钢结构基本原理辅导PPT学习教案

1、钢结构基本原理辅导三、韧性钢材在断裂或塑变时吸收能量的能力，用于表 征钢材抗冲击荷载及动力荷载的能力，动力指 标，是强度与塑性的综合表现。 用冲击韧性衡量，分常温与负温要求。四、冷弯性能钢材发生塑变时对产生裂纹的抵抗能力。 是判别钢材塑性及冶金质量的综合指标。五、可焊性钢材在焊接过程中对产生裂纹或发生断裂的 抵抗能力，以及焊接后具备良好性能的指 标。通过焊接工艺试验进行评定 钢结构的破坏形式塑性破坏与脆性破坏影响因素化学成分、冶金质量、温度、冷作硬化、时效、应力集中、复杂应力。第1页/共27页 钢材性能的影响因素一、化学成分C C、S S、P P、MnMn、SiSi二、冶金与轧制三、时效四、温

2、度正温与负温，热塑现象、冷脆现象五、冷作硬化六、应力集中与残余应力残余应力的概念以及它的影响。七、复杂应力状态强度理论，同号应力，异号应力。第2页/共27页 设计原理 以概率论为基础的极限状态设计方法；分项系数表达式。 两种极限状态正常使用与承载能力极限状态。 两种极限状态使用荷载不同，标准值和设计值。 承载能力极限状态荷载使用设计值。 正常使用极限状态荷载使用标准值。 可靠性安全性、适用性、耐久性的通称 失效概率结构不能完成预定功能的概率。第3页/共27页 可靠度可靠性的概率度量，在规定的时间内（设计基 准期分5 5、2525、5050以及100100年），规定的条 件（正常设计、施工、使用

3、、维护）完成预定 功能的概率。 可靠度的控制控制失效概率小到一定水平。 钢材的品种、牌号与选择 品种炭素钢Q235Q235；低合金钢Q345Q345、Q390Q390、Q420Q420 牌号的表示方法Q Q、屈服强度值、质量等级（碳素钢ADAD，低合金钢AEAE）, ,冶金脱氧方法（F F、b b、Z Z、TZTZ） 影响选择的因素 结构的重要性（结构的安全等级分一级（重要），二级（一般），三级（次要）、荷载情况（动、静荷载）、连接方法（Q235AQ235A不能用于焊接结构）、环境温度。第4页/共27页第3章 钢结构的连接 钢结构的连接方法与特点 焊接连接对接焊缝，角焊缝 螺栓连接普通螺栓，高

4、强螺栓 铆钉连接已基本被高强螺栓代替。焊缝连接一、焊接特性1、焊接方法电弧焊（手工，自动埋弧以及气体保护焊）、电阻焊和气焊。2、特点省材、方便、适用强；热影响区变脆，残余应力与变形，质量变动大。3、焊缝缺陷裂纹、气孔、未焊透、夹渣、烧穿等。第5页/共27页4、焊接形式 按焊件相对位置平接（对接）、搭接以及垂直连接。 按施焊位置俯焊（平焊）、横焊、立焊以及仰焊。 按截面构造对接焊缝及角焊缝对接焊缝的构造与计算一、构造 破口形式I I型、单边V V型、双边V V型、U U型、K K型及X X型。 引、落弧板 变厚度与变宽度的连接1 1：4 4斜面。 质量等级与强度一级综合性能与母材相同； 二级强度

5、与母材相同； 三级折减强度二、计算同构件。第6页/共27页 角焊缝的构造与计算一、构造第7页/共27页 角焊缝分直角与斜角（锐角与钝角）两种截面。 直角型又分普通、平坡、深熔型（凹面型）； 板件厚度悬殊时角焊缝设计及边缘焊缝（P56P56，图3.213.21）二、受力特性 正面焊缝应力状态复杂，但内力分布均匀，承载力高； 侧面焊缝应力状态简单，但内力分布不均，承载力低。 破坏为4545o o喉部截面，设计时忽略余高。三、角焊缝的计算wfffff2226weMflmhMyxPTfIIrTIrTwffwefflhN2wfwefflhN2第8页/共27页 普通螺栓连接一、连接性能与构造 受剪连接的破

