重點內容回顧

砌體的抗壓強度與什么因素有關？抗拉強

度與什么因素有關？

抗壓強度：砌塊強度+砂漿強度

抗拉強度：砂漿強度+砌塊種類1

重點內容回顧

砌體受拉時，砌塊強度較高，發生（

））破破壞，砂漿強度較高時，發生（壞

齒縫

直縫2

重點內容回顧

砌體房屋的結構布置方案包括哪四種？

橫墻承重方案縱墻承重方案縱橫墻承重方案內框架承重方案3

重點內容回顧

下列計算簡圖分別對應的是哪種靜力計算

方案？

剛性方案、剛彈性方案、彈性方案4

重點內容回顧

墻梁中的托梁，在施工階段應該按什么構

件來進行計算？使用階段按什么構件進行

計算？

施工：普通梁（受彎構件）

使用：墻梁中的托梁（拉彎構件）5鋼結構簡介第9章6性能優越的現代結構體系！

為什么叫簡介

學時少：建筑工程的鋼結構課64學時，本課程的鋼結構部分3學時

程度淺：只做一般的概念性介紹

鋼結構工程的比例相對混凝土結構而言比較少，尤其是在北方地區

主講人相對而言并不擅長這部分內容（①漫長學術生涯一直從事混凝土相關領域的研究；②沒有進行過實際工程的設計）7

第9章

鋼結構簡介鋼結構專家介紹

李國豪，同濟大學

中國科學院院士

橋梁專家、鋼結構專家

鋼結構穩定理論

橋梁振動理論

林同炎李國豪土建工程咨詢有限公司8

第9章

鋼結構簡介鋼結構專家介紹

沈世釗，哈工大

中國工程院院士

鋼結構專家

大跨鋼結構

體育場館建設9

第9章

鋼結構簡介鋼結構專家介紹

沈祖炎，同濟大學

中國工程院院士

鋼結構專家

鋼結構穩定、抗震及非線性分析理論及設計方法

鋼結構規范主要編寫人10

第9章

鋼結構簡介鋼結構專家介紹

張耀春，哈工大

高層鋼結構、輕型鋼結構

鋼結構規范主要編寫人11教材介紹第9章

鋼結構簡介

鋼結構

陳紹蕃

西安建筑科技大學資深教授

上冊：鋼結構基礎

下冊：房屋建筑鋼結構設計12教材介紹第9章

鋼結構簡介

鋼結構基本原理（第二版），2005

沈祖炎，同濟大學

深入淺出的經典教材13鋼結構的特點第9章

鋼結構簡介

鋼結構：以鋼板、型鋼、薄壁型鋼制成的構件，通過焊接、鉚接、螺栓連接等方式而組成的結構①

自重輕、承載力高：重量為同跨度、同荷載鋼混屋架的1/3~1/4，適合在地質條件較差的地區建造，可以降低基礎造價（上海）②

塑性、韌性好（抗震能力強）③

材質均勻（與力學假定吻合，設計更加精確）④

可焊性（便于加工，形成各種構件）⑤

不滲漏（可制作密閉容器）14鋼結構的特點第9章

鋼結構簡介

⑥

制作簡便，施工方便，具有良好的裝配性（工期短）⑦

耐腐蝕性差（生銹）⑧

耐熱好，防火差t＜150℃，性能變化不大t＞150℃，性能變化大t

＞600℃，強度為0溫度超過150℃，采取防護措施涂防火涂料混凝土包裹解決辦法15鋼結構的應用第9章

鋼結構簡介

①

工業廠房：尤其適合于跨度、柱距較大，有100t以上重級或中級工作制吊車的廠房，有熱輻射的廠房②

大跨結構：

廠房→屋架；體育館、會展中心→網架、網殼、張弦梁、懸索等③

高聳結構（截面小，減小風荷載）④

高層結構（輕質高強）⑤

受動力荷載作用的結構（吊車梁等，鋼材韌性好）16鋼結構的應用第9章

鋼結構簡介

⑥

容器和管道⑦

