鋼結(jié)構(gòu)基本原理輔導(dǎo)PPT學(xué)習(xí)教案

1、鋼結(jié)構(gòu)基本原理輔導(dǎo)三、韌性鋼材在斷裂或塑變時(shí)吸收能量的能力，用于表 征鋼材抗沖擊荷載及動(dòng)力荷載的能力，動(dòng)力指 標(biāo)，是強(qiáng)度與塑性的綜合表現(xiàn)。 用沖擊韌性衡量，分常溫與負(fù)溫要求。四、冷彎性能鋼材發(fā)生塑變時(shí)對(duì)產(chǎn)生裂紋的抵抗能力。 是判別鋼材塑性及冶金質(zhì)量的綜合指標(biāo)。五、可焊性鋼材在焊接過(guò)程中對(duì)產(chǎn)生裂紋或發(fā)生斷裂的 抵抗能力，以及焊接后具備良好性能的指 標(biāo)。通過(guò)焊接工藝試驗(yàn)進(jìn)行評(píng)定 鋼結(jié)構(gòu)的破壞形式塑性破壞與脆性破壞影響因素化學(xué)成分、冶金質(zhì)量、溫度、冷作硬化、時(shí)效、應(yīng)力集中、復(fù)雜應(yīng)力。第1頁(yè)/共27頁(yè) 鋼材性能的影響因素一、化學(xué)成分C C、S S、P P、MnMn、SiSi二、冶金與軋制三、時(shí)效四、溫

2、度正溫與負(fù)溫，熱塑現(xiàn)象、冷脆現(xiàn)象五、冷作硬化六、應(yīng)力集中與殘余應(yīng)力殘余應(yīng)力的概念以及它的影響。七、復(fù)雜應(yīng)力狀態(tài)強(qiáng)度理論，同號(hào)應(yīng)力，異號(hào)應(yīng)力。第2頁(yè)/共27頁(yè) 設(shè)計(jì)原理 以概率論為基礎(chǔ)的極限狀態(tài)設(shè)計(jì)方法；分項(xiàng)系數(shù)表達(dá)式。 兩種極限狀態(tài)正常使用與承載能力極限狀態(tài)。 兩種極限狀態(tài)使用荷載不同，標(biāo)準(zhǔn)值和設(shè)計(jì)值。 承載能力極限狀態(tài)荷載使用設(shè)計(jì)值。 正常使用極限狀態(tài)荷載使用標(biāo)準(zhǔn)值。 可靠性安全性、適用性、耐久性的通稱 失效概率結(jié)構(gòu)不能完成預(yù)定功能的概率。第3頁(yè)/共27頁(yè) 可靠度可靠性的概率度量，在規(guī)定的時(shí)間內(nèi)（設(shè)計(jì)基 準(zhǔn)期分5 5、2525、5050以及100100年），規(guī)定的條 件（正常設(shè)計(jì)、施工、使用

3、、維護(hù)）完成預(yù)定 功能的概率。 可靠度的控制控制失效概率小到一定水平。 鋼材的品種、牌號(hào)與選擇 品種炭素鋼Q235Q235；低合金鋼Q345Q345、Q390Q390、Q420Q420 牌號(hào)的表示方法Q Q、屈服強(qiáng)度值、質(zhì)量等級(jí)（碳素鋼ADAD，低合金鋼AEAE）, ,冶金脫氧方法（F F、b b、Z Z、TZTZ） 影響選擇的因素 結(jié)構(gòu)的重要性（結(jié)構(gòu)的安全等級(jí)分一級(jí)（重要），二級(jí)（一般），三級(jí)（次要）、荷載情況（動(dòng)、靜荷載）、連接方法（Q235AQ235A不能用于焊接結(jié)構(gòu)）、環(huán)境溫度。第4頁(yè)/共27頁(yè)第3章 鋼結(jié)構(gòu)的連接 鋼結(jié)構(gòu)的連接方法與特點(diǎn) 焊接連接對(duì)接焊縫，角焊縫 螺栓連接普通螺栓，高

