钢结构基本原理辅导.ppt

单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,钢结构,考前辅导,复习要点,例题详解,题型,第,1,、,2,章 材料与设计原理,钢材的力学性能,一、强度,屈服强度,fy,设计标准值（设计时可达的最大应力）；,抗拉强度,fu,钢材的最大应力强度，,fu/fy,为钢材的强度,安全储备系数。,理想弹塑性工程设计时将钢材的力学性能，假定为,一理想弹塑性体,二、塑性材料发生塑性变形而不断裂的性质,重要指标好坏决定结构安全可靠度，内力重分布，保证塑性破坏，避免脆性破坏。,用伸长率衡量,三、韧性钢材在断裂或塑变时吸收能量的能力，用于表,征钢材抗冲击荷载及动力荷载的能力，动力指,标，是强度与塑性的综合表现。,用冲击韧性衡量，分常温与负温要求。,四、冷弯性能钢材发生塑变时对产生裂纹的抵抗能力。,是判别钢材塑性及冶金质量的综合指标。,五、可焊性钢材在焊接过程中对产生裂纹或发生断裂的,抵抗能力，以及焊接后具备良好性能的指,标。通过焊接工艺试验进行评定,钢结构的破坏形式,塑性破坏与脆性破坏,影响因素化学成分、冶金质量、温度、冷作硬化、时效、应力集中、复杂应力。,钢材性能的影响因素,一、化学成分,C,、,S,、,P,、,Mn,、,Si,二、冶金与轧制,三、时效,四、温度正温与负温，热塑现象、冷脆现象,五、冷作硬化,六、应力集中与残余应力残余应力的概念以及它的影响。,七、复杂应力状态强度理论，同号应力，异号应力。,设计原理,以概率论为基础的极限状态设计方法；分项系数表达式。,两种极限状态正常使用与承载能力极限状态。,两种极限状态使用荷载不同，标准值和设计值。,承载能力极限状态荷载使用设计值。,正常使用极限状态荷载使用标准值。,可靠性安全性、适用性、耐久性的通称,失效概率结构不能完成预定功能的概率。,可靠度可靠性的概率度量，在规定的时间内（设计基,准期分,5,、,25,、,50,以及,100,年,），规定的条,件（正常设计、施工、使用、维护）完成预定,功能的概率。,可靠度的控制控制失效概率小到一定水平。,钢材的品种、牌号与选择,品种炭素钢,Q235,；低合金钢,Q345,、,Q390,、,Q420,牌号的表示方法,Q,、屈服强度值、质量等级（碳素钢,AD,，低合金钢,AE,）,冶金脱氧方法（,F,、,b,、,Z,、,TZ,）,影响选择的因素,结构的重要性（结构的安全等级分一级（重要），二级（一般），三级（次要）、荷载情况（动、静荷载）、连接方法（,Q235A,不能用于焊接结构）、环境温度。,第,3,章 钢结构的连接,钢结构的连接方法与特点,焊接连接对接焊缝，角焊缝,螺栓连接普通螺栓，高强螺栓,铆钉连接已基本被高强螺栓代替。,焊缝连接,一、焊接特性,1,、焊接方法电弧焊（手工，自动埋弧以及气体保护焊）、电阻焊和气焊。,2,、特点省材、方便、适用强；热影响区变脆，残余应力与变形，质量变动大。,3,、焊缝缺陷裂纹、气孔、未焊透、夹渣、烧穿等。,4,、焊接形式,按焊件相对位置平接（对接）、搭接以及垂直连接。,按施焊位置俯焊（平焊）、横焊、立焊以及仰焊。,按截面构造对接焊缝及角焊缝,对接焊缝的构造与计算,一、构造,破口形式,I,型、单边,V,型、双边,V,型、,U,型、,K,型及,X,型。,引、落弧板,变厚度与变宽度的连接,1,：,4,斜面。,质量等级与强度一级综合性能与母材相同；,二级强度与母材相同；,三级折减强度,二、计算同构件。,角焊缝的构造与计算,一、构造,角焊缝分直角与斜角（锐角与钝角）两种截面。,直角型又分普通、平坡、深熔型（凹面型）；,板件厚度悬殊时角焊缝设计及边缘焊缝,（,P56,，图,3.21,）,二、受力特性,正面焊缝应力状态复杂，但内力分布均匀，承载力高；,侧面焊缝应力状态简单，但内力分布不均，承载力低。,破坏为,45,o,喉部截面，设计时忽略余高。,三、角焊缝的计算,普通螺栓连接,一、连接性能与构造,受剪连接的破坏形式板端冲剪、螺杆受弯、螺杆剪切、孔壁挤压、板件净截面（直线、折线）。构造满足前两种，（,e2d,o,；,t5d,）。,受剪连接受力方向螺栓受力不均，一定长度时需折减。,受拉连接以螺杆抗拉强度为承载力极限。,施工及受力要求，螺栓有排布距离要求（栓距、线距、边距、端距）。,分精制（,A,、,B,级）及粗制（,C,级，不能用于主要受力连接）,二、计算,1,、单个连接承载力,、受剪连接,抗剪与承压：,、受拉连接,、拉剪共同作用,2,、螺栓群连接计算,、轴力或剪力作用,、弯矩轴力共同作用,、扭矩、轴力、剪力共同作用,其中：,高强度螺栓连接,一、高强螺栓的受力性能与构造,按计算原则分摩擦型与承压型两种。,摩擦型抗剪连接的最大承载力为最大摩擦力。,承压型抗剪连接的对答承载力同普通螺栓（,N,b,min,）。,注意当连接板件较小时承压型的承载力小于摩擦型。,受拉连接时两者无区别，都以,0.8P,为承载力。