鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計原理 課件全套 第1-6章 緒論、鋼結(jié)構(gòu)材料 -拉彎壓彎構(gòu)件

鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計原理課程介紹鋼結(jié)構(gòu)是土木工程核心專業(yè)課程，國家注冊結(jié)構(gòu)師考試主要科目之一鋼結(jié)構(gòu)課程主要內(nèi)容：①

材料

②

構(gòu)件

③節(jié)點連接屬于鋼結(jié)構(gòu)課程基礎(chǔ)階段：鋼結(jié)構(gòu)基本原理1、緒論

2、鋼結(jié)構(gòu)的材料

3、鋼結(jié)構(gòu)的連接

4、軸心受力構(gòu)件設(shè)計

5、受彎構(gòu)件設(shè)計6、拉彎壓彎構(gòu)件設(shè)計

課程介紹與其它課程關(guān)系高等數(shù)學(xué)

大學(xué)物理

理論力學(xué)

材料力學(xué)

結(jié)構(gòu)力學(xué)

混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計原理

鋼結(jié)構(gòu)結(jié)構(gòu)設(shè)計原理

鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計

畢業(yè)設(shè)計

混凝土及砌體結(jié)構(gòu)設(shè)計

第一章

緒

論1、

鋼結(jié)構(gòu)發(fā)展歷程2、

鋼結(jié)構(gòu)特點及應(yīng)用范圍3、鋼結(jié)構(gòu)組成4、

鋼結(jié)構(gòu)的極限狀態(tài)5、鋼結(jié)構(gòu)的發(fā)展方向6、課程內(nèi)容和學(xué)習建議主要內(nèi)容：鋼結(jié)構(gòu)建筑的前世今生我國早期鋼結(jié)構(gòu)第一章

概

述1935年9月

紅軍強渡大渡河大渡河瀘定橋始建于清康熙年間（1705年）鐵索橋長103.67米，寬3米鋼結(jié)構(gòu)建筑的前世今生我國早期鋼結(jié)構(gòu)第一章

概

述開封鐵塔始建于北宋年間（1049年）高55.88米在900多年中，歷經(jīng)了37次地震

18次大風，15次水患鋼結(jié)構(gòu)建筑的前世今生18世紀末在英國建造房屋時開始使用鋼材第一章

概

述鋼結(jié)構(gòu)建筑的前世今生19世紀前半期：約瑟夫帕克斯頓設(shè)計倫敦水晶宮展覽館（鐵框架技術(shù)發(fā)展頂峰）第一章

概

述1851年世界首屆工業(yè)博覽會鋼結(jié)構(gòu)建筑的前世今生1889年法國：古斯塔夫埃菲爾設(shè)計巴黎埃菲爾鐵塔第一章

概

述（塔高330米）鋼結(jié)構(gòu)建筑的前世今生舊金山金門大橋（1937年）悉尼歌劇院（1973年）第一章

概

述帝國大廈（1931年）鋼結(jié)構(gòu)建筑的前世今生我國鋼結(jié)構(gòu)建筑發(fā)展1907年產(chǎn)鋼0.85萬噸1950年產(chǎn)鋼61萬噸1978年產(chǎn)鋼3178萬噸2000年產(chǎn)鋼1.2億噸2019年產(chǎn)鋼10.3億噸第一章

概

述2000年產(chǎn)鋼1.3億噸第一章

概

述鋼結(jié)構(gòu)建筑的前世今生傳承傳統(tǒng)的革命精神展現(xiàn)今日發(fā)展之輝煌鋼結(jié)構(gòu)建筑的前世今生我國鋼結(jié)構(gòu)建筑發(fā)展第一章

概

述鋼結(jié)構(gòu)建筑的前世今生我國鋼結(jié)構(gòu)建筑發(fā)展第一章

概

述世界十大奇跡建筑之一主樓52層

，配樓44層鋼結(jié)構(gòu)建筑的前世今生我國鋼結(jié)構(gòu)建筑發(fā)展寶能環(huán)球中心盛京大劇院院市府恒隆廣場第一章

概

述第一章

概

述鋼結(jié)構(gòu)第一章

概

述鋼結(jié)構(gòu)沈陽渾河?xùn)|塔橋第一章

概

述鋼結(jié)構(gòu)沈陽渾河富民橋第一章

概

述鋼結(jié)構(gòu)沈陽渾河長青橋第一章

概

述鋼結(jié)構(gòu)沈陽渾河三好橋1.1、鋼結(jié)構(gòu)特點自重輕：相同跨度相同荷載，質(zhì)量相當于混凝土構(gòu)件1/3-1/4優(yōu)勢第一章

概

述1.1、鋼結(jié)構(gòu)特點優(yōu)勢第一章

概

述鋼材的強度高而質(zhì)量輕承受同樣的荷載，鋼構(gòu)件比其他材料輕：強度/密度比值大。做成跨越結(jié)構(gòu)，無效荷載最低；做成柱子，占建筑面積最小。構(gòu)件輕，適合于交通不便的地區(qū)。有雙重性：風荷載大的地區(qū)要防屋蓋結(jié)構(gòu)被風吸力掀起。1.1、鋼結(jié)構(gòu)特點1.1.2鋼結(jié)構(gòu)的優(yōu)點第一章

概

述鋼材塑性（延性）和韌性好較好的變形能力，不會突然斷裂；超靜定結(jié)構(gòu)可以利用內(nèi)力重分布；地震作用下有良好的吸能能力；韌性好，能較好地抵抗沖擊作用。另一方面，注意避免脆性斷裂的可能性：選材、構(gòu)造、施工。1.1.2鋼結(jié)構(gòu)的優(yōu)點材質(zhì)均勻：符合基本假定，利于力學(xué)有限元分析第一章

概

述1.1.2鋼結(jié)構(gòu)的優(yōu)點第一章

概

述比其他材料更接近理想材料質(zhì)地比混凝土均勻；各向同性優(yōu)于木材；具有較大的線彈性范圍。

因此：鋼結(jié)構(gòu)比較符合材料力學(xué)的基本假定；大多數(shù)情況可以直接應(yīng)用材料力學(xué)的計算公式—簡便、夠精確，但穩(wěn)定性能和脆性斷裂等問題涉及專門的力學(xué)知識；鋼材和理想材料還是有差距，有些鋼材存在分層問題；鋼板有方向性，使用時要發(fā)揮其優(yōu)良的一面：沿輥軋方向受力。1.1.2鋼結(jié)構(gòu)的優(yōu)點工業(yè)化程度高：精確度較高，便于質(zhì)量控制第一章

概

述1.1、鋼結(jié)構(gòu)特點第一章

概

述施工優(yōu)勢原材料是鋼板和型鋼，具有半成品性質(zhì)。

工廠制作階段：機械化，自動化。包括切割、制孔和焊接等，節(jié)省工時，提高精度。

工地安裝階段：現(xiàn)場占地少，施工期限短。機械吊裝，螺栓緊固，少量焊接。迅速交付使用，資金回收時間短。容易加固，改建。能夠做成可拆遷結(jié)構(gòu)。1.1.2鋼結(jié)構(gòu)的優(yōu)點施工周期短：提高使用效率火神山醫(yī)院七天交付使用第一章

概

述1.1.2鋼結(jié)構(gòu)的優(yōu)點生態(tài)環(huán)境好第一章

概

述1.1.2、鋼結(jié)構(gòu)的缺點劣勢耐火性差1小時42分110層大廈轟然倒塌第一章

概

述1.1.2、鋼結(jié)構(gòu)的缺點劣勢耐火性差沈陽某廠房火災(zāi)后情況鋼屋架燒損變形節(jié)點高溫變形螺栓松動支撐高溫變形第一章

概

述1.1.2、鋼結(jié)構(gòu)的缺點劣勢耐腐蝕性差第一章

概

述1.1.2、鋼結(jié)構(gòu)的缺點劣勢第一章

概

述強度高的另一后果—容易屈曲（失穩(wěn)）強度高則桿件細長、板件纖薄。屈曲可以使構(gòu)件提前失效，強度不能充分發(fā)揮作用(尤其是高強鋼)。穩(wěn)定計算比較復(fù)雜，超出材料力學(xué)范圍。初始幾何缺陷應(yīng)加以考慮：初彎曲、初傾斜。受壓不如受拉，和混凝土剛好相反，組合起來相得益彰。1.1.2、鋼結(jié)構(gòu)的缺點劣勢對缺陷較為敏感安裝缺陷焊接質(zhì)量缺陷構(gòu)件初始裂縫構(gòu)件尺寸缺陷致命性缺陷！第一章

概

述第一章

概

述鋼結(jié)構(gòu)對缺陷很敏感

鋼材出廠時就存在內(nèi)部缺陷；構(gòu)件在制作和安裝過程中會出現(xiàn)新的缺陷；設(shè)計計算中忽視缺陷的存在將造成承載力不足。2020.5.5廣州虎門大橋異常震顫第一章

概

述第一章

概

述1.2、鋼結(jié)構(gòu)的應(yīng)用大跨度結(jié)構(gòu)重形廠房受動力荷載影響結(jié)構(gòu)可拆卸結(jié)構(gòu)高聳及高層建筑容器及其他構(gòu)筑物輕型結(jié)構(gòu)第一章

概

述1.2.1高層及超高層鋼結(jié)構(gòu)原則：形成一個有效抵抗各種外加作用的整體，可靠而經(jīng)濟。形成幾何不可變體的一種方式：以平面結(jié)構(gòu)為基本承重結(jié)構(gòu)，加支撐。跨越結(jié)構(gòu)&高聳結(jié)構(gòu)第一章

