建筑力學(xué)與結(jié)構(gòu) 模塊十二

模塊十二鋼結(jié)構(gòu)教學(xué)目標(biāo)：了解鋼結(jié)構(gòu)的組成、特點(diǎn)及應(yīng)用范圍；熟悉鋼結(jié)構(gòu)用鋼材的品種、規(guī)格和選用原則；掌握鋼結(jié)構(gòu)的材料性能；掌握鋼結(jié)構(gòu)的連接方式；熟悉鋼結(jié)構(gòu)軸心受力構(gòu)件、受彎構(gòu)件的截面形式及穩(wěn)定性。教學(xué)要求能力目標(biāo)相關(guān)知識(shí)

權(quán)重自評(píng)分?jǐn)?shù)掌握鋼材的主要機(jī)械性能；了解鋼材的兩種破壞形式；掌握影響材料性能的主要因素。強(qiáng)度、塑性、冷彎性能、沖擊韌性、可焊性；延性破壞、脆性破壞；化學(xué)成分等對(duì)其影響。了解鋼材的種類(lèi)、規(guī)格及其選用原則。各種規(guī)格的鋼材；表示方法；選用原則了解鋼結(jié)構(gòu)連接的種類(lèi)和特點(diǎn)；了解焊接方法。掌握焊縫連接形式及計(jì)算；了解焊縫連接的缺陷、質(zhì)量檢驗(yàn)和焊縫質(zhì)量級(jí)別；了解普通螺栓的排列和要求；熟悉高強(qiáng)螺栓連接的分類(lèi)。焊接連接的形式及構(gòu)造要求；螺栓連接的形式及其要求。了解軸心受力構(gòu)件的分類(lèi)；熟悉軸心受力構(gòu)件在工程中的應(yīng)用；了解強(qiáng)度和剛度的計(jì)算；掌握整體穩(wěn)定性、局部穩(wěn)定性的概念。軸心受力構(gòu)件的類(lèi)型：實(shí)腹式和格構(gòu)式，軸心受力強(qiáng)度、剛度和穩(wěn)定性的計(jì)算。了解受彎構(gòu)件的分類(lèi)；熟悉受彎構(gòu)件在工程中的應(yīng)用；掌握穩(wěn)定性的概念。梁的分類(lèi)和穩(wěn)定性。學(xué)習(xí)重點(diǎn)：鋼結(jié)構(gòu)的材料性能；鋼結(jié)構(gòu)的連接方式；鋼結(jié)構(gòu)軸心受力構(gòu)件的截面形式及穩(wěn)定性；受彎構(gòu)件的截面形式及穩(wěn)定性。國(guó)家大劇院

位于北京人民大會(huì)堂西側(cè)，西長(zhǎng)安街以南，總占地面積近12公頃，總建筑面積近15萬(wàn)平方米，總投資26.88億元，目前已進(jìn)行過(guò)網(wǎng)殼部分設(shè)計(jì)與施工驗(yàn)收審查會(huì)議。該工程外部圍護(hù)結(jié)構(gòu)為鋼結(jié)構(gòu)網(wǎng)殼，是半橢圓球形，東西長(zhǎng)軸212.2m，南北短軸143.64m，總高度46.285。內(nèi)設(shè)歌劇院（2416席）、音樂(lè)廳（2017席）及戲劇院（1040席）及公共大廳等。屋面采用鈦金屬板，整個(gè)網(wǎng)殼外環(huán)繞人工湖（35500m2）,各種通道及入口均設(shè)在水下。設(shè)計(jì)為法國(guó)巴黎機(jī)場(chǎng)公司安德魯建筑師，北京市建筑設(shè)計(jì)研究院參與主體設(shè)計(jì)，整體結(jié)構(gòu)用鋼量達(dá)6750t，195kg/m。引例：國(guó)家體育場(chǎng)國(guó)家體育場(chǎng)建筑體形上像鳥(niǎo)巢?？扇菁{8萬(wàn)人。平面為橢圓形,長(zhǎng)軸340m短軸292m。屋蓋中間有一個(gè)146m×76m的開(kāi)口，這部分將設(shè)計(jì)成開(kāi)合屋蓋。采用加肋薄壁箱形截面，總用鋼量達(dá)16萬(wàn)t。天津奧林匹克體育場(chǎng)俯瞰效果圖