6、坏形式板端冲剪、螺杆受弯、螺杆剪切、孔壁挤压、板件净截面（直线、折线）。构造满足前两种，（e2de2do o；t5dt5d）。 受剪连接受力方向螺栓受力不均，一定长度时需折减。 受拉连接以螺杆抗拉强度为承载力极限。 施工及受力要求，螺栓有排布距离要求（栓距、线距、边距、端距）。 分精制（A A、B B级）及粗制（C C级，不能用于主要受力连接）二、计算1 1、单个连接承载力、受剪连接 抗剪与承压：bVVbVfdnN42bcbcf tdNbcbVbNNN,minmin第9页/共27页、受拉连接、拉剪共同作用2、螺栓群连接计算、轴力或剪力作用、弯矩轴力共同作用、扭矩、轴力、剪力共同作用 其中：bt

7、ebVfdN42122bttbVVNNNNbcVNN bbNVnNNnminmin;21miniyMynNNbtiNyMynNN21maxbVvyTYNxTxNNNNNN21121112211221111;iiTyiiTxVyNxyxTxNyxTyNnVNnNN第10页/共27页 高强度螺栓连接一、高强螺栓的受力性能与构造 按计算原则分摩擦型与承压型两种。 摩擦型抗剪连接的最大承载力为最大摩擦力。 承压型抗剪连接的对答承载力同普通螺栓（N Nb bminmin）。 注意当连接板件较小时承压型的承载力小于摩擦型。 受拉连接时两者无区别，都以0.8P0.8P为承载力。 板件净截面强度计算与普螺的区

8、别为5050的孔前传力。 受剪连接时，螺栓受力不均，同普螺应考虑折减系数。 由于承压型设计的变形较大，直接承受动荷不易采用。 设计认为摩擦力主要分布在螺栓周围3d3d0 0范围内。第11页/共27页二、计算、摩擦型螺栓连接计算1、抗剪连接2、抗拉连接 （抗弯时旋转中心在中排）3、拉剪共同作用、承压型螺栓连接计算计算方法同普通螺栓连接，应注意 抗拉承载力 拉剪共同作用 抗弯时旋转中心在中排PnNNfbvv9 . 0PNNbtt8 . 0PNNPNnNNbtttfbvv8 . 0;)25. 1(9 . 0PNNbtt8 . 0122bttbVVNNNN2 . 1bcVNN PNNbtt8 . 0第

9、12页/共27页 例题详解例题1、某T T型牛腿，角焊缝连接，F=250kNF=250kN，Q235Q235钢，E43E43型 焊条，静荷载，确定焊脚尺寸。解：1 1、确定焊缝计算长度（两条L L型焊缝) ) 竖焊缝：lw12005195mm， 水平焊缝： lw2（20016）/2-587mm,取lw285mm第13页/共27页2、求焊缝形心及惯性矩：3、力向形心转移4、受力控制点分项应力（下点）mm9 .6785219522/1951952eeehhhy2239 .67852)9 .672195(1952121952eeeyhhhImmN1025.166510002506eFMN105 .

10、25 FV23622N/mm7 .874102361)5 .67195(1025.16eexMfhhIMy252N/mm1 .64390105 . 21952eeeVfhhhV43mm102361eh第14页/共27页5、焊缝强度结算：6、焊脚尺寸确定： 取： wfffff22mm616064122. 17 .874122eehhmm6 . 87 . 067 . 0efhhmm10fhmm6165 . 15 . 1maxminthhffmm2 .19162 . 12 . 1minmaxthhff第15页/共27页例题2、 图示摩擦型高强螺栓连接，M20M20，10.910.9级，喷砂生赤锈，验

11、算连接强度。 已知：M=106k.mM=106k.m； N=384kNN=384kN； V=450kNV=450kN。解：1 1、查取有关参数 预拉力： P=155kN;P=155kN; 摩擦系数：=0.45=0.45 2、确定控制点 经受力分析控制点为最 上排螺栓。第16页/共27页3、最上排螺栓分项受力 轴力N N：各螺栓均匀受拉 弯矩M M作用：最上排受最大拉力 其中 总拉力： 剪力V V：各螺栓均匀受剪4 4、承载力验算5 5、结论：连接承载力满足要求 N104 . 2161038443nNNNtN4416721iMtymMyNmm3502/10071y222222mm410000)3

