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1、第二讲第二讲 高层钢结构材料高层钢结构材料第二讲第二讲 高层钢结构材料高层钢结构材料 与荷载作用与荷载作用与荷载作用与荷载作用与荷载作用与荷载作用与荷载作用与荷载作用2.1 2.1 高层钢结构的材料高层钢结构的材料2.1 2.1 高层钢结构的材料高层钢结构的材料 2.1.1 2.1.1 2.1.1 2.1.1 结构材料结构材料结构材料结构材料结构材料结构材料结构材料结构材料 2.1.2 2.1.2 连接材料连接材料2.1.2 2.1.2 连接材料连接材料高结构的荷载作高结构的荷载作高结构的荷载作高结构的荷载作2.2 2.2 2.2 2.2 高高层钢层钢结构的荷载作结构的荷载作用用高高层钢层钢结
2、构的荷载作结构的荷载作用用 2.2.1 2.2.1 竖向作用竖向作用2.2.1 2.2.1 竖向作用竖向作用 2 2 22 2 22 2 22 2 2 风荷载风荷载风荷载风荷载2 2. .2 2. .2 2 2 2. .2 2. .2 2 风荷载风荷载风荷载风荷载 2.2.3 2.2.3 地震作用地震作用2.2.3 2.2.3 地震作用地震作用2.1 2.1 2.1 2.1 高层钢结构的材料高层钢结构的材料高层钢结构的材料高层钢结构的材料国内外大量高层建筑设计表明，革新建筑材料，减轻结构国内外大量高层建筑设计表明，革新建筑材料，减轻结构国内外大量高层建筑设计表明，革新建筑材料，减轻结构国内外大
3、量高层建筑设计表明，革新建筑材料，减轻结构高层钢结构的材料高层钢结构的材料高层钢结构的材料高层钢结构的材料自重，可大大降低结构造价，使高层建筑结构设计更趋于经济自重，可大大降低结构造价，使高层建筑结构设计更趋于经济 合理。因此，高层建筑选材时应尽量选用轻质高强材料。合理。因此，高层建筑选材时应尽量选用轻质高强材料。自重，可大大降低结构造价，使高层建筑结构设计更趋于经济自重，可大大降低结构造价，使高层建筑结构设计更趋于经济 合理。因此，高层建筑选材时应尽量选用轻质高强材料。合理。因此，高层建筑选材时应尽量选用轻质高强材料。减轻建筑物自重通常可从减轻建筑物自重通常可从减轻建筑物自重通常可从减轻建筑
4、物自重通常可从两方面考虑两方面考虑两方面考虑两方面考虑：提高材料强度，提高材料强度， 以缩小结构构件的断面尺寸，减少结构材料用量；降低材料以缩小结构构件的断面尺寸，减少结构材料用量；降低材料提高材料强度，提高材料强度， 以缩小结构构件的断面尺寸，减少结构材料用量；降低材料以缩小结构构件的断面尺寸，减少结构材料用量；降低材料 自重自重自重自重自重自重。自重自重。2.2.1 1.1 .1 结构材料结构材料2.2.1 1.1 .1 结构材料结构材料2 2.1.2 .1.2 连接连接材料材料2 2.1.2 .1.2 连接连接材料材料2.1.1 2.1.1 结构材料结构材料2.1.1 2.1.1 结构材
5、料结构材料 2.1.1.1 2.1.1.1 钢材性能钢材性能2.1.1.1 2.1.1.1 钢材性能钢材性能（1 1）一般要求一般要求（1 1）一般要求一般要求钢材牌号和材性的选定，应符合下列要求：钢材牌号和材性的选定，应符合下列要求：钢材牌号和材性的选定，应符合下列要求：钢材牌号和材性的选定，应符合下列要求：1)1)1)1)选材原则选材原则考虑结构的重要性考虑结构的重要性荷载特征荷载特征结构形式结构形式连连选材原则选材原则考虑结构的重要性考虑结构的重要性荷载特征荷载特征结构形式结构形式连连1)1)1)1)选材原则选材原则：考虑结构的重要性考虑结构的重要性、荷载特征荷载特征、结构形式结构形式、