“綠色奧運(yùn)”、“科技奧運(yùn)”、“人文奧運(yùn)”建筑底面面積為80,000m2，屋頂面積76,719m2，地上層數(shù)6層，最高點(diǎn)高度53.00m，可容納觀眾數(shù)60,000。屋頂結(jié)構(gòu)采用鋼桁架懸挑結(jié)構(gòu)。屋面桁架落地，形似露珠。本模塊內(nèi)容12.1鋼結(jié)構(gòu)的特點(diǎn)及應(yīng)用范圍12.112.2鋼結(jié)構(gòu)材料12.212.3鋼結(jié)構(gòu)連接12.312.4軸心受力構(gòu)件12.412.5受彎構(gòu)件12.512.1鋼結(jié)構(gòu)的特點(diǎn)及應(yīng)用范圍一、鋼結(jié)構(gòu)的特點(diǎn)1、鋼材強(qiáng)度高，結(jié)構(gòu)重量輕2、材質(zhì)均勻，且塑性韌性好。3、良好的加工性能和焊接性能。4、密封性好。5、鋼材的可重復(fù)使用性。6、鋼材耐熱但不耐火。7、耐腐蝕性差。8、鋼結(jié)構(gòu)的低溫冷脆傾向。二、鋼結(jié)構(gòu)的應(yīng)用1、大跨度鋼結(jié)構(gòu)鋼屋架網(wǎng)架、網(wǎng)殼結(jié)構(gòu)懸索結(jié)構(gòu)拱架結(jié)構(gòu)橋梁結(jié)構(gòu)2、工業(yè)廠房結(jié)構(gòu)西安變壓器廠（400t吊車(chē)）3、多層和高層建筑由日本森大廈株式會(huì)社的全額子公司森海外株式會(huì)社及日本具有代表性的銀行、保險(xiǎn)公司、商社等36家企業(yè)，偕同政府系統(tǒng)機(jī)構(gòu)日本海外經(jīng)濟(jì)協(xié)力基金(OECF)聯(lián)合投資的上海環(huán)球金融中心，總投資逾750億日元。位于陸家嘴金融貿(mào)易區(qū)，建筑總面積335,420平方米，地下3層，地上94層。建成后的高度達(dá)460米?？傆娩摿?6000t，鋼筋混凝土核心筒，外框鋼骨混凝土及鋼柱，目前正在施工基礎(chǔ)。上海環(huán)球金融中心

上海金茂大廈

金茂大廈是由中國(guó)上海對(duì)外貿(mào)易中心股份有限公司獨(dú)家投資5.6億美元建設(shè)的一座88層的超高層大廈，建筑高度420.5米，建筑面積28.9萬(wàn)平方米，于1998年8月28日竣工。總用鋼量14000t，鋼筋混凝土核心筒，外框鋼骨混凝土及鋼柱。設(shè)計(jì)者為美國(guó)S.O.M事務(wù)所。

4、高聳建筑電視塔、微波塔、通訊塔等東方明珠電視塔東方明珠廣播電視塔座落在上海浦東新區(qū)黃浦江畔，以其468米的高度成為亞洲第一高塔。她于1991年3月開(kāi)始建造，1994年11月完工，總重量達(dá)12萬(wàn)噸，總投資8.3億元人民幣。東方明珠塔由三根直徑為九米的擎天立柱、太空艙、上球體、下球體、五個(gè)小球、塔座和廣場(chǎng)組成。

5、容器和其他構(gòu)筑物陜西銅川天然氣公司1000立方米天然氣球罐6、鋼和混凝土的組合結(jié)構(gòu)一、建筑鋼材的兩種破壞形式1、塑性破壞：斷口呈纖維狀，色澤發(fā)暗。破壞前有明顯的變形，破壞歷時(shí)時(shí)間長(zhǎng)，可以采取補(bǔ)救措施。2、脆性破壞：破壞前沒(méi)有任何預(yù)兆，破壞是突然發(fā)生的，斷口平直并呈有光澤的晶粒狀。鋼材的破壞形式：塑性破壞和脆性破壞。

在設(shè)計(jì)、施工和使用鋼結(jié)構(gòu)時(shí)，注意防止脆性破壞。12.2鋼結(jié)構(gòu)材料二、鋼材的力學(xué)（機(jī)械）性能鋼材的主要機(jī)械性能包括強(qiáng)度、塑性、冷彎試驗(yàn)、韌性及可焊性，它們是鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的重要依據(jù)，這些性能指標(biāo)主要靠試驗(yàn)來(lái)測(cè)定。單向拉伸時(shí)的工作性能條件：常溫、靜載條件下一次拉伸fp—比例極限

fe—彈性極限

fy—屈服強(qiáng)度

(強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)、設(shè)計(jì)依據(jù))fu—抗拉強(qiáng)度(最大承載強(qiáng)度、強(qiáng)度儲(chǔ)備)1、強(qiáng)度12.3碳素結(jié)構(gòu)鋼的應(yīng)力-應(yīng)變關(guān)系伸長(zhǎng)率5和10伸長(zhǎng)率是斷裂前試件的永久變形與原標(biāo)定長(zhǎng)度的百分比。取圓形試件直徑d的五倍或十倍為標(biāo)定長(zhǎng)度，其相應(yīng)的伸長(zhǎng)率用5和10表示，伸長(zhǎng)率代表材料斷裂前具有的塑性變形的能力。結(jié)構(gòu)制造時(shí)，這種能力使材料經(jīng)受剪切、沖壓、彎曲及錘擊所產(chǎn)生的局部屈服而無(wú)明顯損壞。屈服點(diǎn)、抗拉強(qiáng)度和伸長(zhǎng)率，是鋼材的三個(gè)重要力學(xué)性能指標(biāo)。鋼結(jié)構(gòu)中所采用的鋼材都應(yīng)滿(mǎn)足鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范對(duì)這三項(xiàng)力學(xué)性能指標(biāo)的要求。δ—延伸率（塑性性能）塑性：在靜力荷載作用下，鋼材吸收變形能的能力。2、冷彎性能冷彎性能是檢驗(yàn)鋼材彎曲變形能力或塑性性能，還是顯示鋼材內(nèi)部缺陷狀況的一項(xiàng)指標(biāo)；是鑒定鋼材在彎曲狀態(tài)下塑性應(yīng)變能力和鋼材質(zhì)量的綜合指標(biāo)。圖12.5鋼材冷彎試驗(yàn)示意圖3、沖擊韌性韌性是鋼材抵抗沖擊荷載的能力，它用材料在斷裂時(shí)所吸收的總能量來(lái)量度（Cv）。韌性是鋼材強(qiáng)度和塑性的綜合指標(biāo)。沖擊韌性：在動(dòng)力荷載作用下，材料吸收能量的能力。圖12.6沖擊韌性試驗(yàn)三、影響鋼材性能的主要因素1、化學(xué)成分的影響鋼是含碳量小于2%的鐵碳合金。鋼中基本元素：Fe、C、Si、Mn、S、P、N、O。普通碳素鋼中，F(xiàn)e占99%，其余元素占1%。在低合金鋼中，除了上述元素外，還有一定合金元素（鎳、釩、鈦等）（含量低于5%）