概

述1.2.2輕型鋼結(jié)構(gòu)住宅第一章

概

述1.2.3大跨度空間鋼結(jié)構(gòu)第一章

概

述1.2.6特種鋼結(jié)構(gòu)第一章

概

述1.2.4橋梁鋼結(jié)構(gòu)第一章

概

述1.2.5壓力管道及容器第一章

概

述1.3鋼結(jié)構(gòu)的破壞形態(tài)1.3.1鋼材的塑性破壞塑性變形很大，經(jīng)歷時間又長的破壞叫塑性破壞，也稱延性破壞。塑性破壞是構(gòu)件應(yīng)力超過屈服點并達到抗拉極限強度后，構(gòu)件產(chǎn)生明顯的變形并斷裂。它是鋼材晶粒中對角面上的剪應(yīng)力超過抵抗能力而引起晶粒相對滑移的結(jié)果。第一章

概

述1.3鋼結(jié)構(gòu)的破壞形態(tài)1.3.1鋼材的塑性破壞塑性變形很大，經(jīng)歷時間又長的破壞叫塑性破壞，也稱延性破壞。塑性破壞是構(gòu)件應(yīng)力超過屈服點并達到抗拉極限強度后，構(gòu)件產(chǎn)生明顯的變形并斷裂。它是鋼材晶粒中對角面上的剪應(yīng)力超過抵抗能力而引起晶粒相對滑移的結(jié)果。第一章

概

述1.3鋼結(jié)構(gòu)的破壞形態(tài)1.3.2鋼材的脆性斷裂鋼材幾乎不出現(xiàn)塑性變形的突然破壞叫脆性斷裂。脆性破壞在破壞前無明顯變形，平均應(yīng)力小，按材料力學(xué)計算的名義應(yīng)力往往比屈服應(yīng)力多。脆性斷裂沒有任何預(yù)兆，破壞斷口平直并呈有光澤的晶粒狀。從力學(xué)的觀點來分析，脆性破壞是由于拉應(yīng)力超過晶體抗拉能力而產(chǎn)生的。第一章

概

述1.3鋼結(jié)構(gòu)的破壞形態(tài)1.3.3影響脆性斷裂的因素（1）鋼材質(zhì)量差。（2）結(jié)構(gòu)構(gòu)件構(gòu)造不當。（3）較大的動力荷載與較低溫的環(huán)境溫度下工作。焊接結(jié)構(gòu)中容易出現(xiàn)的脆性斷裂的原因：（1）焊縫經(jīng)常會或多或少存在些缺陷，如裂紋、欠焊、夾渣和氣孔等，這些缺陷能夠成為斷裂的起源。（2）焊接后結(jié)構(gòu)存在殘余應(yīng)力。殘余應(yīng)力未必是破壞的主因，但和其他因素結(jié)合在一起，可能導(dǎo)致開裂。（3）焊接結(jié)構(gòu)的連接往往有較大的剛性，當焊接結(jié)構(gòu)出現(xiàn)三條相互垂直的焊縫時，材料的塑性變形就很難發(fā)展。（4）焊接使結(jié)構(gòu)形成連續(xù)的整體，一旦裂紋發(fā)展,就有可能一斷到底，不像在鉚接結(jié)構(gòu)中裂紋常在接縫處終止。第一章

概

述1.3鋼結(jié)構(gòu)的破壞形態(tài)1.3.4脆性斷裂的防止1.焊縫：原始裂紋尺寸的控制主要由保證施工質(zhì)量和加強檢驗來解決。2.應(yīng)力：構(gòu)件的實際應(yīng)力不僅與荷載的大小有關(guān)，也與構(gòu)造的形狀及施焊的條件有關(guān)。3.材料韌性：為了防止斷裂，結(jié)構(gòu)的材料應(yīng)根據(jù)其所處的條件具備一定的韌性。4.結(jié)構(gòu)形式：優(yōu)良的結(jié)構(gòu)形式可以減小斷裂的不良后果，把結(jié)構(gòu)設(shè)計成超靜定的，即有贅余構(gòu)件，可以減少斷裂造成的損失。5.鋼材選用：設(shè)計焊接結(jié)構(gòu)，在選用鋼材時應(yīng)該從防止脆斷的角度加以考慮。第一章

概

述1.4鋼結(jié)構(gòu)的發(fā)展趨勢1.4.1結(jié)構(gòu)用鋼的新發(fā)展高性能、高強度鋼、低屈服點鋼和耐火鋼的開發(fā)和應(yīng)用。第一章

概

述1.4鋼結(jié)構(gòu)的發(fā)展趨勢1.4.3設(shè)計方法的新發(fā)展目前大多數(shù)國家采用計算長度法計算鋼結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定問題，采用一階分析求解結(jié)構(gòu)內(nèi)力。此方法不能考慮二階效應(yīng)影響，不能精確考慮結(jié)構(gòu)體系與構(gòu)件之間的相互影響。故需要開展對整個結(jié)構(gòu)體系進行二階非彈性分析，即所謂高等分析是一個正在發(fā)展和完善的新設(shè)計方法，而且是一種較精確的方法。在近期內(nèi)這兩種方法將并存，并獲得共同的發(fā)展。今后，隨著計算機技術(shù)的發(fā)展，高等分析和設(shè)計法將逐漸成為主要的設(shè)計方法。第一章

概

述1.5本課程的任務(wù)和特點1.5.1本課程的主要任務(wù)本課程主要講述鋼結(jié)構(gòu)的材料特點、鋼結(jié)構(gòu)在各個領(lǐng)域的應(yīng)用及發(fā)展狀況、鋼結(jié)構(gòu)基本構(gòu)件的受力性能及其設(shè)計原理、鋼結(jié)構(gòu)的脆性破壞和塑性破壞形態(tài)以及鋼結(jié)構(gòu)的發(fā)展趨勢，其目的是使學(xué)生認識鋼結(jié)構(gòu)的特點、受力性能和應(yīng)用的知識，掌握鋼結(jié)構(gòu)基本構(gòu)件和連接的設(shè)計方法，為進行較復(fù)雜鋼結(jié)構(gòu)的設(shè)計和研究打下基礎(chǔ)。第一章

概

述1.5本課程的任務(wù)和特點1.5.2學(xué)習本課程需要注意的特點（1）鋼結(jié)構(gòu)的材料（2）鋼結(jié)構(gòu)的應(yīng)用（3）鋼結(jié)構(gòu)的正常使用極限狀態(tài)和破壞形態(tài)（4）鋼結(jié)構(gòu)的發(fā)展趨勢（5）材料力學(xué)課程是學(xué)習本課程的重要理論基礎(chǔ)（6）學(xué)會應(yīng)用設(shè)計規(guī)范（7）結(jié)構(gòu)構(gòu)造知識和構(gòu)造規(guī)定鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計原理第二章

鋼結(jié)構(gòu)材料鋼結(jié)構(gòu)對材料的要求鋼材的主要性能影響鋼材性能的因素鋼材的類別及選用主要內(nèi)容：重點：鋼結(jié)構(gòu)對材料的要求鋼材的類別及選用第二章

鋼結(jié)構(gòu)材料2.1鋼結(jié)構(gòu)對材料的要求較高的強度。即抗拉強度

fu和屈服強度

fy比較高。足夠的應(yīng)變能力。即塑性和韌性性能好。良好的加工和可焊性能。即適合冷、熱加工，良好的可焊性。專用的特種性能。即應(yīng)有耐候、耐火、Z向性能要求。《鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計規(guī)范》(GB50017—2017)推薦的普通碳素結(jié)構(gòu)鋼Q235鋼和低合金高強度結(jié)構(gòu)鋼Q345、Q390、Q420及Q460是符合上述要求的。選用GB50017規(guī)范還未推薦的鋼材時，需有可靠依據(jù)。以確保鋼結(jié)構(gòu)的質(zhì)量。第二章

鋼結(jié)構(gòu)材料2.2鋼材的主要性能2.2.1強度

比例極限fP、彈性極限fe

這是應(yīng)力-應(yīng)變圖中直線段的最大應(yīng)力值。嚴格地說，比f

P略高處還有彈性極限，但彈性極限與f

P極其接近，所以通常略去彈性極限的點，把f

P看做是彈性極限。屈服點fy

應(yīng)變

在

fP之后不再與應(yīng)力成正比，而是漸漸加大，應(yīng)力-應(yīng)變間成曲線關(guān)系，一直到屈服點?？估瓘姸萬u

屈服平臺之后，應(yīng)變增長時又需有應(yīng)力的增長，但相對地說·應(yīng)變增加得快，呈現(xiàn)曲線關(guān)系直到最高點。伸長率伸長率是斷裂前試件的永久變形與原標定長度的百分比。取圓形試件直徑d的五倍或十倍為標定長度，其相應(yīng)的伸長率用δ5和δ10表示，伸長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，這種能力使材料經(jīng)受剪切、沖壓、彎曲及錘擊所產(chǎn)生的局部屈服而無明顯損壞。第二章

鋼結(jié)構(gòu)材料2.2鋼材的主要性能屈服點是建筑鋼材的一個重要力學(xué)特性，其意義是：1．作為結(jié)構(gòu)計算中材料強度標準，或材料抗力標準。應(yīng)力達到fy時的應(yīng)變與fP時的應(yīng)變較接近，可以認為應(yīng)力達到fy時為彈性變形的終點。同時，達到fy

