钢结构兴趣小组-构件设计

1、钢结构兴趣小组培钢结构兴趣小组培训训（构件）（构件） 一、普通钢结构杆件不同的杆件截面特性可用小软件直接输入查询“PC1714-截面特性计算小软件”（1）工字钢，H型钢（焊接，热轧） H型钢和工字钢从形状上来说是不一样的工字钢：缺点：工字钢在两个主平面的截面特性相差巨大，在应用中难以发挥钢材的强度特性。H型钢：优点： H型钢的两条外边内侧没有斜度，是平直的。焊接拼接比工字钢操作简单，单位重量的力学性能更好，可以节省大量的材料和施工时间。H型钢分为H（焊接），HN,HM,HW（轧制）HN：H型钢高度和翼缘宽度比例大于等于2; 主要用于梁;工字钢的用途相当于HN型钢。HM：H型钢高度和翼缘宽度比例

2、大致为1.331.75；主要在钢结构中:用做钢框架柱，在承受动力荷载的框架结构中用做框架梁;例如:设备平台。HW：H型钢高度和翼缘宽度基本相等;主要用于钢筋砼框架结构柱中钢芯柱,也称劲性钢柱; 在钢结构中主要用于柱。HN、HM、HW截面特性可查阅钢结构设计手册（上册）-“中国建筑工业出版社”H：可根据需求自由确定截面。HH型钢与工字钢的区别和用途说明型钢与工字钢的区别和用途说明1、工字钢截面尺寸均相对较高、较窄，故对截面两个主轴的惯性矩相差较大，因此，一般仅能直接用于在其腹板平面内受弯的构件或将其组成格构式受力构件。对轴心受压构件或在垂直于腹板平面还有弯曲的构件均不宜采用不宜采用，其在应用范围

3、应用范围上有着很大的局限。2、H型钢属于高效经济截面型材(其它还有冷弯薄壁型钢、压型钢板等)，由于截面形状合理，它们能使钢材更高地发挥效能，提高承载能力。不同于普通工字型的是H型钢的翼缘进行了加宽，且内、外表面通常是平行的，这样可便于用高强度螺栓和其他构件连接。其尺寸构成合理，型号齐全，便于设计选用。（除了吊车梁用工字型钢）3、H型钢的翼缘都是等厚度的，有轧制截面，也有由3块板焊接组成的组合截面。工字钢都是轧制截面，由于生产工艺差，翼缘内边有1：10坡度。国内可生产的最大轧制H型钢高度为800，超过了只能是焊接组合截面。4、工字钢的边长小，高度大，只能承受单方向的力；H型钢槽深，厚度大，可以承

4、受两个方向的力。5、随着钢结构建筑的发展需要，只有工字钢是不行的，就是加厚工字钢，用于承重柱容易失稳。6、工字钢只能用于横梁，而H型钢才能用于结构的承重柱。7、H型钢是一种断面力学性能较工字钢优良的经济型断面钢材，因其断面的形状与英文字母“H”相同而得名。热轧H型钢的翼缘比工字钢宽、侧向刚度大、抗弯能力强。同等规格下H型钢理重较工字钢轻。（二）槽钢槽钢是截面为凹槽形的长条钢材。截面形状为槽形的型钢。规格以腰高(h)*腿宽(b)*腰厚(d)的毫米数表示，如100*48*5.3，表示腰高为100mm，腿宽为48mm，腰厚为5.3mm的槽钢。槽钢分普通槽钢和轻型槽钢。槽钢可用来做整个建筑的支撑龙骨或

