鋼結構基本概念與材料

1、青海大學青海大學結構設計原理結構設計原理結構設計原理結構設計原理 青海大學青海大學結構設計原理結構設計原理鋼結構基本概念與材料l鋼結構的發(fā)展l鋼結構概述與材料青海大學青海大學結構設計原理結構設計原理 國家體育館國家體育館 2008奧運會國家體育場奧運會國家體育場鳥巢鳥巢 水立方水立方 鋼結構的應用實例青海大學青海大學結構設計原理結構設計原理雙塔雙索面鋼箱梁斜拉橋 ，總長8206米。斜拉橋主孔跨度1088米，列世界第一；主塔高度300.4米，列世界第一；斜拉索的長度577米，列世界第一；群樁基礎平面尺寸113.75米 48.1米，列世界第一 蘇通大橋 青海大學青海大學結構設計原理結構設計原理2

2、鋼結構概述由鋼板、熱軋型鋼、冷加工成型的薄壁型鋼以及鋼索制成的工程結構稱之為鋼結構。l鋼結構的特點；l鋼結構的應用范圍；l鋼結構的組成原理；l建筑鋼材的類別及選用；1.鋼材的規(guī)格。青海大學青海大學結構設計原理結構設計原理2.1 鋼結構的特點1、鋼材強度高，塑性和韌性好 Ec=(2.23.8)104 N/mm2 砼 fc=(1080) N/mm2Es=2.0105 N/mm2 Q235鋼 fy=235 N/mm2塑性塑性：鋼材在受力破壞前可以經受永久變形的性能。塑性指標，包括伸長率和斷面收縮率斷面收縮率斷面收縮率伸長率伸長率試驗測定方法：試驗測定方法： 把標準試件（具有特定缺口的試件）置于沖擊試

3、驗機的支座上，用擺錘打斷試件，以破壞試件時每單位面積上所消耗的能量作為材料的沖擊韌性指標韌性：韌性：材料在沖擊斷裂前吸收能量和進行塑性變形的能力。反映結構對動力荷載的適應能力。 主要雜質對鋼的塑性、韌性的影響：硫在固溶體中的溶解度極小，在鋼中常以FeS的形式存在，F(xiàn)eS與Fe形成低熔點（約985）共晶體。當鋼在8001200 進行鍛造時，會因晶體發(fā)生熔化而開裂，呈熱脆性。磷可溶于鐵素體，使鋼的強度、硬度提高，但使其塑性、韌性顯著降低，尤其在低溫時更為嚴重，呈冷脆性。氮可溶于鐵素體，當鋼快冷后再200250 加熱時，會有氮化物析出，降低鋼的塑性、韌性，使鋼呈現(xiàn)時效脆性（藍脆性）。氧在鋼中形成Fe

4、O，與FeS可形成低熔點（約930 ）共晶體，會加劇鋼的熱脆性。2、材質均勻 內部微觀組織均勻，各向同性。最符合材料力學和結構力學的基本假定。所以鋼結構的實際受力情況與計算結果最吻合，精度可達5%左右。3、制造簡便，施工周期短 鋼結構的建造過程：工廠制造工地安裝 制作、安裝簡便，施工精度高，工期短，符合工業(yè)化要求?？梢越档驮靸r，節(jié)省投資，提高經濟效益和資金周轉率。4、質量輕 a=容重/屈服強度，a越小，結構就越輕。 鋼材：a=1.73.710-4/m； 鋼砼：a=1810-4/m； 木材：a=5.410-4/m。 當跨度和荷載相同時，普通鋼屋架的重量僅為鋼筋混凝土屋架重量的1/41/3。特別適

5、用于跨度大、建筑物高、荷載重的結構。 2.1 鋼結構的特點青海大學青海大學結構設計原理結構設計原理6、鋼結構耐熱，但不耐火 耐熱性能說明：溫度 300 時，鋼材的屈服點和極限強度急劇下降；溫度到達600左右時，強度接近于零。 耐火性能說明：但當結構表面長期受輻射熱達150以上或在短時間內可能受到火焰作用時，須采用隔熱和防火措施。 5、鋼材耐腐蝕性差 耐腐蝕性是指金屬材料抵抗周圍介質(大氣、水蒸氣、有害氣體、酸、堿、鹽等)腐蝕作用的能力。 全世界因銹蝕每年損失的鋼材大約為當年鋼產量的10%；除銹涂漆或鍍鋅定期維護。青海大學青海大學結構設計原理結構設計原理2 鋼結構概述由鋼板、熱軋型鋼、冷加工成型