后在一個較大的應(yīng)變范圍內(nèi)應(yīng)力不會繼續(xù)增加，表示結(jié)構(gòu)一時喪失繼續(xù)承擔更大荷載的能力，故此以fy作為彈性計算時強度的標準。2．形成理想彈塑性體的模型，為發(fā)展鋼結(jié)構(gòu)計算理論提供基礎(chǔ)。

fy之前，鋼材近于理想彈性體，

fy之后，塑性應(yīng)變范圍很大而應(yīng)力保持不增長，所以接近理想塑性體。因此，可以用兩根直線的圖形作為理想彈塑性體的應(yīng)力-應(yīng)變模型。鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計規(guī)范對塑性設(shè)計的規(guī)定，就以材料是理想彈塑性體的假設(shè)為依據(jù)，忽略了應(yīng)變硬化的有利作用。第二章

鋼結(jié)構(gòu)材料2.2鋼材的主要性能2.2.2塑性塑性是指鋼材破壞前產(chǎn)生塑性變形的能力,可由靜力拉伸試驗得到的力學(xué)性能指標伸長率δ和截面收縮率Ψ來衡量。

δ和Ψ數(shù)值愈大，表明鋼材塑性愈好。截面收縮率Ψ是頸縮斷口截面面積的縮減值與原截面面積的比值，以百分數(shù)表示。Ψ可反映鋼材在三向拉應(yīng)力狀態(tài)下的最大塑性變形能力，這對高層建筑結(jié)構(gòu)用鋼板考慮Z向(厚度方向)抗層狀撕裂時更為重要。屈服點、抗拉強度和伸長率是鋼材的三個重要力學(xué)性能指標。鋼結(jié)構(gòu)中所采用的鋼材都應(yīng)滿足鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計規(guī)范對這三項力學(xué)性能指標的要求。第二章

鋼結(jié)構(gòu)材料2.2鋼材的主要性能2.2.3Z向性能Z向性能即鋼板在厚度方向的抗層狀撕裂性能，可用厚度方向的截面收縮率進行衡量。試驗時，試件應(yīng)取厚度方向，并采用摩擦焊將試件兩端加長，以便于夾持。根據(jù)《建筑結(jié)構(gòu)用鋼板》(GB/T19879-2015)的規(guī)定，對于厚度方向性能的鋼板分3種厚度方向性能級別，即Z15、Z25和Z35，它們分別表示其Ψz≥15%、25%和35%。第二章

鋼結(jié)構(gòu)材料2.2.4沖擊韌性

衡量鋼材抗沖擊性能的指標是鋼材的韌性。韌性是鋼材在塑性變形和斷裂過程中吸收能量的能力。韌性指標用沖擊韌性值表示，用沖擊試驗獲得。沖擊試驗一般采用截面10mm×10mm、長55mm且中間開有V形缺口的試件，放在沖擊試驗機上用擺錘擊斷(圖2.4)，并得出其吸收(消耗)的沖擊功Akv(單位J)，以作為沖擊韌性指標。Akv值愈大，則鋼材的韌性愈好。韌性值受溫度影響，溫度低于某值時將急劇降低。設(shè)計處于不同環(huán)境溫度的重要結(jié)構(gòu),尤其是受動載作用的結(jié)構(gòu)時，要根據(jù)相應(yīng)的環(huán)境溫度對應(yīng)提出常溫(20±5℃)沖擊韌性、0℃沖擊韌性或負溫(-20℃或-40℃)沖擊韌性的保證要求。2.2鋼材的主要性能第二章

鋼結(jié)構(gòu)材料2.2.5冷彎性能根據(jù)試樣厚度，按規(guī)定的彎心直徑將試樣彎曲180度，其表面及側(cè)無裂紋或分層則為“冷彎試驗合格”?！袄鋸澰囼灪细瘛币环矫嫱扉L率符合規(guī)定一樣，表示材料塑性變形能力符合要求，另一方面表示鋼材的冶金質(zhì)量(顆粒結(jié)晶及非金屬夾雜分布，甚至在一定程度上包括可焊性)符合要求，因此，冷彎性能是判別鋼材塑性變形能力及冶金質(zhì)量的綜合指標。重要結(jié)構(gòu)中需要有良好的冷熱加工的工藝性能時，應(yīng)有冷彎試驗合格保證。2.2鋼材的主要性能第二章

鋼結(jié)構(gòu)材料2.2.6可焊性可焊性是指采用一般焊接工藝就可完成合格的(無裂紋的)焊縫的性能。鋼材的可焊性受碳含量和合金元素含量的影響。碳含量在0.12％~0.20％范圍內(nèi)的碳素鋼，可焊性最好。碳含量再高可使焊縫和熱影響區(qū)變脆。2.2鋼材的主要性能第二章

鋼結(jié)構(gòu)材料2.2.7鋼材的耐火性和抗腐蝕性能2.2.7.1耐火性需滿足在一定高溫下，保持結(jié)構(gòu)在一定時間內(nèi)不致垮塌，以保證人員和重要物資安全撤離火災(zāi)現(xiàn)場。耐火鋼一般是在低碳鋼或低合金鋼中添加V（釩）、Ti（鈦）、Nb（鈮）合金元素，組成Nb-V-Ti合金體系?；蛟偌由倭緾r（鉻）、Mo（鉬）合金元素。具有耐火性能的鋼材，可根據(jù)防火要求的需要，不用或減薄防火涂料,故有良好的經(jīng)濟效果，且可加大使用空間。2.2鋼材的主要性能第二章

鋼結(jié)構(gòu)材料2.2鋼材的主要性能2.2.7鋼材的耐火性和抗腐蝕性能2.2.7.2抗腐蝕性能對建筑鋼材的抗腐蝕性能要求，不需要像對不銹鋼那樣的高要求，它只需滿足在自然環(huán)境下可裸露使用（如輸電鐵塔等），其抗腐蝕性提高到普通鋼材的6-8倍，即可獲得良好效果。具有抗腐蝕性能的鋼一般是在低碳鋼或低合金鋼中添加合金元素，如Cu、P、Cr、Ni等，以提高抗腐蝕性能。為取得鋼材的耐火、抗腐蝕性能，一般均是在低碳鋼或低合金鋼中添加與其相關(guān)的合金元素，且添加的某些合金元素可綜合提高鋼材性能（包括力學(xué)性能、Z向性能和可焊性能）。第二章

鋼結(jié)構(gòu)材料2.3影響鋼材性能的因素2.3.1化學(xué)成分的影響

鋼是含碳量小于2％的鐵碳合金，碳大于2％時則為鑄鐵。制造鋼結(jié)構(gòu)所用的材料有碳素結(jié)構(gòu)鋼中的低碳鋼、低合金結(jié)構(gòu)鋼和高性能建筑結(jié)構(gòu)用鋼。

碳素結(jié)構(gòu)鋼由純鐵、碳及雜質(zhì)元素組成，其中純鐵約占99％，碳及雜質(zhì)元素約占1％。

低合金結(jié)構(gòu)鋼中，除上述元素外還加入合金元素，后者總量通常不超過3％。碳及其他元素雖然所占比重不大，但對鋼材性能卻有重要影響。第二章

鋼結(jié)構(gòu)材料2.3.1化學(xué)成分的影響碳（C）碳是碳素結(jié)構(gòu)鋼中僅次于鐵的主要元素，是影響鋼材強度的主要因素，隨著含碳量的增加，鋼材強度提高，而塑性和韌性、尤其是低溫沖擊韌性下降，同時可焊性、抗腐蝕性、冷彎性能明顯降低。結(jié)構(gòu)用鋼的含碳量一般不應(yīng)超過0.22%，對焊接結(jié)構(gòu)應(yīng)低于0.2%。碳含量

：<0.25%低碳鋼0.25%-0.6%中碳鋼>0.6%高碳鋼純鐵滲碳體（Fe3C)珠光體：

純鐵+滲碳體鋼材強度2.3影響鋼材性能的因素第二章

鋼結(jié)構(gòu)材料2.3影響鋼材性能的因素2.3.1化學(xué)成分的影響錳（Mn）錳是一種弱脫氧劑，適量的錳含量可以有效地提高鋼材的強度，又能消除硫、氧對鋼材的熱脆影響，而不顯著降低鋼材的塑性和韌性。錳在碳素結(jié)構(gòu)鋼中的含量為0.3%-0.8%，在低合金鋼中一般為1.0%-1.7%。碳素鋼中為有益雜質(zhì)，低合金鋼中合金元素但Mn可降低金屬可焊性，應(yīng)限量使用第二章

鋼結(jié)構(gòu)材料2.3影響鋼材性能的因素2.3.1化學(xué)成分的影響硅（Si）硅是一種強脫氧劑，適量的硅可提高鋼材的強度，而對塑性、韌性、冷彎性能和可焊性無明顯不良影響。

但硅含量過大時，會惡化鋼材可焊性及抗銹蝕性。

碳素鋼中≤0.35%，合金鋼中≤0.5%-0.6%釩(V)、鈮(Nb)、鈦(Ti)

釩、鈮、鈦都能使鋼材晶粒細化。我國的低合金鋼都含有這三種元素，作為錳以外的合金元素，既可提高鋼材強度，又保持良好的塑性、韌性。第二章

鋼結(jié)構(gòu)材料2.3影響鋼材性能的因素2.3.1化學(xué)成分的影響鋁(Al)、鉻(Cr)、鎳(Ni)

