第十三章 钢结构三

第十三章钢结构13.1绪论13.1.1钢结构的类型及组成1、什么是钢结构？一些典型的钢结构建筑钢结构是钢材（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连接组成的工程结构形式。五大结构形式：钢筋混凝土结构砌体结构木结构钢结构组合结构第1章绪论2“银色弯弓”架浦江——全钢结构卢浦大桥1、什么是钢结构南浦大桥夜景大跨度钢结构屋盖钢结构高层建筑2、结构形式及应用（1）桁架

平面桁架

空间桁架

（2）框架

（3）拱架

（4）索

（5）壳体13.1.2钢结构的特点和应用范围1、特点①强度高，重量轻②塑性、韧性好③材质均匀，工作可靠性高④适于于机械化加工，工业化生产程度高⑤减少砂、石、灰用量，减轻对不壳再生资源的破坏⑥环保、可回收再利用，建筑造型美观⑦密闭性能好,能制成不渗漏的密闭容器⑧耐热性能好，耐火性能差。⑨耐腐蚀性差钢和混凝土容重比：3.4强度比：210～136所以重量轻

好处:(1)便于运输和安装(2)可跨越更大的跨度容量/kN/m3设计强度/MPa拉压钢材76.9220～360220～360混凝土22.61.05～2.658.50～32.52、应用范围①承受荷载大的结构（工业厂房）②大跨度建筑物体育馆、展览馆、影剧院、会议中心、机库

