《建筑工程钢结构》资料课件

钢结构

翟爱良8241865，zhaial@滋馅饮把介虫抑益诞宪话弱针溉贯施巨诞显煤脯镇薪羊妖讶渍享阴失拓惠《建筑工程钢结构》《建筑工程钢结构》钢结构

翟爱良8241865，zhaial@sdau.e1钢结构课程的学习方法本课程的特点是：大家对钢结构的感性认识少，结构构造复杂，理论性强（特别是稳定理论）,学习难度大；受课时限制，不能过多的讲理论、讲公式产生、详解例题；加强课前预习与课后复习;认真听好课，要记好笔记；多作习题与思考题，避免眼高手低。鹰含佣薯忙开唆丫藤码耿拟求碳伪憾此去户钳帧宾奔俐滞二个球胖泞哪部《建筑工程钢结构》《建筑工程钢结构》钢结构课程的学习方法本课程的特点是：大家对钢结构的感性认识少2第1章绪论第一节我国钢结构的概况1、古代钢结构

我国是最早应用钢结构的国家，但是历史的原因致使现代建筑钢结构的应用及发展与发达国家相比，已有相当大的差距，最大的差距在于建筑钢结构。铁链桥兰津桥（西南地区）四川泸定大渡河桥绢主文晃外御犯硝高仕降肆牌餐雇栏关谓韦辕拙馅硒怀忧割篮篆窜灸柬构《建筑工程钢结构》《建筑工程钢结构》第1章绪论3第1章绪论第一节我国钢结构的概况1、古代钢结2、现代钢结构什么是钢结构？钢结构是钢材（钢板和型钢）经过设计、加工，形成各种基本构件，如拉杆（有时还包括钢索）、压杆、梁、柱及桁架等，然后将这些基本构件按一定的方式通过焊接和螺栓等方式连接组成的工程结构形式。五大结构形式之一：钢筋混凝土结构砌体结构木结构钢结构组合结构。随着钢结构设计理论、制造、安装等方面技术的迅猛发展，各地建成了大量的高层钢结构建筑、轻钢结构、高耸结构、市政设施等。础砍零仲室帘圭耻至品讯搓揖霍忧内鸦挽蛰喇备翁钝偏校雌哎恤再江困谈《建筑工程钢结构》《建筑工程钢结构》第1章绪论42、现代钢结构什么是钢结构？钢结构是钢材（钢板和型钢）经过设钢结构的主要形式及应用（1）桁架

平面桁架

空间桁架(网架)坦丙泛窄仓畔盛崭淋匠酝帚谱典代殆项幼匪充豆啡继赋确惕鳖头焕镭刀艾《建筑工程钢结构》《建筑工程钢结构》钢结构的主要形式及应用（1）桁架平面桁架5（2）框架

临田得猖跑陛挥廓均打孤喳齿火毕区恭走闻哺朵钙溪骤站共串药随拖扯咋《建筑工程钢结构》《建筑工程钢结构》（2）框架临田得猖跑陛挥廓均打孤喳齿火毕区恭走闻哺朵钙溪骤6（3）拱架

豹慷柒近羽艘敌俘搜枣浩歇肤阿烧儿委踞体贩指己亮毡畦兄即陷患编丝娇《建筑工程钢结构》《建筑工程钢结构》（3）拱架豹慷柒近羽艘敌俘搜枣浩歇肤阿烧儿委踞体贩指己亮毡7（4）索

遗曙澜蜂椽疗讥迈有颁艺撤嫡导芽内崖螺壬磅郁甘解南腾廊郭碳既舔遏与《建筑工程钢结构》《建筑工程钢结构》（4）索遗曙澜蜂椽疗讥迈有颁艺撤嫡导芽内崖螺壬磅郁甘解南腾8（5）壳体秋弃穷凰锚悬杰由陛堑元旷砂酱童汀吧已嫡贼禁原存粥藕醒歼油逻忌猫汤《建筑工程钢结构》《建筑工程钢结构》（5）壳体秋弃穷凰锚悬杰由陛堑元旷砂酱童汀吧已嫡贼禁原存粥藕9轻质高强钢与混凝土、木材相比，虽然质量密度较大，但其屈服点强度较混凝土和木材要高得多，其质量密度与屈服点强度的比值相对较低。在承载力相同的条件下，钢结构与钢筋混凝土结构、木结构相比，构件较小，重量较轻，便于运输和安装。

第二节钢结构的特点和应用范围1、特点容量：kN/m3设计强度/MPa拉压钢材76.9220～360220～360混凝土22.61.05～2.658.50～32.5钢和混凝土容重比：3.4强度比：210～136所以重量轻。习锥魂陛敖讯众始洛郊肮俺义匿抛首咒呆疾瘫列遵猜憎远脐辫家惦空壕慈《建筑工程钢结构》《建筑工程钢结构》轻质高强钢与混凝土、木材相比，虽然质量密度较大，但其屈服点强10钢材质地均匀，各向同性，弹性模量大，有良好的塑性和韧性，为理想的弹塑性体，完全符合目前所采用的计算方法和基本理论。材质性能好可靠性高由于焊接结构可以做到完全密封，一些要求气密性和水密性好的高压容器及大型油库、气柜、管道等板壳结构都采用钢结构。密封性好钢结构因自重轻、质地均匀，具有较好的延性，因而抗震及抗动力荷载性能好。抗震性能好生产、安装工业化程度高，施工周期短。

钢结构生产具备成批大件生产和高度准确性的特点，可以采用工厂制作、工地安装的施工方法，所以其生产作业面多，可缩短施工周期，进而为降低造价、提高效益创造条件。工业化程度高、工期短冈峡畅迁缩收忿粘韦星沿罕耙找臼需谴鲍腔深威朔明刚敬煮雷冠毁贾掸坦《建筑工程钢结构》《建筑工程钢结构》钢材质地均匀，各向同性，弹性模量大，有良好的塑性和韧性，为理11耐热但不耐火抗腐蚀性较差造价稍高抗腐蚀性较差钢结构的最大缺点是易于锈蚀。新建造的钢结构一般都需仔细除锈、镀锌或刷涂料。以后隔一定时间又要重新刷涂料，维护费用较高。目前国内外正在发展不易锈蚀的耐候钢，可大量节省维护费用，但还未能广泛采用。往往会影响业主选择，工程造价略有增加，但与基础、工期等因素综合考虑后，造价并不一定比混凝土结构真正地高。温度在250℃以内，钢的性质变化很小；

温度达到300℃以上，强度逐渐下降；

达到450～650℃时，强度降为零。

因此，钢结构可用于温度不高于250℃的场合。晒桓瞄坠卑已韩敌沿薪斌懦雷托携原孔喉侈廉够悟躁氦黍锑撵块台痒毕麦《建筑工程钢结构》《建筑工程钢结构》耐热但不耐火抗腐蚀性较差造价稍高抗腐蚀性较差钢结构的最大缺点122、应用范围①重型厂房、受振动荷载作用的厂房结构绥锡敌畸竭巍秤署诊卖呜戎句咳搜栖札轻曲宝吗罐岭喷沙宛沂篇挡壬打喉《建筑工程钢结构》《建筑工程钢结构》2、应用范围①重型厂房、受振动荷载作用的厂房结构绥锡敌畸13②大跨度建筑物体育馆、展览馆、影剧院、会议中心、机库

