建筑钢结构设计知识点总结.pptx

9 9 抗拉强度抗拉强度:应力应变曲线最高点对应的应力应力应变曲线最高点对应的应力,是钢材抗拉强度极限和强是钢材抗拉强度极限和强度储备度储备 10 10 伸长率：净伸长于原长之比，是衡量钢材伸长率：净伸长于原长之比，是衡量钢材塑性应变能力的指标 11 冲击韧性：冲击功与断口截面面积之比，是冲击韧性：冲击功与断口截面面积之比，是衡量钢材抗脆性衡量钢材抗脆性的指标的指标 12 180度冷弯：衡量钢材塑性性能和冶金质量优劣的综合指标度冷弯：衡量钢材塑性性能和冶金质量优劣的综合指标13 13 冷冷作作硬硬化化：当当荷荷载载超超过过材材料料比比例例极极限限卸卸载载后后，出出现现残残余余变变形形，再再次次 加加载载则则比比例例极极限限（或或屈屈服服点点）提提高高的的现现象象，也也称称“应应变变硬化硬化”。14 14 时时效效硬硬化化：随随时时间间的的增增长长，碳碳和和氮氮的的化化合合物物从从晶晶体体中中析析出出，使使材料硬化的现象材料硬化的现象。15 15 应应变变时时效效：钢钢材材产产生生塑塑性性变变形形时时，碳碳、氮氮化化合合物物更更易易析析出出。即冷作硬化的同时可以加速时效硬化，因此也称即冷作硬化的同时可以加速时效硬化，因此也称“人工时效人工时效”16 人工快速时效：使钢材产生人工快速时效：使钢材产生10%塑变，并在塑变，并在2500下下保温保温1h。17 应应力力集集中中：在在截截面面变变化化或或开开孔孔洞洞处处，出出现现局局部部高高峰峰应应力力，形形成成同同号号应应 力力场场，易易导致脆性破坏的现象。导致脆性破坏的现象。18 疲疲劳劳破破坏坏：在在名名义义应应力力低低于于屈屈服服点点的的高高周周循循环环荷荷载载作作用用下下，钢钢材材内内部部缺缺陷陷导导致致裂裂纹纹扩扩展展,使使钢钢材材在在尚尚未未达达到到极极限限强强度度甚甚至至低低于于屈屈服服点点时时，发发生生突突然然的的脆脆性性破破坏的现象。坏的现象。19 冷脆转变温度冷脆转变温度:钢材塑变能力随温降，当到某一温度时钢材塑变能力随温降，当到某一温度时,则陡然下降则陡然下降 该温度称为冷脆转变温度该温度称为冷脆转变温度,对应的冲击韧性对应的冲击韧性30J/mm2.20 整整体体失失稳稳：结结构构尚尚未未进进入入强强度度破破坏坏时时，即即因因变变形形较较大大，偏偏离离原原平平衡衡位位置置而而破破 坏的现象。坏的现象。21 局局部部失失稳稳：结结构构尚尚未未进进入入整整体体失失稳稳时时，结结构构中中较较薄薄板板件件在在外外荷荷载载作作用用下下，不不 能能维持平面平衡而产生波状凸曲的现象维持平面平衡而产生波状凸曲的现象22 焊接残余应力:局部不均匀加热或冷却,使热胀受限生压,冷缩受限生拉,拉压自相平衡，残留于焊接件内部。23粗制螺栓：栓径比孔径小1.5mm以下,孔隙大,较粗糙,成本低 抗剪性差，抗拉性好。属C级螺栓 精制螺栓：栓径比孔径小0.25mm以下,孔隙小,尺寸精确,变形小 抗剪抗拉性均较好。