鋁是強脫氧劑，用鋁進行補充脫氧，不僅進一步減少鋼中的有害氧化物，而且能細化晶粒。

保證低溫韌性，低合金鋼C\D\E級規(guī)定鋁含量≥0.015%

鉻和鎳是提高鋼材強度的合金元素，用于Q390鋼和Q420鋼。用于低合金高強度及高性能鋼第二章

鋼結(jié)構(gòu)材料2.3影響鋼材性能的因素2.3.1化學(xué)成分的影響硫（S）硫是一種有害元素，降低鋼材的塑性、韌性、可焊性、抗銹蝕性等，在高溫時使鋼材變脆，即熱脆。因此，鋼材中硫的含量不得超過0.05%，在焊接結(jié)構(gòu)中不超過0.045%。生成雜質(zhì)硫化鐵（易于熔化）熱脆：800-1000℃焊接出現(xiàn)裂縫減小沖擊韌性、影響疲勞性能和抗銹蝕能力。（嚴格控制含量0.045%-0.05%）

抗層間撕裂鋼（0.01%以下）第二章

鋼結(jié)構(gòu)材料2.3影響鋼材性能的因素2.3.1化學(xué)成分的影響磷(P)

磷既是有害元素也是能利用的合金元素。

磷是碳素鋼中的雜質(zhì)，它在低溫下使鋼變脆，這種現(xiàn)象稱為冷脆。在高溫時磷也能使鋼減少塑性。

但磷能提高鋼的強度和抗銹蝕能力。

含量0.045%以內(nèi)第二章

鋼結(jié)構(gòu)材料2.3影響鋼材性能的因素2.3.1化學(xué)成分的影響氧(O)、氮(N)

氧和氮也是有害雜質(zhì)，在金屬熔化的狀態(tài)下可以從空氣中進入。氧能使鋼熱脆，其作用比硫劇烈，氮能使鋼冷脆，與磷相似。第二章

鋼結(jié)構(gòu)材料2.3影響鋼材性能的因素2.3.2制作過程的影響1．冶煉鋼材的冶煉方法主要有平爐煉鋼、氧氣頂吹轉(zhuǎn)爐煉鋼、堿性側(cè)吹轉(zhuǎn)爐煉鋼及電爐煉鋼。在建筑鋼結(jié)構(gòu)中，主要使用氧氣頂吹轉(zhuǎn)爐生產(chǎn)的鋼材。目前氧氣頂吹轉(zhuǎn)爐鋼的質(zhì)量，由于生產(chǎn)技術(shù)的提高，已不低于平爐鋼的質(zhì)量。冶煉這一冶金過程形成鋼的化學(xué)成分與含量、鋼的金相組織結(jié)構(gòu)，不可避免地存在冶金缺陷，從而確定不同的鋼種、鋼號及其相應(yīng)的力學(xué)性能。冶煉：

脫碳、脫氧、脫磷、脫硫

去有害氣體、去雜渣

調(diào)成份第二章

鋼結(jié)構(gòu)材料2.3影響鋼材性能的因素2.3.2制作過程的影響2．澆鑄把熔煉好的鋼水澆鑄成鋼錠或鋼坯兩種方法：一種是澆入鑄模做成鋼錠，另一種是澆入連續(xù)澆鑄機做成鋼坯。鑄錠過程中因脫氧程度不同，最終成為鎮(zhèn)靜鋼、半鎮(zhèn)靜鋼與沸騰鋼。鎮(zhèn)靜鋼：強脫氧，氧氣雜質(zhì)少晶粒細缺陷不嚴重鋼在冶煉及澆鑄過程中會不可避免地產(chǎn)生冶金缺陷。常見的冶金缺陷有偏析、非金屬夾雜、氣孔及裂紋等等。這些缺陷都將影響鋼的力學(xué)性能。非金屬雜質(zhì)

（

硫化物

）、氣泡（澆筑時產(chǎn)生CO未及時排出）

第二章

鋼結(jié)構(gòu)材料2.3影響鋼材性能的因素2.3.2制作過程的影響3．軋制鋼材的軋制能使金屬的晶粒變細，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，其強度比厚板略高、澆鑄時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)的一缺陷。設(shè)計時應(yīng)盡量避免拉力垂直于板面的情況，以防止層間撕裂。第二章

鋼結(jié)構(gòu)材料2.3影響鋼材性能的因素2.3.2制作過程的影響4．熱處理

熱處理的目的在于取得高強度的同時能夠保持良好的塑性和韌性。正火屬于最簡單的熱處理：把鋼材加熱至850~900oC并保持一段時間后在空氣中自然冷卻，即為正火。如果鋼材在終止軋制時溫度正好控制在上述溫度范圍，可得到正火的效果，稱為正火軋制。回火是將鋼材重新加熱至650

oC并保溫一段時間，然后在空氣中自然冷卻。淬火是把鋼材加熱至900

oC以上，保溫一段時間，然后放入水或油中快速冷卻。淬火加回火也稱調(diào)質(zhì)處理，強度很高的鋼材，包括高強度螺栓的材料都要經(jīng)過調(diào)質(zhì)處理。第二章

鋼結(jié)構(gòu)材料2.3影響鋼材性能的因素（1）時效的影響時效硬化指鋼材僅隨時間的增長而轉(zhuǎn)脆，應(yīng)變時效:應(yīng)變硬化+時效硬化由于這些是使鋼材轉(zhuǎn)脆的性質(zhì)，所以有些重要結(jié)構(gòu)要求對鋼材進行人工時效（加速時效進行），然后測定其沖擊韌性，以保證結(jié)構(gòu)具有長期的抗脆性破壞能力。2.3.3影響鋼材性能的其他因素第二章

鋼結(jié)構(gòu)材料2.3影響鋼材性能的因素(2).溫度的影響鋼材對溫度相當敏感，溫度升高與降低都使鋼材性能發(fā)生變化。相比之下，低溫性能更重要。正溫范圍總的趨勢是隨著溫度的升高，鋼材強度降低，變形增大。約在200oC以內(nèi)鋼材性能沒有很大變化，430-540oC之間則強度(fy與fu)急劇下降；到600oC時強度很低不能承擔荷載。此外，250oC附近有蘭脆現(xiàn)象，約260-320oC時有徐變現(xiàn)象。

蘭脆現(xiàn)象指溫度在250oC左右的區(qū)間內(nèi)，fu有局部性提高，fy也有回升現(xiàn)象，同時塑性有所降低，材料有轉(zhuǎn)脆傾向。在蘭脆區(qū)進行熱加工，可能引起裂紋。

徐變現(xiàn)象指在應(yīng)力持續(xù)不變的情況下鋼材以很緩慢的速度繼續(xù)變形的現(xiàn)象。第二章

鋼結(jié)構(gòu)材料2.3影響鋼材性能的因素耐火鋼極大改善鋼材高溫下力學(xué)性能。耐火鋼隨溫度升高強度、彈模緩慢下降600℃時，耐火鋼強度高于室溫屈服強度2/3，彈性模量為室溫值的80%第二章

鋼結(jié)構(gòu)材料2.3影響鋼材性能的因素負溫效應(yīng)：在負溫范圍內(nèi)，fu和fy都增高但塑性變形能力減小，材料轉(zhuǎn)脆，對沖擊韌

性影響突出。T1和T2稱為溫度轉(zhuǎn)變區(qū)T0轉(zhuǎn)變溫度第二章

鋼結(jié)構(gòu)材料2.3影響鋼材性能的因素（3）應(yīng)力集中的影響

當截面完整性遭到破壞，如有裂紋(內(nèi)部的或表面的)、孔洞、刻槽、凹角時以及截面的厚度或?qū)挾韧蝗桓淖儠r，構(gòu)件中的應(yīng)力分布將變得很不均勻。在缺陷或截面變化處附近，應(yīng)力線曲折、密集、出現(xiàn)高峰應(yīng)力的現(xiàn)象稱為應(yīng)力集中。

孔邊應(yīng)力高峰處將產(chǎn)生雙向或三向的應(yīng)力。這是因為材料的某一點在x方向伸長的同時，在y方向(橫向)將要收縮，當板厚較大時還將引起z方向收縮。第二章

鋼結(jié)構(gòu)材料2.3影響鋼材性能的因素（4）殘余應(yīng)力與重復(fù)荷載的影響殘余應(yīng)力是鋼材在熱軋、氧割、焊接時的加熱和冷卻過程中產(chǎn)生的，在先冷卻部分常形成壓應(yīng)力，而后冷卻部分則形成拉應(yīng)力。殘余應(yīng)力對構(gòu)件的剛度和穩(wěn)定性都有降低。在重復(fù)荷載作用下，鋼材的破壞強度低于靜力作用下的抗拉強度,且呈現(xiàn)突發(fā)性的脆性破壞特征，這種破壞現(xiàn)象稱為鋼材的疲勞。第二章

鋼結(jié)構(gòu)材料2.4鋼材的類別及選用2.4.1鋼材的種類1．碳素結(jié)構(gòu)鋼碳素結(jié)構(gòu)鋼的牌號（簡稱鋼號）有Q235A、B、C及D。（其中的Q是屈服強度中屈字漢語拼音的字首，后接的阿拉伯字表示以N/mm2為單位屈服強度的大小）A、B、C或D等表示按質(zhì)量劃分的四類級別。最后還有一個表示脫氧方法的符號如

F,Z或b。從Q195到Q275，是按強度由低到高排列的；鋼材強度主要由其中碳元素含量的多少來決定，但與其他一些元素的含量也有關(guān)系。所以，鋼號的由低到高在較大程度上代表了含碳量的由低到高。第二章