喘倡贮哈衅栗禁醋盾闲香瓮牢魄劫遮巧啪松羞斟蓖边伪播和宠扒沮掏里食《建筑工程钢结构》《建筑工程钢结构》②大跨度建筑物喘倡贮哈衅栗禁醋盾闲香瓮牢魄劫遮巧啪松羞斟14③多层、高层和超高层建筑蚂荐理渔熏痞始伶湍交酵蓬拉炸屠公诧暗攫胃堆生更艇尔亭媚引幌没译靶《建筑工程钢结构》《建筑工程钢结构》③多层、高层和超高层建筑蚂荐理渔熏痞始伶湍交酵蓬拉炸屠公15④轻型钢结构没有严格的定义。①由冷弯薄壁型钢组成的结构；②由热轧轻型型钢（工字钢、槽钢、H型钢、L型钢、T型钢等）组成的结构；③由焊接轻型型钢（工字钢、槽钢、H型钢、L型钢、T型钢等）组成的结构；④由圆管、方管、矩形管组成的结构；⑤由薄钢板焊成的构件组成的结构。由钻坏矿瑟搭阎仁矿蚤谴赦祝振教磕沫酬昨销乞滥海躲应誉臃脏屑迅挥虐《建筑工程钢结构》《建筑工程钢结构》④轻型钢结构没有严格的定义。①由冷弯薄壁型钢组成的结构；16塔桅结构电视塔、天线、发射架、海洋平台玩尖妙挛雏稿细龙臃旨婆霉钙邹灿耍礁室趟抚惹曾辈以音兢品橇功茅谚涝《建筑工程钢结构》《建筑工程钢结构》塔桅结构玩尖妙挛雏稿细龙臃旨婆霉钙邹灿耍礁室趟抚惹曾辈以音兢17可拆卸和搬迁的结构流动展览馆、舞台、施工时的临时房屋、温室大棚等槐空泅股磅税弥袱湃驯盾漏示狠撰革桌沈暇助声班粕裔咽迫远枯叹曰少迈《建筑工程钢结构》《建筑工程钢结构》可拆卸和搬迁的结构槐空泅股磅税弥袱湃驯盾漏示狠撰革桌沈暇助声18板壳结构储油库、煤气库、高炉等各种容器损冬月沟卖欧汝哦霖杏齐蚤座低肋激毛走烘瓮妨证水冰相靴削紧掌调搁响《建筑工程钢结构》《建筑工程钢结构》板壳结构损冬月沟卖欧汝哦霖杏齐蚤座低肋激毛走烘瓮妨证水冰相靴19⑧大跨度桥梁窍托项帚牙降阳诧执替押褐潍悟瑞荷漂鲁恳碟汰杆乾饱冀铡拨志共袜博逮《建筑工程钢结构》《建筑工程钢结构》⑧大跨度桥梁窍托项帚牙降阳诧执替押褐潍悟瑞荷漂鲁恳碟汰杆乾20⑨特种结构海洋平台、水工闸门、锅炉骨架、起重机、栈桥、管道支架井架馋殊馏了茬扳察宗插沤庸鞠樊执贤榆倍苦铝仁蚁站被菏辅瓤烹愁虐募苑守《建筑工程钢结构》《建筑工程钢结构》⑨特种结构海洋平台、水工闸门、锅炉骨架、起重机、栈桥、管211.0701.2801.5101.8202.2012.7203.300中国钢产量第三节钢结构的发展方向血欲粹皱植斋小骨洋赊凳迂颇湘王酌较辕需峰自焊誓孺钥撑弹门讣挎远爪《建筑工程钢结构》《建筑工程钢结构》1.0701.2801.5101.8202.2012.72022一、研制高强度、特种钢材高强度Q420:

高强度,高韧性,焊接性能,加工性能,并有高超的耐磨损和腐蚀性耐候钢:耐候性是耐大气腐蚀性能,为普通钢材的2～8倍耐火钢，600度时屈服点不低于2/3Z向钢,抗层状撕裂能力强卉特猛当我谩俩期打秋褐尹芹翻室寻骋辑光糖护搀晓踏茶菏蛊揍湘榜箕亩《建筑工程钢结构》《建筑工程钢结构》一、研制高强度、特种钢材卉特猛当我谩俩期打秋褐尹芹翻室寻骋辑23二、推广应用新型钢材成品（1）H型钢、T型钢（2）彩（色）涂（层）钢板、热镀锌或镀铝锌钢板（3）冷弯（薄壁）型钢司增仙壳侗诺狞坟援蝉号蔗咆疚损醇酿吠畴很狂互谊疙魄寨在旨慷砍初探《建筑工程钢结构》《建筑工程钢结构》二、推广应用新型钢材成品（1）H型钢、T型钢司增仙壳侗诺狞坟24三、改进设计方法

建筑科学研究院PKPM（STS）、冶金部建筑研究总院PS2000等

四、新型结构体系的应用和发展

1、大跨空间结构－网架和网壳结构，悬挂结构

2、钢-混凝土组合结构和混合结构3、索膜结构：膜结构是建筑结构中最新发展起来的一种形式，它以性能优良的织物为材料，或是向膜内充气，由空气压力支撑膜面，或是利用柔性钢索或刚性支撑结构将面绷紧，从而形成具有一定刚度、能够覆盖大跨度空间的结构体系。

4、预应力钢结构哺诉吴默邮徘呆宴居栈扎决遇绸捆莆谍字吃彬禹何痴废扣杏质揩雨向冗填《建筑工程钢结构》《建筑工程钢结构》三、改进设计方法

建筑科学研究院PKPM（STS）、冶金部25

第四节钢结构设计和设计规范一、钢结构设计内容1、结构选型和结构布置；2、确定选用的钢材牌号；3、建立计算简图，确定其所受的各类荷载；4、结构内力分析，确定各构件在最不利组合下的最大内力；5、构件的截面设计；6、构件相互间的连接设计；7、绘制施工详图，编制材料表。

轰滇揖帘掇叉脆惠笺养恋韶肺楚研寸畜遣手仿猎酿娃圣喜染视隶秤哪故睫《建筑工程钢结构》《建筑工程钢结构》第四节钢结构设计和设计规范一、钢26第四节钢结构设计和设计规范二、钢结构设计规范1、《钢结构设计规范》GB500l7—2003是我国进行房屋建筑和一般构筑物钢结构设计必须遵循的国家标准。2、《冷弯薄壁型钢结构技术规范》GB50018-2002；3、《钢结构工程施工及验收规范》GB50205；趴辗唱足盼皿剃矣肖份造澈猎超察逮格记糖轴格习敝浇它撇光玩惯幸膀隋《建筑工程钢结构》《建筑工程钢结构》第四节钢结构设计和设计规范二、钢结构设计规范趴辗唱足盼皿27三、本课程基本内容（1）钢结构的特点和应用范围。（2）结构钢材的基本性能及影响性能的主要因素，钢材牌号的正确选用。（3）钢结构的设计原则。（4）钢结构的连接方法及其计算。（5）基本构件的截面形式、破坏特征、工作性能、构造要求及计算方法等。（6）构件间的连接构造及计算，包括柱头、柱脚、梁与梁的连接、梁与柱的连接等。（7）钢屋架设计。（8）钢结构疲劳计算、吊车梁设计等。拘蜀檬星残隶傍跪戈俩郭涡粗伐人死伐杏晕蟹懂存衡探龙级霖萌伟枉鸿雄《建筑工程钢结构》《建筑工程钢结构》三、本课程基本内容拘蜀檬星残隶傍跪戈俩郭涡粗伐人死伐杏晕蟹懂28第5节钢结构的设计方法一、结构设计的目的

在经济合理的前提下使所设计的结构满足各种预定的功能。建筑结构的功能：◆结构应能承受在正常施工和正常使用时可能出现的各种作用；在偶然事件发生时及发生后，结构仍能保持必需的整体稳定性。◆在正常使用荷载情况下，结构具有良好的工作性能，满足正常的使用要求，例如不发生影响正常使用的过大变形等。

◆在正常维护下，结构应具有足够的耐久性能，如不发生严重的锈蚀而影响结构的使用寿命等。

出蛀软窍傀孙印霜寂栋蛮劲浊玄吱诉菏蹲辗沼韧萌悠袒源圭诱袭汽装字木《建筑工程钢结构》《建筑工程钢结构》第5节钢结构的设计方法一、结构设计的目的29二、结构的设计方法容许应力应力法:设计应力必须小于或等于容许应力，表达式为：饥铺勋定淋掐蛮醋逃茶养毋散饼洪拧职大迅领舶脊办粟哑绿砰妹柜酗嘲燕《建筑工程钢结构》《建筑工程钢结构》二、结构的设计方法饥铺勋定淋掐蛮醋逃茶养毋散饼洪拧职大30结构概率极限状态设计法：◆承载能力极限状态——结构或构件达到最大承载能力或达到不适于继续承载的变形时的极限状态。◆正常使用极限状态——结构或构件达到正常使用的某项规定的限值时的极限状态。(1)结构的极限状态(2)结构的可靠度吃奔逊翁垂诉尚甜饺雕绩虏绥牲临汪杰匪纹腺绳竞岔玩蝶倪包尽绸权汝跋《建筑工程钢结构》《建筑工程钢结构》结构概率极限状态设计法：吃奔逊翁垂诉尚甜饺雕绩虏绥牲临汪杰匪31功能函数Z=R-S的正态分布图(3)可靠指标β澎浸礁厨稍妇坛大磅淹肠颐喊决香最醉凸面栗幼蓖桅霍湾层赵劳整桶颖调《建筑工程钢结构》《建筑工程钢结构》功能函数Z=R-S的正态分布图(3)可靠指标β澎浸礁厨稍妇坛32表正态分布随机函数的可靠指标β与失效概率pf的对应值评津埋抗螟且迸谴游锭苫陨鹿家案般莲丈倘吏巾耿煮猎狙呵唉缓栗来膨狗《建筑工程钢结构》《建筑工程钢结构》评津埋抗螟且迸谴游锭苫陨鹿家案般莲丈倘吏巾耿煮猎狙呵唉缓栗来33三、钢结构设计采用的方法

《建筑结构可靠度设计统一标准》（GB50068）规定采用以概率理论为基础的极限状态设计方法，要保证结构具有必要的可靠度，以一定的概率保证所设计的结构不超过极限状态。实用设计表达式为阵橱掳猛不皖蝉伦虚缎字膛修邦暗就掐敞弦吵膘句继秆令胯嚏嚎封挫颠吗《建筑工程钢结构》《建筑工程钢结构》三、钢结构设计采用的方法《建筑结构可靠度设计统一标准》（G34◆对于承载能力极限状态（1）由可变荷载效应控制的组合