属A,B级螺栓二填空题二填空题:1 1对对永永久久荷荷载载分分项项系系数数,当当其其效效应应对对结结构构不不利利时时，对对可可变变荷荷载载效效应应控控制制的的组组合合应应取取1.2 1.2;对对永久荷载效应控制永久荷载效应控制的组合，应取的组合，应取1.35;1.35;对对可可变变荷荷载载的的分分项项系系数数，一一般般情情况况下下应应取取1.4 1.4；对对标标准准值值大大于于4kN/m4kN/m2 2的的工工业业房房屋楼面结构的屋楼面结构的活荷载标准值应取活荷载标准值应取1.31.3。2 2 钢材性能包括：钢材性能包括：机械性能，耐久性能，热加工性能机械性能，耐久性能，热加工性能3 衡衡量量钢钢材材机机械械性性能能的的指指标标：屈屈服服强强度度;抗抗拉拉极极限限强强度度;伸伸长长率率;冲冲击击韧韧性性;180度度冷冷弯弯.前三项指标可由前三项指标可由单拉试验单拉试验确定。确定。4 无屈服点的材料，其屈服强度可无屈服点的材料，其屈服强度可取取永久变形为永久变形为0.2%时所对应的应力时所对应的应力5 钢材单拉曲线分五个阶段：钢材单拉曲线分五个阶段：弹性，弹塑性，流幅，应变硬化，颈缩弹性，弹塑性，流幅，应变硬化，颈缩6 钢材化学成分中：钢材化学成分中：有益元素有有益元素有:Mn,Si,Cu,v等。其中：等。其中：Mn为为弱脱氧剂；弱脱氧剂；Si为为强脱氧剂；强脱氧剂；Cu可提高抗锈蚀性；可提高抗锈蚀性；v可提高可焊性；可提高可焊性；有害元素有：有害元素有：S,O,P,N等。其中：等。其中：S,0使钢材热脆；使钢材热脆；p,N使钢材冷脆使钢材冷脆7 影响脆性的因素有：影响脆性的因素有：应力状态应力状态,材质材质,低温低温,厚度厚度,加载速度加载速度8 8 随随着着含含碳碳量量增增加加，钢钢材材强强度度增增加加，塑塑性性降降低低，可可焊焊性性降降低低，抗抗腐腐蚀蚀性性降降低低。含含碳量碳量一般应控制在一般应控制在0.22%0.22%以下以下9 影响构件抗力的主要因素有：影响构件抗力的主要因素有：材料性能不定性；材料性能不定性；几何参数不定性；几何参数不定性；计算模式不定性计算模式不定性10常见的冶金缺陷有：常见的冶金缺陷有：偏析偏析（化学成分分布的不均匀程度）；（化学成分分布的不均匀程度）；非金属夹杂非金属夹杂；气孔气孔；裂纹裂纹等等 11 11 钢材在钢材在250250左右抗拉强度左右抗拉强度略有提高略有提高，塑性，塑性降低降低，脆性，脆性增加；增加；该现象称为该现象称为 兰脆现象兰脆现象，该温度区段称为，该温度区段称为“兰脆区兰脆区”。钢材在。钢材在260260320320会产生会产生徐变徐变现象。现象。600600左右左右弹性模量弹性模量趋于零，承载能力几乎完全丧失。趋于零，承载能力几乎完全丧失。12 钢材按冶炼方法及脱氧程度分为钢材按冶炼方法及脱氧程度分为镇静钢镇静钢，半镇静钢半镇静钢，沸腾钢沸腾钢 13 钢材在轧制过程使得钢材在轧制过程使得:气泡和微裂纹气泡和微裂纹焊合，焊合，晶粒晶粒变细，强度变细，强度提高提高；故；故设计强度设计强度按厚度分级按厚度分级 14 疲疲劳劳破破坏坏经经历历三三个个阶阶段段：裂裂纹纹萌萌生生，裂裂纹纹扩扩展展，迅迅速速断断裂裂。影影响响疲疲劳劳强强度度的的因因素素有有:应应力力幅幅,应力循环次数应力循环次数（疲劳寿命（疲劳寿命），），构件和连接的分类构件和连接的分类（按按应力集中程度，残余应力等分类应力集中程度，残余应力等分类）15 15 对焊接结构疲劳强度来说，对焊接结构疲劳强度来说，应力幅的应力幅的影响最大，影响最大，而而名义最大应力名义最大应力和和应力比应力比则无影响。