鋼結(jié)構(gòu)材料2．低合金高強度結(jié)構(gòu)鋼低合金高強度結(jié)構(gòu)鋼是在鋼的冶煉過程中添加少量幾種合金元素使鋼的強度明顯提高，故稱低合金高強度結(jié)構(gòu)鋼。Q345、Q39O、Q420、Q460是鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計規(guī)范規(guī)定采用的鋼種。其符號的含義和碳素結(jié)構(gòu)鋼牌號的含義相同。每種鋼都包括A、B、C、D、E五種質(zhì)量等級，和碳素結(jié)構(gòu)鋼一樣，不同質(zhì)量等級是按對沖擊韌性的要求區(qū)分的。A級無沖擊功要求B級要求提供20℃沖擊功AKv≥34J（縱向）C級要求提供0℃沖擊功AKV≥34J（縱向）D級要求提供一20℃沖擊功AKv≥34J（縱向）E級要求提供一40℃沖擊功AKv≥27J（縱向）不同質(zhì)量等級對碳、硫、磷、鋁等含量的要求也有區(qū)別。低合金高強度結(jié)構(gòu)鋼的A、B級屬于鎮(zhèn)靜鋼，C、D、E級屬于特殊鎮(zhèn)靜鋼。2.4鋼材的類別及選用2.4.1鋼材的種類第二章

鋼結(jié)構(gòu)材料3.優(yōu)質(zhì)碳素結(jié)構(gòu)鋼優(yōu)質(zhì)碳素結(jié)構(gòu)鋼是碳素鋼經(jīng)過熱處理（如調(diào)質(zhì)處理和正火處理）得到的優(yōu)質(zhì)鋼。優(yōu)質(zhì)碳素結(jié)構(gòu)鋼與碳素結(jié)構(gòu)鋼的主要區(qū)別在于鋼中含雜質(zhì)元素較少，硫、磷含量都不大于0.035%，并且嚴格限制其他缺陷。根據(jù)《優(yōu)質(zhì)碳素結(jié)構(gòu)鋼》（GB/T699—2015），優(yōu)質(zhì)碳素結(jié)構(gòu)鋼共有31種品種。2.4鋼材的類別及選用2.4.1鋼材的種類第二章

鋼結(jié)構(gòu)材料4.優(yōu)質(zhì)鋼絲繩懸索結(jié)構(gòu)和斜張拉結(jié)構(gòu)的鋼索、桅桿結(jié)構(gòu)的鋼絲繩等通常都采用由高強鋼絲組成的平行鋼絲束、鋼絞線和鋼絲繩。高強鋼絲是由優(yōu)質(zhì)碳素鋼經(jīng)過多次冷拔而成，分為光面鋼絲和鍍鋅鋼絲兩種類型。鋼絲強度的主要指標是抗拉強度，其值在1570-1700N/mm2范圍內(nèi)，而屈服強度通常不作要求。高強鋼絲的伸長率較小，最低為4%，但高強鋼絲（和鋼索）卻有一個不同于一般結(jié)構(gòu)鋼材的特點——松弛，即在保持長度不變的情況下所承拉力隨時間延長而略有降低。

2.4鋼材的類別及選用2.4.1鋼材的種類第二章

鋼結(jié)構(gòu)材料2.4鋼材的類別及選用2.4.1鋼材的種類5.高性能建筑結(jié)構(gòu)用鋼根據(jù)現(xiàn)行國家標準《建筑結(jié)構(gòu)用鋼板》（GB/T19879-2015）的規(guī)定，高性能建筑結(jié)構(gòu)用鋼分為Q235GJ、Q345GJ、Q390GJ、Q420GJ、Q460GJ、Q500GJ、Q550GJ、Q620GJ、Q690GJ，數(shù)字表示屈服強度的大小，單位為“N/mm2”，GJ代表高性能建筑結(jié)構(gòu)用鋼。相比于同級別的低合金高強度結(jié)構(gòu)鋼，GJ系列鋼材中硫磷等有害元素含量得到限制（含硫量不超過0.010%）、微合金元素含量得到控制，屈服強度變化范圍小，塑性性能較好，有冷加工成型要求或抗震要求的構(gòu)件宜優(yōu)先采用。第二章

鋼結(jié)構(gòu)材料2.4鋼材的類別及選用2.4.1鋼材的種類6.耐候耐火鋼耐候鋼比碳素結(jié)構(gòu)鋼具有較好的耐腐蝕性能。耐候鋼是在鋼中加入少量的合金元素，如銅（Cu）、鉻（Cr）、鎳（Ni）、鉬（Mo）、鈮（Nb）、鈦（Ti）、鋯（Zr）、釩（V）等，使其在金屬基體表面上形成保護層，以提高鋼材的耐候性能。耐候鋼比碳素結(jié)構(gòu)鋼的力學(xué)性能高，沖擊韌性、特別是低溫沖擊韌性較好。它還具有良好的冷成型性、熱成型性和可焊性。第二章

鋼結(jié)構(gòu)材料2.4鋼材的類別及選用2.4.2鋼材的牌號鋼結(jié)構(gòu)用鋼的一般牌號，是采用國家標準《碳素結(jié)構(gòu)鋼》（GB/T700—2006）和《低合金高強度結(jié)構(gòu)鋼》（GB/T1591—2018）的表示方法。它由代表屈服強度的字母、屈服強度（按厚度t≤16mm鋼材）的數(shù)值、質(zhì)量等級符號、脫氧方法符號等4個部分按順序組成。所采用的符號分別用下列字母表示：Q——鋼材屈服強度“屈”字漢語拼音首位字母；A、B、C、D、E——分別為質(zhì)量等級；F——沸騰鋼“沸”字漢語拼音首位字母；Z——鎮(zhèn)靜鋼“鎮(zhèn)”字漢語拼音首位字母；TZ——特殊鎮(zhèn)靜鋼“特鎮(zhèn)”兩字漢語拼音首位字母。第二章

鋼結(jié)構(gòu)材料2.4鋼材的類別及選用2.4.2鋼材的牌號（GB/T700—2006）對碳素結(jié)構(gòu)鋼的牌號共分4種，即Q195、Q215、Q235和Q275。其中Q235鋼是《鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計標準》推薦釆用的鋼材，屬于低碳鋼，它的質(zhì)量等級分為A、B、C、D四級，各級的化學(xué)成分和力學(xué)性能有所不同。（GB/T1591-2018）對低合金高強度結(jié)構(gòu)鋼的牌號共分8種，即Q355、Q390、Q420、Q460、Q500、Q550、Q620、Q690。第二章

鋼結(jié)構(gòu)材料2.4.3鋼材的選用選擇鋼材的目的是要做到結(jié)構(gòu)安全可靠，同時用材經(jīng)濟合理。為此，在選擇鋼材時應(yīng)考慮下列各因素：

1.結(jié)構(gòu)或構(gòu)件的重要性；2.荷載性質(zhì)（靜載或動載）3.應(yīng)力特征

4.連接方法（焊接、鉚接或螺栓連接）

5.工作條件6.鋼材厚度對于重要結(jié)構(gòu)、直接承受動載的結(jié)構(gòu)、處于低溫條件下的結(jié)構(gòu)及焊接結(jié)構(gòu)，應(yīng)選用質(zhì)量較高的鋼材。

以體量、荷載、跨度、強度要求確定鋼材牌號以沖擊韌性要求確定質(zhì)量等級第二章

鋼結(jié)構(gòu)材料

鋼結(jié)構(gòu)構(gòu)件一般宜直接選用型鋼，這樣可減少制造工作量，降低造價。型鋼尺寸不夠合適或構(gòu)件很大時則用鋼板制作。型鋼有熱軋及冷成型兩種。2.4.4鋼材的規(guī)格1

.鋼板和鋼帶（或稱帶鋼）鋼結(jié)構(gòu)構(gòu)件一般宜直接選用型鋼，這樣可減少制造工作量，降低造價。型鋼尺寸不夠合適或構(gòu)件很大時則用鋼板制作。型鋼有熱軋及冷成型兩種。熱軋鋼板分厚板及薄板兩種，厚板的厚度為4.5-60mm(廣泛用來組成焊接構(gòu)件和連接鋼板)，薄板厚度為0.35-4mm(冷彎薄壁型鋼的原料)。在圖紙中鋼板用“-厚x寬x長（單位為毫米）”前面附加鋼板橫斷面的方法表示，如：-12x800x2100等。第二章

鋼結(jié)構(gòu)材料

2．熱軋型鋼

角鋼——有等邊和不等邊兩種。等邊角鋼，以邊寬和厚度表示，如L100x10為肢寬100mm、厚10mm的等邊角鋼。不等邊角鋼，則以兩邊寬度和厚度表示，如L100x80x10等。

2.4.4鋼材的規(guī)格第二章

鋼結(jié)構(gòu)材料槽鋼——我國槽鋼有兩種尺寸系列，即熱軋普通槽鋼與熱軋輕型槽鋼。前者的表示法如［30a，指槽鋼外廓高度為30cm且腹板厚度為最薄的一種；后者的表示法例如［25Q，表示外廓高度為25cmQ是漢語拼音“輕”的拼音字首。同樣號數(shù)時，輕型者由于腹板薄及翼緣寬而薄，因而截面積小但回轉(zhuǎn)半徑大，能節(jié)約鋼材減少自重。2.4.4鋼材的規(guī)格第二章