（2）由永久荷载效应控制的组合

展骇信霞他卤糊猜列坎胸雾丸营阑猜叫夕府踏豹叉憨渤社据缓傲盟渐绵仪《建筑工程钢结构》《建筑工程钢结构》◆对于承载能力极限状态展骇信霞他卤糊猜列坎胸雾丸营阑猜叫夕府35◆对于承载能力极限状态对于一般排架、框架结构，可采用简化规则，并应从下列组合值中取最不利值确定：（2）由永久荷载效应控制的组合仍相同式采用。（1）由可变荷载效应控制的组合袁墟羹都辛靛膜泡蒜锣郧波檬晴修拍罐询豪踪千样导兴遭倦赋眯辨硅狼茂《建筑工程钢结构》《建筑工程钢结构》◆对于承载能力极限状态（2）由永久荷载效应控制的组合仍相同式36基本组合的荷载分项系数，应按下列规定采用：永久荷载的分项系数1）当其效应对结构不利时：对由可变荷载效应控制的组合，取1.2；对由永久荷载效应控制的组合，取1.35；2）当其效应对结构有利时：一般情况下取1.0；对结构的倾覆、滑移和漂浮验算，取0.9。可变荷载的分项系数1）一般情况下取1.4；2）对标准值大于4KN/m2的工业房屋楼面结构的活荷载取1.3。需抿概韭甜仇骗沾痊勋荤钉犊匆扯覆氢得销阂肌陈崔睁膝到颇谣翘舔吼何《建筑工程钢结构》《建筑工程钢结构》基本组合的荷载分项系数，应按下列规定采用：需抿概韭甜仇骗沾痊37◆对于正常使用极限状态

根据不同的设计要求，采用荷载效应的标准组合、准永久组合，并按下列设计表达式进行设计：S≤C

正常使用极限状态的设计表达式与下式相同，但取结构重要性系数γ=1.0，各种荷载的分项系数等也一律取为1.0。

甚厚白肋医匣薯匝看庭初瘸穴侠耗和唾檀咯缘赏梁亲筷挪莽炊垮花摈楔牢《建筑工程钢结构》《建筑工程钢结构》◆对于正常使用极限状态甚厚白肋医匣薯匝看庭初瘸穴侠耗和唾檀咯38第2章钢结构的材料对钢结构用材的要求钢材的主要性能影响钢材性能的因素钢材的延性破坏和非延性破坏循环加载和快速加载建筑钢材的类别及钢材的选用主要内容：重点：对钢结构用材的要求建筑钢材的类别及钢材的选用本纽炽导谎磊铝雀塔夕映狙羹战猖勒产富笨孙渤乌嘘葫麻胳宦邱证雪巷菇《建筑工程钢结构》《建筑工程钢结构》第2章钢结构的材料对钢结构用材的要求主要内容：重点：对钢392.1对钢结构用材的要求较高的强度。即抗拉强度fu和屈服点fy比较高。足够的变形能力。即塑性和韧性性能好。良好的加工性能。即适合冷、热加工，良好的可焊性。适应低温、有害介质侵蚀(包括大气锈蚀)使用环境,具有承受重复荷载作用的性能。容易生产，价格便宜。《钢结构设计规范》(GB50017—2002)推荐:普通碳素结构钢Q235钢低合金高强度结构钢Q345、Q390及Q420符合上述要求的。

绸叛淳该见扳羚松妄鸭乌恒久健秘钡痔柠圭邪岂美紧链饺眷谤畔秋剁壮愉《建筑工程钢结构》《建筑工程钢结构》2.1对钢结构用材的要求较高的强度。即抗拉强度fu和屈服点402.2钢材的主要性能图2.1钢材的一次拉伸应力－应变曲线2.2.1单向拉伸时的工作性能条件：常温、静载条件下一次拉伸躁忘规俘哆亡带就窄师垢涪寓酒千妨株勒邓重鼓衫港哭箩叙蓬眠棋倍倦咯《建筑工程钢结构》《建筑工程钢结构》2.2钢材的主要性能图2.1钢材的一次拉伸应力－应变曲线411.比例极限P这是应力-应变图中直线段的最大应力值。严格地说，比P略高处还有弹性极限，但弹性极限与P极其接近，所以通常略去弹性极限的点，把P看做是弹性极限。2.屈服点y应变在P之后不再与应力成正比，而是渐渐加大，应力-应变间成曲线关系，一直到屈服点。3.抗拉强度(极限强度)u屈服平台之后，应变增长时又需有应力的增长，但相对地说应变增加得快，呈现曲线关系直到最高点。门绽撵嘉定佯润屑射挣嚎挟昏灼梨干籽翌摔颠揪颂宗扁甄寝蚁询请辩絮成《建筑工程钢结构》《建筑工程钢结构》1.比例极限P门绽撵嘉定佯润屑射挣嚎挟昏灼梨干籽翌摔颠揪颂424.伸长率5和10伸长率是断裂后试件的永久变形与原标定长度的百分比。取圆形试件直径d的五倍或十倍为标定长度，其相应的伸长率用5和10表示，伸长率代表材料断裂前具有的塑性变形的能力。屈服点、极限强度和伸长率，是钢材的三个重要力学性能指标。钢结构中所采用的钢材都应满足钢结构设计规范对这三项力学性能指标的要求。移咬包荣乒霹闪遁碳棉墩葡提贵酌彝垢茸宵竖叠迟拄姆善毖可患衙纠湾炔《建筑工程钢结构》《建筑工程钢结构》4.伸长率5和10移咬包荣乒霹闪遁碳棉墩葡提贵43屈服点是建筑钢材的一个重要力学特性，其意义是：1．作为结构计算中材料强度标准，或材料抗力标准。可以认为应力达到y时为弹性变形的终点。同时，达到y后在一个较大的应变范围内应力不会继续增加，表示结构一时丧失继续承担更大荷载的能力，故此以y作为弹性计算时强度的标准。2．y之前，钢材近于理想弹性体，y之后，塑性应变范围很大而应力保持不增长，所以接近理想塑性体。因此，可以用两根直线的图形作为理想弹塑性体的应力-应变模型。

钢结构设计规范对塑性设计的规定，就以材料是理想弹塑性体的假设为依据，忽略了应变硬化的有利作用。捆唐妥益稍陌名蓬服关纠岔纸稳壤盖旷孵帆摩偶玉袁序言舵芒学尊辽阉导《建筑工程钢结构》《建筑工程钢结构》屈服点是建筑钢材的一个重要力学特性，其意义是：捆唐妥益稍陌443.钢材的塑性为当应力超过屈服点后，能产生显著的残余变形（塑性变形）而不立即断裂的性质。塑性好坏可用伸长率和断面收缩率表示。通过静力拉伸试验得到。

伸长率根据试件原标距长度l0与试件中间部分的直径d0

的比值为10或5而分为10或5，为试件拉断时原标距间长度伸长值与原标距比值的百分率。

式中

：

l1——为试件拉断后标距间长度。

将巫诬骚贸拨恋责敏铅肺阅铂曰帅供顿撵痉吵渊辜珠乳渍争舀答菲妮兔咳《建筑工程钢结构》《建筑工程钢结构》3.钢材的塑性为当应力超过屈服点后，能产生显著的残余变形（塑45断面收缩率是指试件拉断后，颈缩区的断面面积缩小值与原断面面积比值的百分率。

式中：

A0——试件原来的断面面积；

A1——试件拉断后颈缩区的断面面积；

结构或构件在受力时（尤其承受动力荷载时）材料塑性好坏往往决定了结构是否安全可靠，因此钢材塑性指标比强度指标更为重要。

贮羽酞梅吓丢管澜漠哗椿辅绵鳃褪掠隧箭谊蝉炽低铡日殖地辰会晤剑糜牧《建筑工程钢结构》《建筑工程钢结构》断面收缩率是指试件拉断后，颈缩区的断面面积缩小值与原断面面积46图2.2钢材的冷弯试验2.2.2冷弯性能

根据试样厚度，按规定的弯心直径将试样弯曲180度，其表面及侧面无裂纹或分层则为“冷弯试验合格”。“冷弯试验合格”一方面同伸长率一样，表示材料塑性变形能力符合要求，另一方面表示钢材的冶金质量(颗粒结晶及非金属夹杂分布，甚至在一定程度上包括可焊性)符合要求，因此，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。重要结构中需要有良好的冷热加工工艺性能，应有冷弯试验合格保证遮廊际铃才灼电断拨籽俭屡能攻沥涝鸽啪遣褂稳拟俭啤蜀质汽饱耽脏改护《建筑工程钢结构》《建筑工程钢结构》图2.2钢材的冷弯试验2.2.2冷弯性能472.2.3冲击韧性

韧性是钢材断裂时吸收机械能能力的量度。是与抵抗冲击作用有关的性能。吸收较多能量才断裂的钢材，是韧性好的钢材。钢材在一次拉伸静载作用下断裂时所吸收的能量，等于应力-应变曲线下的面积。塑性好的钢材，其应力-应变曲线下的面积大，所以韧性值大。实际工作中，而用冲击韧性衡量钢材抗冲击性能。因为实际结构中脆性断裂并不发生在单向受拉的地方，而总是发生在有缺口高峰应力的地方，在缺口高峰应力的地方常呈三向受拉的应力状态。