6、的薄壁型鋼以及鋼索制成的工程結構稱之為鋼結構。l鋼結構的特點；l鋼結構的應用范圍；l鋼結構的組成原理；l建筑鋼材的類別及選用；1.鋼材的規(guī)格。青海大學青海大學結構設計原理結構設計原理一、大跨度結構l拱結構l網架結構l膜結構l網殼結構l鋼屋架結構l拉索、懸索結構2.2 鋼結構的應用范圍青海大學青海大學結構設計原理結構設計原理網架結構網架結構拱拱結結構構膜膜結結構構深圳會展中心青海大學青海大學結構設計原理結構設計原理鋼屋架結構鋼屋架結構網網殼殼結結構構國家大劇院天津奧林匹克體育場青海大學青海大學結構設計原理結構設計原理整理ppt拉索結構拉索結構懸懸索索結結構構青海大學青海大學結構設計原理結構設計原

7、理整理ppt二、重型廠房結構二、重型廠房結構 西安變壓器廠（承重西安變壓器廠（承重400t吊車）吊車）2.2 鋼結構的應用范圍青海大學青海大學結構設計原理結構設計原理三、承受動力荷載及三、承受動力荷載及強大地震作用的結構強大地震作用的結構青海大學青海大學結構設計原理結構設計原理美國世界貿易大廈兩座塔樓110層的塔樓（北樓高417m，南樓高415m ）組成，采用框筒體系。外圈為密柱深梁型框筒，由240根鋼柱組成，柱距為1.02米；內中核心區(qū)為47根鋼柱形成的框架。四、高層建筑及高聳結構青海大學青海大學結構設計原理結構設計原理香港中國銀行鋼骨鋼筋混凝土角柱，橫梁及斜撐為鋼結構青海大學青海大學結構設

8、計原理結構設計原理整理ppt東方明珠電視塔東方明珠電視塔巴黎鐵塔巴黎鐵塔青海大學青海大學結構設計原理結構設計原理整理ppt五、可拆卸、活動結構五、可拆卸、活動結構活動車庫活動車庫活動橋活動橋青海大學青海大學結構設計原理結構設計原理整理ppt六、輕型鋼結構六、輕型鋼結構彩板拱形波紋屋面彩板拱形波紋屋面門式剛架結構門式剛架結構青海大學青海大學結構設計原理結構設計原理1、鋼材的種類 按用途可分為：結構鋼、工具鋼、特殊鋼； 按冶煉方法可分為：轉爐鋼、平爐鋼、電爐鋼； 按脫氧方法可分為：沸騰鋼(F)、半鎮(zhèn)靜鋼(b)、鎮(zhèn)靜鋼(Z)、特殊鎮(zhèn)靜鋼(TZ)； 按成型方法可分為：軋制鋼（熱軋、冷軋）、鍛鋼、鑄鋼；

9、 按化學成分可分為：碳素鋼、合金鋼。2.3 建筑鋼材的類別及選用青海大學青海大學結構設計原理結構設計原理1、鋼材的種類沸騰鋼為脫氧不完全的鋼。冶煉后期不加脫氧劑（如硅、鋁等），澆注時鋼液在鋼錠模內產生沸騰現(xiàn)象（氣體逸出）。鎮(zhèn)靜鋼為完全脫氧的鋼。通常注成上大下小帶保溫帽的錠型，澆注時鋼液鎮(zhèn)靜不沸騰。組織致密，偏析小，質量均勻。優(yōu)質鋼和合金一般都是鎮(zhèn)靜鋼。半鎮(zhèn)靜鋼為脫氧較完全的鋼。脫氧程度介于沸騰鋼和鎮(zhèn)靜鋼之間，澆注時有沸騰現(xiàn)象，但較沸騰鋼弱。這類鋼具有沸騰鋼和鎮(zhèn)靜鋼的某些優(yōu)點，碳素鋼中此類鋼是值得提倡和發(fā)展的。2.3 建筑鋼材的類別及選用青海大學青海大學結構設計原理結構設計原理鋼材的品種繁多，鋼

10、結構中采用的鋼材主要有二類。碳素結構鋼 根據現(xiàn)行的國家標準碳素結構鋼(GB700)的規(guī)定，碳素結構鋼的牌號由代表屈服點的字母Q、屈服點的數(shù)值（N/mm2）、質量等級符號和脫氧方法符號等四個部分按順序組成。 碳素結構鋼分為Q195、Q215、Q235、Q255和Q275等五種，屈服強度越大，其含碳量、強度和硬度越大，塑性越低。其中Q235在使用、加工和焊接方面的性能都比較好，是鋼結構常用鋼材之一。青海大學青海大學結構設計原理結構設計原理 質量等級分為A、B、C、D四級，由A到D表示質量由低到高。不同質量等級鋼對化學成分和力學性能的要求不同。A級無沖擊功規(guī)定，其碳、錳、硅含量也可以不作為交貨條件；