6、连连选材原则选材原则：考虑结构的重要性考虑结构的重要性、荷载特征荷载特征、结构形式结构形式、连连 接方法、钢材厚度、环境温度以及构件所处部位等情况的不接方法、钢材厚度、环境温度以及构件所处部位等情况的不 同要求，选择合适的同要求，选择合适的接方法、钢材厚度、环境温度以及构件所处部位等情况的不接方法、钢材厚度、环境温度以及构件所处部位等情况的不 同要求，选择合适的同要求，选择合适的牌号牌号牌号牌号和和和和材质材质材质材质；2)2)保证项目：应保证钢材的保证项目：应保证钢材的2)2)保证项目：应保证钢材的保证项目：应保证钢材的抗拉强度抗拉强度抗拉强度抗拉强度、屈服点屈服点屈服点屈服点、伸长率伸长率
7、伸长率伸长率、冷冷冷冷 弯试验弯试验弯试验弯试验、冲击韧性冲击韧性冲击韧性冲击韧性各项指标合格各项指标合格；各项指标合格各项指标合格；弯试验弯试验弯试验弯试验冲击韧性冲击韧性冲击韧性冲击韧性各项指标合格各项指标合格；各项指标合格各项指标合格；3)3)限制条件：限制条件：3)3)限制条件：限制条件：硫、磷硫、磷硫、磷硫、磷的含量不应高于规定的限值的含量不应高于规定的限值的含量不应高于规定的限值的含量不应高于规定的限值。（2 2 2 2）焊接结构的附加要求焊接结构的附加要求焊接结构的附加要求焊接结构的附加要求（2 2 2 2）焊接结构的附加要求焊接结构的附加要求焊接结构的附加要求焊接结构的附加要求
8、1)1)含碳量不高于限值；含碳量不高于限值；1)1)含碳量不高于限值；含碳量不高于限值；2)2)当钢板的厚度等于或大于当钢板的厚度等于或大于2)2)当钢板的厚度等于或大于当钢板的厚度等于或大于40mm40mm40mm40mm，应附加要求板厚方向的断，应附加要求板厚方向的断 面收缩率不得小于面收缩率不得小于，应附加要求板厚方向的断，应附加要求板厚方向的断 面收缩率不得小于面收缩率不得小于Z15Z15Z15Z15级的规定要求。级的规定要求。级的规定要求。级的规定要求。（3 3 3 3）抗震结构的附加要求抗震结构的附加要求抗震结构的附加要求抗震结构的附加要求（3 3 3 3）抗震结构的附加要求抗震结
9、构的附加要求抗震结构的附加要求抗震结构的附加要求1) 1) 钢材的钢材的1) 1) 钢材的钢材的强屈比强屈比强屈比强屈比（7 7度和度和7 7度以下）不低于度以下）不低于1.21.2，按，按8 8度和度和8 8度度（7 7度和度和7 7度以下）不低于度以下）不低于1.21.2，按，按8 8度和度和8 8度度 以上抗震设防的高层建筑钢结构以上抗震设防的高层建筑钢结构则不应低于则不应低于以上抗震设防的高层建筑钢结构以上抗震设防的高层建筑钢结构则不应低于则不应低于1 51 51 51 5以上抗震设防的高层建筑钢结构以上抗震设防的高层建筑钢结构，则不应低于则不应低于以上抗震设防的高层建筑钢结构以上抗震
10、设防的高层建筑钢结构，则不应低于则不应低于1 1. .51 51. .5 5。2) 2) 钢材具有明显的钢材具有明显的。2) 2) 钢材具有明显的钢材具有明显的屈服平台屈服平台屈服平台屈服平台。3) 3) 钢材的钢材的3) 3) 钢材的钢材的伸长率伸长率伸长率伸长率应大于应大于20%20%，以保证足够的塑性变形能力。，以保证足够的塑性变形能力。应大于应大于20%20%，以保证足够的塑性变形能力。，以保证足够的塑性变形能力。4)4)4)4) 在保持在保持在保持在保持较大延性较大延性较大延性较大延性的条件下具有良好的可焊性的条件下具有良好的可焊性。的条件下具有良好的可焊性的条件下具有良好的可焊性。
11、4)4) 4)4) 在保持在保持在保持在保持较大延性较大延性较大延性较大延性的条件下具有良好的可焊性的条件下具有良好的可焊性。的条件下具有良好的可焊性的条件下具有良好的可焊性。5) 5) 抗震类别为抗震类别为5) 5) 抗震类别为抗震类别为甲类或乙类甲类或乙类甲类或乙类甲类或乙类的高层建筑钢结构，钢材的的高层建筑钢结构，钢材的的高层建筑钢结构，钢材的的高层建筑钢结构，钢材的屈服屈服屈服屈服 点点点点不宜超过其标准值的不宜超过其标准值的不宜超过其标准值的不宜超过其标准值的10%10%10%10%以避免结构中预定的杆件塑性铰以避免结构中预定的杆件塑性铰以避免结构中预定的杆件塑性铰以避免结构中预定的
