鋼結(jié)構(gòu)課程總結(jié)

鋼結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)-1-鋼結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)課程總結(jié)（工程管理1班1101021023ZLY）本學(xué)期我們用32個(gè)課時(shí)進(jìn)行《鋼結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)》的學(xué)習(xí)。學(xué)習(xí)的過程中不僅學(xué)習(xí)了新的知識(shí)概念，更多的還是掌握的新的解題方法，形成了新的解題思想。了解了鋼結(jié)構(gòu)的一些基本知識(shí)，這對(duì)我們今后的專業(yè)入門有極大的幫助。接下來，我將本學(xué)期所學(xué)的鋼結(jié)構(gòu)知識(shí)做一個(gè)總結(jié)，不妥之處，希望得到老師的指導(dǎo)。1鋼結(jié)構(gòu)的概述1.1鋼結(jié)構(gòu)的特點(diǎn)材料的強(qiáng)度高，塑性和韌性好；鋼結(jié)構(gòu)構(gòu)件斷面小、自重輕；鋼結(jié)構(gòu)制作簡(jiǎn)便，加工周期短；鋼結(jié)構(gòu)材質(zhì)性能均勻，易于檢測(cè)和控制，可靠性高；鋼結(jié)構(gòu)建筑易于改造，原料可重復(fù)使用，節(jié)省資源，環(huán)保資源；鋼結(jié)構(gòu)建筑可以實(shí)現(xiàn)大跨度、大空間結(jié)構(gòu)；耐腐蝕性能差，涂料維護(hù)費(fèi)用高；鋼材耐熱但不耐火。1.2建筑鋼結(jié)構(gòu)的結(jié)構(gòu)形式單層鋼結(jié)構(gòu)（重型鋼結(jié)構(gòu)）工業(yè)廠房；大型空間（大跨度）鋼結(jié)構(gòu)；高層鋼結(jié)構(gòu)；高聳結(jié)構(gòu)；橋梁鋼結(jié)構(gòu)；輕鋼結(jié)構(gòu)；住宅鋼結(jié)構(gòu)；容器和其它構(gòu)筑物。1.3鋼結(jié)構(gòu)部件主要連接型式鋼結(jié)構(gòu)構(gòu)件的連接型式：焊接、鉚接、螺栓連接、螺栓連接和焊接組合連接。 焊接：構(gòu)造簡(jiǎn)單，制造方便，易于自動(dòng)化操作，不削弱構(gòu)件截面，省鋼，經(jīng)濟(jì)。缺點(diǎn)是產(chǎn)生焊接應(yīng)力和焊接變形。 鉚接：韌性和塑性好，傳力均勻可靠，易于檢查質(zhì)量，缺點(diǎn)是費(fèi)工，不經(jīng)濟(jì)。 螺栓連接：拆裝方便，操作簡(jiǎn)單，不需要特殊設(shè)備，常用于安裝節(jié)點(diǎn)的連接和裝拆式結(jié)構(gòu)中。 高強(qiáng)螺栓連接：受力性能好，耐疲勞好，施工簡(jiǎn)便，可拆卸，易于掌握操作方法，將逐步取代鉚接。1.4鋼結(jié)構(gòu)構(gòu)件主要截面類型鋼板、角鋼、槽鋼、工字鋼、H型鋼、T型鋼、圓鋼、方管、圓管、十字型、箱形、三角形、多邊型及其組合。