③高层建筑④轻型钢结构轻型钢结构是一个很模糊的概念，没有严格的定义。以下结构都可称为轻型钢结构：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；⑥由以上各种构件组成的结构。塔桅结构电视塔、天线、发射架、海洋平台可拆卸和搬迁的结构流动展览馆、舞台、施工时的临时房屋、温室大棚等挡水结构、容器、大直径管道储油库、煤气库、高炉等各种容器⑧大跨度桥宾梁⑨钢与混皆凝土组贤合结构13.市1.4有关钢券结构的亿规范、删规程及投标准《建筑个狸可靠度设蛙计统一标辨准》（GB50市068）《建筑岂结构设氏计通用密符号、踩计量单喷位和基穴本术语涌》（GBJ过83-贵85）《建筑结宵构制图标篮准》（GBJ嚷105卡-87善）《建筑结构做荷载规范后》（GB5宰000枕9）《钢结勺构设计规范》(GB50依017)《冷弯薄镜壁型钢结伟构技术规范》(GB50公018-炎2002粱)《网架脖结构设秤计与施再工规程申》（JGJ7酱-91）《高层民枪用建筑钢肤结构技术环规程》（JG乞J99-间98）《门式刚阻架轻型房规屋钢结构辆技术规程》（CE赖CS10俘2:98眯）123《钢结峡构工程施工质量验收规范》(GB5揪020葵5)《钢结构努工程质量它检验评定掉标准》(GB5描022克1)《建筑钢海结构焊接醋技术规程》(JGJ8修1-91遗)《钢结构私高强螺栓备连接的设壁计施工及弯验收规程》(JGJ尤82-旧91)《网架强结构工瓦程质量禽检验评扯定标准》(JGJ7轨8-91筑)《螺栓球左节点网架》(JGJ披75.东1-9腾1)《焊接怠球节点如网架》(JGJ喜75.圆2-9恳1)45与上述嗽设计和春施工规划范、规筹程配套留的钢材翠、焊条贵、型钢腐、钢板狂、紧固牛件等标次准13.1颂.5钢结构车的发展钢结构李是由生恭铁结构拌逐步发旦展起来灿的，中留国是最膏早用铁错制造承双重结构像的国家纹。远在伤秦始皇眉时代（计公元前河二百多衬年），孝就有了腥用铁建踢造的桥牲墩。以蕉后在深租山峡谷锡上建造氏铁链悬磨桥、铁冶塔等，蹄这些表夏明我国袍古代建泊筑和冶迷金技术真方面的刻高度水悦平。20世债纪50剩年代后骑，钢结伶构的设惨计、制像造、安掘装水平倒有了很煌大提高伤，建成怖了大量凉钢结构杆工程，北有些在缝规模上抬和技术馆上已达万到世界窑先进水鬼平。如据采用大滚跨度网胜架结构标的首都臣体育馆女、上海世体育馆淘、深魔圳体育削馆，大机跨度三破角拱形椅式的西肯安秦始叮皇陵兵耍马俑陈构列馆，剪悬索结福构的北荣京工人类体育馆贝、浙江砍体育馆振，高耸到结构中吹的20蹄0m高广州广是播电视塔贯、210m高上海广爸播电视塔论、325m高北京券气象桅挨杆等，钢板壳结撤构中有鞋效容积祖达54击000m3的湿式储伶气柜等。近期，随怨着钢结构条设计理论浑、制造、贴安装等方有面技术的叉迅猛发展挪，各地建码成了大量垃的高层钢群结构建筑惭、轻钢结计构、高耸歌结构、市溪政设施等熟。如：位已于上海浦聪东、42姨0.5m高、8睁8层、献总建筑欺面积达卖28.天7万m2的金贸大厦；总建减筑面积达黎20万m2的上海涌浦东国忙际机场止；主体疯建筑东得西跨度闯288沉.4m、南北跨陶度27恼4.7m、建筑高度滥70.6m、可容纳尚8万名奸观众的上海体育关场；33原6m高、建于险哈尔滨的填黑龙江广预播电视塔涝以及横跨堂黄浦江的藏南浦大桥圾、杨浦大栏桥、卢浦衫大桥等。钢结构的从发展方向1、发展墓建筑钢材2、发展夸建筑钢结齐构3、发奴展钢结车构施工残工艺我国钢结咏构的应用漠前景（1）我图国钢产量拔1亿多吨，质蝇量可靠歼；（2）源扩大钢惩材建筑市场：目前仅5价%(50绘0万吨左踪蝶右)；（3）椅扩大应蹲用范围：住宅、公岛共、商业亭；（4）开发新趁材料：的不锈钢跳，耐候惰钢，耐固火钢，每高强钢塞；（5）新滑体系、新理论往：组合结构，预应力脾，索膜；（6）浩建筑结胳构一体他化：新秘颖结构逃形式表伤现建筑。13.2建筑钢亏材本节讲推述建筑距钢材（Q23胳5、Q听345敞、Q3剥90及Q42王0）的主要杆机械性酒能及影份响这些乱性能的翼主要因嘴素；钢姐材受力篮的两种蝇破坏形肉式及防应止脆性省破坏的害措施；邮介绍我槐国目前址生产的幅建筑钢雀材品种科及规格昏。13.漂2.1建筑钢材瓜的基本要还求较高的笼强度较好的袄塑性及宜韧性良好的那加工性北能良好的蜡可焊性较好的抗维锈蚀能力现行《邀钢结构部设计规钥范》（GBJ5牢0017傻）推荐承榆重结构朴的钢材嘱宜采用霞碳素结锯构钢中男的Q23纯5，及低合金苗高强度结姿构钢中的Q345、Q39蜘0及Q42会0钢。13.颠2.2建筑钢材雅的主要机蛋械性能一、强度理和塑性—概—单轴拉这伸试验屈服强度(yie再ld傍str尊eng则th)fy抗拉强度(tens驴ile纠stre粗ngth)fu伸长率(elo亭nga役tio毅n)d弹性模锹量EE为常量，盼低碳钢有蛾明显屈服圆点，fy作为破孟坏标志袭，fu/fy为强度储资备，伸长率d表示塑性绵变形能力。图2-1单轴应力

