钢结构基本原理复习

1、钢结构设计原理钢结构设计原理 Design Principles of Steel Structure第第1 1章章 绪绪 论论知识点知识点1 1: :钢结构的特点钢结构的特点1 1、强度高、强度高、塑性、韧性好塑性、韧性好2 2、材质均匀其实际受力和力学计算假定较符合、材质均匀其实际受力和力学计算假定较符合3 3、重量轻、重量轻4 4、密闭性能好、密闭性能好5 5、钢结构制作简便，施工周期短、钢结构制作简便，施工周期短6 6、耐热但、耐热但不耐火不耐火7 7、耐腐蚀性差、耐腐蚀性差8 8、低温冷脆倾向、低温冷脆倾向钢结构设计原理钢结构设计原理 Design Principles of Ste

2、el Structure1.1.概率极限状态设计法概率极限状态设计法知识点知识点2 2: :钢结构的设计方法钢结构的设计方法2.2.结构的极限状态结构的极限状态3.3.承载能力极限状态承载能力极限状态4.4.正常使用极限状态正常使用极限状态5.5.设计表达式设计表达式第第1 1章章 绪绪 论论钢结构设计原理钢结构设计原理 Design Principles of Steel Structure1.1.较高的抗拉强度和屈服点较高的抗拉强度和屈服点知识点知识点1 1: :建筑用钢的要求建筑用钢的要求2.2.较高的塑性和韧性较高的塑性和韧性3.3.良好的工艺性能良好的工艺性能4.4.对环境良好的适应

3、能力对环境良好的适应能力第第2 2章章 材材 料料钢结构设计原理钢结构设计原理 Design Principles of Steel Structure知识点知识点2 2: :钢材的破坏形式钢材的破坏形式第第2 2章章 材材 料料1 1、塑性破坏、塑性破坏破坏前有明显的破坏前有明显的塑性变形塑性变形，破坏过程长，断口发暗，可以采取，破坏过程长，断口发暗，可以采取补救措施。补救措施。2 2、脆性破坏、脆性破坏 破坏前没有明显的变形和征兆，破坏时的变形远比材料应有的破坏前没有明显的变形和征兆，破坏时的变形远比材料应有的变形能力小，破坏突然，断口平直、发亮呈晶粒状，无机会补变形能力小，破坏突然，断口

4、平直、发亮呈晶粒状，无机会补救。救。钢结构设计原理钢结构设计原理 Design Principles of Steel Structure第第2 2章章 材材 料料知识点知识点3 3: :钢材的主要性能钢材的主要性能1 1、强度：、强度：屈服强度、极限抗拉强度屈服强度、极限抗拉强度2 2、塑性：、塑性：伸长率伸长率 3 3、冷弯性能：、冷弯性能：判定钢材判定钢材塑性塑性和和质量质量的综合指标的综合指标4 4、冲击韧性、冲击韧性：判定钢材：判定钢材强度强度和和塑性塑性的综合指标的综合指标钢结构设计原理钢结构设计原理 Design Principles of Steel Structure第第2

5、2章章 材材 料料知识点知识点4 4: :影响钢材性能的因素影响钢材性能的因素1 1、化学成分：、化学成分：硫（热脆）、磷（热脆）硫（热脆）、磷（热脆）2 2、钢材硬化：、钢材硬化：强度提高、塑性降低强度提高、塑性降低 3 3、温度影响：、温度影响：正温和负温影响趋势正温和负温影响趋势4 4、应力集中、应力集中：钢材变脆钢材变脆5 5、反复荷载、反复荷载：疲劳破坏（脆性断裂）疲劳破坏（脆性断裂）钢结构设计原理钢结构设计原理 Design Principles of Steel Structure第第2 2章章 材材 料料知识点知识点5 5: :钢的种类和规格钢的种类和规格1 1、碳素结构钢：、

6、碳素结构钢：代表代表Q235Q2352 2、低合金高强度钢：、低合金高强度钢：代表代表Q345Q345、Q390Q390和和Q420Q4203 3、钢材的牌号：、钢材的牌号：例如：例如：Q235-AQ235-A、Q235-BQ235-B和和Q235-CQ235-C 有何区别有何区别钢结构设计原理钢结构设计原理 Design Principles of Steel Structure第第3 3章章 连连 接接知识点知识点1 1: :钢结构连接方法和焊缝形式钢结构连接方法和焊缝形式1 1、焊接连接：、焊接连接：手工电弧焊、焊条与钢材适应手工电弧焊、焊条与钢材适应2 2、普通螺栓连接：、普通螺栓连接