2鋼材的性能2.1鋼材的性能2.1.1鋼材的力學(xué)性能強(qiáng)度——抗拉強(qiáng)度、屈服強(qiáng)度；塑性——延伸率、斷面收縮率；韌性——沖擊吸收功；鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的準(zhǔn)則是以構(gòu)件最大應(yīng)力達(dá)到材料屈服點(diǎn)作為極限狀態(tài)，而把鋼材的極限強(qiáng)度視為局部應(yīng)力高峰的安全儲(chǔ)備，這樣能同時(shí)滿足構(gòu)件的強(qiáng)度與剛度要求，因而對(duì)承重結(jié)構(gòu)的選材，要求同時(shí)保證抗拉強(qiáng)度和屈服點(diǎn)的強(qiáng)度指標(biāo)。2.1.2鋼材的工藝性能①加工性能把鋼材加工成所需的結(jié)構(gòu)構(gòu)件，需歷經(jīng)一系列的工序，包括有各種機(jī)加工，切割，冷、熱矯正以及焊接等，鋼材的工藝性能應(yīng)滿足這些工序的需要，不能在加工過程中出現(xiàn)鋼材開裂或材質(zhì)受損的現(xiàn)象。②冷彎性能鋼材的冷彎性能是通過試件180°彎曲試驗(yàn)來判斷的一種綜合性能。反映鋼材的塑性和對(duì)冷加工的適應(yīng)程度以外，還能暴露冶金缺陷。冷彎性能是評(píng)價(jià)鋼材工藝性能和力學(xué)性能以及鋼材質(zhì)量的一項(xiàng)綜合指標(biāo)，彎曲試驗(yàn)是鑒定鋼材質(zhì)量的一項(xiàng)有效措施。③可焊性可焊性是指鋼材對(duì)焊接工藝的適應(yīng)能力，包括有兩方面的要求：一是通過一定的焊接工藝能保證焊接接頭具有良好的力學(xué)性能；二是施工過程中，選擇適宜的焊接材料和焊接工藝參數(shù)后，有可能避免焊縫金屬和鋼材熱影響區(qū)產(chǎn)生熱、冷裂紋的敏感性。2.1各種因素對(duì)鋼材性能的影響①化學(xué)成分的影響對(duì)碳素結(jié)構(gòu)鋼，常規(guī)的化學(xué)成分分析是指碳、硅、錳、硫、磷（C、Si、Mn、S、P）五元素。其中，碳是形成鋼材強(qiáng)度的主要元素，并直接影響鋼材的可焊性，隨著含碳量的增加，鋼材的硬度和耐磨性、屈服點(diǎn)和抗拉強(qiáng)度都將提高，但塑性和韌性，尤其是負(fù)溫沖擊韌性下降很多，冷彎性能明顯下降，可焊性下降。硅（Si）通常作為脫氧劑加入普通碳素鋼中，用以冶煉質(zhì)量較高的鎮(zhèn)定鋼。錳（Mn）是一種弱脫氧劑，適當(dāng)?shù)暮i量可以有效地增加鋼材的強(qiáng)度、硬度和耐磨性，同時(shí)又能消除硫、氧對(duì)鋼材的熱脆影響，但含量過高，冷裂紋形成傾向?qū)⒊蔀閱栴}。硫（S）和磷（P）在碳素結(jié)構(gòu)鋼中屬于雜質(zhì)，是有害元素。硫的存在可能導(dǎo)致鋼材的熱脆現(xiàn)象，磷亦是一個(gè)易于偏析的元素。②冶煉過程的影響鋼在冶煉過程中，生成有氧化鐵及其固熔體雜質(zhì)，會(huì)增加鋼的熱脆性，使鋼的軋制性能變壞。故在澆注前，應(yīng)對(duì)鋼水進(jìn)行脫氧處理，根據(jù)冶煉過程的脫氧程度，鋼材分為沸騰鋼、半鎮(zhèn)靜鋼、鎮(zhèn)靜鋼。沸騰鋼一般用錳脫氧；鎮(zhèn)靜鋼一般用硅為脫氧劑；脫氧程度介于沸騰鋼與鎮(zhèn)定鋼之間的鋼稱為半鎮(zhèn)靜鋼，它是用較少的硅進(jìn)行脫氧，脫氧劑的用量約為鎮(zhèn)定鋼的1/2～1/3。③軋制過程的影響軋制型材規(guī)格愈小，一般來說強(qiáng)度愈高，而且塑性及沖擊韌性也比較好。④熱處理的影響鋼的熱處理就是將鋼在固態(tài)范圍內(nèi)施以不同的加熱、保溫和冷卻，籍以改變其性能的一種工藝。