5、用来做外装饰的龙骨，与工字钢及H型钢配合使用。（三）角钢角钢俗称角铁、是两边互相垂直成角形的长条钢材。有等边角钢和不等边角钢之分。等边角钢的 两个边宽相等。其规格以边宽边宽边厚的毫米数表示。如“30303”，即表示边宽为 30mm、边厚为3mm的等边角钢。也可用型号表示，型号是边宽的厘米数，如3#。大型热轧不等边角钢主要用于厂房、桥梁、车辆等大型结构件；中型角钢主要用于建筑结构、桁架、铁架、支架等；小型不等边角钢主要用于小型次要结构件。（四）钢管（矩管，圆管）（1）矩管（2）圆管二 预埋件(一) 预埋件的分类 按功能吊车梁预埋件、墙架预埋件、柱间支撑预埋件、管线吊架预埋件 按受力状态1受力预埋

6、件包括受拉预埋件（如单轨吊车梁的吊挂、吊车梁制动板的连接）、受剪预埋件（如屋架的连接）、弯剪预埋件（如钢牛腿的连接）、拉弯剪预埋件（如柱间支撑的连接）。2构造预埋件受力较小，且力的性质难以确定的预埋件。如坑壁、柱角的防护角钢，电缆沟侧壁预埋件，设备固定所需预埋件，荷载较小的管线吊挂预埋件、栏杆预埋件等。 按锚筋类别1钢筋锚筋预埋件，包括HPB235、HRB335、HRB400 钢筋2角钢锚筋预埋件，角钢材质Q235-B 按锚筋形式1直锚筋预埋件，用于受力预埋件2弯折锚筋预埋件，如连接钢漏斗预埋件3平直锚筋预埋件，如高低跨的低跨牛腿顶面预埋件4U 或L 形锚筋预埋件，仅用于构造预埋件5端部带锚板

7、锚筋预埋件(二)预埋件的构成预埋件由锚板、锚筋、焊缝构成，预埋件的设计即是解决它们之间的匹配问题。如预埋件受拉、受弯时，锚板的厚度应锚筋间距/16；锚筋直径20 mm 时，锚筋与锚板之间应采用穿孔塞焊。（三）预埋件的承载力机理及构造要求的意义预埋件构造要求是实现其承载力的前提。锚板最小厚度是为了保证锚板的弯曲变形不致过大；最小焊缝高度是为了保证焊缝与锚筋等强；锚筋至锚板边缘的最小距离（a）是为了保证焊缝的施焊尺寸；锚筋最小间距（s、b1）及锚筋至构件边缘最小距离（c、c1）是为了保证锚筋粘结锚固作用的发挥及防止砼的劈裂破坏。预埋件的计算与构造要求详混凝土结构设计规范9.7节（P137-P139

8、）。“受力预埋件的承载力表及其选用方法”详预埋件图集钢梁与混凝土墙的铰接连接除传统的预埋件连接，也可以用下图的连接方法。（详多、高层民用建筑钢结构节点构造详图01SG519 P48）三 牛腿牛腿的官方解释：悬臂体系的挂梁与悬臂间必然出现搁置构造， 通常就将悬臂端和挂梁端的局部构造称为牛腿，又称梁托。（一）混凝土牛腿具体计算详混凝土结构设计规范9.3节 （P129-P131）。（二）钢牛腿焊接在预埋件或钢构件上，此时，钢牛腿为受弯钢构件，焊接在预埋件或钢构件上，此时，钢牛腿为受弯钢构件，需验算受弯和受剪。同时，当牛腿承受弯矩时，需验算需验算受弯和受剪。同时，当牛腿承受弯矩时，需验算与其连接的构件

9、（如上图中的混凝土梁）的抗扭。与其连接的构件（如上图中的混凝土梁）的抗扭。当如上图连接时，也需验算节点域的相关内容。详钢结构设计规范7.4节。四 连接（1）焊接焊接是最重要的连接方法。优点：构造简单、不削弱构件截面、节约钢材、加工方便、易于采用自动化操作、连接的密封性好、刚度大。缺点：焊接残余应力和残余变形对结构有不利影响。常用焊缝基本符号-焊缝符号中的附注符号和补充符号-各种焊缝的计算1 常用焊缝基本符号2焊缝符号中的附注符号和补充符号在制图过程中，可用探索者软件直接进行焊缝符号的绘制，如下图所示：3 各种焊缝的计算对接焊缝和角焊缝依据钢结构设计规范7.1节进行计算，计算过程仅涉及到强度验算