7、：精制螺栓、粗制螺栓精制螺栓、粗制螺栓3 3、高强螺栓连接：、高强螺栓连接：摩擦型、承压型摩擦型、承压型4 4、焊缝形式、焊缝形式：对接焊缝、角焊缝对接焊缝、角焊缝5 5、焊缝等级、焊缝等级：一级、二级和三级焊缝一级、二级和三级焊缝钢结构设计原理钢结构设计原理 Design Principles of Steel Structure第第3 3章章 连连 接接知识点知识点2 2: :角焊缝的构造角焊缝的构造1 1、最大焊脚尺寸：、最大焊脚尺寸：减小残余应力和残余变形减小残余应力和残余变形2 2、最小焊脚尺寸最小焊脚尺寸：避免产生淬硬组织导致母材开裂避免产生淬硬组织导致母材开裂3 3、侧面角焊缝最

8、大计算长度：、侧面角焊缝最大计算长度：60h60hf(f(静）、静）、40h40hf(f(动）动）4 4、侧面角焊缝最大计算长度：、侧面角焊缝最大计算长度： 不小于不小于8h8hf f和和40mm40mm5 5、搭接连接要求：、搭接连接要求：参见教材参见教材2020页页3.3.2.63.3.2.6钢结构设计原理钢结构设计原理 Design Principles of Steel Structure第第3 3章章 连连 接接知识点知识点3 3: :角焊缝连接计算角焊缝连接计算1 1、轴心力作用下、轴心力作用下（参考例（参考例3.33.3）Ne1e2bN1N2xxN3l lw1w1l lw2w2)

9、213 (2)203 (2322311 NNkNNNkN)193 (33 wffefbhN 钢结构设计原理钢结构设计原理 Design Principles of Steel Structure第第3 3章章 连连 接接知识点知识点3 3: :角焊缝连接计算角焊缝连接计算Ne1e2bN1N2xxN3l lw1w1l lw2w2)153 ()143 (222111 wfewfwfewffhlNfhlN 对于校核问题对于校核问题: :1 1、轴心力作用下、轴心力作用下（参考例（参考例3.33.3）钢结构设计原理钢结构设计原理 Design Principles of Steel Structure

10、第第3 3章章 连连 接接知识点知识点3 3: :角焊缝连接计算角焊缝连接计算2 2、N N、M M、V V共同作用共同作用NeNx xNy y2wl2wlMANxNxM MNyNy 2,6weewxAflhMhlN ewyAfhlN , wfAffAff 2,2, h he eh he et t钢结构设计原理钢结构设计原理 Design Principles of Steel Structure知识点知识点4 4: :焊接应力和焊接变形焊接应力和焊接变形1 1、焊接应力产生原因：、焊接应力产生原因：不均匀加热与冷却不均匀加热与冷却2 2、对结构性能的影响：、对结构性能的影响： 静力强度：静力

11、强度：无影响无影响 结构刚度：结构刚度：降低降低 稳定承载力：稳定承载力：降低降低 低温工作：低温工作：变脆变脆 疲劳强度：疲劳强度：降低降低第第3 3章章 连连 接接钢结构设计原理钢结构设计原理 Design Principles of Steel Structure知识点知识点5 5: :螺栓连接的构造要求螺栓连接的构造要求第第3 3章章 连连 接接1 1、螺栓排列：、螺栓排列：并列、错列并列、错列2 2、螺栓排列：、螺栓排列：需要考虑受力、构造和施工要求需要考虑受力、构造和施工要求3 3、端距要求：、端距要求：不应小于不应小于2d2d0 04 4、中距要求：、中距要求：最小中距最小中距3