11、B級、C級、D級分別要求保證20、0、20時V形缺口沖擊功不小于27J，還要求提供冷彎試驗的合格保證，以及碳、錳、硅、硫和磷等含量的質保。 沸騰鋼、鎮(zhèn)靜鋼、半鎮(zhèn)靜鋼和特殊鎮(zhèn)靜鋼分別用漢字拼音字首F、Z、b和TZ表示。對Q235，A、B級鋼可以是Z、b或F，C級鋼只能是Z，D級鋼只能是TZ。Z和TZ可以省略不寫。例如：Q235-AF表示屈服強度235Nmm2的A級沸騰鋼； Q235-Bb表示屈服強度為235Nmm2的B級半鎮(zhèn)靜鋼； Q235-C表示屈服強度為235Nmm2的C級鎮(zhèn)靜鋼。青海大學青海大學結構設計原理結構設計原理(2) 低合金高強度結構鋼 低合金鋼是指在煉鋼過程中添加一種或幾種少量合

12、金元素，其總量低于5的鋼材。低合金鋼因含有合金元素而具有較高的強度。其牌號與碳素結構鋼牌號的表示方法相同，常用的低合金鋼有Q345、Q390、Q420等。 低合金鋼的質量等級除與碳素結構鋼A、B、C、D四個等級相同外，增加E級。 低合金鋼的脫氧方法為鎮(zhèn)靜鋼(A、B)或特殊鎮(zhèn)靜鋼(C、D、E)。例如：Q345-B表示屈服強度為345N/mm2的B級鎮(zhèn)靜鋼；Q390-D表示屈服強度為390N/mm2的D級特殊鎮(zhèn)靜鋼。青海大學青海大學結構設計原理結構設計原理(3) 高強鋼絲及鋼索： 用于抗拉構件中，如斜拉結構、懸索結構、桅桿結構等 高強鋼絲分光面鋼絲和鍍鋅鋼絲，由碳素結構鋼多次冷拔而成，其主要指標為

13、抗拉強度，大約為15701700N/mm2 ； 多根鋼絲可組成“平行鋼絲束”和“鋼絞線”； 多根鋼絞線可組成“鋼絞線束”和“鋼絲繩”。2.3 建筑鋼材的類別及選用青海大學青海大學結構設計原理結構設計原理鋼結構所用的鋼材主要為熱軋成型的鋼板、型鋼以及冷彎成型的薄壁型鋼。1熱軋鋼板 鋼板有薄鋼板（厚度0.354mm）、厚鋼板（厚度4.560mm）、特厚板（板厚60mm）。鋼板用“寬厚長(mm)”或“寬厚”表示，如45083100，4508。2熱軋型鋼 鋼結構常用的型鋼是角鋼、工字型鋼、槽鋼和H型鋼、鋼管等。除H型鋼和鋼管有熱軋和焊接成型外，其余型鋼均為熱軋成型。2.4 鋼材的規(guī)格青海大學青海大學結

14、構設計原理結構設計原理（1）工字鋼 工字鋼有普通工字鋼和輕型工字鋼兩種。 普通工字鋼用“I截面高度(cm)”表示，高度20cm以上的工字鋼，同一高度有三種腹板厚度，記為a、b、c，a類腹板最薄、冀緣最窄，b類較厚較寬，c類最厚最寬，如I20a。 同樣高度的輕型工字鋼的翼緣要比普通工字鋼的冀緣寬而薄，腹板亦薄，輕型工字鋼用漢語拼音符號“Q”表示，如QI40等。青海大學青海大學結構設計原理結構設計原理（2）槽鋼 槽鋼也分普通槽鋼和輕型槽鋼兩種，以“或Q截面高度厘米數(shù)”表示，如20 b， Q22等。（3）角鋼 角鋼有等邊角鋼和不等邊角鋼兩種。等邊角鋼以“L肢寬肢厚”表示，不等邊角鋼以“L長肢寬短肢寬

15、肢厚”表示，單位為mm，如L635，L100808。青海大學青海大學結構設計原理結構設計原理H型鋼與普通工字鋼的區(qū)別: 翼緣寬，故早期有寬翼緣工字鋼一說； 翼緣內表面無斜度、上下表面平行，便于與其它構件連接；1. 從材料分布看，工字鋼材料主要集中在腹板附近，愈向兩側延伸，鋼材愈少，而在軋制H型鋼中，材料分布側重在翼緣部分。（4）H型鋼 H型鋼分熱軋和焊接二種。 熱軋H型鋼有寬翼緣（H W）、中翼緣 (HM)、窄翼緣 (HN)和H型鋼柱(HP)等四類。H型鋼用“高度寬度腹板厚度翼緣厚度”表示，單位為mm，如HW250250914、HM294200812。青海大學青海大學結構設計原理結構設計原理3冷彎薄壁型鋼 冷彎薄壁型鋼采用薄鋼板冷軋制成。壁厚一般為1.5