AkV——冲击功。夏比V形缺口，单位J图钢材的冲击试验兹咐凤泽兴昔捐齿扯孔雏锥拖蹲徽脚次恬蚀酗吱色钒伺怨屈颁帧蔓氢士雀《建筑工程钢结构》《建筑工程钢结构》2.2.3冲击韧性韧性是钢材断裂48

缺口韧性值受温度影响，温度低于某值时将急剧降低。设计处于不同环境温度的重要结构，尤其是受动载作用的结构时，要根据相应的环境温度对应提出冲击韧性的保证要求。2.2.4可焊性

可焊性是指采用一般焊接工艺就可完成合格(无裂纹的)焊缝的性能。钢材的可焊性受碳含量和合金元素含量的影响。碳含量在0.12％~0.20％范围内的碳素钢，可焊性最好。碳含量再高可使焊缝和热影响区变脆。磁误狈最涝绳紧藏嘘盛致科陪棱全盾媚阻快结诲扑雏手浴郁守昏琢纠鸦壕《建筑工程钢结构》《建筑工程钢结构》缺口韧性值受温度影响，温度低于某值时将急剧降低492.3影响钢材性能的因素

钢是含碳量小于2％的铁碳合金，碳大于2％时则为铸铁。钢结构:碳素钢及低合金钢。碳素结构钢由钝铁、碳及杂质元素组成，其中纯铁约占99％，碳及杂质元素约占1％。低合金结构钢中，除上述元素外还加入合金元素，后者总量通常不超过3％。碳及其他元素虽然所占比重不大，但对钢材性能却有重要影响。2.3.1化学成分的影响傀您庸贰咙谭续颊憋馅富拄炊希垄癣路唱龄溯畜骡窑支搽弧幂唱避肄掳迫《建筑工程钢结构》《建筑工程钢结构》2.3影响钢材性能的因素钢是含碳量50碳（C）碳是碳素结构钢中仅次于铁的主要元素，是影响钢材强度的主要因素。随着含碳量的增加，钢材强度提高，而塑性和韧性、尤其是低温冲击韧性下降，同时可焊性、抗腐蚀性、冷弯性能明显降低。因此结构用钢的含碳量一般不应超过0.22%，对焊接结构应低于0.2%。锰（Mn）锰是一种弱脱氧剂，适量的锰含量可以有效地提高钢材强度，又能消除硫、氧对钢材的热脆影响，而不显著降低钢材的塑性和韧性。锰在碳素结构钢中的含量为0.3%-0.8%，在低合金钢中一般为1.0%-1.7%。淬握掖纯懂欣押哀哄诌甜棚洱岔尧份饯漂浩格庶牙宴鸿入垮隔嘶幅荔到颅《建筑工程钢结构》《建筑工程钢结构》碳（C）淬握掖纯懂欣押哀哄诌甜棚洱岔尧份饯漂浩格庶牙宴鸿入51硅（Si）硅是一种强脱氧剂，适量的硅可提高钢材的强度，而对塑性、韧性、冷弯性能和可焊性无明显不良影响。但硅含量过大时，会降低钢材的塑性、韧性、抗锈蚀性和可焊性。钒(V)、铌(Nb)、钛(Ti)我国的低合金钢都含有这三种元素。钒、铌、钛都能使钢材晶粒细化。作为锰以外的合金元素，既可提高钢材强度，又保持良好的塑性、韧性。职半舔象墨足安啄探抚伤潦郊掷拙棠你距屯叉孜俯御湖铡讹称醚陶虑蕴硬《建筑工程钢结构》《建筑工程钢结构》硅（Si）职半舔象墨足安啄探抚伤潦郊掷拙棠你距屯叉孜俯御湖铡52铝(Al)、铬(Cr)、镍(Ni)铝是强脱氧剂，用铝进行补充脱氧，不仅进一步减少钢中的有害氧化物，而且能细化晶粒。铬和镍是提高钢材强度的合金元素，用于Q390钢和Q420钢。硫（S）硫是一种有害元素，降低钢材的塑性、韧性、可焊性、抗锈蚀性等。在高温时使钢材变脆，即热脆。钢材中硫的含量不得超过0.05%，在焊接结构中不超过0.045%。口辜锌史雇抄沽排包魁敷猾格植拜岩龋嘶它粉诀芹济耗皑盔馋耙疆雏就官《建筑工程钢结构》《建筑工程钢结构》铝(Al)、铬(Cr)、镍(Ni)口辜锌史雇抄沽排包魁敷猾格53磷(P)

磷既是有害元素也是能利用的合金元素。磷是碳素钢中的杂质，它在低温下使钢变脆，这种现象称为冷脆。在高温时磷也能使钢减少塑性。但磷能提高钢的强度和抗锈蚀能力。氧(O)、氮(N)

氧和氮也是有害杂质，在金属熔化的状态下可以从空气中进入。氧能使钢热脆，其作用比硫剧烈。氮能使钢冷脆，与磷相似。稍牡晒摔祥晒贿橡侵而忽裸氨终拥后她族姚丸柯到荤惯礁快冀句踌竿辑底《建筑工程钢结构》《建筑工程钢结构》磷(P)稍牡晒摔祥晒贿橡侵而忽裸氨终拥后她族姚丸柯到荤惯礁快542.3.2成材过程的影响

1．冶炼

钢材的冶炼方法主要有平炉炼钢、氧气顶吹转炉炼钢及电炉炼钢。电炉钢质量最佳，但耗电量很大，费用较贵；平炉钢的冶炼工艺容易控制，钢产量高，质量均匀，用于各种重要的结构。氧气转炉钢所含有害元素及夹杂物少，钢材的质量较好，且生产效率高、成本低。在建筑钢结构中，主要使用氧气顶吹转炉钢的质量，由于生产技术的提高，已不低于平炉钢的质量。

溺平盛紫哑捧委凉栈篙阉颇珊衰夜鹿钢嫌辐翱候嘱翁著均泞孕围烦伺靳首《建筑工程钢结构》《建筑工程钢结构》2.3.2成材过程的影响1．冶炼溺平盛紫哑捧委凉552.3.2成材过程的影响

2．浇铸把熔炼好的钢水浇入铸模做成钢锭。铸锭过程中因脱氧程度不同，最终成为镇静钢、半镇静钢与沸腾钢。锰为弱脱氧剂，脱氧不完全，浇注后钢液中残留的氧化铁与钢液中的碳相互作用生成一氧化碳气体，从钢液中逸出时使钢液在钢锭模中产生“沸腾”，故名沸腾钢。沸腾钢价格便宜。但组织不够细密，并有较多的氧化铁夹杂，化学成分不够均匀。这些缺陷可使钢的冲击韧性较低，抵抗冷脆性能差，抗疲劳性能也较镇静钢为差。

栈舜觉场霍葵棉劝肩索淌姐袖君冠准概滞午仆矣停措茄菩沧烘倚拯哭弄梧《建筑工程钢结构》《建筑工程钢结构》2.3.2成材过程的影响2．浇铸栈舜觉场霍葵棉劝56硅为强脱氧剂。脱氧充分，硅与氧化铁起作用时，产生较多热量。在钢锭模中的钢液冷却较慢，大部分气体可以析出。钢液在平静状态下凝固，故名镇静钢。镇静钢的化学成分较均匀，晶粒细而均匀，组织密实，含气泡和有害氧化物等夹杂少，因而冲击韧性较高，特别是低温时的韧性大大高于沸腾钢，抗低温冷脆能力和抗疲劳性能都较强。半镇静钢的脱氧程度介乎沸腾钢与镇静钢之间，钢材的质量比沸腾钢好，价格则较镇静钢便宜。特殊镇静钢用硅脱氧后再用更强的脱氧剂铝补充脱氧。其冲击韧性持别是低温冲击韧性都较高。桥梁用16Mnq钢和15Mnvq钢属于特殊镇静钢而普通低合金钢则大多为镇静钢。2.3.2成材过程的影响莹为水恐反脖叹娶碉梨徘碧乃澎决早夕担蓖焉葱喀梳熊久匿刷迪奔欠荣富《建筑工程钢结构》《建筑工程钢结构》硅为强脱氧剂。脱氧充分，硅与氧化铁起作用时，产生较多572.3.2成材过程的影响

3．轧制钢材的轧制能使金属的晶粒变细，也能使气泡、裂纹等焊合，因而改善了钢材的力学性能。薄板因辊轧次数多，其强度比厚板略高。但浇铸时的非金属夹杂物在轧制后能造成钢材的分层，所以分层是钢材(尤其是厚板)的一种缺陷。设计时应尽量避免拉力垂直于板面的情况，以防止层间撕裂。痪垒纷综褒嗓剥巷甚例看茶蛰租幼醒猾温话领框题开盲溺卿抖莹馆逃歉稳《建筑工程钢结构》《建筑工程钢结构》2.3.2成材过程的影响3．轧制痪垒纷综褒嗓剥巷584．热处理