各種元素對(duì)鋼材機(jī)械性能的影響如下。碳C：必須元素，含量增加，鋼材強(qiáng)度提高，而塑性、韌性和疲勞強(qiáng)度低。同時(shí)焊接性能和抗腐蝕性惡化。一般在碳素結(jié)構(gòu)鋼中不應(yīng)超過(guò)0.22%；在焊接結(jié)構(gòu)中還應(yīng)低于0.2%。硅Si：是一種強(qiáng)脫氧劑，碳素結(jié)構(gòu)鋼中應(yīng)控制≤0.3%,在低合金高強(qiáng)度鋼中硅的含量可達(dá)0.55%。適量的硅可提高鋼材的強(qiáng)度，而對(duì)塑性、韌性、冷彎性能和可焊性無(wú)明顯不良影響錳Mn：錳是一種弱脫氧劑，含Mn適量使強(qiáng)度↑，降低S、O的熱脆影響，改善熱加工性能，對(duì)其它性能影響不大,有益.在碳素結(jié)構(gòu)鋼中錳的含量為0.3%～0.8%，在低合金高強(qiáng)度鋼中錳的含量可達(dá)1.0%～1.6%。硫S：降低鋼材的塑性、韌性、可焊性和疲勞強(qiáng)度，在高溫時(shí)，使鋼材變脆，稱(chēng)之為熱脆。含量應(yīng)不超過(guò)0.045%。(有害成分)磷P：降低鋼材的塑性、韌性、可焊性和疲勞強(qiáng)度，在低溫時(shí)，使鋼材變脆，稱(chēng)之為冷脆。含量應(yīng)不超過(guò)0.045%?？梢蕴岣邚?qiáng)度和抗銹蝕性。(有害成分)氧O：降低鋼材的塑性、韌性、可焊性和疲勞強(qiáng)度，在高溫時(shí)，發(fā)生熱脆。(有害成分)氮N：降低鋼材的塑性、韌性、可焊性和疲勞強(qiáng)度，在低溫時(shí)，發(fā)生冷脆。(有害成分)釩和鈦：是鋼中的合金元素，能提高鋼的強(qiáng)度和抗腐蝕性能，又不顯著降低鋼的塑性。銅：可顯著提高鋼的抗腐蝕性能，也可以提

高鋼的強(qiáng)度，但對(duì)焊接性能有不利影響。3、

冶煉與軋制

冶煉（脫氧）

鋼錠剖面縮孔保溫帽(a)沸騰鋼(b)鎮(zhèn)靜鋼2、

鋼筋的焊接性能注意：薄鋼板的強(qiáng)度比厚鋼板的強(qiáng)度高。軋棍圖2.6鋼的軋制使晶粒細(xì)化軋制鋼材的軋制能使金屬的晶粒變細(xì)，也能使氣泡、裂紋等焊合，因而改善了鋼材的力學(xué)性能。薄板因輥軋次數(shù)多，其強(qiáng)度比厚板略高、澆鑄時(shí)的非金屬夾雜物在軋制后能造成鋼材的分層，所以分層是鋼材(尤其是厚板)的一種缺。設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)盡量避免拉力垂直于板面的情況，以防止層間撕裂。4、溫度影響

溫度升高，鋼材強(qiáng)度是降低、應(yīng)變?cè)龃?；反之，溫度降低，鋼材?qiáng)度略有增加，塑性和韌性降低而變脆。藍(lán)脆：在250度左右時(shí)，強(qiáng)度提高而伸長(zhǎng)率和沖擊韌性降低，鋼材表面氧化膜呈藍(lán)色，此種現(xiàn)象稱(chēng)為藍(lán)脆現(xiàn)象。徐變：當(dāng)溫度在260—320度時(shí)，在應(yīng)力持續(xù)不變的情況下，鋼材以很緩慢的速度繼續(xù)變形，此種現(xiàn)象稱(chēng)為徐變。當(dāng)溫度達(dá)到600度時(shí)強(qiáng)度很低，不能承擔(dān)荷載。