可拆卸、可移動結構（活動式展館，臨時房屋）⑧

其他（海洋平臺、碼頭、輸煤棧橋等）17工期短、造價高，應綜合分析

第9章

鋼結構簡介鋼材規格：鋼板

厚鋼板4.5～60mm

薄鋼板0.35～4mm

表示方法：－寬×厚×長（長度可不標）:18如－100×8×1000，－100×8

第9章

鋼結構簡介鋼材規格：熱軋型鋼-角鋼

分為等邊角鋼和不等邊角鋼，長度4～19m

表示方法：

∟長邊寬×短邊寬×厚度（不等邊）

∟邊寬

寬×厚度（等邊）

如∟200×125×1419

第9章

鋼結構簡介鋼材規格：熱軋型鋼-工字鋼

它的編號以截面高度（cm）表示，長5～19

m

根據腹板厚度分為a

、b

、c三類

a類腹部較薄，用于受彎經濟

c類腹板較厚，不經濟，生產較少20

如I36a

第9章

鋼結構簡介鋼材規格：熱軋型鋼-槽鋼

與工字鋼類似

如［28b21

第9章

鋼結構簡介鋼材規格：熱軋型鋼-H型鋼

代號+高度H×寬度B×腹板厚×翼緣厚

如HW400×400×13×21

翼緣板的內外表面平行

HW：寬翼緣，HM：中翼緣，HN：窄翼緣

可剖分為T型22鋼，TW、TM

、TN

第9章

鋼結構簡介鋼材規格：鋼管

表示方法：D外徑×壁厚，長度3～12m

無縫鋼管：壁厚，經濟性差，最大可達

D21923

第9章

鋼結構簡介鋼材規格：鋼管

焊接卷管：經濟性好24

第9章

鋼結構簡介鋼材規格：薄壁型鋼

用薄鋼板經模壓或彎曲而制成。壁厚1.5～5mm

用作輕型屋面及墻面等構件25

第9章

鋼結構簡介鋼結構連接：重要性

通過連接實現：零件→部件→構件→結構

連接方式影響結構的構造、工藝、造價

連接質量影響結構的安全、使用壽命

連接種類：焊接連接、螺栓連接、鉚釘連接對接焊縫焊接連接角焊縫26

第9章

鋼結構簡介鋼結構連接：種類

連接方法：焊接連接、螺栓連接、鉚釘連接普通螺栓：靠栓桿承壓或受剪傳力螺栓連接高強螺栓：靠摩擦傳力或承壓受剪螺栓連接鉚釘連接27

第9章

鋼結構簡介鋼結構連接：焊接

焊接連接是鋼結構最主要的連接方法

優點：

①不削弱截面、經濟；

②構件間可直接焊接、構造簡單、制造省工；

③連接的密封性好、剛度大

缺點：

①焊縫熱影響區材料變脆；

②產生焊接殘余應力和焊接殘余變形；28

③對裂縫敏感，產生局部裂紋后易擴展到整體

第9章

鋼結構簡介鋼結構連接：焊接

手工電弧焊接-

優點：方便，特別適合在高空和野外作業

缺點：質量波動大，要求焊工等級高，勞動強度大，效率低

焊條型號應與主體金屬的強度相適應

Q235—E43××

Q345—E50××

Q390(Q420)—E55××

前兩位數

—

焊縫金屬最小抗拉強度(43kg/mm2)29

后兩位數

—

焊接位置、電流及藥皮類型

第9章

鋼結構簡介鋼結構連接：焊接

手工電弧焊接-

不同鋼種的鋼材相焊接時，宜采用與低強度鋼材相適應的焊條30

第9章

鋼結構簡介鋼結構連接：焊接

自動埋弧焊接-

電弧在焊劑層下燃燒

優點：質量好，效率高

缺點：需要專用設備1-焊件；2-V形坡口；3-墊板；4-焊劑；5-焊劑斗；6-焊絲7-送絲輪；8-導電器；9-電纜；10-焊絲盤；11-焊劑回收器；12-焊渣；13-焊縫；