鋼結(jié)構(gòu)材料

工字鋼——與槽鋼相同，也分成上述的兩個尺寸系列：普通型和輕型。與槽鋼一樣，工字鋼外輪廓高度的厘米數(shù)即為型號，普通型者當型號較大時腹板厚度分a、b及c三種。輕型的由于壁厚已薄故不再按厚度劃分。兩種工字鋼表示法如：I32c,I32Q等。2.4.4鋼材的規(guī)格第二章

鋼結(jié)構(gòu)材料H型鋼和剖分T型鋼——熱軋H型鋼分為三類：寬翼緣H型鋼（HW）、中翼緣H型鋼（HM）和窄翼緣H型鋼（HN）。H型鋼型號的表示方法是先用符號HW、HM和HN表示H型鋼的類別，后面加“高度（毫米）x寬度（毫米）×腹板厚度×翼緣厚度”,例如HW300x300×10×15，即為截面高度為300mm，翼緣寬度為300mm的寬翼緣H型鋼。剖分T型鋼也分為三類，即：寬翼緣剖分T型鋼（TW）、中翼緣剖分T型鋼(TM）和窄翼緣剖分T型鋼(TN）。剖分T型鋼系由對應(yīng)的H型鋼沿腹板中部對等剖分而成。其表示方法與H型鋼類同。2.4.4鋼材的規(guī)格第二章

鋼結(jié)構(gòu)材料2.4.4鋼材的規(guī)格第二章

鋼結(jié)構(gòu)材料3．冷彎型鋼和壓型鋼板冷彎型鋼是用2-6mm厚的薄鋼板經(jīng)冷彎或模壓而成型的（如圖示）。壓型鋼板是近年來開始使用的薄壁型材，所用鋼板厚度為0.4-2mm，用做輕型屋面等構(gòu)件。冷彎型鋼和壓型鋼板都屬于高效經(jīng)濟截面，由于壁薄，截面幾何形狀開展，截面慣性矩大，剛度好，故能高效地發(fā)揮材料的作用，節(jié)約鋼材。2.4.4鋼材的規(guī)格鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計原理3.1鋼結(jié)構(gòu)連接方法連接的要求：足夠的承載力、剛度和延性連接方法：焊接、鉚接和螺栓連接

鋼結(jié)構(gòu)連接方式優(yōu)點：省工省材，加工方便

構(gòu)造簡單，不削弱截面任何形狀的構(gòu)件均可直接連接密封性好，剛度大缺點：材質(zhì)劣化

殘余應(yīng)力、殘余變形

一裂即壞、低溫冷脆

不適合直接承擔動力荷載構(gòu)件焊接3.1鋼結(jié)構(gòu)連接方法3.1鋼結(jié)構(gòu)連接方法鉚接

優(yōu)點：塑性韌性好，傳力可靠，易于檢查

適用于直接承受動力荷載結(jié)構(gòu)

缺點：構(gòu)造復(fù)雜，用鋼量大3.1鋼結(jié)構(gòu)連接方法普通螺栓連接

優(yōu)點：施工簡單，拆裝方便，適合于經(jīng)常需拆裝結(jié)構(gòu)

缺點：用鋼量大高強螺栓連接

區(qū)別：普通螺栓擰緊螺帽時螺栓預(yù)拉力很小，依靠孔壁承

壓和栓釘抗剪傳遞剪力

高強螺栓：

分摩擦型和承壓型

摩擦型：利用摩擦傳力，以界面相對滑移為破壞點

承壓型：利用初期摩擦與后期端承傳力，以螺桿拉斷或栓孔破壞為界限3.2焊接方法及形式手工電弧焊鋼結(jié)構(gòu)最常用的焊接方式3.2.1焊接常用方法及材料選取通電后在涂有焊藥的焊條和焊件間產(chǎn)生電弧，電弧融化焊條，滴落在焊池中形成焊縫

電弧焊：焊條與連接件強度對應(yīng)關(guān)系3.2焊接方法及形式將光焊絲埋于焊劑層下，通電后電弧作用使焊絲和焊劑熔化，焊劑浮于表面保護熔化金屬。自動埋弧焊：自動埋弧焊其他焊接形式：電渣焊；電阻焊；氣體保護焊等3.2.1焊接常用方法及材料選取3.2焊接方法及形式焊縫缺陷：裂紋、氣孔、燒穿、夾渣、未焊透、咬邊、焊瘤等7.2.3焊縫缺陷氣孔3.2.1焊接缺陷及焊縫等級3.2焊接連接的特性焊縫缺陷：裂紋、氣孔、燒穿、夾渣、未焊透、咬邊、焊瘤等7.2.3焊縫缺陷電弧擦傷3.2焊接方法及形式焊縫缺陷：裂紋、氣孔、燒穿、夾渣、未焊透、咬邊、焊瘤等7.2.3焊縫缺陷焊瘤+氣孔+夾渣3.2焊接方法及形式焊縫缺陷：裂紋、氣孔、燒穿、夾渣、未焊透、咬邊、焊瘤等7.2.3焊縫缺陷夾渣+裂紋咬邊3.2焊接方法及形式焊縫等級：《鋼結(jié)構(gòu)工程施工質(zhì)量驗收規(guī)范》GB50205-2020規(guī)定 分三級：三級焊縫：外觀檢查二級焊縫：在外觀檢查的基礎(chǔ)上再做無損檢驗，用超聲

波檢驗每條焊縫的20％長度，且不小于200mm.一級焊縫：在外觀檢查的基礎(chǔ)上用超聲波檢驗每條焊縫全部長

度，以便揭示焊縫內(nèi)部缺陷。7.2.3焊縫缺陷教材問題？P543.2焊接方法及形式焊縫等級規(guī)定（GB50017）承受動力且需疲勞驗算的構(gòu)件焊縫質(zhì)量作用力垂直于焊縫長度方向的橫向?qū)雍缚p或T形對接與角接組合焊縫，受拉時應(yīng)為一級，受壓時不應(yīng)低于二級；作用力平行于焊縫長度方向的縱向焊縫不應(yīng)低于二級。不需驗算疲勞構(gòu)件

凡要求與母材強度等強的對接焊縫受拉時不應(yīng)低于二級。工作環(huán)境等于或低于-20℃，構(gòu)件對接焊縫質(zhì)量不得低于二級施焊條件差，高空安裝施焊，強度設(shè)計值應(yīng)?0.93.2焊接方法及形式焊縫連接形式：平接、搭接、T形連接和角接焊縫連接形式7.2.4焊縫連接型式及焊縫型式用料經(jīng)濟，傳力均勻，動力性能好板件要加工，兩板間距和坡口尺寸要求嚴格施工方便，兩板間隙無嚴格限制費料，傳力不均勻施工方便，受壓性能好受拉性能差角焊縫搭接，構(gòu)造簡單傳力不均勻，費料T形連接，構(gòu)造簡單受力性能差焊透T形連接3.2.2焊接種類和焊接形式3.2焊接方法及形式焊縫形式：對接焊縫和角焊縫

焊縫形式（1）對接正焊縫

（2）

對接斜焊縫

（3）

角焊縫

（⊥正向

//側(cè)向）3.2焊接方法及形式焊縫形式：對接焊縫和角焊縫

連續(xù)與斷續(xù)角焊縫（1）連續(xù)焊縫

（2）斷續(xù)焊縫

3.2焊接方法及形式施焊位置：俯焊（平焊）、立焊、橫焊和仰焊7.2.4焊縫連接型式及焊縫型式焊縫施焊的不同方向類型(a)平焊

(b)立焊

(c)橫焊

(d)仰焊3.2焊接方法及形式基本符號：標識焊縫形狀3.2.3焊縫符號表示方法：由基本符號、指引線、輔助符號、補充符號等部分組成常用焊縫基本符號3.2焊接方法及形式輔助符號：表達焊縫截面形狀特征補充符號：補充說明焊縫某些特征輔助符號3.2.3焊縫符號3.2焊接方法及形式7.2.5焊縫代號補充符號3.2焊接方法及形式焊縫標準方法3.2.3焊縫符號3.3對接焊縫構(gòu)造和計算坡口形式：I形縫、V形縫、帶鈍邊單邊V形縫、帶鈍邊V形縫（Y形縫）帶鈍邊U形縫、帶鈍邊雙單邊V形縫和雙Y形縫等對接焊縫坡口形式3.3.1對接焊縫形式及構(gòu)造3.3對接焊縫構(gòu)造和計算不同寬度或厚度的鋼板拼接

布置原則：鋼板寬度或厚度有變化連接中，為減少應(yīng)力集中，應(yīng)從板一側(cè)或兩側(cè)做成坡度≤1：2.5或1：4的斜坡，厚度相差4mm，可不做成斜坡，焊縫計算取板較小厚度

不同寬度或厚度的鋼板拼接3.3對接焊縫構(gòu)造和計算其他構(gòu)造要求7.3.1對接焊縫的構(gòu)造要求

引弧板焊透的T形連接焊縫對接焊縫起弧落弧點為消除焊口影響，可采用引弧板，焊后將引弧板切除，砂輪磨平T型接頭全焊透破口采用角焊縫加強，加強焊腳尺寸不大于接頭薄板厚度的一半，且最大值不超過10mm3.3對接焊縫構(gòu)造和計算其他構(gòu)造要求7.3.1對接焊縫的構(gòu)造要求直接承受動力荷載結(jié)構(gòu)中，為提高疲勞強度，應(yīng)將對接焊縫表面磨平，打磨方向應(yīng)與應(yīng)力方向平行，垂直于受力方向的焊縫應(yīng)采用焊透的對接焊縫，不應(yīng)采用部分焊透的對接焊縫。3.3對接焊縫構(gòu)造和計算計算原則：重要構(gòu)件按一、二級標準檢驗構(gòu)件，