5、應(yīng)力集中

構(gòu)件上孔洞、刻槽、凹角、裂紋以及截面厚度或?qū)挾雀淖兊炔课?，在力作用下，該處出現(xiàn)高峰應(yīng)力，而其它部位應(yīng)力較低，截面應(yīng)力分布不均勻現(xiàn)象——應(yīng)力集中。應(yīng)力集中是造成構(gòu)件脆性破壞的主要原因之一。截面變化越劇烈，應(yīng)力集中越嚴(yán)重，變脆的傾向越嚴(yán)重。四、鋼結(jié)構(gòu)用鋼材的種類(lèi)、規(guī)格與選用在建筑工程中采用的是：碳素結(jié)構(gòu)鋼、低合金高強(qiáng)度結(jié)構(gòu)鋼、優(yōu)質(zhì)碳素結(jié)構(gòu)鋼。鋼的牌號(hào)有四部分組成1、Q——代表屈服強(qiáng)度的字母；2、屈服點(diǎn)的數(shù)值——195、215、235、275、295、345、390、420、460等；3、質(zhì)量等級(jí)符號(hào)——A、B、C、D四個(gè)等級(jí)(碳素結(jié)構(gòu)鋼)A、B、C、D、E五個(gè)等級(jí)（低合金高強(qiáng)度結(jié)構(gòu)鋼）4、脫氧方法符號(hào)——F代表沸騰鋼、b代表半鎮(zhèn)靜鋼、z代表鎮(zhèn)靜鋼、Tz代表特殊鎮(zhèn)靜鋼。1、鋼材的種類(lèi)A級(jí)無(wú)沖擊功要求；B級(jí)要求提供20℃沖擊功AKv≥34J（縱向）;C級(jí)要求提供0℃沖擊功AKV≥34J（縱向）;D級(jí)要求提供一20℃沖擊功AKv≥34J（縱向）;E級(jí)要求提供一40℃沖擊功AKv≥27J（縱向）。不同質(zhì)量等級(jí)對(duì)碳、硫、磷、鋁等含量的要求也有區(qū)別。低合金高強(qiáng)度結(jié)構(gòu)鋼的A、B級(jí)屬于鎮(zhèn)靜鋼，C、D、E級(jí)屬于特殊鎮(zhèn)靜鋼。優(yōu)質(zhì)碳素結(jié)構(gòu)鋼

主要用于鋼結(jié)構(gòu)某些節(jié)點(diǎn)或用作連接件。高性能建筑結(jié)構(gòu)鋼材(GJ鋼)，牌號(hào)由以下組成：

1、Q——代表屈服強(qiáng)度的字母；

2、屈服點(diǎn)的數(shù)值；

3、代表高性能建筑結(jié)構(gòu)用鋼的漢語(yǔ)拼音字母GJ；

4、質(zhì)量等級(jí)符號(hào)——B、C、D、E四個(gè)等級(jí)對(duì)于厚度方向性能鋼板，在質(zhì)量等級(jí)后面加上厚度方向性能級(jí)別（Z15、Z25、Z35）。

適用于建造高層建筑結(jié)構(gòu)、大跨度結(jié)構(gòu)及其他重要建筑結(jié)構(gòu)。鋼結(jié)構(gòu)所用鋼材主要為熱軋鋼板、型鋼、冷彎薄壁型鋼和壓型鋼板。（1）

鋼板鋼板分為薄鋼板、厚鋼板和扁鋼，其規(guī)格用符號(hào)“—”加“寬度×厚度”的毫米數(shù)來(lái)表示。如—600×12表示寬度為600mm、厚度為12mm的鋼板。薄鋼板：厚0.35~4.0mm，寬500~1500mm，長(zhǎng)0.5~4m；厚鋼板：厚4.5~60mm，寬600~3000mm，長(zhǎng)4~12m；扁鋼：厚4~60mm，寬12~200mm，長(zhǎng)3~9m。2、鋼材的規(guī)格（2）

熱軋型鋼鋼結(jié)構(gòu)常用的型鋼是角鋼、槽鋼、工字鋼和H型鋼。熱軋型鋼工字鋼也分普通和輕型兩種，分別用符號(hào)“I”和“QI”表示。H型鋼分寬翼緣H型鋼（HK）、窄翼緣H型鋼（HZ）和H型鋼樁（HU）。（3）

冷彎薄壁型鋼和壓型鋼板薄壁型鋼是用1.5~5mm的薄鋼板經(jīng)模壓或冷彎成型，其截面形式如圖所示：冷彎薄壁型鋼壓型鋼板是用0.4~2mm厚的鋼板、鍍鋅鋼板、彩色涂層鋼板經(jīng)冷軋而成的波形板，我國(guó)已有26種壓型鋼板型號(hào)，下圖為其中幾種。壓型鋼板確定鋼材種類(lèi)及其質(zhì)量等級(jí)。鋼材的選用原則1、結(jié)構(gòu)的重要性

安全等級(jí)不同，所選鋼材的質(zhì)量等級(jí)也應(yīng)不同，重要的結(jié)構(gòu)構(gòu)件選用質(zhì)量好的鋼材。2、荷載特征

荷載為靜力或動(dòng)力荷載，應(yīng)選用各項(xiàng)性能不同的鋼材。3、鋼材的選擇3、應(yīng)力特征對(duì)受拉受彎的構(gòu)件應(yīng)選用質(zhì)量較好的鋼材，對(duì)受壓或受壓彎的構(gòu)件就可選用一般質(zhì)量的鋼材。4、連接方法焊接應(yīng)選擇可焊性好的鋼材。非焊接結(jié)構(gòu)對(duì)含碳量可降低要求。5、結(jié)構(gòu)的工作溫度