12、杆件塑性铰点点点点不宜超过其标准值的不宜超过其标准值的不宜超过其标准值的不宜超过其标准值的10%10%10%10%，以避免结构中预定的杆件塑性铰以避免结构中预定的杆件塑性铰，以避免结构中预定的杆件塑性铰以避免结构中预定的杆件塑性铰 位置，发生不符合“强柱弱梁”等设计要求的转移。位置，发生不符合“强柱弱梁”等设计要求的转移。位置，发生不符合“强柱弱梁”等设计要求的转移。位置，发生不符合“强柱弱梁”等设计要求的转移。（4 4 4 4）特殊构件的附加要求特殊构件的附加要求特殊构件的附加要求特殊构件的附加要求（4 4 4 4）特殊构件的附加要求特殊构件的附加要求特殊构件的附加要求特殊构件的附加要求1)
13、1)处于外露环境、且对大气腐蚀有特殊要求的承重和承力钢处于外露环境、且对大气腐蚀有特殊要求的承重和承力钢1)1)处于外露环境、且对大气腐蚀有特殊要求的承重和承力钢处于外露环境、且对大气腐蚀有特殊要求的承重和承力钢 构件构件宜采用宜采用构件构件宜采用宜采用耐候钢耐候钢耐候钢耐候钢构件构件，宜采用宜采用构件构件，宜采用宜采用耐候钢耐候钢耐候钢耐候钢。2)2)处于处于2)2)处于处于低温环境低温环境低温环境低温环境的承重和承力钢构件，其钢材性能应符合避的承重和承力钢构件，其钢材性能应符合避的承重和承力钢构件，其钢材性能应符合避的承重和承力钢构件，其钢材性能应符合避 免低温冷脆的要求免低温冷脆的要求。
14、免低温冷脆的要求免低温冷脆的要求。免低温冷脆的要求免低温冷脆的要求。免低温冷脆的要求免低温冷脆的要求。3)3)重要的重要的3)3)重要的重要的受拉或受弯的焊接结构受拉或受弯的焊接结构受拉或受弯的焊接结构受拉或受弯的焊接结构以及需要以及需要以及需要以及需要验算疲劳验算疲劳验算疲劳验算疲劳的焊接结的焊接结的焊接结的焊接结 构构其钢材的低温性能应符合其钢材的低温性能应符合构构其钢材的低温性能应符合其钢材的低温性能应符合表表2 2- -1 1对对对对低温冲击韧性低温冲击韧性低温冲击韧性低温冲击韧性的要求的要求的要求的要求构构，其钢材的低温性能应符合其钢材的低温性能应符合构构，其钢材的低温性能应符合其钢
15、材的低温性能应符合表表2 2 1 1对对对对低温冲击韧性低温冲击韧性低温冲击韧性低温冲击韧性的要求的要求的要求的要求。表2-1 重要焊接结构钢材的低温性能室外气温 钢材牌号-20-10-低于20Q2350冲击韧性合格保证-20冲击韧性保证Q345Q39020冲击韧性保证40冲击韧性保证Q345、Q390、 Q420-20冲击韧性保证-40冲击韧性保证2.1.1.2 2.1.1.2 国产钢材的选用国产钢材的选用2.1.1.2 2.1.1.2 国产钢材的选用国产钢材的选用高层建筑钢结构，应根据其构件的重要性和焊接要求，选高层建筑钢结构，应根据其构件的重要性和焊接要求，选高层建筑钢结构，应根据其构件
16、的重要性和焊接要求，选高层建筑钢结构，应根据其构件的重要性和焊接要求，选 用不同等级的钢材用不同等级的钢材用不同等级的钢材用不同等级的钢材用不同等级的钢材用不同等级的钢材。用不同等级的钢材用不同等级的钢材。 （1 1）适用的钢材适用的钢材（1 1）适用的钢材适用的钢材 1) 1) 宜采用牌号为宜采用牌号为1) 1) 宜采用牌号为宜采用牌号为Q235 BQ235 B、C C、D DQ235 BQ235 B、C C、D D等级的碳素结构钢或牌号为等级的碳素结构钢或牌号为等级的碳素结构钢或牌号为等级的碳素结构钢或牌号为 Q345 BQ345 B、C C、D D、E EQ345 BQ345 B、C C、D D、E E等级的低合金高强度结构钢或等级的低合金高强度结构钢或等级的低合金高强度结构钢或等级的低合金高