焊縫與構(gòu)件等強，不必另行計算（1）軸心受力的對接焊縫軸心力作用下對接焊縫連接lw--焊縫計算長度（帶引弧板的取原長，不帶引弧板的雙側(cè)減去2t)t-連接件中較小厚度對接焊縫抗拉（壓）設(shè)計值：一、二級抗壓如母材，抗拉為85%母材

（附表12）3.3.2對接焊縫計算3.3對接焊縫構(gòu)造和計算（2）受彎受剪的對接焊縫受彎受剪的對接連接焊縫截面模量3.3對接焊縫構(gòu)造和計算（2）受彎受剪的對接焊縫（折算應(yīng)力）一、二級焊縫不必驗算受彎、剪的工形截面對接焊縫A3.3對接焊縫構(gòu)造和計算計算原則：按角焊縫進行計算部分焊透的對接焊縫板件較厚，板件連接受力較小時

可采用部分焊透2603053.4角焊縫構(gòu)造和計算角焊縫7.4.1角焊縫的構(gòu)造和強度3.4角焊縫構(gòu)造和計算3.4.1角焊縫基本形式

角焊縫截面圖直角角焊縫（α=90°）普通焊縫平坡凸形等邊凹形斜角角焊縫（α＞90°或α＜90°）斜角銳角角焊縫斜角鈍角角焊縫3.4角焊縫構(gòu)造和計算應(yīng)力分布

正面角焊縫應(yīng)力分布（破壞強度高于側(cè)面焊縫，但塑性變形能力差）根部應(yīng)力集中3.4角焊縫構(gòu)造和計算應(yīng)力分布側(cè)面角焊縫應(yīng)力分布不均勻（主要承受剪力作用，彈性階段分布不均勻）3.4角焊縫構(gòu)造和計算焊腳尺寸hf

應(yīng)與焊件的厚度相適應(yīng)。對手工焊，hf應(yīng)不小于，t為較厚焊件的厚度（mm）。對自動焊，可減小1mm。（不宜過小，保證承載力，防止冷卻太快）hf應(yīng)不大于較薄焊件厚度的1.2倍。

（尺寸過大，產(chǎn)生很大焊接變形，容易脆裂燒穿）

動力荷載作用時，不得采用焊腳尺寸小于5mm的角焊縫。3.4.1角焊縫構(gòu)造3.4角焊縫構(gòu)造和計算對于板件邊緣的焊縫：

當t≤6mm時，hf≤t；

當t

>6mm時，hf＝t－(1~2)mm。7.4.1角焊縫的構(gòu)造和強度

角焊縫最大hf3.4角焊縫構(gòu)造和計算焊縫長度lw也不應(yīng)太長或太短，其計算長度不宜小于8hf或40mm，且不宜大于60hf。長度太小，起落弧較近，產(chǎn)生缺陷，焊縫不可靠長度太大，端部應(yīng)力較大，不利于應(yīng)力均勻分布3.4角焊縫構(gòu)造和計算桿件與節(jié)點板連接：雙面?zhèn)群?、三面圍焊、L形焊接轉(zhuǎn)角處必須連續(xù)施焊，避免起落弧3.4.3角焊縫計算3.4角焊縫構(gòu)造和計算角焊縫應(yīng)力分析角焊縫應(yīng)力分析僅有平行于焊縫長度方向的軸心力時僅有垂直于焊縫長度方向的軸心力時同時有平行與垂直于焊縫長度方向的軸心力時3.4角焊縫構(gòu)造和計算1.受軸心力焊件的拼接板連接僅側(cè)面角焊縫：僅正面角焊縫：軸心力作用下角焊縫連接3.4角焊縫構(gòu)造和計算1.受軸心力焊件的拼接板連接三面圍焊時：先計算正面角焊縫N1，剩余的N-N1由側(cè)面角焊縫承擔。菱形拼接板：簡化計算不計正面及斜焊縫的

f3.4角焊縫構(gòu)造和計算2.受軸心力角鋼的連接當采用側(cè)面角焊縫連接時

肢背：

肢尖：角鋼角焊縫上受力分配——兩面?zhèn)群?.4角焊縫構(gòu)造和計算2.受軸心力角鋼的連接當采用三面圍焊連接時正面角焊縫承擔的力：側(cè)面角焊縫承擔的力：

肢背

肢尖角鋼角焊縫上受力分配——三面圍焊3.4角焊縫構(gòu)造和計算2.受軸心力角鋼的連接當采用L形焊連接時正面角焊縫承擔的力：

側(cè)面角焊縫承擔的力：

7.4.3常用連接方式的角焊縫計算角鋼角焊縫上受力分配——L形焊3.4角焊縫構(gòu)造和計算3.彎矩作用下角焊縫計算彎矩作用時角焊縫應(yīng)力3.4角焊縫構(gòu)造和計算焊縫承受剪力V和彎矩M=Ve彎矩M焊縫全截面承受，產(chǎn)生三角形分布的水平彎曲應(yīng)力σf1剪力通常假定僅由腹板焊縫承受，剪應(yīng)力均勻分布VeABBAh1h24.彎矩、剪力共同作用下角焊縫計算3.4角焊縫構(gòu)造和計算應(yīng)驗算A、B點處的焊縫應(yīng)力(Iw為焊縫截面慣性矩)A點：B點：AτfBBAh1h2σf1σf23.4角焊縫構(gòu)造和計算5.彎矩、剪力、軸心力共同作用下角焊縫計算受彎、受剪、受軸心力的角焊縫應(yīng)力3.4角焊縫構(gòu)造和計算6.

扭矩作用下角焊縫計算計算假定：被連接件繞焊縫有效截面形心o旋轉(zhuǎn)，焊縫上任一點的應(yīng)力方向垂直于該點與形心o的連線，應(yīng)力大小與其到形心距離r成正比。扭矩作用時角焊縫應(yīng)力3.4角焊縫構(gòu)造和計算J-

極慣矩

J=Ix+IyJ—焊縫計算截面對形心極慣性矩分解為x方向和y方向的分力hbcxxyyrxrynfTr0.7hf3.4角焊縫構(gòu)造和計算焊縫強度需要滿足：Ahb0.7hfcxxyy剪力V作用A點引起的應(yīng)力：其中：有了c值，可以計算Ix、Iy。3.4角焊縫構(gòu)造和計算7.扭矩、剪力、軸心力共同作用下角焊縫計算受扭、受剪、受軸心力的角焊縫應(yīng)力3.4角焊縫構(gòu)造和計算8.塞焊計算

塞焊3.4角焊縫構(gòu)造和計算3.5.1焊接殘余應(yīng)力

——縱向焊縫殘余應(yīng)力施焊時焊縫及附近的溫度場和焊接殘余應(yīng)力3.5焊接殘余應(yīng)力與殘余變形焊接過程：不均勻加熱和冷卻過程，不均勻溫度場不均勻膨脹，導(dǎo)致熱狀態(tài)塑性壓縮，不均勻冷卻過程，不均勻塑性收縮。焊接殘余應(yīng)力：無荷載作用下的內(nèi)應(yīng)力，內(nèi)部自平衡橫向殘余應(yīng)力產(chǎn)生的原因：（1）焊接縱向收縮，在焊縫處形成橫向拉應(yīng)力（2）焊縫施焊過程中，先冷后熱，冷卻時間不同，先焊阻止后焊自由膨脹3.5焊接殘余應(yīng)力與殘余變形3.5.1焊接殘余應(yīng)力

——橫向焊縫殘余應(yīng)力厚度方向的殘余應(yīng)力

厚度較大試件，需多層施焊，存在厚度方向殘余應(yīng)力約束狀態(tài)下的焊接應(yīng)力7.5.1焊接殘余應(yīng)力的分類和產(chǎn)生的原因厚度方向的焊接應(yīng)力約束焊接接頭中的殘余應(yīng)力分布3.5焊接殘余應(yīng)力與殘余變形有的焊件不能自由膨脹或收縮，受邊界約束，內(nèi)部會產(chǎn)生自平衡的殘余應(yīng)力分布3.5.2焊接殘余變形

焊接殘余變形基本形式3.5焊接殘余應(yīng)力與殘余變形（a）縱向橫向縮短（b）角變形（c）彎曲變形（d）扭轉(zhuǎn)變形對結(jié)構(gòu)靜力強度的影響

殘余應(yīng)力對靜力強度的影響3.5焊接殘余應(yīng)力與殘余變形對靜力強度無明顯影響3.5.3焊接殘余應(yīng)力影響對結(jié)構(gòu)剛度的影響

有殘余應(yīng)力時的應(yīng)力與應(yīng)變3.5焊接殘余應(yīng)力與殘余變形對剛度有降低作用對壓桿穩(wěn)定的影響

對低溫冷脆的影響對疲勞強度的影響三軸焊接殘余應(yīng)力3.5焊接殘余應(yīng)力與殘余變形對穩(wěn)定有降低作用阻礙塑性變形發(fā)展，加速脆性破壞對疲勞性能不利影響3.5.4減少焊接殘余變形的措施設(shè)計方面：焊接位置要合理，布置應(yīng)盡量對稱于截面重心焊縫尺寸要適當，采用較小的焊腳尺寸焊縫不宜過分集中應(yīng)盡量避免三向焊縫交叉考慮鋼板分層問題施焊位置焊條是否易達到避免仰焊3.5焊接殘余應(yīng)力與殘余變形采取合理的施焊次序施焊前加相反的預(yù)變形焊前預(yù)熱，焊后回火

