《钢结构学习辅导》由会员分享，可在线阅读，更多相关《钢结构学习辅导（76页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、钢结构学习辅导 复习要点 例题、考题详解第一章 绪 论第二章 钢结构的材料第三章 钢结构的连接第四章 轴心受力构件（钢柱、钢压杆）第五章 受弯构件（钢梁）第六章 拉弯和压弯构件（钢柱、钢压杆）第七章 单层厂房结构（钢桁架）设计钢结构教学目录4.了解杆件和板件稳定的基本理论，理解影响稳定性 的主要因素及提高稳定性的措施；3.掌握钢结构用钢的主要性能及其主要影响因素，并能 正确地选择钢材；2.理解“钢结构”的计算方法；1.了解钢结构的应用和发展概况,掌握钢结构的特点；本课程的基本要求5. 掌握各种连接（焊接、螺栓连接）和各类构件(梁、 柱和屋架)的工作性能、破坏特征及其设计的基本方法 。6.理解构
2、件间的连接方法、力的传递方式和过程以及 构造原则；教学参考书及规范:1.钢结构（第三版） 戴国欣 主编 武汉理工大学出版社2.钢结构疑难释议附解题指导 刘声扬主编 建筑工业出版社3.钢结构自学辅导 钟善桐主编 武汉大学出版社4.钢结构设计规范 （GB50017-2003)5.钢结构工程施工质量验收规范 （GB50205-2001)7.掌握钢桁架结构的设计方法第一章 绪 论大纲要求1. 掌握钢结构的特点和钢结构的应用范围。2理解钢结构按极限状态的设计方法，掌握其设计表达式的应用。3了解钢结构在我国的发展趋势。第1章绪论钢结构的特点 （1）材料强度高，塑、韧性好、钢材质量轻（相 对） （2）材质均
3、匀钢材内部组织较接近于匀质和各向同性体， 实际受力和根据力学情况计算的结果相吻合。 （3）制造简便，工期短 （4）可焊性、密封性好缺点： （1）耐腐蚀性差-在潮湿和有腐蚀性介质的环境中，纲结构容易锈蚀，要选用耐大气腐蚀的耐侯钢材，注意油漆防护，增加了维护费用。（2）耐热不耐高温-当钢材受热温度在200以内时。其主要性能变化很小，具有较好的耐热性能。但是，当温度在600以上时，其承载力几乎完全丧失。必须有隔热或采用防火涂料等防护措施 （3）低温脆断 -要高度重视（4）变形较大（不利安装）钢结构的应用 大跨钢结构大跨度钢屋架 网架、网壳结构 、悬索结构、拱架结构、 桥梁结构结构跨度越大，自重在荷载
4、中所占的比例就越大，减轻结构 的自重会带来明显的经济效益。 高层建筑 高耸建筑 轻型钢结构 容器和其他构筑物概率极限状态设计法概率极限状态设计法（一）传统容许应力法（安全系数法57年以前） （二）多系数半概率法（74年旧规范） （三）一次二阶矩概率极限状态设计法（分项系数法）（四）全概率极限状态设计法（发展方向）结构设计准则-结构由各种荷载所产生的效应（内力和变形）不 大于结构（包括连接）由材料性能和几何因素等所决定的抗力或 规定限值。作用效应-作用效应（S）：结构上的作用引起的结构或其构件的内力和变形。 结构抗力-结构抗力（R）：结构或构件承受内力和变形的能力。 极限状态方程：ZRS0 功能
5、函数：Zg(R,S)RS承载力极限状态（第一极限状态）-结构或构件达到最大承载力（如强度 、稳定、疲劳）或达到不适于继续承载的变形（如塑性变形）时的极限状 态。 正常使用极限状态（第二极限状态）-结构或构件达到正常使用的某项规 定限值时的极限状态。 荷载标准值-建筑结构在设计基准期内在正常情况下有可能出现的最大荷 载值。 荷载设计值-标准值乘以荷载分项系数。 极限状态设计法公式（简单荷载情况）大纲要求:1.了解钢结构的两种破坏形式； 2.掌握结构用钢材的主要性能及其机械性能指标；3.掌握影响钢材性能的主要因素特别是导致钢 材变脆的主要因素；4.了解结构用钢材的种类、牌号、规格；5.了解钢材选择
6、的依据，做到正确选择钢材；6.掌握钢材疲劳的概念和疲劳计算方法。第2章 钢结构的材料钢材的力学性能一、强度n屈服强度fy设计标准值（设计时可达的最大应力） ；n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。n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n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。n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
7、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n塑性破坏与脆性破坏n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。钢材的品种、牌号与选择n品种炭素钢Q235；低合金钢Q345、Q390、Q420n牌号的表
8、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）n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。大纲要求1.了解钢结构连接的种类及各自的特点；2.了解焊接连接的工作性能，掌握焊接连接的计算方法及构造要求；3.了解焊接应力和焊接变形产生的原因及其对结构工作的影响；4.了解螺栓连接的工作性能，掌握螺栓连接的计算和构造要求。第3章 钢结构的连接 本章重点本章重点1、焊透的对接焊缝和直角焊缝的构造要求和计 算方法。 2、螺栓连接的构造要