,板件净截面强度计算与普螺的区别为,50,的孔前传力。,受剪连接时，螺栓受力不均，同普螺应考虑折减系数,。,由于承压型设计的变形较大，直接承受动荷不易采用。,设计认为摩擦力主要分布在螺栓周围,3d,0,范围内,。,二、计算,、摩擦型螺栓连接计算,1,、抗剪连接,2,、抗拉连接 （抗弯时旋转中心在中排）,3,、拉剪共同作用,、承压型螺栓连接计算,计算方法同普通螺栓连接，应注意,抗拉承载力,拉剪共同作用,抗弯时旋转中心在中排,例题详解,例题,1,、,某,T,型牛腿，角焊缝连接，,F=250kN,，,Q235,钢，,E43型,焊条，静荷载，确定焊脚尺寸。,解：,1,、确定焊缝计算长度（两条,L,型焊缝,),竖焊缝：,lw1,200,5,195mm,，,水平焊缝：,lw2,（,200,16,）,/2-5,87mm,取,lw2,85mm,2,、,求焊缝形心及惯性矩：,3,、力向形心转移,4,、受力控制点分项应力（下点）,5,、焊缝强度结算：,6,、焊脚尺寸确定：,取：,例题,2,、,图示摩擦型高强螺栓连接，,M20,，,10.9,级，喷砂生赤锈，验算连接强度。,已知：,M=106k.m,；,N=384kN,；,V=450kN,。,解：,1,、查取有关参数,预拉力：,P=155kN;,摩擦系数：,=0.45,2,、确定控制点,经受力分析控制点为最,上排螺栓,。,3,、最上排螺栓分项受力,轴力,N,：各螺栓均匀受拉,弯矩,M,作用：最上排受最大拉力,其中,总拉力：,剪力,V,：各螺栓均匀受剪,4,、承载力验算,5,、结论：连接承载力满足要求,第,6,章 轴心受力构件,概述,钢结构各种构件应满足正常使用及承载能力两种极限状态的要求。,正常使用极限状态：刚度要求控制长细比,承载能力极限状态：受拉强度；,受压强度、整体稳定、局部稳定。,截面形式：分实腹式与格构式,强度与刚度,净截面强度轴压构件如无截面消弱，整稳控制可不验算强度。,刚度注意计算长度。,轴压构件的整体稳定,典型的失稳形式弯曲失稳、扭转失稳及弯扭失稳理想构件的弹性弯曲稳定欧拉公式；,弹塑性弯曲失稳切线模量理论；,实际构件的初始缺陷初弯曲、初偏心、残余应力；,初始缺陷的影响；,肢宽壁薄的概念；,格构式截面缀条式与缀板式；,格构式轴压构件换算长细比的概念与计算；,格构轴压构件两轴等稳的概念（实腹式同）；,单肢稳定性的概念。,掌握整体稳定的计算公式与方法；,实腹式截面局部稳定,局部稳定的概念板件的屈曲，局部失稳并不意味构件失效，但是局部的失稳会导致整体失稳提前发生；局部稳定承载力与支承条件、受力形式与状态及板件尺寸有关。,局部稳定的保证原则保证整体失稳之前不发生局部失稳,等稳原则局部稳定承载力等于整体稳定承载力。,等强原则局部稳定承载力等于某一整体稳定达不到的强度值。,局部稳定的控制方法限制板件的宽（高）厚比。,掌握工字形截面局部稳定的计算公式与方法。,第,5,节 例题详解,例题,1,右图示轴心受压构件，,Q235,钢，截面无消弱,，,翼缘为轧制边。,问：,1,、此柱的最大承载力设计值,N,？,2,、,此柱绕,y,轴失稳的形式,？,3,、局部稳定是否满足要求？,解：,1,、整体稳定承载力计算,对,x,轴：,翼缘轧制边，对,x,轴为,b,类截面，查表有：,对,x,轴：,翼缘轧制边，对,y,轴为,c,类截面，查表有：,由于无截面消弱，强度承载力高于稳定承载力，故构件的,最大承载力为：,2,、绕,y,轴为弯扭失稳,3,、局部稳定验算,较大翼缘的局部稳定,结论：满足要求,、腹板的局部稳定,结论：满足要求,试卷题型分析,一、选择题主要考查一些基本概念,根据题意在空格处添上相关内容，涉及,1,6,章所有内容，共计,6,道题，（,12,分）。,例题：,1.,摩擦型高强度螺栓抗剪能力是依靠（,C,）,A,栓杆的预应力,B,栓杆的抗剪能力,C,被连接板件间的摩擦力,D,栓杆被连接板件间的挤压力,2.,体现钢材塑性性能的指标是（,C,）,A,屈服点,B,强屈比,C,延伸率,D,抗拉强度,试卷题型分析,二、简答题主要考查基本概念（,6,题，,30,分）,根据题意，简明正确回答，,1,6,章内容，共计,6,道题。,例题,1,、简述哪些因素对钢材性能有影响？,答：,化学成分；冶金缺陷；钢材硬化；温度影响；,应力集中；反复荷载作用。,2,、螺栓在构件上的排列有几种形式？应满足什么要求？最小的栓距和端距分别是多少？,答：螺栓在构件上的排列有两种形式：并列和错列。,应满足三方面要求：受力要求施工要求构造要求,最小的栓距为,3d,0,，最小的端距为,2d,0,。,试卷题型分析,三、计算题,3,道题（,58,分）,1,、角焊缝连接,2,、高强螺栓连接,3,、轴心受力构件（实腹式强度、整稳、局稳）,注意题目要求。,基本参数给定截面面积、惯性矩、截面形心位置。,基本的参数换算要记,稳定系数给表，中间值内插工字型截面的塑性发展系数,基本计算公式两向计算长度的取值。,