⑤鋼材缺陷鋼材缺陷包括表面質(zhì)量、內(nèi)部缺陷和化學(xué)成分偏析以及力學(xué)性能不合格等幾方面。3構(gòu)件的截面承載力—強(qiáng)度3.1軸心受力構(gòu)件的強(qiáng)度計(jì)算構(gòu)件以全截面平均應(yīng)力達(dá)到屈服強(qiáng)度為強(qiáng)度極限狀態(tài)。設(shè)計(jì)時(shí)，作用在軸心受力構(gòu)件中的外力N應(yīng)滿足：構(gòu)件以凈截面的平均應(yīng)力達(dá)到屈服強(qiáng)度為強(qiáng)度極限狀態(tài)。設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)滿足：軸心受力構(gòu)件的剛度通常用長(zhǎng)細(xì)比來衡量，長(zhǎng)細(xì)比越大，表示構(gòu)件剛度越??；因此設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)使構(gòu)件長(zhǎng)細(xì)比不超過規(guī)定的容許長(zhǎng)細(xì)比：3.2受彎構(gòu)件的強(qiáng)度和剛度①梁的抗彎強(qiáng)度應(yīng)滿足：?jiǎn)蜗驈澢p向彎曲Mx、My——梁截面內(nèi)繞x、y軸的最大彎矩設(shè)計(jì)值；Wnx、Wny——截面對(duì)x、y軸的凈截面模量；x、y——截面對(duì)x、y軸的有限塑性發(fā)展系數(shù)；f——鋼材抗彎設(shè)計(jì)強(qiáng)度；②梁的抗剪強(qiáng)度：Vy——計(jì)算截面沿腹板平面作用的剪力；Sx——計(jì)算剪應(yīng)力處以上或以下毛截面對(duì)中和軸的面積矩；Ix——毛截面慣性矩；fv——鋼材抗剪設(shè)計(jì)強(qiáng)度；t——計(jì)算點(diǎn)處板件的厚度。3.3按強(qiáng)度條件選擇梁截面3.3.1型鋼梁截面的選擇只需根據(jù)計(jì)算所得到的梁中最大彎矩按公式求出需要的凈截面模量，然后在型鋼規(guī)格表中選擇截面模量接近的Wnx的型鋼做為試選截面。3.3.2組合梁截面的選擇梁的內(nèi)力較大時(shí)，需采用組合梁。常用的形式為由三塊鋼板焊成的工字形截面。組合梁的截面選擇設(shè)計(jì)包括：確定截面高度、腹板尺寸和翼緣尺寸。①截面高度以受均布荷載的簡(jiǎn)支梁為例：梁的經(jīng)濟(jì)高度he，經(jīng)驗(yàn)公式：綜上所述，梁的高度應(yīng)滿足：②腹板尺寸腹板高度hw梁高確定以后腹板高也就確定了，腹板高為梁高減兩個(gè)翼緣的厚度，在取腹板高時(shí)要考慮鋼板的尺寸規(guī)格，一般使腹板高度為50mm的模數(shù)。腹板厚度tw抗剪強(qiáng)度要求：局部穩(wěn)定和構(gòu)造因素：③翼緣板尺寸根據(jù)翼緣所需要的截面慣性矩確定翼緣板尺寸：4單個(gè)構(gòu)件的穩(wěn)定性承載能力4.1軸心受壓構(gòu)件整體穩(wěn)定計(jì)算(彎曲屈曲)理想軸心壓桿的彈性彎曲屈曲此式只適合在彈性狀態(tài)σcr≤fp,即的細(xì)長(zhǎng)桿時(shí),才適用。