處于負(fù)溫下工作時(shí)，選用負(fù)溫沖擊合格的鋼材。6、鋼材的厚度

厚度大焊接結(jié)構(gòu)應(yīng)采用材質(zhì)較好的鋼材。7、環(huán)境條件結(jié)構(gòu)周?chē)懈g介質(zhì)存在時(shí)要選用抗銹性好的鋼材。

承重結(jié)構(gòu)的鋼材應(yīng)具有抗拉強(qiáng)度、伸長(zhǎng)率、屈服點(diǎn)和硫、磷的極限含量。（3項(xiàng)保證）焊接承重結(jié)構(gòu)以及重要的非焊接承重結(jié)構(gòu)的鋼材尚應(yīng)具有冷彎試驗(yàn)的合格保證。（4項(xiàng)保證）對(duì)需要驗(yàn)算疲勞以及主要的受拉或受彎的焊接結(jié)構(gòu)的鋼材，應(yīng)具有常溫或負(fù)溫沖擊性的合格保證.（5項(xiàng)保證）鋼材選擇的建議：12.3.1鋼結(jié)構(gòu)的連接方法和特點(diǎn)連接方法分為焊接連接、鉚釘連接、螺栓連接等12.3鋼結(jié)構(gòu)連接鋼結(jié)構(gòu)的連接方法（a）焊縫連接（b）鉚釘連接；（c）螺栓連接（d）緊固件連接12.3.2焊縫連接一.焊縫連接的特點(diǎn)

焊接連接是現(xiàn)代鋼結(jié)構(gòu)最主要的連接方法。

優(yōu)點(diǎn)：1.構(gòu)造簡(jiǎn)單，任何形式的構(gòu)件都可直接相連；2.用料經(jīng)濟(jì)，不削弱截面；3.制作加工方便，可自動(dòng)化操作，質(zhì)量好；4.連接的密閉性好，結(jié)構(gòu)剛度大。

缺點(diǎn)：1.在焊縫附近的熱影響區(qū)內(nèi)，鋼材組織發(fā)生改變，導(dǎo)致局部材質(zhì)變脆；2.焊接殘余應(yīng)力和殘余變形使受壓構(gòu)件承載力降低；3.焊接結(jié)構(gòu)對(duì)裂紋很敏感，局部裂紋一旦發(fā)生，就容易擴(kuò)展到整體；4.低溫冷脆。二.鋼結(jié)構(gòu)常用的焊接方法目前應(yīng)用最多的是手工電弧焊和自動(dòng)(或半自動(dòng))埋弧焊，還有氣體保護(hù)焊等1.手工電弧焊最常用的一種焊接方法。通電后，在涂有藥皮的焊條和焊件間產(chǎn)生電弧。a）電路；b）施焊過(guò)程；1—電焊機(jī)；2—導(dǎo)線(xiàn)；3—焊件；4—電弧；5—藥皮；6—起保護(hù)作用的氣體；7—熔渣；8—焊縫金屬；9—主體金屬；10—焊絲；11—熔池

優(yōu)點(diǎn)：設(shè)備簡(jiǎn)單，操作靈活方便，適于任意空間位置的焊接，特別適于焊接短焊縫。

缺點(diǎn)：生產(chǎn)效率低，勞動(dòng)強(qiáng)度大，焊接質(zhì)量與焊工的技術(shù)水平和精神狀態(tài)有很大的關(guān)系。對(duì)Q235鋼采用E43型焊條對(duì)Q345鋼采用E50型對(duì)Q390鋼和Q420鋼采用E55型E代表焊條E后面的兩個(gè)數(shù)字如43表示焊條鋼絲抗拉強(qiáng)度為：43kgf／mm2(420N／mm2)。數(shù)字后的兩個(gè)×，表示焊條藥皮類(lèi)型、適用的施焊位置以及適用的焊接電源埋弧焊是電弧在焊劑層下燃燒的電弧焊方法焊絲送進(jìn)和焊接方向的移動(dòng)有專(zhuān)門(mén)機(jī)構(gòu)控制的

稱(chēng)埋弧自動(dòng)電弧焊焊絲送進(jìn)有專(zhuān)門(mén)機(jī)構(gòu)控制，焊接方向移動(dòng)靠工人操作的

稱(chēng)為埋弧半自動(dòng)電弧焊自動(dòng)或半自動(dòng)化操作，焊接工藝穩(wěn)定，焊縫化學(xué)成分均勻，焊縫質(zhì)量好，焊件變形小。2.埋弧焊（自動(dòng)或半自動(dòng)）

不同強(qiáng)度鋼材焊接，采用與較低強(qiáng)度鋼材適應(yīng)焊接材料用與較低強(qiáng)度鋼材相適應(yīng)焊條施焊，焊縫塑性性能與沖擊韌性好。埋弧自動(dòng)電弧焊1—焊絲轉(zhuǎn)盤(pán)；2—轉(zhuǎn)動(dòng)焊絲的電動(dòng)機(jī)；3—焊劑漏斗；4—電源；5—熔化的焊劑；6—焊縫金屬；7—焊件；8—焊劑；9—移動(dòng)方向現(xiàn)場(chǎng)用自動(dòng)行走埋弧焊機(jī)焊接重型H型鋼3.氣體保護(hù)焊