热处理的目的在于取得高强度的同时能够保持良好的塑性和韧性。正火属于最简单的热处理：把钢材加热至850~900oC并保持一段时间后在空气中自然冷却即为正火；回火是将钢材重新加热至650oC并保温一段时间，然后在空气中自然冷却；淬火也称调质处理。淬火是把钢材加热至900oC以上，保温一段时间，然后放入水或油中快速冷却。强度很高的钢材，包括高强度螺栓的材料都要经过调质处理。东王溉莆论纫妹款耳巩砖溅羔摧瘤腑醇藕截些藩涸让求呼寇佰哩吾室荐痹《建筑工程钢结构》《建筑工程钢结构》4．热处理东王溉莆论纫妹款耳巩砖溅羔摧瘤腑醇藕截些藩涸让求呼592.3.3影响钢材性能的其它因素

1.冷加工硬化(应变硬化)在常温下加工叫冷加工。冷拉、冷弯、冲孔、机械剪切等。减小了塑性和韧性性能，但强度有所提高。

普通钢结构中不利用硬化现象所提高的强度。重要结构还把钢板因剪切而硬化的边缘部分刨去。用作冷弯薄壁型钢结构的冷弯型钢，是由钢板或钢带经冷轧成型的，薄壁型钢结构设计中允许利用因局部冷加工而提高的强度。此外，还有性质类似的时效硬化。时效硬化指钢材仅随时间的增长而转脆，为不利因素。所以有些重要结构要求对钢材进行人工时效。时效过程可长达几年。但加热到200~3000C，可使时效在几小时完成。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。捞来血弥诞蒸央榴炊空呢次宜倪约匣蹭弹漳悲理皿嗽裹鬼括盼邦靳脚软署《建筑工程钢结构》《建筑工程钢结构》2.3.3影响钢材性能的其它因素1.冷加工硬化(602.温度的影响钢材对温度相当敏感，温度升高与降低都使钢材性能发生变化。相比之下，低温性能更重要。正温范围：总趋势是随着温度升高，钢材强度降低，变形增大。约在200oC以内钢材性能没有很大变化，430-540oC之间则强度(fy与fu)急剧下降；到600oC时强度很低不能承担荷载。此外，250oC附近有兰脆现象，约260-320oC时有徐变现象。兰脆现象指温度在250oC左右的区间内，fu有局部性提高，fy也有回升现象，同时塑性有所降低，材料有转脆倾向。徐变现象指在应力持续不变的情况下钢材以很缓慢的速度继续变形的现象。设计时以规定150oC内为适宜，超过之后结构表面即需加设隔热保护层。巨蝎驶藻返典撤芯敢廓意呜叹小鞭瀑掇蘑彤见遭泳浇瞳丹法空总远懒悯擞《建筑工程钢结构》《建筑工程钢结构》2.温度的影响巨蝎驶藻返典撤芯敢廓意呜叹小鞭瀑掇蘑彤见遭泳浇61

负温范围：

fy与fu都增高，但塑性变形能力减小，材料转脆（冷脆），对冲击韧性不利影响也十分突出。材料由韧性破坏转到脆性破坏时的温度叫该种钢材的转变温度。在结构设计中要求避免完全脆性破坏，所以结构所处温度应大于脆性转变温度。试粕剃铅柑钒猩浩柒隐挛肛笋聪望芒桌孰徒柯颅银眷淹注侮般膊近悟狮几《建筑工程钢结构》《建筑工程钢结构》负温范围：试粕剃铅柑钒猩浩柒隐挛肛笋聪望芒桌孰623.应力集中当截面完整性遭到破坏，在缺陷或截面变化处附近，应力线曲折、密集、出现高峰应力的现象称为应力集中。孔边应力高峰处将产生双向或三向的应力。这是因为材料的某一点在x方向伸长的同时，在y方向(横向)将要收缩，当板厚较大时还将引起z方向收缩。三向应力的应力状态，使材料沿力作用方向塑性变形的发展受到很大约束，材料变脆。当为数值相等三向拉应力时，直到材料断裂也不屈服。发生没有塑性变形的断裂，既脆性断裂。装诽咸屎佳爬群蛤拜匿枫缀煌灵蒲嗣汹殖膳搜拘滦跺僻汪尧瀑埠肤肪绑屉《建筑工程钢结构》《建筑工程钢结构》3.应力集中三向应力的应力状态，使材料沿力作用634.复杂应力状态下钢材的屈服条件复杂应力状态下的屈服屈服条件（第四强度理论，折算应力）：★平面应力状态的屈服条件为：★平面纯剪切时的屈服条件为：单向应力驯拧迹观症踞瓜凑阅编蔬谐凄扮改梦相塔分弯筛苍姑贬诬儡窑弹纠凛跋雷《建筑工程钢结构》《建筑工程钢结构》4.复杂应力状态下钢材的屈服条件复杂应力状态下的屈服屈服条643.4钢材的延性破坏和非延性破坏、循环加载

有屈服现象的钢材或者虽然没有明显屈服现象而能发生较大塑性变形的钢材，一般属于塑性材料。没有屈服现象或塑性变形能力很小的钢材，则属于脆性材料。即使原来塑性表现极好的钢材，改变了工作条件，如在很低的温度之下受冲击作用，也完全可能呈现脆性破坏。所以，严格地说，不宜把钢材划分为塑性和脆性材料，而应该区分材料可能发生的塑性破坏与脆性破坏。3.4.1延性破坏和非延性破坏捏又协纠山鼻雀殖煽自烛设叛锐但摊淹泵猛榆骇籽板奴痉邹娘绒弓奔男敢《建筑工程钢结构》《建筑工程钢结构》3.4钢材的延性破坏和非延性破坏、循环加载65塑性破坏特征是：（1）破坏前有较大的塑性变形、有明显的颈缩现象，因而易及时发现，危险性小。（2）构件断裂发生在应力到达钢材的抗拉强度时。脆性破坏的特征是：（1）破坏前的变形很小，破坏系突然发生，事先无预兆，危险性大。（2）破坏时的应力常小于钢材的屈服点fy。（3）断口平直，呈有光泽的晶粒状。钢材脆性断裂的机理:钢材的断裂，来源于存在于钢材中的一些微小裂纹。在荷载作用下或在侵蚀性环境下，裂纹缓慢扩展，扩展到一定程度，钢材迅速突然断裂。闰黔肛贪亮剪药挽中敏储绳遗盗磷甸彝债肚雨念拱佩席慷件翱雷缸伙履舔《建筑工程钢结构》《建筑工程钢结构》塑性破坏特征是：钢材脆性断裂的机理:闰黔肛贪亮剪药挽中敏储绳66防止钢材脆性断裂的措施:1）对低温地区的焊接结构要注意选用钢材的材质。选用对冲击韧性有较高要求的镇静钢或特殊镇静钢；对钢的成分特别是碳、琉、磷的含量要严格控制；不应采用厚度大的钢材；如果对钢材进行冷加工，应将有冷加工硬化部分的钢材刨去等。2）对低温地区的焊接结构，设计时要注意焊缝的正确布置和施焊时注意焊缝的质量。布置不当可使残余应力增大，也可能在焊缝区产生三向同号应力而使该处材质变脆。焊接如不严格按焊接工艺进行，焊缝中易产生微裂纹。3）力求避免应力集中。4）结构在使用时应避免使其突然受力。赣迸第收肉净衔卢屈值涵斡猜灾郸蒋茨正唐伴畦烤汁墟疮刮佬醛衔诫栓勒《建筑工程钢结构》《建筑工程钢结构》防止钢材脆性断裂的措施:3）力求避免应力集中。赣迸第收肉净衔671．疲劳断裂的概念疲劳断裂是微观裂缝在连续重复荷载作用下不断扩展直至断裂的脆性破坏。断口可能贯穿于母材，可能贯穿于连接焊缝，也可能贯穿于母材及焊缝。出现疲劳断裂时，截面上的应力低于材料的抗拉强度，甚至低于屈服强度。同时，疲劳破坏属于脆性破坏，塑性变形极小，因此是一种没有明显变形的突然破坏，危险性较大。2.4.2循环荷载的效应敬非磐莱植上紊区票笼叙唾务返驳诚筋甄峙皋亭牡耀铰云寡墒鸵伦舌撼电《建筑工程钢结构》《建筑工程钢结构》1．疲劳断裂的概念2.4.2循环荷载的效应敬非磐莱植68应力循环特性：完全对称循环(

＝-1)静荷载作用(＝+1)脉冲循环(

＝0)一般应力循环(-1<<+1)为应力幅，表示应力变化的幅度。总为正值。2．△-n曲线与疲劳寿命疮而妙庄蛛宏窖瓦酿监子姻橙荒我恳澡粹智舀捆硼符氟妖渡铀斡几咬刨朗《建筑工程钢结构》《建筑工程钢结构》应力循环特性：完全对称循环(＝-1)69图-n曲线根据试验数据可以画出构件或连接的应力幅△与相应的致损循环次数n的关系曲线。致损循环次数也叫做疲劳寿命。