则无影响。16 16 疲疲 劳劳 计计 算算 时时 用用 荷荷 载载 的的 标标 准准 值值；由由 于于 已已 考考 虑虑 动动 力力 效效 应应，计计 算算 时时 不不 再再 考考 虑虑 动动 力力 系系 数数 而而不出现拉应力的不出现拉应力的部位不计算疲劳。部位不计算疲劳。17 对对重重级级制制吊吊车车梁梁和和重重中中级级吊吊车车桁桁架架的的疲疲劳劳可可视视为为常常幅幅疲疲劳劳，但但要要在在计计算算应应力力幅幅前前乘乘以以欠欠载载效应系数效应系数18碳碳素素钢钢分分普普通通碳碳素素钢钢A,B,C,D(特特)四四级级及及优优质质碳碳素素钢钢(热热处处理理)。低低合合金金钢钢则则分分A,B,C(特特),D(特特)，E(特特)五级。五级。特级钢一般还要保证特级钢一般还要保证负温度下冲击韧性。负温度下冲击韧性。19钢钢材材的的选选择择按按：结结构构重重要要性性，荷荷载载性性质质，连连接接方方法法，钢钢材材厚厚度度，工工作作环环境境，应应力状态力状态2020焊焊条条选选择择时时：Q235Q235钢钢选选择择E43E43型型焊焊条条;Q345;Q345钢钢选选择择E50E50型型焊焊条条;Q390;Q390以以上上钢钢选选择择E55;E55;Q235CQ235C的全名为：屈服强度为的全名为：屈服强度为235N/mm235N/mm2 2的的c c级镇静钢。级镇静钢。21对对于于静静载载作作用用下下的的一一级级和和二二级级对对接接焊焊缝缝其其强强度度可可视视为为与与母母材材相相同同，不不与与计计算算。三级三级焊缝需进行计算焊缝需进行计算22 焊焊接接变变形形包包括括：纵纵向向收收缩缩、横横向向收收缩缩、弯弯曲曲变变形形、角角变变形形和和扭扭曲曲变变形形等等，通通常常是几种变形的组合。是几种变形的组合。23 焊接类型有：焊接类型有：电弧焊，埋弧焊，手工气焊，电阻焊电弧焊，埋弧焊，手工气焊，电阻焊24 焊接缺陷有：焊接缺陷有：烧穿，未焊透，气孔，夹渣，咬边，焊瘤，焊层未熔合烧穿，未焊透，气孔，夹渣，咬边，焊瘤，焊层未熔合25 焊焊接接缺缺陷陷的的检检测测分分3级级，其其中中第第3级级为为外外观观检检测测；2级级为为外外观观+超超声声波波20%长度长度，1级为级为外观外观+超声波超声波+局部局部x射线射线26 对对接接焊焊缝缝也也称称坡坡口口焊焊缝缝；其其中中，构构件件厚厚t20时时可可采采用用单单边边双双边边v形形坡坡口口；对不同宽厚的被连接件，找坡斜率对不同宽厚的被连接件，找坡斜率1:2.5 27 直角角焊缝的截面形式分为：直角角焊缝的截面形式分为：普通式普通式，平坡式平坡式，凹面式凹面式28 对接斜焊缝只要倾斜角满足：tga15d0时，螺栓受力两端大中间小；承载力设计值应降低，以防止端部螺栓提前破坏。31 31 计算螺栓强度时考虑栓杆截面承力的是计算螺栓强度时考虑栓杆截面承力的是普通螺栓普通螺栓和和承压型高强承压型高强螺栓；螺栓；高强螺栓承压型比摩擦型高强螺栓承压型比摩擦型承载力高，变形大。承载力高，变形大。计算净截面强度时，高计算净截面强度时，高强螺栓要考虑强螺栓要考虑孔前传力孔前传力。