氣體保護(hù)焊采用裸焊絲用從焊槍中噴出的氣體保護(hù)施焊過(guò)程中的電弧、熔池和高溫焊縫金屬，用保護(hù)氣體代替了焊劑二氧化碳作為保護(hù)氣體，稱(chēng)為二氧化碳保護(hù)焊三.焊接連接形式及焊縫形式1.焊縫連接形式分為對(duì)接、搭接、T型連接和角部連接對(duì)接連接主要用于厚度相同或接近相同的兩構(gòu)件相互連接。采用對(duì)接焊縫的對(duì)接連接，由于相互連接的兩構(gòu)件在同一平面內(nèi)，因而傳力均勻平緩，沒(méi)有明顯的應(yīng)力集中，且用料經(jīng)濟(jì)，但是焊件邊緣需要加工，被連接兩板的間隙和坡口尺寸有嚴(yán)格的要求。a)對(duì)接接頭；(b)搭接接頭；（c）T形接頭；(d)角接接頭。雙層蓋板和角焊縫對(duì)接連接，傳力不均勻、費(fèi)料，但施工簡(jiǎn)便，連接兩板間隙無(wú)需嚴(yán)格控制。角焊縫的搭接連接，適用不同厚度構(gòu)件連接。傳力不均勻，材料較費(fèi)，但構(gòu)造簡(jiǎn)單，施工方便。T型連接省工省料，用于制作組合截面。當(dāng)采用角焊縫連接時(shí)，焊件間存在縫隙，截面突變，應(yīng)力集中現(xiàn)象嚴(yán)重，疲勞強(qiáng)度較低，可用于不直接承受動(dòng)力荷載結(jié)構(gòu)連接。對(duì)于直接承受動(dòng)荷載的結(jié)構(gòu)？2.焊縫形式a)對(duì)接焊縫：正對(duì)接焊縫、斜對(duì)接焊縫。b)角焊縫：正面角焊縫、側(cè)面角焊縫、斜焊縫。

c)焊縫沿長(zhǎng)度方向的布置分為連續(xù)角焊縫和間斷角焊縫

連續(xù)角焊縫和間斷角焊縫d)焊縫按施焊位置分為平焊、橫焊、立焊及仰焊

施焊時(shí)焊縫在焊件之間的相對(duì)空間位置、焊縫連接可分為平焊、橫焊、立焊和仰焊等。平焊有時(shí)稱(chēng)作俯焊，施焊方便，質(zhì)量易保證；仰焊困難。設(shè)計(jì)和制造時(shí)應(yīng)盡量考慮使多數(shù)焊縫能在平焊或較方便的位置焊接．避免仰焊。四.焊縫缺陷及焊縫質(zhì)量檢驗(yàn)1.焊縫缺陷常見(jiàn)的缺陷有裂紋、焊瘤、燒穿、弧坑、氣孔、夾渣、咬邊、未熔合、未焊透。裂紋焊瘤燒穿弧坑氣孔夾渣咬邊未熔合未焊透2.焊縫質(zhì)量檢驗(yàn)缺陷處引起應(yīng)力集中，故對(duì)連接的強(qiáng)度、沖擊韌性及冷彎性能等均有不利影響。焊縫質(zhì)量檢驗(yàn)一般可用外觀檢查及無(wú)損檢驗(yàn)，前者檢查外觀缺陷和幾何尺寸，后者檢查內(nèi)部缺陷。無(wú)損檢驗(yàn)?zāi)壳皬V泛采用超聲波檢驗(yàn)，使用靈活經(jīng)濟(jì)，對(duì)內(nèi)部缺陷反應(yīng)靈敏，但不易識(shí)別缺陷性質(zhì)；最明確可靠的檢驗(yàn)方法是x射線(xiàn)或y射線(xiàn)透照或拍片，x射線(xiàn)應(yīng)用較廣。超聲波探傷一級(jí)焊縫標(biāo)準(zhǔn)檢測(cè)《鋼結(jié)構(gòu)工程施工質(zhì)量驗(yàn)收規(guī)范》（GB50205-2001）規(guī)定焊縫按其檢驗(yàn)方法和質(zhì)量要求分為一級(jí)、二級(jí)和三級(jí)。三級(jí)焊縫只要求對(duì)全部焊縫作外觀檢查且符合三級(jí)質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)；要求全焊透的一級(jí)、二級(jí)焊縫則除外觀檢查外，還要求用超聲波探傷進(jìn)行內(nèi)部缺陷的檢驗(yàn)，超聲波探傷不能對(duì)缺陷作出判斷時(shí)，應(yīng)采用射線(xiàn)探傷檢驗(yàn)。3.焊縫質(zhì)量等級(jí)的規(guī)定GB50017規(guī)范規(guī)定，焊縫應(yīng)根據(jù)結(jié)構(gòu)的重要性、荷載特性、焊縫形式、工作環(huán)境、應(yīng)力狀態(tài)等情況。1.需進(jìn)行疲勞計(jì)算的構(gòu)件中，凡對(duì)接焊縫均應(yīng)焊透①力垂直于焊縫長(zhǎng)度方向的橫向?qū)雍缚p或T型對(duì)接與角接組合焊縫，受拉時(shí)應(yīng)為一級(jí)，受壓時(shí)應(yīng)為二級(jí)②力平行于焊縫長(zhǎng)度方向的縱向?qū)雍缚p應(yīng)為二級(jí)2.不計(jì)算疲勞的構(gòu)件，要求與母材等強(qiáng)的對(duì)接焊縫應(yīng)予焊透，其質(zhì)量等級(jí)當(dāng)受拉時(shí)應(yīng)不低于二級(jí)，受壓時(shí)宜為二級(jí)3.重級(jí)工作制和起重量Q≥50t的中級(jí)工作制吊車(chē)梁的腹板與上翼緣之間的T形接頭焊縫焊透。焊縫形式一般為對(duì)接與角接的組合焊縫，其質(zhì)量等級(jí)不應(yīng)低于二級(jí)4.不焊透的T形接頭采用的角焊縫或部分焊透的對(duì)接與角接組合焊縫，以及搭接連接采用的角焊縫，其質(zhì)量等級(jí)為：①直接承受動(dòng)力荷載且需要驗(yàn)算疲勞的結(jié)構(gòu)和吊車(chē)起重量等于或大于50t的中級(jí)工作制吊車(chē)梁，焊縫的外觀質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)應(yīng)符合二級(jí)；②對(duì)其他結(jié)構(gòu)，焊縫的外觀質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)可為三級(jí)。12.3.3對(duì)接焊縫的構(gòu)造要求與計(jì)算一、對(duì)接焊縫的構(gòu)造要求