4、強(qiáng)螺栓 鉚釘連接已基本被高強(qiáng)螺栓代替。焊縫連接一、焊接特性1、焊接方法電弧焊（手工，自動(dòng)埋弧以及氣體保護(hù)焊）、電阻焊和氣焊。2、特點(diǎn)省材、方便、適用強(qiáng)；熱影響區(qū)變脆，殘余應(yīng)力與變形，質(zhì)量變動(dòng)大。3、焊縫缺陷裂紋、氣孔、未焊透、夾渣、燒穿等。第5頁(yè)/共27頁(yè)4、焊接形式 按焊件相對(duì)位置平接（對(duì)接）、搭接以及垂直連接。 按施焊位置俯焊（平焊）、橫焊、立焊以及仰焊。 按截面構(gòu)造對(duì)接焊縫及角焊縫對(duì)接焊縫的構(gòu)造與計(jì)算一、構(gòu)造 破口形式I I型、單邊V V型、雙邊V V型、U U型、K K型及X X型。 引、落弧板 變厚度與變寬度的連接1 1：4 4斜面。 質(zhì)量等級(jí)與強(qiáng)度一級(jí)綜合性能與母材相同； 二級(jí)強(qiáng)度

5、與母材相同； 三級(jí)折減強(qiáng)度二、計(jì)算同構(gòu)件。第6頁(yè)/共27頁(yè) 角焊縫的構(gòu)造與計(jì)算一、構(gòu)造第7頁(yè)/共27頁(yè) 角焊縫分直角與斜角（銳角與鈍角）兩種截面。 直角型又分普通、平坡、深熔型（凹面型）； 板件厚度懸殊時(shí)角焊縫設(shè)計(jì)及邊緣焊縫（P56P56，圖3.213.21）二、受力特性 正面焊縫應(yīng)力狀態(tài)復(fù)雜，但內(nèi)力分布均勻，承載力高； 側(cè)面焊縫應(yīng)力狀態(tài)簡(jiǎn)單，但內(nèi)力分布不均，承載力低。 破壞為4545o o喉部截面，設(shè)計(jì)時(shí)忽略余高。三、角焊縫的計(jì)算wfffff2226weMflmhMyxPTfIIrTIrTwffwefflhN2wfwefflhN2第8頁(yè)/共27頁(yè) 普通螺栓連接一、連接性能與構(gòu)造 受剪連接的破

6、壞形式板端沖剪、螺桿受彎、螺桿剪切、孔壁擠壓、板件凈截面（直線、折線）。構(gòu)造滿足前兩種，（e2de2do o；t5dt5d）。 受剪連接受力方向螺栓受力不均，一定長(zhǎng)度時(shí)需折減。 受拉連接以螺桿抗拉強(qiáng)度為承載力極限。 施工及受力要求，螺栓有排布距離要求（栓距、線距、邊距、端距）。 分精制（A A、B B級(jí)）及粗制（C C級(jí)，不能用于主要受力連接）二、計(jì)算1 1、單個(gè)連接承載力、受剪連接 抗剪與承壓：bVVbVfdnN42bcbcf tdNbcbVbNNN,minmin第9頁(yè)/共27頁(yè)、受拉連接、拉剪共同作用2、螺栓群連接計(jì)算、軸力或剪力作用、彎矩軸力共同作用、扭矩、軸力、剪力共同作用 其中：bt

7、ebVfdN42122bttbVVNNNNbcVNN bbNVnNNnminmin;21miniyMynNNbtiNyMynNN21maxbVvyTYNxTxNNNNNN21121112211221111;iiTyiiTxVyNxyxTxNyxTyNnVNnNN第10頁(yè)/共27頁(yè) 高強(qiáng)度螺栓連接一、高強(qiáng)螺栓的受力性能與構(gòu)造 按計(jì)算原則分摩擦型與承壓型兩種。 摩擦型抗剪連接的最大承載力為最大摩擦力。 承壓型抗剪連接的對(duì)答承載力同普通螺栓（N Nb bminmin）。 注意當(dāng)連接板件較小時(shí)承壓型的承載力小于摩擦型。 受拉連接時(shí)兩者無(wú)區(qū)別，都以0.8P0.8P為承載力。 板件凈截面強(qiáng)度計(jì)算與普螺的區(qū)

8、別為5050的孔前傳力。 受剪連接時(shí)，螺栓受力不均，同普螺應(yīng)考慮折減系數(shù)。 由于承壓型設(shè)計(jì)的變形較大，直接承受動(dòng)荷不易采用。 設(shè)計(jì)認(rèn)為摩擦力主要分布在螺栓周圍3d3d0 0范圍內(nèi)。第11頁(yè)/共27頁(yè)二、計(jì)算、摩擦型螺栓連接計(jì)算1、抗剪連接2、抗拉連接 （抗彎時(shí)旋轉(zhuǎn)中心在中排）3、拉剪共同作用、承壓型螺栓連接計(jì)算計(jì)算方法同普通螺栓連接，應(yīng)注意 抗拉承載力 拉剪共同作用 抗彎時(shí)旋轉(zhuǎn)中心在中排PnNNfbvv9 . 0PNNbtt8 . 0PNNPNnNNbtttfbvv8 . 0;)25. 1(9 . 0PNNbtt8 . 0122bttbVVNNNN2 . 1bcVNN PNNbtt8 . 0第