12、5025010050(2iy2m)6816725. 1155000(45. 019 . 0)25. 1(9 . 0tfbVNPnNN681674416724000MtNttNNNN1081. 2161045043nVNvN101 .28N102 .2833vNN1240001550008 . 00.8PN68167bttNN第17页/共27页第6章 轴心受力构件 概述 钢结构各种构件应满足正常使用及承载能力两种极限状态的要求。 正常使用极限状态：刚度要求控制长细比 承载能力极限状态：受拉强度； 受压强度、整体稳定、局部稳定。 截面形式：分实腹式与格构式 强度与刚度 净截面强度轴压构件如无截面消

13、弱，整稳控制可不验算强度。 刚度注意计算长度。第18页/共27页 轴压构件的整体稳定 典型的失稳形式弯曲失稳、扭转失稳及弯扭失稳； 理想构件的弹性弯曲稳定欧拉公式； 弹塑性弯曲失稳切线模量理论； 实际构件的初始缺陷初弯曲、初偏心、残余应力； 初始缺陷的影响； 肢宽壁薄的概念； 格构式截面缀条式与缀板式； 格构式轴压构件换算长细比的概念与计算； 格构轴压构件两轴等稳的概念（实腹式同）； 单肢稳定性的概念。 掌握整体稳定的计算公式与方法；第19页/共27页 实腹式截面局部稳定 局部稳定的概念板件的屈曲，局部失稳并不意味构件失效，但是局部的失稳会导致整体失稳提前发生；局部稳定承载力与支承条件、受力形

14、式与状态及板件尺寸有关。 局部稳定的保证原则保证整体失稳之前不发生局部失稳等稳原则局部稳定承载力等于整体稳定承载力。等强原则局部稳定承载力等于某一整体稳定达不到的强度值。 局部稳定的控制方法限制板件的宽（高）厚比。 掌握工字形截面局部稳定的计算公式与方法。第20页/共27页第5 5节 例题详解例题1右图示轴心受压构件，Q235Q235钢，截面无消弱，翼缘为轧制边。问：1、此柱的最大承载力设计值N？ 2、此柱绕y y轴失稳的形式？ 3、局部稳定是否满足要求？44cm1054. 2xI43cm1025. 1yIm2 . 5;cm87602lA第21页/共27页解：1 1、整体稳定承载力计算 对x

15、x轴： 翼缘轧制边，对x x轴为b b类截面，查表有： 对x x轴： 翼缘轧制边，对y y轴为c c类截面，查表有： 由于无截面消弱，强度承载力高于稳定承载力，故构件的 最大承载力为：2 2、绕y y轴为弯扭失稳m2 . 50llxcm176 .871054. 24AIixx1506 .30175200 xxxil934. 0 xkN1759102158760934. 03AfNxxm6 . 22/0llycm78. 36 .871025. 13AIiyy1508 .6878. 35200yyyil650. 0ykN122410215876065. 03AfNyykN1224maxyNN第22

16、页/共27页3 3、局部稳定验算 、较大翼缘的局部稳定 结论：满足要求 、腹板的局部稳定 结论：满足要求8 .68,maxmaxyx10030maxyftb235)1 . 010(79. 614/95/max188.16235235) 8 .681 . 010(ywfth235)5 . 025(4010/400/max04 .59235235) 8 .685 . 025(第23页/共27页 试卷题型分析试卷题型分析一、选择题主要考查一些基本概念 根据题意在空格处添上相关内容，涉及1 16 6章所有内容，共计6 6道题，（1212分）。例题：1. 摩擦型高强度螺栓抗剪能力是依靠（ C ） A栓杆的预应力 B栓杆的抗剪能力 C被连接板件间的摩擦力 D栓杆被连接板件间的挤压力2.体现钢材塑性性能的指标是（ C ） A屈服点 B强屈比 C延伸率 D抗拉强度第24页/共27页 试卷题型分析试卷题型分析二、简答题主要考查基本概念（6 6题，3030分） 根据题意，简明正确回答，1 16 6章内容，共计6 6道题。例题 1、简述哪些因素对钢材性能有影响？ 答： 化学成分；冶金缺陷；钢材硬化；温度影响； 应力集中；反复荷载作用。 2、螺栓在构件上的排列有几种形式？应满足什么要求？最小的栓距和端距分别是多少？