4.2梁的整體穩(wěn)定系數(shù)4.2.1單向受純彎曲雙軸對(duì)稱工字形等截面梁臨界彎矩：臨界應(yīng)力：整體穩(wěn)定驗(yàn)算：整體穩(wěn)定系數(shù)：非Q235鋼：4.2.2一般梁的整體穩(wěn)定系數(shù)非均勻受彎－－引入等效彎矩系數(shù)βb；非雙軸對(duì)稱工形截面－－引入不對(duì)稱影響系數(shù)ηb；初始缺陷、殘余應(yīng)力－－取比例極限fp＝0.6fy；彈塑性失穩(wěn)－－當(dāng)φb>0.6時(shí)用代替。焊接工字形截面梁：軋制普通工字鋼簡(jiǎn)支梁：查表軋制槽鋼簡(jiǎn)支梁：4.2.3特殊情況構(gòu)造符合下列情況之一，可不計(jì)算梁的整體穩(wěn)定：a)有鋪板密布在梁的受壓翼緣并與其牢固連接，能阻止梁受壓翼緣的側(cè)向位移時(shí)。b)工字形或H形截面簡(jiǎn)支梁受壓翼緣的自由長(zhǎng)度l1與其寬度b1之比不超過規(guī)范規(guī)定數(shù)值時(shí)。c)對(duì)箱形截面簡(jiǎn)支梁h/b0≤6且l1/b0≤95（235/fy）時(shí).5焊縫的構(gòu)造與計(jì)算5.1對(duì)接焊縫5.1.1對(duì)接焊縫截面：焊縫截面厚度－－焊縫所連接板件的較薄厚度；焊縫截面計(jì)算長(zhǎng)度－－采用引弧板時(shí)，焊縫全長(zhǎng)有效；未采用引弧板時(shí)，計(jì)算焊縫長(zhǎng)度=焊縫長(zhǎng)度減去2t。t為對(duì)接接頭中為連接件的較小厚度；在T形接頭中為腹板厚度;5.1.2對(duì)接焊縫的計(jì)算（1）軸心受力的對(duì)接焊縫①直縫其中，N—軸心拉力或壓力tw—焊縫厚度（不同板連接時(shí)為較小板厚）lw—焊縫計(jì)算長(zhǎng)度，有引弧板lw＝L，無(wú)引弧板lw＝L－2t（較小板厚）—對(duì)接焊縫抗拉或抗壓設(shè)計(jì)強(qiáng)度強(qiáng)度②斜縫其中，lw—斜焊縫計(jì)算長(zhǎng)度，—對(duì)接焊縫抗剪設(shè)計(jì)強(qiáng)度強(qiáng)度規(guī)范規(guī)定，當(dāng)，可不驗(yàn)算（2）受彎受剪的對(duì)接焊縫：5.2角焊縫5.2.1尺寸限制：焊腳尺寸對(duì)于手工焊角焊縫應(yīng)滿足hf≥1.5，其中t為較厚焊件厚度（單位：mm）；當(dāng)焊件厚度等于或小于4mm時(shí)，則hf等于焊件厚度。最大焊腳尺寸不宜大于較薄焊件厚度的1.2倍（鋼管結(jié)構(gòu)除外）。對(duì)板邊緣的角焊縫，則應(yīng)滿足hf≤t1（t1≤6mm）或hf≤t1-(1～2)mm（t1＞6mm）。側(cè)面角焊縫和正面角焊縫的計(jì)算長(zhǎng)度不得小于8hf和40mm側(cè)面角焊縫的計(jì)算長(zhǎng)度也不宜大于60mm5.2.2角焊縫的計(jì)算（1）直角角焊縫強(qiáng)度計(jì)算的基本公式（2）角焊縫連接的計(jì)算1、軸心力作用下角焊縫的計(jì)算，斜焊縫的計(jì)算式為承受軸心力的角鋼角焊縫計(jì)算①兩邊僅用兩條側(cè)面角焊縫連接時(shí)②三面圍焊時(shí)再通過平衡關(guān)系③T形截面牛腿角焊縫連接計(jì)算6結(jié)語(yǔ)鋼結(jié)構(gòu)的發(fā)展前景廣闊，奧運(yùn)場(chǎng)館的建設(shè)、西部大開發(fā)的實(shí)施、城市化和工業(yè)化步伐的進(jìn)一步加快、重大基礎(chǔ)設(shè)施工程的上馬等等，均為中國(guó)鋼結(jié)構(gòu)發(fā)展提供了十分廣闊的