9、12頁(yè)/共27頁(yè) 例題詳解例題1、某T T型牛腿，角焊縫連接，F(xiàn)=250kNF=250kN，Q235Q235鋼，E43E43型 焊條，靜荷載，確定焊腳尺寸。解：1 1、確定焊縫計(jì)算長(zhǎng)度（兩條L L型焊縫) ) 豎焊縫：lw12005195mm， 水平焊縫： lw2（20016）/2-587mm,取lw285mm第13頁(yè)/共27頁(yè)2、求焊縫形心及慣性矩：3、力向形心轉(zhuǎn)移4、受力控制點(diǎn)分項(xiàng)應(yīng)力（下點(diǎn)）mm9 .6785219522/1951952eeehhhy2239 .67852)9 .672195(1952121952eeeyhhhImmN1025.166510002506eFMN105 .

10、25 FV23622N/mm7 .874102361)5 .67195(1025.16eexMfhhIMy252N/mm1 .64390105 . 21952eeeVfhhhV43mm102361eh第14頁(yè)/共27頁(yè)5、焊縫強(qiáng)度結(jié)算：6、焊腳尺寸確定： ?。?wfffff22mm616064122. 17 .874122eehhmm6 . 87 . 067 . 0efhhmm10fhmm6165 . 15 . 1maxminthhffmm2 .19162 . 12 . 1minmaxthhff第15頁(yè)/共27頁(yè)例題2、 圖示摩擦型高強(qiáng)螺栓連接，M20M20，10.910.9級(jí)，噴砂生赤銹，驗(yàn)

11、算連接強(qiáng)度。 已知：M=106k.mM=106k.m； N=384kNN=384kN； V=450kNV=450kN。解：1 1、查取有關(guān)參數(shù) 預(yù)拉力： P=155kN;P=155kN; 摩擦系數(shù)：=0.45=0.45 2、確定控制點(diǎn) 經(jīng)受力分析控制點(diǎn)為最 上排螺栓。第16頁(yè)/共27頁(yè)3、最上排螺栓分項(xiàng)受力 軸力N N：各螺栓均勻受拉 彎矩M M作用：最上排受最大拉力 其中 總拉力： 剪力V V：各螺栓均勻受剪4 4、承載力驗(yàn)算5 5、結(jié)論：連接承載力滿足要求 N104 . 2161038443nNNNtN4416721iMtymMyNmm3502/10071y222222mm410000)3

12、5025010050(2iy2m)6816725. 1155000(45. 019 . 0)25. 1(9 . 0tfbVNPnNN681674416724000MtNttNNNN1081. 2161045043nVNvN101 .28N102 .2833vNN1240001550008 . 00.8PN68167bttNN第17頁(yè)/共27頁(yè)第6章 軸心受力構(gòu)件 概述 鋼結(jié)構(gòu)各種構(gòu)件應(yīng)滿足正常使用及承載能力兩種極限狀態(tài)的要求。 正常使用極限狀態(tài)：剛度要求控制長(zhǎng)細(xì)比 承載能力極限狀態(tài)：受拉強(qiáng)度； 受壓強(qiáng)度、整體穩(wěn)定、局部穩(wěn)定。 截面形式：分實(shí)腹式與格構(gòu)式 強(qiáng)度與剛度 凈截面強(qiáng)度軸壓構(gòu)件如無(wú)截面消

13、弱，整穩(wěn)控制可不驗(yàn)算強(qiáng)度。 剛度注意計(jì)算長(zhǎng)度。第18頁(yè)/共27頁(yè) 軸壓構(gòu)件的整體穩(wěn)定 典型的失穩(wěn)形式彎曲失穩(wěn)、扭轉(zhuǎn)失穩(wěn)及彎扭失穩(wěn)； 理想構(gòu)件的彈性彎曲穩(wěn)定歐拉公式； 彈塑性彎曲失穩(wěn)切線模量理論； 實(shí)際構(gòu)件的初始缺陷初彎曲、初偏心、殘余應(yīng)力； 初始缺陷的影響； 肢寬壁薄的概念； 格構(gòu)式截面綴條式與綴板式； 格構(gòu)式軸壓構(gòu)件換算長(zhǎng)細(xì)比的概念與計(jì)算； 格構(gòu)軸壓構(gòu)件兩軸等穩(wěn)的概念（實(shí)腹式同）； 單肢穩(wěn)定性的概念。 掌握整體穩(wěn)定的計(jì)算公式與方法；第19頁(yè)/共27頁(yè) 實(shí)腹式截面局部穩(wěn)定 局部穩(wěn)定的概念板件的屈曲，局部失穩(wěn)并不意味構(gòu)件失效，但是局部的失穩(wěn)會(huì)導(dǎo)致整體失穩(wěn)提前發(fā)生；局部穩(wěn)定承載力與支承條件、受力形