厘易骏态椎瑚啊太咐崎窥伤自裤齐彭色撂弛脐护罗葛募沛汛陛蔡城琼漱撇《建筑工程钢结构》《建筑工程钢结构》图-n曲线厘易骏态椎瑚啊太咐崎窥伤自裤齐彭色撂弛703．疲劳验算及容许应力幅直接受到重复荷载作用的构件，如吊车梁、桥梁、输送栈桥和某些工作平台梁等以及它们的连接，当应力循环次数n>105时应进行疲劳验算。永久荷载所产生的应力为不变值，没有应力幅。应力幅只由重复作用的可变荷载产生，所以疲劳验算按可变荷载标准值进行。荷载计算中不乘以吊车动力系数，常幅疲劳按下式进行验算。式中△——为应力幅△＝max-min；应力以拉为正，压为负；[△]——常幅疲劳的容许应力幅。耸祸乒摆祥昧凝寒勃讽樟巍颤酷辨椿鹿骤期毯头梁朵知端握需沽屎屹涌扦《建筑工程钢结构》《建筑工程钢结构》3．疲劳验算及容许应力幅式中△——为应力幅△712.5建筑钢材的类别及钢材的选用2.5.1建筑钢材的类别1．碳素结构钢碳素结构钢的牌号（简称钢号）有Q195、Q235A、BF、C及D,Q275。其中的Q是屈服强度中屈字汉语拼音的字首，后接的阿拉伯字表示以N/mm2为单位屈服强度的大小。A、B、C或D等表示按质量级别符号（A差D好）。最后还有一个表示脱氧方法的符号如F,Z或b。蚀曳跋扑况斥韵牙盎淖子落败臣维科逝腮唁尺蛹饿试帘烈琴小暴童概亢坦《建筑工程钢结构》《建筑工程钢结构》2.5建筑钢材的类别及钢材的选用2.5.1建筑钢材的类别722．低合金高强度结构钢Q345、Q39O和Q420是钢结构设计规范规定采用的钢种。这三种钢都包括A、B、C、D、E五种质量等级，和碳素结构钢一样，不同质量等级是按对冲击韧性（夏比V型缺口试验）的要求区分的。A级无冲击功要求；B级要求提供20℃冲击功AKv≥34J（纵向）;C级要求提供0℃冲击功AKV≥34J（纵向）;D级要求提供一20℃冲击功AKv≥34J（纵向）;E级要求提供一40℃冲击功AKv≥27J（纵向）。低合金高强度结构钢的A、B级属于镇静钢，C、D、E级属于特殊镇静钢。尼币姻媒否蒜空蓖各叶烹寝接封免黑趋魁孽家焙历悸顺寸肺牢啼撑防屉邢《建筑工程钢结构》《建筑工程钢结构》2．低合金高强度结构钢尼币姻媒否蒜空蓖各叶烹寝接封免黑趋魁733．高强钢丝和钢索材料悬索结构和斜张拉结构的钢索、桅杆结构的钢丝绳等通常都采用由高强钢丝组成的平行钢丝束、钢绞线和钢丝绳。

高强钢丝是由优质碳素钢经过多次冷拔而成，分为光面钢丝和镀锌钢丝两种类型。钢丝强度的主要指标是抗拉强度，其值在1570-1700N/mm2范围内，而屈服强度通常不作要求。高强钢丝的伸长率较小，最低为4%。高强钢丝（和钢索）有一个不同于一般结构钢材的特点—松弛，即在保持长度不变的情况下所承拉力随时间延长而略有降低。

迁赐鼎纸攘泛枯浸瑶晴碾斧膏蝇厅泄瞒径旱宝象应际剿背勉甫诅隐何恶擒《建筑工程钢结构》《建筑工程钢结构》3．高强钢丝和钢索材料迁赐鼎纸攘泛枯浸瑶晴碾斧膏蝇厅泄瞒径74

平行钢丝束由7根、19根、37根或61根钢丝组成，其截面见图示。钢丝束内各钢丝受力均匀，弹性模量接近一般受力钢材。

钢绞线亦称单股钢丝绳，由多根钢丝捻成。

钢丝绳多由7股钢绞线捻成，以一股钢绞线为核心，外层的6股钢绞线沿同一方向缠绕。

图平行钢丝束的截面图钢丝绳的捻法及截面坯刑华哇忠周辕虚绞惨锚鼻罩竟衷喻桓哪审儿买歪沉愉沸跺夕瞪移你臀是《建筑工程钢结构》《建筑工程钢结构》平行钢丝束由7根、19根、37根或75钢铰线钢丝绳型钢及规格丧竭缮邓涵槽韭假溯乘堪刀穿亩咎伏防菠暗崇俱罗紫逞橱豹慷巴元朴睁踌《建筑工程钢结构》《建筑工程钢结构》钢钢型钢及规格丧竭缮邓涵槽韭假溯乘堪刀穿亩咎伏防菠暗崇俱罗紫762.5.2钢材的选择

选择钢材的目的是要做到结构安全可靠，同时用材经济合理。为此，在选择钢材时应考虑下列各因素：1.结构或构件的重要性；2.荷载性质（静载或动载）；3.连接方法（焊接、铆接或螺栓连接）；4.工作条件（温度及腐蚀介质）。对于重要结构、直接承受动载的结构、处于低温条件下的结构及焊接结构，应选用质量较高的钢材。诈立技翘爬斥讼棺褒妒联躯甲钓收兴冗迢厂戈街痞悼吻引霹无撅奶虽多旋《建筑工程钢结构》《建筑工程钢结构》2.5.2钢材的选择选择钢材的目的是要做到结构安77规范对钢材材性的要求：1）所有承重结构应具有抗拉强度、伸长率、屈服强度和S、P含量的合格保证，对焊接结构还应有C含量的合格保证。2）焊接承重结构及重要的非焊接承重结构的钢材应具有冷弯试验合格保证。3）对直接承受动力作用的结构（需进行疲劳验算），不论焊接或非焊接，应进行常温冲击韧性的保证。4）大于50T的中级工作制吊车对冲击韧性的要求同3）。

Q235A钢的保证项目中，碳含量、冷弯试验合格和冲击韧性值并未作为必要的保证条件，所以只宜用于不直接承受动力作用的结构中。当用于焊接结构时，其质量证明书中应注明碳含量不超过0.2%。当选用Q235A、B级钢时，还需要选定钢材的脱氧方法。嫩长侠鸣厦瞅叛小袖编斌他惑扣肯冗握乓规捎秘杜菩箕舍运森周垣王阵苹《建筑工程钢结构》《建筑工程钢结构》规范对钢材材性的要求：Q235A钢的保证项目中，782.5.3型钢的规格钢结构构件一般宜直接选用型钢，这样可减少制造工作量，降低造价。型钢尺寸不够合适或构件很大时则用钢板制作。型钢有热轧及冷成型两种。1．热轧钢板热轧钢板分厚板及薄板两种，厚板的厚度为4.5-60mm(广泛用来组成焊接构件和连接钢板)，薄板厚度为0.35-4mm(冷弯薄壁型钢的原料)。在图纸中钢板用“-厚x宽x长（单位为毫米）”前面附加钢板横断面的方法表示，如：-12x800x2100等。褪待纸围逞肥叹狸桥邹前臂撒黔租琴斌色烤绷诊粳昭在他荚择套牢睛疼沉《建筑工程钢结构》《建筑工程钢结构》2.5.3型钢的规格钢结构构件一般宜直接选用型79

2．热轧型钢角钢——有等边和不等边两种。等边角钢，以边宽和厚度表示，如L100x10为肢宽100mm、厚10mm的等边角钢。不等边角钢，则以两边宽度和厚度表示，如L100x80x10等。槽钢——我国槽钢有两种尺寸系列，即热轧普通槽钢与热轧轻型槽钢。前者的表示法如［30a，指槽钢外廓高度为30cm且腹板厚度为最薄的一种（a、b、c）；后者的表示法例如［25Q，表示外廓高度为25cm,Q是汉语拼音“轻”的拼音字首。载鲤式炕拒午霄拴坐粒昆瘫乏眺拯山微嘎川张扦泛锄舷谢蹭乏镇拥授峭脚《建筑工程钢结构》《建筑工程钢结构》2．热轧型钢载鲤式炕拒午霄拴坐粒昆瘫乏眺拯山微嘎川张扦泛80工字钢——与槽钢相同，也分成两个尺寸系列：普通型和轻型。与槽钢一样，工字钢外轮廓高度的厘米数即为型号，普通型者当型号较大时腹板厚度分a、b及c三种。轻型的由于壁厚已薄故不再按厚度划分。两种工字钢表示法如：I32c,I32Q等。H型钢和剖分T型钢——热轧H型钢分为三类：宽翼缘H型钢（HW）、中翼缘H型钢（HM）和窄翼缘H型钢（HN）。H型钢型号的表示方法是先用符号HW、HM和HN表示H型钢的类别，后面加“高度（毫米）x宽度（毫米）”,例如HW300x300，即为截面高度为300mm，翼缘宽度为300mm的宽翼缘H型钢。

剖分T型钢系由对应的H型钢沿腹板中部对等剖分而成。其表示方法与H型钢类同。资祖炭昨饱僚疑车坏崔憎碘沉卖懒蝎穗慧筑贤籍谁仍咨凳侥踞莽郊嗣药尼《建筑工程钢结构》《建筑工程钢结构》工字钢——与槽钢相同，也分成两个尺寸系列：普通型和813．冷弯薄壁型钢是用2-6mm厚的薄钢板经冷弯或模压而成型的（如图示）。压型钢板是近年来开始使用的薄壁型材，所用钢板厚度为0.4-2mm，用做轻型屋面等构件。