32 32 影响高强螺栓抗剪力的因素有：影响高强螺栓抗剪力的因素有：预压力预压力，摩擦系数，承剪面数摩擦系数，承剪面数33 33 高强螺栓可通过：高强螺栓可通过：扭矩法扭矩法；转角法转角法；扭剪法扭剪法来控制预紧力来控制预紧力34 34 实际轴心受压构件应考虑实际轴心受压构件应考虑力学缺陷和几何缺陷力学缺陷和几何缺陷影响，即：影响，即：初偏心初偏心，初初弯曲弯曲，残余应力残余应力，杆端约束杆端约束等的影响。其中，等的影响。其中，残余应力残余应力的影响最为不的影响最为不利。初弯曲比初偏心利。初弯曲比初偏心更不利。更不利。35 轴轴心心受受压压构构件件的的失失稳稳类类别别有有：弯弯曲曲失失稳稳（双双轴轴对对称称）,弯弯扭扭失失稳稳（单单轴对称绕对称轴轴对称绕对称轴）,扭转失稳（十字）扭转失稳（十字）36 36 焊焊接接梁梁截截面面高高度度的的选选择择要要考考虑虑：安安全全净净空空；最最小小梁梁高高，经经济济梁梁高高这这三三个条件。其中个条件。其中最小梁高最小梁高是由梁的刚度条件决定的。是由梁的刚度条件决定的。37 37 欧欧拉拉屈屈曲曲也也称称为为第第一一类类失失稳稳，属属于于有有平平衡衡分分叉叉的的屈屈曲曲。无无平平衡衡分分叉叉的的一般为一般为极值型失稳极值型失稳；开始有平衡分岔后强化的为；开始有平衡分岔后强化的为屈曲后极值型失稳屈曲后极值型失稳。38 38 钢厂房中系杆又分为钢厂房中系杆又分为刚性系杆；柔性系杆刚性系杆；柔性系杆，其中既能受压又能受拉的为，其中既能受压又能受拉的为刚性系杆刚性系杆39 39 系杆的系杆的作用为在作用为在无支撑的无支撑的开间处，保证屋架的开间处，保证屋架的侧向稳定侧向稳定，减小弦杆的，减小弦杆的计计算长度算长度，传递，传递水平荷载水平荷载。40 40 桁架桁架常用的腹杆体系有常用的腹杆体系有人字式、交叉式、芬克式，再分式等人字式、交叉式、芬克式，再分式等。41 41 支撑中的支撑中的交叉斜杆交叉斜杆以及柔性系杆按拉杆设计，以及柔性系杆按拉杆设计，压杆认为已压屈不存在。通常用通常用单角钢单角钢做成。做成。42 42 支撑中的支撑中的非交叉斜杆、弦杆、横杆非交叉斜杆、弦杆、横杆以及刚性系杆按压杆设计，宜采用双角钢做以及刚性系杆按压杆设计，宜采用双角钢做成的成的T T形截面或十字形形截面或十字形截面截面.43 43 屋架上弦有节间荷载时，理论上应按连续梁计算，可简化地取端节间正弯矩屋架上弦有节间荷载时，理论上应按连续梁计算，可简化地取端节间正弯矩M M1 10.80.8M M0 0，其它节间的正弯矩和节点负弯矩其它节间的正弯矩和节点负弯矩M M2 20.60.6M M0 0，M M0 0是是把弦杆节间视为简把弦杆节间视为简支梁求得的最大弯矩。支梁求得的最大弯矩。