12、d3d0 05 5、排列要求、排列要求：参见教材参见教材5252页页钢结构设计原理钢结构设计原理 Design Principles of Steel Structure知识点知识点5 5: :普通螺栓抗剪连接破坏形式普通螺栓抗剪连接破坏形式第第3 3章章 连连 接接（1 1）螺栓杆被剪断）螺栓杆被剪断（2 2）孔壁的挤压破坏）孔壁的挤压破坏（3 3）板件被拉断）板件被拉断 以上破坏形式予以以上破坏形式予以计算计算解决解决钢结构设计原理钢结构设计原理 Design Principles of Steel Structure知识点知识点5 5: :普通螺栓抗剪连接破坏形式普通螺栓抗剪连接破坏形式

13、第第3 3章章 连连 接接（4 4）板件端部被剪断）板件端部被剪断（拉豁拉豁) )（5 5）栓杆弯曲破坏）栓杆弯曲破坏这这两两种种破破坏坏构构造造解解决决钢结构设计原理钢结构设计原理 Design Principles of Steel Structure第第3 3章章 连连 接接普通螺栓群偏心力作用下抗剪计算普通螺栓群偏心力作用下抗剪计算FeTxyN1TN1TxN1Tyr11F1N1F知识点知识点6 6: :普通螺栓抗剪连接计算普通螺栓抗剪连接计算钢结构设计原理钢结构设计原理 Design Principles of Steel Structure第第3 3章章 连连 接接普通螺栓群偏心力作

14、用下抗剪计算普通螺栓群偏心力作用下抗剪计算)373 (1 nFNF)443 ()433 (11221111122111122111112211 niniiininiiiTyniniiininiiiTxyxxTrxyxrTNyxyTryyxrTN知识点知识点6 6: :普通螺栓抗剪连接计算普通螺栓抗剪连接计算钢结构设计原理钢结构设计原理 Design Principles of Steel Structure知识点知识点6 6: :普通螺栓抗剪连接计算普通螺栓抗剪连接计算第第3 3章章 连连 接接普通螺栓群偏心力作用下抗剪计算普通螺栓群偏心力作用下抗剪计算 )453 (min21121 bFTy

15、TxNNNN )343 (minmin bcbvbNNN，)323 (42 bvvbvfdnN )333 (bcbc f tdN钢结构设计原理钢结构设计原理 Design Principles of Steel Structure知识点知识点7 7: :高强螺栓连接计算高强螺栓连接计算第第3 3章章 连连 接接高强螺栓群偏心力作用下抗剪计算高强螺栓群偏心力作用下抗剪计算TxyN1TN1TxN1Tyr11F1N1FFe钢结构设计原理钢结构设计原理 Design Principles of Steel Structure第第3 3章章 连连 接接高强螺栓群偏心力作用下抗剪计算高强螺栓群偏心力作用下

16、抗剪计算)373 (1 nFNF)443 ()433 (11221111122111122111112211 niniiininiiiTyniniiininiiiTxyxxTrxyxrTNyxyTryyxrTN知识点知识点7 7: :高强螺栓抗剪连接计算高强螺栓抗剪连接计算钢结构设计原理钢结构设计原理 Design Principles of Steel Structure第第3 3章章 连连 接接高强螺栓群偏心力作用下抗剪计算高强螺栓群偏心力作用下抗剪计算知识点知识点7 7: :高强螺栓抗剪连接计算高强螺栓抗剪连接计算 )803(21121 bvFTyTxNNNN摩摩擦擦型型连连接接： )8

17、13 (min21121 bFTyTxNNNN承承压压型型连连接接：)633 (9 . 0 PnNfbv 钢结构设计原理钢结构设计原理 Design Principles of Steel Structure第第4 4章章 轴轴 压压 知识点知识点1 1: :轴压构件的屈曲形式及其它轴压构件的屈曲形式及其它1 1、弯曲屈曲：、弯曲屈曲：双轴对称工字型截面双轴对称工字型截面2 2、扭转屈曲：、扭转屈曲：双轴对称十字型截面双轴对称十字型截面3 3、弯扭屈曲：、弯扭屈曲：单轴对称单轴对称T T型截面型截面4 4、格构式柱：换算长细比、格构式柱：换算长细比5 5、柱横隔：设置原因、柱横隔：设置原因钢结