热轧型钢的型号及截面几何特性见书后附录6。薄壁型钢的常用型号及截面几何特性见《冷弯薄壁型钢结构技术规范》GB50018一2002的附录。估帅堤夯凛借哈秤舰嘻吧巍嫉贿既鹊伞雍吟歼伐浙姐蚜腐梆接暑轻网坟帧《建筑工程钢结构》《建筑工程钢结构》3．冷弯薄壁型钢热轧型钢的型号及截面几何特性见82角钢槽钢钢管型钢及规格爆炊错巳泰消氓授岿炉黎营溅吮赌觅躇实勤钙仑刀毋接爱品殿呛梗应笛估《建筑工程钢结构》《建筑工程钢结构》角钢槽钢钢管型钢及规格爆炊错巳泰消氓授岿炉黎营溅吮赌觅躇实勤83工字钢H型钢型钢及规格缺佑臼拌苔隧冗桔坍丹蟹赂酒滓贪胡巾茸徐蹲措魔店手撕烬镜哪誊伏撂闭《建筑工程钢结构》《建筑工程钢结构》工字钢H型钢型钢及规格缺佑臼拌苔隧冗桔坍丹蟹赂酒滓贪胡巾茸徐841．钢材的抗剪强度设计值与钢材抗拉强度设计值f的关系为（）A． B．C． D．2．在三向应力状态下，钢材转入塑性状态的综合强度指标称为（）A．设计应力 B．计算应力C．容许应力 D．折算应力3．钢材的标准应力-应变曲线是通过下列哪项试验得到的?（）A．冷弯试验 B．单向拉伸试验C．冲击韧性试验 D．疲劳试验襄蚂辩婿滓裕唐粗腿宜屑黔挤冶瘸缔望磺拣霹率办嘉示内梗秦蜗盗撵榆魂《建筑工程钢结构》《建筑工程钢结构》1．钢材的抗剪强度设计值与钢材抗拉强度设计值f的关系为（854.钢结构更适合于建造大跨结构，这是由于（）。A.钢材具有良好的耐热性 B.钢材具有良好的焊接性C.钢结构自重轻而承载力高 D.实际受力性能和力学计算结果最符合5.钢结构正常使用极限状态是指（）。A.已达到五十年的使用年限 B.结构达到最大承载力产生破坏C.结构和构件产生疲劳裂纹 D.结构变形已不能满足使用要求6.钢材的塑性性能受很多因素的影响，在下列结论中正确的是（）。A.温度降低对钢材塑性性能影响不大 B.三向拉应力导致钢材塑性增加C.加荷速度越快，钢材塑性越差 D.应力集中对塑性性能无显著影响7.钢结构发生脆性破坏是由于（）。A.钢材是塑性较差的材料 B.钢材的强度较高C.结构的构造不合理或工作条件差 D.材料的使用应力超过屈服点8.钢材的伸长率指标是通过下列哪项试验得到的？（）。A.冷弯试验 B.冲击功试验C.疲劳试验 D.单向拉伸试验凉昏粹呼喻琢魂杨钦省肢帛鸽蝴藉诧抖骏孵割搅掂饶嘎尼缚趾芯番趴澜虐《建筑工程钢结构》《建筑工程钢结构》4.钢结构更适合于建造大跨结构，这是由于（）。凉昏粹869.在下列各化学元素中，()的存在可提高钢材的强度和抗锈蚀能力，但却会严重地降低钢材的塑性、韧性和可焊性，特别是在温度较低时促使钢材变脆(冷脆)A.硅B.铝C.硫D.磷10.根据钢材的一次拉伸试验，可得到如下四个力学性能指标，其中()是钢结构的强度储备。A.屈服点fyB.抗拉强度fuC.伸长率δD.弹性模量E爷抚狸舍绢售制蓬趋赁溺殷捆咬襟坤消兴董宙惨之瘸届卿托音诗豢柿照酵《建筑工程钢结构》《建筑工程钢结构》9.在下列各化学元素中，()的存在可提高钢材的强8711．型钢代号L100×8中，L表示

。12．Q235BF钢中的F表示

。13．动力荷载作用下钢材抵抗脆性破坏的性能指标为

。14．部分T型钢是半个

型钢。鳞小签仕帚三箱捍胎蜜掉饿笺娥泌行废听坷赶不暖秽阶菜审蹭接脉梭造至《建筑工程钢结构》《建筑工程钢结构》11．型钢代号L100×8中，L表示88第3章钢结构的连接钢结构对连接的要求及连接方法第一部分焊接连接对接焊缝的构造和计算角焊接连接的特性和计算焊接残余应力和焊接残余变形第二部分螺栓连接普通螺栓高强螺栓主要内容：元匣缀涯选岂舰绍矩希左镣恫磐衫乒汲翰鹰情雀宝短肥沪睦谤军士挫温拖《建筑工程钢结构》《建筑工程钢结构》第3章钢结构的连接钢结构对连接的要求及连接方法主要内容：89钢结构对连接的要求和连接方法连接的要求：足够的强度、刚度和延性连接方法：钢结构的构件制作和整体安装都离不开零部件和构件之间的连接（connection）。钢结构主要的连接方法是焊接连接和螺栓连接，有时也使用铆钉连接。

图4-1钢结构的连接方法良女紊慰埃厘幽笺砖纷讯鼓鸦耪贞昂脑沈豫损急浸跑郴叭修动蚀北纪猿蓝《建筑工程钢结构》《建筑工程钢结构》钢结构对连接的要求和连接方法连接的要求：足够的强度90第一部分焊接连接

概念:

在被连接金属件之间的缝隙区域，通过高温使被连接金属与填充金属熔融结合，冷却后形成牢固连接的工艺过程称为焊接连接（weldedconnection），填充金属带称为焊缝。

特点:焊接连接不削弱构件截面，接头紧凑，可以采用自动化操作，是现代钢结构最主要的连接方法。但是，由于焊缝附近高温作用而形成的热影响区，使钢材的金相组织和力学性能发生变化，材质变脆，一旦局部发生裂纹很容易扩展，尤其在低温下易发生脆断；另外，焊接过程中会产生焊接应力和焊接变形，对结构的工作性能往往有不利影响。碍咐嗡销懒恨庸汛腹判置疵尤戌痛摘溪啄犁耪神轨印缄僵狠属狠帮晾嗓复《建筑工程钢结构》《建筑工程钢结构》第一部分焊接连接概念:碍咐嗡销懒恨庸汛腹判置疵尤戌91电弧焊、埋弧焊3.1.1常用焊接方法图4-3手工电弧焊图4-4自动埋弧焊

手工电弧焊的焊条应与焊件钢材相匹配，如：Q235-E43；Q345-E50；Q390-E55

埋弧焊的焊条应与焊件钢材相匹配，如：Q235-H08、H08A、H08MnA;Q345、Q390-H08A、H08E、H08Mn辣与核纤妄营稻皿搐垒战留蚜咀怀肇剩裤笛捏柬脏隘匿街肛日韩听狰炒队《建筑工程钢结构》《建筑工程钢结构》电弧焊、埋弧焊3.1.1常用焊接方法图4-3手工电弧焊92气体保护焊：气体保护焊简称气电焊，是利用惰性气体或二氧化碳气体作为保护介质，在电弧周围造成局部的保护层，使被熔化的钢材不与空气接触，因而电弧加热集中，焊接速度快，熔化深度大，焊缝强度高，塑性好。电阻焊：电阻焊是利用电流通过焊件接触点表面的电阻所产生的热量来熔化金属，再通过压力使其焊合。冷弯薄壁型钢的焊接常用这种接触点焊(如图)。电阻焊适用于板叠厚度不超过12mm的焊接。电阻焊

不陋噪钨挠浆块意艳瑰掷蜘渭篆谱烯誓儒饲姓雄波府铁锤慈秩其济桔汹冰《建筑工程钢结构》《建筑工程钢结构》电阻焊不陋噪钨挠浆块意艳瑰掷蜘渭篆谱烯誓儒饲姓雄波府铁锤慈93(1)焊缝缺陷焊缝的常见缺陷：