31

第9章

鋼結構簡介鋼結構連接：焊接

氣體保護焊接-

利用二氧化碳氣體或者其他惰性氣體作為保護介質的一種方法

優點：質量好，無焊渣；缺點：對環境要求高32

第9章

鋼結構簡介鋼結構連接：焊接

焊縫連接形式接-對接連接用拼接蓋板的對接連接

搭接連接T形連接角部連接33

接-

第9章

鋼結構簡介鋼結構連接：焊接

正、斜對接

一、二級焊縫的抗拉強度與母材相等，可以采用正對接連接

三級焊縫缺陷較多，抗拉強度為母材的85%，若想保證破壞不發生在連接位置，需要采用斜對接焊縫

斜焊縫傾角θ≤56.3°時，可不必計算34正對接焊縫斜對接焊縫

第9章

鋼結構簡介鋼結構連接：焊接

引弧板接-

起落弧處,宜加引弧板（引出板）

靜力荷載作用時允許不設。當不設引弧板時，每條焊縫計算長度等于實際長度減2

t35

第9章

鋼結構簡介鋼結構連接：焊接

角焊縫接-

在兩個有傾角的面上進行焊接，這種焊縫叫角焊縫36

第9章

鋼結構簡介鋼結構連接：焊接

直角與斜角接-

分為直角角焊縫和斜角角焊縫（主要用于鋼管）

hf：焊腳尺寸；he：有效厚度，直角

he＝0.7hf

直角角焊縫

斜角角焊縫37

第9章

鋼結構簡介鋼結構連接：焊接

焊腳尺寸接-

焊腳尺寸過小：

①熱量小，冷卻快，焊縫易產生裂紋

②不易焊透

焊腳尺寸過大：

①薄焊件易燒穿，冷卻后，焊接變形大

②熱影響區大，容易脆裂38

第9章

鋼結構簡介鋼結構連接：焊接

角焊縫長度接-

長度過短：

①起落弧太近，影響焊縫的可靠性

②局部過熱，材質變脆

長度過長：

應力分布不均

多于長度不計入39

第9章

鋼結構簡介鋼結構連接：焊接

殘余變形與殘余應力接-

在施焊過程中，焊件局部區域加熱熔化，隨后又冷卻凝固，不均勻的溫度場導致焊件不均勻的膨脹和收縮，產生應力和變形，殘存于焊件內部，即稱為焊接殘余應力和焊接殘余變形

產生原因：

①施焊時，焊件上溫度分布不均勻（有變形，無應力，而且冷卻后變形恢復）

②各組成纖維的自由變形受到阻礙（超靜定）

③部分區域產生了塑性變形（產生應力，但冷40卻后可恢復）

第9章

鋼結構簡介鋼結構連接：焊接

殘余變形與殘余應力接-

減小殘余變形和殘余應力的措施（幾種）：

①焊縫厚度較大時，表面先凝固，限制中間焊縫收縮，形成拉應力錘擊，減小σzσz

②反變形41

第9章

鋼結構簡介鋼結構連接：焊接

殘余變形與殘余應力接-

③選擇合理施焊方法和順序

逐層施焊（大體積混凝土分層澆筑）3

21

321414

2

32

35

從中間到四周，盡可

能對稱的施焊順序42

第9章

鋼結構簡介鋼結構連接：螺栓連接-分類

粗制普通螺栓螺栓連接普通螺栓

高強螺栓精制普通螺栓摩擦型高強螺栓承壓型高強螺栓43

第9章

鋼結構簡介鋼結構連接：螺栓連接-分類

抗剪螺栓：螺桿與受力方向垂直

抗拉螺栓：螺桿與受力方向平行

拉剪螺栓FNN

NN

NN44

第9章

鋼結構簡介鋼結構連接：螺栓連接-粗制普通螺栓

粗制螺栓(C級)：由未經加工的圓鋼壓制而成d0

d

1.0

~1.5mmd0

—

—螺孔直徑4.6級(

fu

400N/mm2

,

fy

fu

0.6)、4.8級d

—

—螺桿直徑

由于栓孔間距大，受剪時各螺栓受力不均，宜用作受拉，不宜受剪45

第9章

鋼結構簡介鋼結構連接：螺栓連接-精制普通螺栓