18、构设计原理钢结构设计原理 Design Principles of Steel Structure第第4 4章章 轴轴 压压 知识点知识点2 2: :实腹式轴压构件验算步骤实腹式轴压构件验算步骤（1）强度验算强度验算nNfA（2 2）刚度验算）刚度验算 max0maxil参见例题参见例题4.24.2钢结构设计原理钢结构设计原理 Design Principles of Steel Structure第第4 4章章 轴轴 压压 知识点知识点2 2: :实腹式轴压构件验算步骤实腹式轴压构件验算步骤（3 3）整体稳定验算）整体稳定验算fAN（4 4）局部稳定验算）局部稳定验算(100.1 )235

19、/ybft翼缘翼缘ywfth/235)5 .025(0腹板腹板参见例题参见例题4.24.2钢结构设计原理钢结构设计原理 Design Principles of Steel Structure第第5 5章章 受受 弯弯 知识点知识点1 1: :受弯构件的验算步骤总结受弯构件的验算步骤总结1.强度验算：强度验算：包括包括正应力、剪应力、局部压应力正应力、剪应力、局部压应力验算，对组合梁还要验验算，对组合梁还要验算翼缘与腹板交界处的算翼缘与腹板交界处的折算应力折算应力。(1) 正应力正应力(2) 剪应力剪应力vxxyftISV(3) 局部压应力局部压应力cw zFft l(4) 折算应力折算应力f

20、cc12223ffWMRyxxx 钢结构设计原理钢结构设计原理 Design Principles of Steel Structure第第5 5章章 受受 弯弯 2.刚度验算：刚度验算：均布荷载下等均布荷载下等截面简支梁截面简支梁xxxxxEIlMEIlMEIql104853845224集中荷载下等集中荷载下等截面简支梁截面简支梁xxxEIlMEIPl124823 标准荷载下梁的最大挠度标准荷载下梁的最大挠度 受弯构件的挠度限值，按表规定采用受弯构件的挠度限值，按表规定采用梁的最大挠度可用材料力学、结构力学方法计算。梁的最大挠度可用材料力学、结构力学方法计算。钢结构设计原理钢结构设计原理 D

21、esign Principles of Steel Structure第第5 5章章 受受 弯弯 3.整体稳定验算：整体稳定验算：(1) 判断梁是否需要进行整体稳定验算。判断梁是否需要进行整体稳定验算。(2) 如需要则按照梁的截面类型选择适当的计算公式计如需要则按照梁的截面类型选择适当的计算公式计算整体稳定系数。算整体稳定系数。(3) 不论哪种情况算得的稳定系数大于不论哪种情况算得的稳定系数大于0.60.6，都应采用修，都应采用修正公式进行修正。正公式进行修正。bxxMfW(4) 采用公式验算整体稳定承载力是否满足要求。采用公式验算整体稳定承载力是否满足要求。0 .1282.007.1bb钢结

22、构设计原理钢结构设计原理 Design Principles of Steel Structure第第5 5章章 受受 弯弯 4.局部稳定验算：局部稳定验算：) 对于焊接组合梁，翼缘可以通过限制板件宽厚比保对于焊接组合梁，翼缘可以通过限制板件宽厚比保证其不发生局部失稳。证其不发生局部失稳。) 腹板则较为复杂，一种方法是通过设置加劲肋的方腹板则较为复杂，一种方法是通过设置加劲肋的方法保证其不发生局部失稳；另一种方法是允许腹板法保证其不发生局部失稳；另一种方法是允许腹板发生局部失稳，利用其屈曲后承载力。发生局部失稳，利用其屈曲后承载力。钢结构设计原理钢结构设计原理 Design Principles of Steel Structure第第5 5章章 受受 弯弯 知识点知识点2 2: :影响受弯构件整体稳定性的因素影响受弯构件整体稳定性的因素1 1侧向抗弯刚度、抗扭刚度；侧向抗弯刚度、抗扭刚度；2 2受压翼缘的自由长度受压翼缘的自由长度( (受压翼缘侧向支承点间距受压翼缘侧向支承点间距););3 3荷载作用种类；荷载作用种类；4 4荷载作用位置；荷载作用位置；5 5梁的支座情况。梁的支座情况。钢结构设计原理钢结构设计原理 Design Principles of Steel Structure第第5 5章章 受受 弯弯 知识点知识点3 3: :受弯构件腹板加劲肋布置原则受弯