三简答题：1简述残余应力影响:残余应力对强度强度无影响,对刚度刚度下降,对压杆压杆弱轴有影响,对低温加速冷脆对低温加速冷脆,对疲劳：残拉坏残压好对疲劳：残拉坏残压好2简述减少残余应力方法减少残余应力方法:注意施焊次序：注意施焊次序：先横后纵跳焊先横后纵跳焊,预热施加预热施加反变形；反变形；机械反弯机械反弯,限制板厚普碳限制板厚普碳40mm低合金低合金36mm,避免焊缝三向交叉避免焊缝三向交叉 3简述抗剪螺栓与抗拉螺栓的区别：抗剪螺栓：靠圆截面承剪和杆剖面承压传递垂直于栓杆长度 方向的力，被连接件间有相互错动的趋势 抗拉螺栓：靠栓杆圆截面受拉来传递平行于栓杆长度 方向的力，被连接件间有相互脱开的趋势 4 4 简述梁的整体失稳的产生：简述梁的整体失稳的产生：梁受压翼缘应力到达临界应力时，其绕强轴的屈曲由于有腹板作连续支承（下翼梁受压翼缘应力到达临界应力时，其绕强轴的屈曲由于有腹板作连续支承（下翼缘和腹板下部均受拉，可以提供稳定的支承），只有绕弱轴屈曲，即：侧向屈曲，此缘和腹板下部均受拉，可以提供稳定的支承），只有绕弱轴屈曲，即：侧向屈曲，此时，弯矩平面不再和截面的剪切中心重合，会产生扭转，因此最终产生弯扭屈曲失稳。时，弯矩平面不再和截面的剪切中心重合，会产生扭转，因此最终产生弯扭屈曲失稳。5 5简述影响梁整体稳定的主要因素影响梁整体稳定的主要因素 侧侧向向抗抗弯弯刚刚度度、抗抗扭扭刚刚度度；受受压压翼翼缘缘的的自自由由长长度度；荷荷载载作作用用类类型型；荷载作用位置；梁的支座情况荷载作用位置；梁的支座情况6 6简述提高梁整体稳定性的主要措施提高梁整体稳定性的主要措施 增增加加受受压压翼翼缘缘的的宽宽度度；在在受受压压翼翼缘缘设设置置侧侧向向支支撑撑；采采用用闭闭合合截截面面；增加梁端约束。增加梁端约束。7 7简述不需要计算整体稳定的条件不需要计算整体稳定的条件 有有刚刚性性铺铺板板密密铺铺在在梁梁的的受受压压翼翼缘缘上上并并与与其其牢牢固固相相连连、能能阻阻止止其其发发生生 侧向位移时；侧向位移时；H H型型钢钢或或等等截截面面工工字字形形简简支支梁梁受受压压翼翼缘缘的的自自由由长长度度与与其其外外伸伸宽宽度度之之比不超过规范规定时。比不超过规范规定时。8 8简述格构式构件引入换算长细比的原因格构式构件引入换算长细比的原因 格格构构式式构构件件的的缀缀材材平平面面为为中中空空的的虚虚平平面面，其其抗抗剪剪刚刚度度较较弱弱，在在较较大大的的横横向向剪剪力力作作用用下下，必必须须引引入入换换算算长长细细比比来来考考虑虑横横向向剪剪切切变变形形的的影影响。响。9何谓柱子曲线？规范给出了几条柱子曲线的代表曲线？是依据什麽来制 定这些曲线的？以轴压系数为纵坐标，无量纲化的相对长细比为横坐标，在考虑了缺陷和实际状态后，得出的各种轴心受压柱临界状态曲线，称为柱子曲线：规范给出了4条柱子曲线的代表曲线。依据不同截面形状，不同加工条件，和相应残余应力大小，不同弯曲方向，以及L/1000的初弯曲来制定这些曲线。简述屋盖支撑的作用：保证屋盖的整体性，提高空间刚度保证屋盖的整体性，提高空间刚度 避免压杆侧向失稳，防止拉杆产生过大的振动避免压杆侧向失稳，防止拉杆产生过大的振动 承担和传递水平荷载。承担和传递水平荷载。保证结构安装时的稳定与方便保证结构安装时的稳定与方便 10 10 简述确定屋架形式的原则：确定屋架形式的原则：1 1）坡度满足排水等使用要求）坡度满足排水等使用要求 2 2）外形满足接近弯矩图等经济要求）外形满足接近弯矩图等经济要求 3 3）腹杆满足）腹杆满足“短受压长受拉短受压长受拉”要求要求 4 4）满足制造、安装和运输要求）满足制造、安装和运输要求