精制螺栓(A、B級)：削切加工而成d0

d

0.5

~

0.8mm8.8級(

fu

800N/mm2

,

fy

fu

0.8)、

5.6級

受剪較好，費用高，已較少使用

同樣級別的螺栓采用高強螺栓效果更好46

第9章

鋼結構簡介鋼結構連接：螺栓連接-高強螺栓

普通螺栓和高強螺栓的本質區別：是否施加了預應力（需要特殊的扳手）

預應力→摩擦力+承壓力47

第9章

鋼結構簡介鋼結構連接：螺栓連接-高強螺栓

摩擦型高強螺栓：只靠摩擦力來傳力（0-1）

承壓型高強螺栓：摩擦力+承壓力（0-4）高強螺栓普通螺栓48

第9章

鋼結構簡介鋼結構連接：螺栓連接-高強螺栓

摩擦型和承壓型所用的螺栓相同

承載力計算模式不同

摩擦型變形小，安全度高，費材料

承壓型變形大，省材料，不能用在直接承受動力荷載的構件（吊車梁）

為了增大摩擦力，常對接觸面進行處理：噴砂、噴丸等49

第9章

鋼結構簡介鋼結構連接：螺栓連接-破壞形式50

第9章

鋼結構簡介軸心受力構件：柱子的組成51

第9章

鋼結構簡介軸心受力構件：柱子的組成52柱腳與基礎應該可靠連接

第9章

鋼結構簡介軸心受力構件：回轉半徑

鋼結構特別適合作為軸心受拉構件

作為軸壓構件時，存在失穩問題

長細比是發生失穩破壞時的一個重要參數

長細比：構件的計算長度l0與回轉半徑i的比值i

I

/

A53盡可能增大回轉半徑是受壓構件設計的重點

第9章

鋼結構簡介軸心受力構件：實腹式與格構式54

第9章

鋼結構簡介軸心受力構件：實腹式構件截面形式型鋼組合截面55

第9章

鋼結構簡介軸心受力構件：實腹式構件截面形式雙角鋼冷彎薄壁型鋼56l

1l01l

1

第9章

鋼結構簡介軸心受力構件：格構式構件截面形式57綴條柱綴板柱

第9章

鋼結構簡介軸心受拉構件：軸心受拉

NA

n

f

f

—

鋼材強度設計值An

—構件凈截面面積

彈性狀態時，缺陷附近有應力集中現象

極限狀態時，鋼材均能達到屈服強度58

第9章

鋼結構簡介軸心受拉構件：最小凈面積的選擇(a)(b)(d)

59

(c)An取Ⅰ-Ⅰ、Ⅱ-Ⅱ截面的較小面積計算

第9章

鋼結構簡介軸心受拉構件：剛度要求

限制受拉構件的長細比，是

為了避免過度變形和振動l0

i構件名稱

受拉構件的容許長細比承受靜力荷載或間接承受動力荷載項次直接承受動力

荷載的結構一般建筑結構的結構

有重級工作制吊車

的廠房1桁架的桿件3502502502吊車梁或吊車桁架以

下的柱間支撐300200—3其他拉桿、支撐、系桿(張緊的圓鋼除外)400350—60

第9章

鋼結構簡介軸心受壓構件：屈曲和失穩

大體理解：屈曲≈屈服彎曲，失穩≈失去穩定

屈曲后的結構未必發生失穩（屈曲后強度）

腹板屈曲后相當于形成了波紋，增大平面外剛度后重新達到平衡狀態61

第9章

鋼結構簡介軸心受壓構件：整體失穩和局部失穩

一部分發生屈曲，稱局部屈曲，如果這種屈曲造成了結構不能繼續承載，稱局部失穩62

第9章

鋼結構簡介軸心受壓構件：屈曲形式

彎曲屈曲

構件因彎曲變形而發生屈曲

雙軸對稱截面一般發生彎曲屈曲

單軸對稱截面沿繞對非稱軸可能發生彎曲屈曲63

第9章

鋼結構簡介軸心受壓構件：屈曲形式

扭轉屈曲

構件繞縱軸扭轉而發生屈曲

十字形截面抗扭剛度較差，常發生扭轉屈曲64

第9章

鋼結構簡介軸心受壓構件：屈曲形式

彎扭屈曲

既