9、求，工作性能及其计算方 法。 本章难点本章难点1、难点是施焊过程中，由于不均匀分布的高 温作用，在焊件中将产生热应力和热变形， 冷却后则产生焊接残余应力和焊接残余变形 ，此部分是本章的难点。2、本章习题较多，公式也较多，学生平时应多 动笔，多思考，亲自动手计算一下。有些基 本公式要多加记忆。要弄清公式中各符号的 具体含义和量纲 第1节 钢结构的连接方法与特点n焊接连接对接焊缝，角焊缝n螺栓连接普通螺栓，高强螺栓n铆钉连接已基本被高强螺栓代替。对接焊 缝连接N第2节 焊缝连接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
10、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第3节 角焊缝的构造与计算一、构造n角焊缝分直角与斜角（锐角与钝角）两种截面。n直角型又分普通、平坡、深熔型（凹面型）；n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n正面焊缝应力状态复杂，但内力分布均匀，承载力高；n侧面焊缝应力状态简单，但内力分布不均，承载力低。n破坏为45o喉部截面，设计时忽略余高。 三、角焊缝的计算第4节 对接焊缝的构造与计算一、构造n坡口形
11、式I型、单边V型、双边V型、U型、K型 及X型。n引、落弧板n变厚度与变宽度的连接1：4斜面。n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。第5节 普通螺栓连接 一、连接性能与构造n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，（e2do；t5d）。n受剪连接受力方向螺栓受力不均，一定长度时需折减。n受拉连接以螺杆抗拉强度为承载力极限。n施工及受力要求，螺栓有排布距离要求（栓距、线距、边 距、端距）。n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
12、n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：第6节 高强度螺栓连接一、高强螺栓的受力性能与构造n按计算原则分摩擦型与承压型两种。n摩擦型抗剪连接的最大承载力为最大摩擦力。n承压型抗剪连接的最大承载力同普通螺栓（Nbmin）。n注意当连接板件较小时承压型的承载力小于摩擦型。n受拉连接时两者无区别，都以0.8P为承载力。n板件净截面强度计算与普螺的区别为50的孔前传力。n受剪连接时，螺栓受力不均，同普螺应考虑折减系数。n由于承压型设计的变形较大，直接承受动荷不易采用。n设计认为摩擦力主要分布在螺栓周围3d0范围内。二、计
13、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n抗拉承载力n拉剪共同作用n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：lw12005195mm，水平焊缝： lw2（20016）/2-587mm,取lw285mm2、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，
14、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：=0.452、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n 轴力N：各螺栓均匀受拉n 弯矩M作用：最上排受最大拉力其中n总拉力：n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 1、了解“轴心受力构件”的应用和截面形式；2、掌握轴心受拉构件设计计算；3、了解“轴心受压构件”稳定理论的基本概念和分析方法；4、掌握现行规范关于“轴心受压构件”设计计算方法，重点及难点是构件的整体稳定和局部稳定；5、掌握格构式轴心受压构件
15、设计方法。大纲要求第4章 轴心受力构件第1节 概述n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。n正常使用极限状态：刚度要求控制长细比n承载能力极限状态：受拉强度；受压强度、整体稳定、局部稳定。n截面形式：分实腹式与格构式第2节 强度与刚度n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。n刚度注意计算长度。第3节 轴压构件的整体稳定n典型的失稳形式弯曲失稳、扭转失稳及弯扭失稳；n理想构件的弹性弯曲稳定欧拉公式；n弹塑性弯曲失稳切线模量理论；n实际构件的初始缺陷初弯曲、初偏心、残余应力；n初始缺陷的影响；n肢宽壁薄的概念；n格构式截面缀条式与缀板式；n格构式轴压构件换算长细比的概念与计算；n格构轴压构件两轴等稳的概念（实腹式同）；n单肢稳定性的概念。n掌握整体稳定的计算公式与方法；第4节 实腹式截面局部稳定n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。n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。n局部稳定的控制方法限制板件的宽（高）厚比。n掌握工字形截面局部稳定的计算公式与方法。例题详解例题1右图示轴心受压构件，Q235钢，截