ffpfyfu指标:0

fy图2-2为了简化踪蝶计算，将牢图2-1就所示应力肿-应变关疑系简化为份图2-2仓。实际设自计中对s—e曲线的秘简化<fy,完全弹跪性>fy,完全塑性fu作为安全储备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。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；二、冷弯(cold获ben弯ding咽)试验—冷吗弯角a加工性能碎，塑性变齐性能力，肠材质均匀伴性，a=180度合格。指标：将根据晒试件厚度档按规定的景弯曲直径腔将试件弯锈曲1800，如表面附无裂纹或步分层则合止格.看动画三、冲击韧性钢材的韧性是钢材在陷塑性变形武和断裂的骄过程中吸傍收能量的亲能力，也涉是表示钢谦材抵抗冲叼击荷载或由振动荷载朋的能力，惑它是强度与塑附性的综合表裕现。钢材韧性私通过冲击图试验，测貌定冲击功信(冲击韧颈性值Akv,单位J或akv单位J/cm2)来表示若。钢结构设凭计规范对屠钢材的冲事击韧性Akv有常温搭和负温底要求的匠规定。欺选用钢甚材时，艺根据结悉构的使讽用情况删和要求泻提出相恨应温度史的冲击阿韧性指庙标要求列。常温(20℃)和低温(0℃，-20℃，-40℃)试验.用带缺拜口（V型或U型）的标妥准试件（监下图）进碑行冲击试者验，试件险破坏时截退面单位面夕积吸收的快能量，称冲击韧既性。冲击容韧性越好衫，表明钢碰材越不易涂脆断。(a)(b)冲击韧性试件P四、可焊性②焊接坑接头和焊做缝的冲击瘦韧性及近巷缝区塑性荡不低于母慈材性能。(使用性础能上的可椒焊性)（1）可测焊性好意维味着钢材摩施焊后能鸭获得良好姻的焊接接对头性能。（2）评演定可焊性偏好的标志①在删一定的资焊接工骆艺条件浑下，焊午缝和近谁缝区均齿不产生侄裂纹(施工上逐的可焊性仆)13.营2.3建筑钢材摸的两种破浪坏形式塑性破坏忍：破坏前有豆显著的变乐形，吸收川很大的能存量，延续时粱间长，数有明显烫的塑性泥变形，季断裂时断口呈纤兼维状，色认泽发暗。脆性破坏剧：破坏前无间明显变形丢，破坏突哗然发生，朝断裂时断口冻平齐，呈班有光泽的边晶粒状。烤脆性破坏危斧险性大。13.赵2.4建筑钢伪材的种鸭类、规戴格及选奸择一、建筑秃钢材的种坐类建筑用钢普通碳素钢普通低合金钢。1、普通膏碳素钢按其屈看服点高番低，由络高到低缎排列，粱分为1约号、2败号、3场号、4系号……起7号等嫌，钢号越柏高，其轰含碳量守越高，凤强度越雀高，塑许性越低。建筑钢支结构中最倒常用的是沟3号钢。命名规则“QXXX—└┘·[语]”，例如Q23昆5A·F、衔Q235B·b飘、Q3语45E·Z。其中Q：屈服强度博的第一个秩拼音字母兵。XXX：屈服强想度值，返单位为N/mm2，结构用灰钢常有言235泛、34姿5、3蛙90。└┘：质量等输级，有A、B误、C、睁D、E五等。秃其中A无冲击交功规定芽；B有20C时的冲秧击功要乖求；C有0C时的冲怪击功要柴求；D有－2矿0C时的冲券击功要求膛；E有－40C时的冲废击功要阶求，低合金适钢才有E等。[]：脱氧方亡法，可分巧为F、b弯、Z和TZ，F表示沸吉腾钢，b表示半镇静欢钢，Z表示镇衔静钢，TZ表示特殊角镇静钢，偶其中Z和TZ可不写。2、普通第低合金钢普通低合杜金钢是在船普通碳素收钢中添加斧少量的一刮种或几种注合金元素装（总量<逐5％）以帅提高其强玻度、耐腐饭蚀性、耐链热性、低籍温冲击韧针性。其含游碳量<0脚.2%，屈以便钢材就的加工和模焊接。按眼加入的合织金元素有医：16Mn钢、1牵6Mnq钢、1喊5MnV钢、1筝5MnV万q钢和15MnV借N钢等。15MnV命名规欧则15表示阿含碳量为好万分之1掘5，Mn，杆V后无阿拉笨伯数字，绳表示其含御量均<1谨.5％，隔若有数字地，表示其邻含量的百呆分数。如：3栏6Mn2Si,其中Mn的含量为终2％。另外，在判桥梁、造夏船、压力缝容器、锅软炉等专业紫用钢材，朴分别在末晨尾加“q”、绳“c”绑、“r级”、卖“g”悟，如：16Mnq衔，15MnV员q3、特拥种钢Z向钢耐候钢二、建