钢结构基本原理内容纲要.doc

钢结构基本原理学习内容概要钢结构生产过程部分：核心要点：钢结构设计、制造、施工安装一体化的特征1. 钢结构的建造过程分为 工厂制造 ， 工地安装 两个主要步骤。2. 钢结构工厂制造包括的工序是：钢材验收、施工图放样、板材切割、组装焊接、校直、除锈、喷涂。3. 工地安装工作包括：现场的的扩大拼装、吊装就位并临时固定、校准、固定。4. 生产过程加工（如焊接，剪切）不可避免地对零件构件造成变形。5. 建造过程，尤其是加工阶段，不可避免地有冷加工硬化、焊接热效应，对钢结构的性能产生影响。6. 分析和设计钢结构时，必须考虑几何初始缺陷效应，钢结构初始缺陷对受拉与受压杆的影响不同。7. 钢结构几何初始缺陷对静定结构与超静定结构的影响不同。8. 材料缺陷：钢材的均质性和等向性优于混凝土，但并不是理想的匀质体和各向同性体。9. 构件在焊接、火焰切割和热轧后形成的残余应力也称为力学缺陷。钢结构的组成部分：核心要点：钢结构几何构成及特征10. 结构组成的基本原理：必须是几何不变的空间整体。除此之外，还必须有一定的延性、满足意外情况下的抗失效能力。11. 钢结构的种类包括容器类、跨越类、高耸类。12. 典型跨越类的结构是桁架桥13. 支撑体系在钢结构中属于辅助结构，非主结构，但其作用主要是形成空间几何不变体系，保证稳定性和构成一定的刚度。14. 跨越式结构主要竖向荷载控制，高耸结构（高层）主要是由水平荷载控制。15. 刚架抗侧移刚度不足时，需要借助支撑和剪力墙发挥作用。16. 空间网架是没有明显支撑系统的结构体系钢结构设计理论部分核心要点：钢结构设计极限状态、设计特征17. 钢结构的极限状态包括承载能力部分和正常使用极限状态两部分。18. 倾覆、强度破坏、疲劳破坏、丧失稳定、结构变为机动体系、过度的塑性变形属于承载力问题。19. 变形、振动、局部破坏属于正常使用的问题。20. 钢结构的承载能力分为截面、构件和结构三个层级。21. 构件截面的承载能力取决于材料费的强度和应力性质及其在截面上的分布22. 稳定性承载能力取决于构件的整体刚度。23. 低应力状态下的脆性破坏可能由材质低劣、构造不合理、低温因素引起。24. 超静定梁或框架允许受力最大的截面出现全塑性，形成塑性铰。25. 钢结构由于强度高而截面小，符合力学原理的构件由较薄板件组成，失稳是承载能力极限状态的重要方面。26. 局部性的失稳现象并不构成承载能力的极限。27. 承受多次重复的移动荷载、反复荷载作用，有可能出现疲劳破坏。28. 承载能力极限状态大多数是不可逆的，一旦发生就导致结构失效。29. 正常使用极限状态中的变形和振动通常都限制在弹性范围内，并且都是可逆的。30. 对于可逆的极限，结构可靠度的要求可以放宽一些。31. 结构设计核心工作是处理荷载效应与结构构件抗力之间的关系，其次是用工程方式（语言）表达设计。32. 结构的一阶分析是因为变形与构件尺寸相比较微不足道，所以内力分析忽略变形的影响，按结构的原始位置进行。33. 当结构的变形影响不能忽略时，考虑变形影响的分析称为二阶分析，属于几何非线性分析。34. 构件和结构的几何缺陷中，压杆的初始弯曲是在确定构件抗力时加以考虑。而构件安装误差（如初始倾斜）则在内力分析时予以考虑。35. 钢材的化学成分、金相组织和冶金缺陷决定它的基本性能；36. 辊轧造成钢材的方向性和冷却后的残余应力；37. 焊接造成残余应力、残余变形、热影响区和焊接缺陷；38. 制造、安装的误差不仅表现为几何缺陷，还会引发初始内力；钢结构的材料核心要点：钢材的化学成分、分类、影响钢材性能的因素39. 钢结构工程所用的钢材是低碳钢和低合金钢。40. 钢结构的钢材应具备的性能：较高的强度、足够的变形能力、良好的加工性能。41. 钢材的变形能力即塑性和韧性性能好。塑性变形还能调整局部高峰应力，使之趋于平缓。42. 韧性好表示在动荷载作用下破坏时要吸收比较多的能量，同样也降低脆性破坏的危险。43. 钢材的性能包括力学性能和工艺性能。44. 钢材的力学性能指受外力和作用的能力。45. 工艺性能指经受冷加工、热加工的焊接时的性能表现。46. 屈服点、抗拉强度和伸长率是钢材的三个重要力学性能指标。钢结构中的钢材都应满足规范对这三项力学性能指标的要求。47. 冷弯性能是判别钢材塑性变形能力及冶金质量的综合指标，重要结构需要有良好的冷热加工的工艺性能时，应有冷弯试验合格保证。48. 含碳量在0.12%0.20%范围内的低碳钢，可焊性最好，代表性钢号是Q235。49. 碳含量再高可使焊缝和热影响区变脆。50. A级钢的含碳量略高于B级，且不作为交货条件，除非把碳量作为附加保证，这一钢号通常不能用于焊接构件。51. 低合金钢的可焊性按碳当量CEV考虑，当CEV不超过0.38%时，钢材的可焊性很好，代表性钢号是Q345。52. 