對(duì)接焊縫包括焊頭對(duì)接焊縫和部分焊頭對(duì)接焊縫。為了保證焊縫質(zhì)量，對(duì)接焊件常做成坡口。坡口的形式大多與焊件的厚度有關(guān)。當(dāng)焊件厚度很?。ㄊ止ず?mm，埋弧焊10mm）時(shí)，可采用直邊縫。對(duì)于一般一般的厚度的焊件可采用具有斜坡口的單邊V形或V形焊縫。斜坡口和根部間隙共同組成一個(gè)焊條能夠運(yùn)轉(zhuǎn)的施焊空間，使焊縫易于焊透；鈍邊有托住熔化金屬的作用。對(duì)于較厚的焊件（t>20mm）,則采用U形、K形、X形坡口，如圖所示.圖12.23對(duì)接焊縫的坡口形式對(duì)接焊縫的坡口形式

V形焊縫和U形焊縫為單面施焊，但在焊縫根部還需要補(bǔ)焊。沒(méi)有條件補(bǔ)焊時(shí)，要事先在根部加墊塊，當(dāng)焊件可隨意翻轉(zhuǎn)施焊時(shí)，使用K形縫和X形縫較好。

根部加墊塊

在對(duì)接焊縫的拼接處，當(dāng)焊件的寬度不同或厚度相差4mm以上時(shí)，應(yīng)分別在寬度方向或厚度方向從一側(cè)或兩側(cè)做成坡度不大于1/4（對(duì)承受動(dòng)荷載的結(jié)構(gòu)）或1/2.5（對(duì)承受靜荷載的結(jié)構(gòu)），以截面過(guò)度緩和，減小應(yīng)力集中。改變拼接處的寬度和厚度在焊縫的起弧滅弧處，常會(huì)出現(xiàn)弧坑等缺陷，這些缺陷對(duì)承載力影響極大，故焊接時(shí)一般應(yīng)設(shè)置引弧板或引出板，焊后割除。

用引弧板施焊二、對(duì)接焊縫連接的計(jì)算軸心受力對(duì)接焊縫的計(jì)算

——軸心拉力或壓力——焊縫的計(jì)算長(zhǎng)度，當(dāng)采用引弧板時(shí)，取焊縫的實(shí)際長(zhǎng)度，當(dāng)未采用引弧板時(shí)，每條焊縫取實(shí)際長(zhǎng)度減去2t12.3.4角焊縫的構(gòu)造要求與計(jì)算

一、角焊縫的構(gòu)造要求1.最小焊腳尺寸規(guī)范規(guī)定：角焊縫的焊腳尺寸hf不得小于2.最大焊腳尺寸最大焊腳尺寸hf≤1.2tmin。tmin為較薄焊件的厚度。3.側(cè)面角焊縫的最大計(jì)算長(zhǎng)度lw不宜大于lw＜60hf，4.角焊縫的最小計(jì)算長(zhǎng)度側(cè)面或正面角焊縫計(jì)算長(zhǎng)度不得小于8hf和40mm。12.3.5焊縫代號(hào)、螺栓圖例《焊縫符號(hào)表示法》規(guī)定：焊縫代號(hào)由引出線(xiàn)、圖形符號(hào)和輔助符號(hào)三部分組成。焊縫代號(hào)12.3.6普通螺栓排列和要求

一.螺栓規(guī)格

鋼結(jié)構(gòu)采用的普通螺栓形式為大六角頭型，其代號(hào)用字母M與公稱(chēng)直徑的毫米數(shù)表示。常用M16、M20、M24。二.螺栓的排列螺栓的排列通常分為并列、錯(cuò)列兩種形式。