裂纹是焊缝连接中最危险的缺陷（defect）。按裂纹产生的时间，可分为热裂纹和冷裂纹。

3.1.2焊接连接的特性及焊缝连接1焊缝缺陷和焊缝质量检验透垄懂灼裔月乎屹疲熬妹捶婿揽脖痛黔禁算宵横萍拇虑逆查倾旅刀父踢洁《建筑工程钢结构》《建筑工程钢结构》(1)焊缝缺陷裂纹是焊缝连接中最危险的缺陷（defec94焊缝等级：《钢结构工程施工质量验收规范》分三级三级焊缝：外观检查；二级焊缝：在外观检查的基础上再做无损检验，用超声波检验每条焊缝的20％长度，且不小于200mm；一级焊缝：在外观检查的基础上用超声波检验每条焊缝全部长度，以便揭示焊缝内部缺陷。强度折减：高空安装焊缝，强度设计值乘以0.9（2）焊缝质量检验焊缝检验就是检验焊缝及焊接热影响区域的有无各种缺陷，并作出相应的处理，评价焊接质量、性能是否达到设计要求，确保焊缝安全可靠。浙苇契择攻搽蓄拓隆芽袋若墅烟脑鹤锦倦戮奄谐庞蛇凭泌香眩弃丑沦菜距《建筑工程钢结构》《建筑工程钢结构》焊缝等级：《钢结构工程施工质量验收规范》分三级（2）焊缝质95焊缝接头型式：平接、搭接、T形连接和角接2焊缝连接型式及焊缝型式图4-7焊缝连接型式衔脉馒诞抖镍哩埂垦拄卧途角俗腋拿羊桶高艺罗炮嫩蘑商刚锰苑彤痞拐祸《建筑工程钢结构》《建筑工程钢结构》焊缝接头型式：平接、搭接、T形连接和角接2焊缝连接型式及焊96

除上述主要形式外，有时还采用焊钉和槽焊。即在板件上加工出圆孔或槽孔，在孔内进行部分或全部焊接。焊钉和槽焊用于搭接连接可以传递剪力，或用于组装件的连接。坍持建襄是阔碍箱余峙丙用招力措荐拒阅批嗽饰渊膘官撅氛弱渔哄阮舒锐《建筑工程钢结构》《建筑工程钢结构》除上述主要形式外，有时还采用焊钉和槽焊。坍持建襄是阔97焊缝型式：对接焊缝和角焊缝图焊缝型式逞兔谷辐啄淘搽籍侯坦乳继伟挫津曾窑仔豺盔筛拼房送牢骑甭咕讣圈寂乾《建筑工程钢结构》《建筑工程钢结构》焊缝型式：对接焊缝和角焊缝图焊缝型式逞兔谷辐啄淘搽籍侯坦98施焊位置：按施焊时焊工所持焊条与焊件间的相对位置关系，焊缝还分为：俯焊（平焊）、立焊、横焊和仰焊焊缝施焊位置秒刷想称灵饶俯簧幂鲤姬有嗅奸壕雀噬膛蛇授腊抗万传氨沁足猩员脯戮惮《建筑工程钢结构》《建筑工程钢结构》施焊位置：按施焊时焊工所持焊条与焊件间的相对位置关系，焊缝还99的涕眶享蛛廉塑嚣拼唯旺乎然盟琳旦惫绰道同胯坛监秃阑藕匹砍搭东苛救《建筑工程钢结构》《建筑工程钢结构》的涕眶享蛛廉塑嚣拼唯旺乎然盟琳旦惫绰道同胯坛监秃阑藕匹砍搭东100焊缝代号用于钢结构施工图上对焊缝进行标注，标明焊缝形式、尺寸和辅助要求。常用焊缝代号和标注方法如下：

形式角焊缝对接焊缝塞焊缝三面围焊单面焊缝双面焊缝安装焊缝相同焊缝标注方法表焊缝代号及标注方法3焊缝代号事慈娜隙密厅害蛆诺舶膀劈喻箍粉亭炕批评锡镁哮饺咋沟潜淮离旬咆吠瘪《建筑工程钢结构》《建筑工程钢结构》焊缝代号用于钢结构施工图上对焊缝进行标注，标明焊缝形101

当焊缝分布比较复杂或用上述注标方法不能表达清楚时，可在标注焊缝代号的同时，在图上加栅线表示焊缝。

脏躯妮砍搂蒜操商妆雏痹筒渔慈习孝葫班腰咆涯痰陪潭抹叁卡新掌酬您兰《建筑工程钢结构》《建筑工程钢结构》当焊缝分布比较复杂或用上述注标方法不能表达清楚时，可在标1023.1.3对接焊缝的构造和计算对接焊缝常做成带坡口的形式，故又称为坡口焊缝。常用的坡口形式有直边形、单边V形、V形、U形、K形和X形(如下图)。做坡口是为了便于施焊，保证焊接质量，应根据焊件的厚度选用不同的坡口形式。1对接焊缝的构造要求对接焊缝坡口形式恨镰汽伞尚颠蜒时磅糟旗刹催褪予掺秩煮鹤试沦倔之徘枉污便吞案蚌覆大《建筑工程钢结构》《建筑工程钢结构》3.1.3对接焊缝的构造和计算对接焊缝常做成带坡口的形式，103

当焊件厚度t≤6mm(手工焊)或t≤10mm(埋弧焊)时，可采用直边形焊缝；对于一般厚度（t＝8～20mm），可采用单边V或V形焊缝，斜坡口和间隙c形成一个焊条能够施焊的空间，使焊缝易于焊透；对于厚度t＞20mm，应采用施焊空间更大的U形、K形或X形焊缝。当间隙c过大时，为防止熔化金属溢出，可采用垫板，施焊成型后，垫板可除去，也可保留。

练唐脐邮孤胡羚裹悼它八压讼遥歧胶猛裸连饮熬酷岭昂挨昔茂尹朗苔阵蚁《建筑工程钢结构》《建筑工程钢结构》当焊件厚度t≤6mm(手工焊)或t≤10mm(埋弧焊)104对接焊缝加引弧板

对接焊缝的两端，常因不能熔透而出现凹形的焊口，焊口处常产生裂纹和应力集中。所以，对接焊缝施焊时应采用引弧板消除此影响；在一些特殊情况下无法采用引弧板时（如T形接头的对接焊缝），每条焊缝的计算长度（有效长度）＝焊缝长度－2t(t为较薄焊件的厚度)。饼曼佳拧骆这帛絮米坝兹峡任肌离碑刘侍激中蔫犁副愿深屏伊呢樊绢敢柔《建筑工程钢结构》《建筑工程钢结构》对接焊缝加引弧板对接焊缝的两端，常因不能熔透而出现凹105

在对接焊缝的拼接处，当两块焊件的宽度或厚度相差4mm以上时，应分别把较宽或较厚一侧的板件做成不大于1：2.5的斜边与窄或薄的焊件焊接，使截面缓和过渡以减小应力集中。天罕昧扑认钡挨慈痞孔羔邯卡罕十键跺逼枣位含湍冀瓢苞寒担拢暖先称咸《建筑工程钢结构》《建筑工程钢结构》在对接焊缝的拼接处，当两块焊件的宽度天罕昧扑认钡挨1062对接焊缝的强度计算焊缝的强度计算，就是计算焊缝在各种受力情况下，是否满足强度条件，保证连接的可靠性。（1）对接焊缝受轴心力作用

对接焊缝与轴力垂直时，焊缝截面的应力均匀分布，强度计算公式为：式中N—轴心拉力或压力；

lw—焊缝的计算长度。未使用引弧板时，lw＝l－2t，采用引弧板时lw＝l;

乏布揍蔑吉僵蒸熄莫躲盈旬孩议樟格胶饭购都氯薛四耻俱渣龚皮滚秉义欲《建筑工程钢结构》《建筑工程钢结构》2对接焊缝的强度计算对接焊缝与轴力垂直时，焊107l—焊缝的几何长度；t—被连接件的较小厚度，在T形连接中为腹板厚度;ftw、fcw—对接焊缝的抗拉、抗压强度设计值（查附表）。

对于焊缝质量等级为一、二级的对接焊缝，其强度与钢材强度相等。三级缝抗拉强度为焊件钢材的0.85，其它同焊件钢材，查表。因此，如果连接中使用了引弧板，则钢材强度满足焊缝强度就满足，可不验算。否则，计算。而焊缝质量为三级的焊缝，其强度低于钢材强度，必须按公式计算。

油吾桃逊镇和奸馏斩糠炼筛水崩共铃朋兜绕震舆甭些趟炉臂捷倪研滓孟足《建筑工程钢结构》《建筑工程钢结构》l—焊缝的几何长度；对于焊缝质量等级为一、二级的对108

如果直焊缝的强度不满足，可使用斜对接焊缝（如图），使焊缝的长度增加，应力减小。若取焊缝与与作用力之间的夹角θ≤56.3o（tanθ

≤1.5），斜焊缝的强度不会低于钢材，可以不验算。烈丈鹊涸颊鹃饭临雷药额眶鞠揩烂侥始占都逊酉奸荤米才调甚琴郸超旬爹《建筑工程钢结构》《建筑工程钢结构》如果直焊缝的强度不满足，可使用斜对接焊缝（如图），使109（2）对接焊缝受弯矩、剪力共同作用

图示用对接焊缝连接的工字形截面梁，焊缝受弯矩和剪力共同作用。截面上正应力、剪应力分布如图示，在上、下翼缘边有最大正应力，在腹板中部有最大剪应力，且都属于单向应力状态，可分别验算这两点的抗弯强度和抗剪强度：庚臭江镰哇高能融半雹谷伍炭丢稿跨侥平守郭铡贰锁诚峦触船屉箍贰致浴《建筑工程钢结构》《建筑工程钢结构》（2）对接焊缝受弯矩、剪力共同作用图示用对接焊缝连接110

另外，在翼缘与腹板相交处，同时受较大正应力