋼結構材料鋼結構材料 2) 熱軋型鋼熱軋型鋼 常用的熱軋型鋼有角鋼、工字鋼、槽鋼和鋼管等，常用的熱軋型鋼有角鋼、工字鋼、槽鋼和鋼管等，如圖如圖14.3所

13、示。所示。圖圖14.3 熱軋型鋼截面形式熱軋型鋼截面形式 角鋼分為等邊角鋼和不等邊角鋼，主要用于制作桁架角鋼分為等邊角鋼和不等邊角鋼，主要用于制作桁架等格構式桿件和支撐等連接桿件。不等邊角鋼型號的等格構式桿件和支撐等連接桿件。不等邊角鋼型號的表示方法為在符號表示方法為在符號“L后加后加“長邊寬長邊寬短邊寬短邊寬厚度厚度”，如如L125808；等邊角鋼在；等邊角鋼在“L后加后加“邊寬邊寬厚度厚度”，如，如“L1258”。 角鋼一般和其他型鋼配合、組成受力構件或作角鋼一般和其他型鋼配合、組成受力構件或作為構件之間的連接件。為構件之間的連接件。 工字鋼分為普通工字鋼、輕型工字鋼和工字鋼分為普通工字鋼

14、、輕型工字鋼和H型鋼。型鋼。主要用作單梁、柱或組合柱等構件。主要用作單梁、柱或組合柱等構件。 槽鋼有普通槽鋼和輕型槽鋼。適于作檁條等雙槽鋼有普通槽鋼和輕型槽鋼。適于作檁條等雙向受彎構件，也可用其組成組合或格構式構件。向受彎構件，也可用其組成組合或格構式構件。 鋼管有無縫鋼管和焊接鋼管。由于回轉半徑較鋼管有無縫鋼管和焊接鋼管。由于回轉半徑較大，常用作桁架、網架、網殼等平面和空間格大，常用作桁架、網架、網殼等平面和空間格構式結構桿件。構式結構桿件。鋼結構材料鋼結構材料冷彎薄壁型鋼是由鋼板經冷加工而成，采用冷彎型鋼冷彎薄壁型鋼是由鋼板經冷加工而成，采用冷彎型鋼機成型、壓力機上模壓成型或在彎曲機上彎曲

15、成型。機成型、壓力機上模壓成型或在彎曲機上彎曲成型。常用截面型號如圖常用截面型號如圖14.4所示。所示。圖圖14.4 冷彎薄壁型鋼截面冷彎薄壁型鋼截面 (3)連接材料的選用 1一般構件的普通螺栓連接,常采用甲類3號鋼,較重要構件的螺栓連接,常采用16號錳鋼 2手工焊接的焊條:焊接Q235鋼采用E4313E4311型焊條,焊接16錳鋼采用E5003E5011型焊條 3對Q235鋼的鉚接結構采用ML2號鋼鉚釘,對16錳鋼采用ML3號鋼鉚釘 4高強度螺栓宜采用45號鋼或40蹦鋼制造,并經過熱處理以提高強度、硬度和塑性.3)鋼構件的受力類型一、軸心受力構件 軸心受力構件分為軸心受拉構件和軸心受壓構件，

16、前軸心受力構件分為軸心受拉構件和軸心受壓構件，前者簡稱拉桿，后者簡稱壓桿，但當壓桿為豎向構件并者簡稱拉桿，后者簡稱壓桿，但當壓桿為豎向構件并用以支承屋蓋或樓蓋時則常稱為柱。軸心受力構件廣用以支承屋蓋或樓蓋時則常稱為柱。軸心受力構件廣泛應用于屋架、托架、網架和網殼等平面或空間格構泛應用于屋架、托架、網架和網殼等平面或空間格構式體系及支撐系統中。式體系及支撐系統中。 1. 截面形式截面形式圖圖14.5 軸心受力構件的截面形式軸心受力構件的截面形式二、受彎構件二、受彎構件 承受橫向荷載和彎矩的構件稱為受彎構件。受彎承受橫向荷載和彎矩的構件稱為受彎構件。受彎構件一般稱為梁。鋼梁在工業與民用建筑結構中有廣構件一般稱為梁。鋼梁在工業與民用建筑結構中有廣泛應用，常見的有工作平臺梁、樓蓋梁、墻梁、檁條泛應用，常見的有工作平臺梁、樓蓋梁、墻梁、檁條和吊車梁等。和吊車梁等。圖圖14.7 鋼梁的截面形式鋼梁的截面形式 6.1.2木結構的一般知識 1)木