螺栓在構(gòu)件上的排列要滿(mǎn)足以下三個(gè)方面的要求：(1)受力要求：在受力方向螺栓的端距過(guò)小，鋼材有剪斷或撕裂的可能。各排螺栓距和線(xiàn)距太小時(shí)，構(gòu)件有沿折線(xiàn)或直線(xiàn)破壞的可能。對(duì)受壓構(gòu)件，當(dāng)沿作用力方向螺栓栓距過(guò)大時(shí)，被連接板件間易發(fā)生鼓曲和張口現(xiàn)象。(2)構(gòu)造要求：螺栓中距及邊距不宜太大，否則鋼板間不能緊密貼合，潮氣侵入縫隙使鋼材銹蝕。(3)施工要求：螺栓間距不能太近，要保證有一定的空間，便于轉(zhuǎn)動(dòng)螺栓扳手?jǐn)Q緊螺帽?！兑?guī)范》根據(jù)螺栓孔直徑、鋼材邊緣加工情況及受力方向，規(guī)定了螺栓排列最大、最小容許距離。名稱(chēng)位置和方向最大容許距離（取兩者較少者）最少容許距離中心間距外排（垂直內(nèi)力方向或順內(nèi)力方向）8d0或12t3d0中間排垂直內(nèi)力方向16d0或24t順內(nèi)力方向壓力12d0或8t拉力16d0或24t沿對(duì)角線(xiàn)方向—中心至構(gòu)件邊緣距離順內(nèi)力方向4d0或8t2d0垂直內(nèi)力方向剪切邊或手工氣割邊1.5d0軋制邊自動(dòng)精密氣割或鋸割邊高強(qiáng)度螺栓其他螺栓或鉚釘1.2d0螺栓或鉚釘?shù)淖畲?、最小容許距離

12.3.7高強(qiáng)度螺栓連接45號(hào)鋼，40B鋼和20MnTiB鋼加工制作經(jīng)熱處理后，螺栓抗拉強(qiáng)度應(yīng)分別不低于800N/mm2和1000N/mm2屈強(qiáng)比分別為0.8和0.9等級(jí)分別稱(chēng)為8.8級(jí)和10.9級(jí)

12.4軸心受力構(gòu)件12.4.1軸心受力構(gòu)件的應(yīng)用平面桁架、塔架和網(wǎng)架、網(wǎng)殼等桿件體系通常假設(shè)其節(jié)點(diǎn)為鉸接連接。當(dāng)桿件上無(wú)節(jié)間荷載時(shí)，則桿件內(nèi)力只是軸向拉力或壓力，這類(lèi)桿件稱(chēng)為軸心受拉構(gòu)件和軸心受壓構(gòu)件，統(tǒng)稱(chēng)軸心受力構(gòu)件。圖12.4.1軸心受力構(gòu)件在工程中的應(yīng)用(a)桁架；(b)塔架；(c)網(wǎng)架軸心受力構(gòu)件的常用截面形式可分為實(shí)腹式和格構(gòu)式兩大類(lèi)。實(shí)腹式構(gòu)件制作簡(jiǎn)單，其常用形式有：?jiǎn)蝹€(gè)型鋼截面，如圓鋼、鋼管、角鋼、T型鋼、槽鋼、工字鋼、H型鋼等；組合截面，由型鋼或鋼板組合而成的截面；一般桁架結(jié)構(gòu)中的弦桿和腹桿，除T型鋼外，常采用熱軋角鋼組合成T形的或十字形的雙角鋼組合截面；在輕型鋼結(jié)構(gòu)中則可采用冷彎薄壁型鋼截面。截面緊湊的(如圓鋼和組成板件寬厚比較小截面)或?qū)芍鬏S剛度相差懸殊者(如單槽鋼、工字鋼)，一般只用于軸心受拉構(gòu)件；較為開(kāi)展的或組成板件寬而薄的截面通常用作受壓構(gòu)件，這樣更為經(jīng)濟(jì)。(a)型鋼(b)組合截面(c)雙角鋼(d)冷彎薄壁型鋼格構(gòu)式構(gòu)件容易實(shí)現(xiàn)壓桿兩主軸方向的等穩(wěn)定性，剛度大，抗扭性能也好，用料較省。其截面一般由兩個(gè)或多個(gè)型鋼肢件組成(圖12.4.4)，肢件間通過(guò)綴條[圖12.4.5(a)]或綴板[圖12.4.5(b)]進(jìn)行連接而成為整體，綴板和綴條統(tǒng)稱(chēng)為綴材。圖12.4.4格構(gòu)式構(gòu)件的常用截面形式圖12.4.5格構(gòu)式構(gòu)件的綴材布置(a)桁架；(b)塔架12.4.2軸心受力構(gòu)件的強(qiáng)度及剛度一、強(qiáng)度軸心受力構(gòu)件的強(qiáng)度計(jì)算式如下：式中

——構(gòu)件的軸心拉力或壓力設(shè)計(jì)值；——鋼材的抗拉強(qiáng)度設(shè)計(jì)值；——構(gòu)件的凈截面面積。二、剛度為滿(mǎn)足結(jié)構(gòu)正常使用要求，軸心受力構(gòu)件應(yīng)具有一定的剛度，以保證構(gòu)件不產(chǎn)生過(guò)度的變形。即要求軸心受力構(gòu)件的長(zhǎng)細(xì)比不超過(guò)規(guī)范規(guī)定的容許長(zhǎng)細(xì)比：

式中