14、式與狀態(tài)及板件尺寸有關(guān)。 局部穩(wěn)定的保證原則保證整體失穩(wěn)之前不發(fā)生局部失穩(wěn)等穩(wěn)原則局部穩(wěn)定承載力等于整體穩(wěn)定承載力。等強(qiáng)原則局部穩(wěn)定承載力等于某一整體穩(wěn)定達(dá)不到的強(qiáng)度值。 局部穩(wěn)定的控制方法限制板件的寬（高）厚比。 掌握工字形截面局部穩(wěn)定的計(jì)算公式與方法。第20頁(yè)/共27頁(yè)第5 5節(jié) 例題詳解例題1右圖示軸心受壓構(gòu)件，Q235Q235鋼，截面無(wú)消弱，翼緣為軋制邊。問(wèn)：1、此柱的最大承載力設(shè)計(jì)值N？ 2、此柱繞y y軸失穩(wěn)的形式？ 3、局部穩(wěn)定是否滿足要求？44cm1054. 2xI43cm1025. 1yIm2 . 5;cm87602lA第21頁(yè)/共27頁(yè)解：1 1、整體穩(wěn)定承載力計(jì)算 對(duì)x

15、x軸： 翼緣軋制邊，對(duì)x x軸為b b類截面，查表有： 對(duì)x x軸： 翼緣軋制邊，對(duì)y y軸為c c類截面，查表有： 由于無(wú)截面消弱，強(qiáng)度承載力高于穩(wěn)定承載力，故構(gòu)件的 最大承載力為：2 2、繞y y軸為彎扭失穩(wěn)m2 . 50llxcm176 .871054. 24AIixx1506 .30175200 xxxil934. 0 xkN1759102158760934. 03AfNxxm6 . 22/0llycm78. 36 .871025. 13AIiyy1508 .6878. 35200yyyil650. 0ykN122410215876065. 03AfNyykN1224maxyNN第22

16、頁(yè)/共27頁(yè)3 3、局部穩(wěn)定驗(yàn)算 、較大翼緣的局部穩(wěn)定 結(jié)論：滿足要求 、腹板的局部穩(wěn)定 結(jié)論：滿足要求8 .68,maxmaxyx10030maxyftb235)1 . 010(79. 614/95/max188.16235235) 8 .681 . 010(ywfth235)5 . 025(4010/400/max04 .59235235) 8 .685 . 025(第23頁(yè)/共27頁(yè) 試卷題型分析試卷題型分析一、選擇題主要考查一些基本概念 根據(jù)題意在空格處添上相關(guān)內(nèi)容，涉及1 16 6章所有內(nèi)容，共計(jì)6 6道題，（1212分）。例題：1. 摩擦型高強(qiáng)度螺栓抗剪能力是依靠（ C ） A栓桿的預(yù)應(yīng)力 B栓桿的抗剪能力 C被連接板件間的摩擦力 D栓桿被連接板件間的擠壓力2.體現(xiàn)鋼材塑性性能的指標(biāo)是（ C ） A屈服點(diǎn) B強(qiáng)屈比 C延伸率 D抗拉強(qiáng)度第24頁(yè)/共27頁(yè) 試卷題型分析試卷題型分析二、簡(jiǎn)答題主要考查基本概念（6 6題，3030分） 根據(jù)題意，簡(jiǎn)明正確回答，1 16 6章內(nèi)容，共計(jì)6 6道題。例題 1、簡(jiǎn)述哪些因素對(duì)鋼材性能有影響？ 答： 化學(xué)成分；冶金缺陷；鋼材硬化；溫度影響； 應(yīng)力集中；反復(fù)荷載作用。 2、螺栓在構(gòu)件上的排列有幾種形式？應(yīng)滿足什么要求？最小的栓距和端距分別是多少？