当低合金钢的碳当量CEV大于0.38%未超过0.45%时，钢材的淬硬倾向逐渐明显，焊接难度为一般等级。需要采取适当的预热措施并注意控制施焊工艺。预热的目的在于使焊缝和热影响区缓慢冷却，以免淬硬而开裂。53. 钢材的化学成分中影响力学性能的主要元素：碳、锰、硅、钒铌钛、铝铬镍；硫、磷、氧、氮。54. 钢材冶炼成材的质量影响因素：冶炼、浇铸、轧制、热处理。冶炼是钢材金相组织结构的决定性因素。55. 钢材冶金缺陷包括：偏析、非金属夹杂、气孔及裂纹。56. 钢材热处理的目的在于取得高强度的同时能够保持的塑性和韧性，而性能的改善则通过金相组织的改变来实现。57. 正火处理是把钢材加热至8509000C并保持一段时间后在空气出租女中自然冷却。58. 控轧是控制停轧温度的生产方式，如果停轧温度在正火温度，也可以实现正火处理。59. 回火是将钢材重新加热至6500C并保温一段时间，然后在空气中自然冷却。60. 淬火是把钢材加热到9000C以上，保温一段时间，然后放入水或油中快速冷却。61. 淬火加回火称为调质处理。62. 高性能钢是把轧制温度和轧制挤压量控制在适当范围内，并在轧毕后加速冷却，得到 的钢材具有可焊性好，屈服强度随着厚度有增大而下降的幅度较小，屈强比不太大，屈服强度不会大幅度超过其标准值。63. 钢结构框架按强柱弱梁设计，地震来临时塑性铰出现在梁端面。如果屈服强度超出标准强度太多，有可能塑性铰出现柱顶造成结构倒塌。64. 常温下的冷拉、冷弯、冲孔、机械剪切等冷加工使钢材产生很大塑性变形，产生塑性变形后的钢材在重新加荷时将提高屈服点，同时降低塑性和韧性。65. 钢结构中不利用硬化现象所提高的强度，重要的结构要把钢材因剪切而硬化的边缘部分刨去。66. 冷弯薄壁型钢结构的冷弯型钢在设计中允许利用因为局部冷加工而提高的强度。67. 应变时效包括应变硬化和时效硬化，重要的结构要求进行人工时效，以加速时效进程，然后测定其冲击韧性，以保证结构具有长期的抗脆性破坏能力。68. 钢结构设计标准中的除冲击韧性外的其它钢材性能是在常温情况下的值。随着温度升高，普通钢的强度下降较快。69. 普通钢材在温度达到6000C时，其屈服强度仅为室温屈服强度的1/3左右，而弹性模量在5000C之后开始急剧下降，6000C时，弹性模量只有常温的40%。70. 兰脆是指钢材在2500C左右的区间，极限强度fu有局部性提高，屈服强度fy回升，同时塑性有所降低，材料有转脆性倾向。71. 在兰脆区进行热加工，可能引起裂纹。72. 钢材在2000C以内性能无在变化，所以结构表面受辐射温度应不超过这一温度。73. 钢结构设计标准规定钢材表面受辐射温度不超过1500C，超过之后结构表面需要加设隔热保温层。74. 钢结构必须用延性材料面不是脆性材料制作。75. 在负温范围，极限强度fu，屈服强度fy都增高，但塑性变形能力降低，材料转脆，对冲击韧性的影响突出。76. 在钢材构件截面完整性遭到破坏，以及截面的厚度或宽度突然改变时，构件中的应力分布很不均匀，缺陷附近应力线曲折、密集，出现高峰应力。77. 疲劳断裂的过程分为裂纹形成、裂纹扩展、断裂三个阶段。78. 钢结构焊接中经常存在微观裂纹或孔洞、夹渣等缺陷，所以疲劳破坏是钢结构必须考虑的因素。79. 快速加荷使钢材的屈服点和抗拉强度提高，但快速加荷不利于能量的吸收能力。钢材选用核心要点：钢材牌号、质量等级、交货状态、性能要求80. 钢材选用要按国家标准确定的牌号和质量等级选择，并对交货状态和附加保证条件提出要求。81. 钢材识别按强度等级分牌号和冲击韧性划分质量等级，以及控轧条件形成高性能钢材。82. 特殊要求的钢材包括抗层间撕裂的Z向钢和耐候性能要求的耐腐蚀钢。83. 钢材按厚度方向性能分为Z15、Z25、Z35三个等级。84. Z向钢对硫含量的要求特别低。85. 铸钢由于未经辊轧，其性能低于热轧钢材。86. 高强度钢丝和钢索存在一个不同于一般钢材的特点：应力松弛，在保持长度不变的情况 下所承受的拉力随时间延长而略有降低。87. 大量的一般结构选用普通质量的钢材，重要和处于严酷条件下的结构按具体情况采用适当等级的优质钢材。88. 钢材选用需考虑：荷载性质、应力状态、连接方法、工作环境、供货价格。89. 高烈度地震区的结构和特别重要的结构宜用Q235GJ钢，并以TMCP交货状态，必要时需增加厚度方向性要求。90. 除出厂质量保证外，重要钢结构需要对钢材质量进行抽样检测。钢材质量抽样检测的方式与标准是热轧型钢抽翼缘。钢结构设计基本原理：构件的截面强度核心要点：破坏特征、塑性发展、设计准则、计算关系91. 截面没有削弱的钢材在受拉时，截面承载力以应力达到屈服强度时因拉伸变形过大而不能继续承载。92. 当受拉构件端部用螺栓或铆钉连接时，因少数截面受到削弱，强度按净截面核算。净截面拉断为极限状态。93. 考虑受拉构件拉断时的后果比屈服严重，抗力分项系数需要取得大些。净截面强度