10、。对钢管连接节点，角焊缝的计算厚度沿支管周长是变化的，当支管轴心受力时，平均计算厚度可取0.7hf。焊缝的计算长度可根据钢结构设计规范10.3节进行计算。（2）螺栓连接螺栓分为普通螺栓和高强螺栓。螺栓及孔眼图例如下：普通螺栓的受力特点：受拉螺栓连接受拉螺栓连接栓杆受剪和孔壁承压传力栓杆受剪和孔壁承压传力沿栓杆轴方向受拉传力沿栓杆轴方向受拉传力受剪螺栓连接受剪螺栓连接拉剪螺栓连接拉剪螺栓连接螺栓传力方式螺栓传力方式1 受剪螺栓连接（a） （b） （c） 单个受剪螺栓的受力情况单个受剪螺栓的受力情况 （a）单剪；（）单剪；（b）双剪；（）双剪；（c）四剪）四剪受剪螺栓连接在达到极限承载力时，可能出

11、现如下五种破坏形式：（1）当螺栓直径较小钢板相对较厚时，栓杆剪断可能发生。（2）当螺栓直径较大钢板相对较薄时，孔壁挤压坏可能发生。（3）钢板拉断当钢板因螺孔削弱过多时，钢板拉断可能发生。（4）当顺受力方向的端距过小时，端部钢板剪断可能发生。（5）当螺栓过于细长时，栓杆受剪破坏可能发生。 上述破坏形式中的后两种在选用最小容许端距2d0和使螺栓的夹紧长度不超过5d0的条件下，均不会发生。前三种形式的破坏，则需要通过计算来防止。 在设计时，应同时考虑构造要求和计算要求。2.受拉螺栓连接如图所示受拉螺栓连接中，在外力N作用下，构件相互间有分离趋势，从而使螺栓沿杆轴方向受拉。受拉螺栓的破坏形式是栓杆被拉

12、断，其部位多在被螺纹削弱的截面处。 N3.拉剪螺栓连接 由于C级螺栓的抗剪能力差，故对重要连接一般均应在端板下设置支托，以承受剪力（如图所示）。对次要连接，若端板下不设支托，则螺栓将同时承受剪力和沿杆轴方向的拉力的作用。高强螺栓的受力特点高强度螺栓连接按设计和受力要求可分为摩擦型和承压型两种。摩擦型连接在承受剪切时，以外剪力达到板件间可能发生的最大摩阻力为极限状态；当超过时板件间发生相对滑移，即认为连接已失效而破坏。承压型连接在受剪时，则允许摩擦力被克服并发生板件间相对滑移，然后外力可以继续增加，并以此后发生的螺杆剪切或孔壁承压的最终破坏为极限状态。两种形式螺栓在受拉时没有区别。五 柱脚常用的

13、铰接柱脚的几种形式，主要用于轴心受压柱。常用的铰接柱脚的几种形式，主要用于轴心受压柱。 （a） （b） （c）当柱轴力很小时，可采用图（a）的形式，在柱的端部只焊一块不太厚的底板，柱身的压力经过焊缝传到底板，底板再将柱身的压力传到基础上。当柱轴力较大时，可采用图（b）、（c）的形式，柱端通过竖焊缝将力传给靴梁，靴梁通过底部焊缝降压力传给底板。靴梁不仅增加了传力焊缝的长度，同时也将底板分成较小的区格，减小了底板在反力作用下的最大弯矩值。当采用靴梁后，底板的弯矩值仍较大时，可再采用隔板和肋板，如图（c）所示。当柱脚需刚接连接时，可采用外包式刚性柱脚、埋入式刚性柱脚。参考多、高层民用建筑钢结构节点构造详图（01SG519）实际工程中，铰接柱脚和刚接柱脚图例图例：1:101:20六 钢梁连接节点1:201:201:201:20