合理的施焊次序

反變形及局部加熱3.5焊接殘余應(yīng)力與殘余變形施工工藝措施：3.6焊接在結(jié)構(gòu)中應(yīng)用3.6.1焊接梁翼緣焊縫計算焊接梁板件疊合示意圖工字形截面梁腹板邊緣與翼緣交接點剪應(yīng)力為：焊接工字鋼翼緣與腹板接觸面間沿梁長度的單位水平剪力Th為：翼緣焊縫的剪力分布3.6焊接在結(jié)構(gòu)中應(yīng)用為保證翼緣板和腹板整體工作性能，應(yīng)使翼緣和腹板交接面的兩側(cè)焊縫剪應(yīng)力均不超過角焊縫強度設(shè)計值ftw,即：由此可得焊縫焊腳尺寸：3.6.1焊接梁翼緣焊縫計算3.6焊接在結(jié)構(gòu)中應(yīng)用對于雙層翼緣梁，當計算外層翼緣板與內(nèi)層翼緣板之間連接焊縫時，上式中S1應(yīng)取外層翼緣板對梁中和軸的面積矩；計算內(nèi)層翼緣板與腹板之間連接焊縫時，S1取內(nèi)外兩層翼緣板面積對兩中和軸的面積矩之和。對于有集中荷載的吊車梁而言，其梁翼緣上有移動集中荷載或承受有固定集中荷載而未設(shè)置加勁肋情況，則翼緣和腹板間連接焊縫不僅承受上述由梁彎曲產(chǎn)生的水平剪力Th作用，同時還有集中壓力F所產(chǎn)生的垂直剪力Tv作用。雙層翼緣梁雙向剪力作用下翼緣3.6.1焊接梁翼緣焊縫計算3.6焊接在結(jié)構(gòu)中應(yīng)用3.6.2桁架節(jié)點計算節(jié)點設(shè)計一般原則：（1）雙角鋼截面桿件節(jié)點處以節(jié)點板相連，焊接桁架的距離調(diào)整成5mm的倍數(shù)。這樣匯交的桿件給軸力帶來的偏差較小，方便計算。（2）角鋼切斷面一般與截面垂直。需要斜切以便節(jié)點緊湊時切肢尖而不是肢背。（3）如偏心距e不超過較大焊件截面高度5%，可不考慮偏心對桿件的附加彎矩。否則按匯交點各桿件線剛度分配偏心力矩，并按偏心受力構(gòu)件計算各桿強度及穩(wěn)定。（4）為方便施工，避免焊縫因過分密集而變脆，節(jié)點板上各桿件之間焊縫凈距不宜過小，用控制桿端間距a來保證。受靜荷載時，a≥10-20mm;受動荷載時，a≥50mm；也不宜過大，因增大節(jié)點板將削弱節(jié)點平面外剛度。3.6焊接在結(jié)構(gòu)中應(yīng)用節(jié)點版設(shè)計：節(jié)點板拉剪破壞計算公式：單根腹桿節(jié)點板按下式計算：3.6.2桁架節(jié)點計算3.6焊接在結(jié)構(gòu)中應(yīng)用節(jié)點版設(shè)計：（1）對于有豎腹桿的節(jié)點板當c/t≤15（235/fy)0.5時可不計算穩(wěn)定；但在任何情況下均需滿足c/t≤22（235/fy)0.5，c為受壓腹桿連接肢端截面中點沿腹桿軸線方向至弦桿的凈距，t為節(jié)點板厚度。（2）對于無豎腹桿節(jié)點板當c/t≤10（235/fy)0.5時，節(jié)點板穩(wěn)定承載力可取0.8be*t*f；當c/t＞10（235/fy)0.5時，應(yīng)進行穩(wěn)定驗算；在任何情況下，都應(yīng)滿足c/t≤10（235/fy)0.5。焊接腹桿節(jié)點3.6.2桁架節(jié)點計算3.6焊接在結(jié)構(gòu)中應(yīng)用節(jié)點構(gòu)造和計算：（1）下弦桿普通節(jié)點肢背焊縫：肢尖焊縫：（2）上弦桿集中荷載節(jié)點角焊縫計算長度：hf1=t/2節(jié)點板縮進深度在t/2~t之間，兩端內(nèi)力差為ΔN=N1-N2；驗算“A”焊縫兩端最大合力：下弦普通節(jié)點有集中荷載的上弦節(jié)點3.6.2桁架節(jié)點計算3.6焊接在結(jié)構(gòu)中應(yīng)用節(jié)點構(gòu)造和計算：（3）下弦桿跨中拼接節(jié)點弦桿和拼接角鋼連接單側(cè)的焊縫長度為：拼接角鋼長度為：L=2l1+b,b為間隙，取10-20mm；肢背焊縫：肢尖焊縫：節(jié)點詳圖3.6.2桁架節(jié)點計算3.6焊接在結(jié)構(gòu)中應(yīng)用桁架節(jié)點計算節(jié)點構(gòu)造和計算：（4）上弦桿跨中拼接節(jié)點上弦桿跨中彎折角度以熱彎形成（見右側(cè)詳圖）當屋面大而彎折角度較大時，可將豎肢開口彎折后對焊，拼接角鋼與弦桿間焊縫算法與下弦拼接相同。計算拼接角鋼長度時，屋脊節(jié)點所需空隙較大，常取b=50mm左右節(jié)點詳圖3.6焊接在結(jié)構(gòu)中應(yīng)用節(jié)點構(gòu)造和計算：（5）支座節(jié)點錨栓直徑一般為18-26mm，通常不小于20mm，常用4-2.5d，墊板孔徑一般為d+（1~2mm）；底板計算包括面積與厚度的確定，底板所需毛面積為采用方形底板時，邊長尺寸為當R不大時計算a的值較小，構(gòu)造要求底板短邊尺寸不小于200mm。底邊邊長取厘米的整數(shù)倍；板底厚度按均布荷載下板的抗彎計算：單位寬度彎矩：板底平均壓應(yīng)力：3.6.2桁架節(jié)點計算3.7普通螺栓連接構(gòu)造與計算3.7普通螺栓連接構(gòu)造與計算3.7.1螺栓孔徑孔型螺栓孔的孔徑和孔型應(yīng)符合下列規(guī)定：（1）A、B級普通螺栓孔徑d0較螺栓公稱直徑d大0.2~0.5mm，C級普通螺栓的孔徑d0較螺栓公稱直徑d大1.0~1.5mm；（2）高強度螺栓承壓型連接采用標準圓孔時其孔徑d0如下；（3）采用擴大孔連接時，同一連接面只能在蓋板和芯板其中之一的板上采用大圓孔或槽孔，其余的仍采用標準孔；（4)高強度螺栓摩擦型連接蓋板按大圓孔、槽孔制孔時，應(yīng)增大墊圈厚度或采用連續(xù)型墊板，其孔徑與標準墊圈相同，對M24及以下螺栓，厚度不宜小于8mm；對M24以上螺栓，厚度不宜小于10mm。排列方式：并排或錯排（鋼板）、單排和雙排（型鋼）

鋼板和角鋼上的螺栓排列3.7普通螺栓連接構(gòu)造與計算3.7.2螺栓的排列并排錯排單排（1）受力要求：端距與栓距過大過小都不好，受壓時栓距過大板件易發(fā)生凸曲，且螺栓易受力不均勻，受拉時端距或栓距過小板件易剪切破壞。（2）構(gòu)造要求：栓距過大則構(gòu)件接觸面不夠緊密，潮氣易于侵入縫隙而發(fā)生銹蝕。（3）施工要求：保證一定空間轉(zhuǎn)動扳手。螺栓和鉚釘?shù)淖畲?、最小容許距離查表7-5~7-9確定。3.7普通螺栓連接構(gòu)造與計算3.7.3螺栓連接的構(gòu)造型鋼（角鋼、槽鋼或工字鋼上的螺栓排列要求）角鋼：不同肢寬下d0、e、e1、e2的要求；槽鋼或工字鋼：不同型鋼下cmin(腹板)、emin(翼緣)的要求。3.7普通螺栓連接構(gòu)造與計算螺栓強度等級：3.7普通螺栓連接構(gòu)造與計算A級：精密級

合金鋼

強度＞900MPaB級：普通級

低碳硼鋼

強度800MPaC級：較松級

軟鋼

強度<600MPa高強螺栓強度等級：8.8級10.9級普通螺栓強度等級：3.6級4.8級6.8級傳力方式：

抗剪螺栓：通過螺栓桿承壓傳遞剪力

外力垂直螺桿

（螺栓1）

抗拉螺栓：通過螺栓桿承受拉力

外力平行螺桿

（螺栓2）C級螺栓只能在次要連接和臨時連接中

抗剪，一般正規(guī)連接，螺栓1應(yīng)采用焊縫

或高強螺栓連接，螺栓2可采用C級螺栓抗剪螺栓和抗拉螺栓3.7普通螺栓連接構(gòu)造與計算3.7.4普通螺栓連接計算破壞形式：螺栓桿剪斷；孔壁擠壞；板被拉斷；板端被剪斷；螺栓桿彎曲3.7普通螺栓連接構(gòu)造與計算構(gòu)造避免計算避免破壞形式有：①栓桿直徑較小，板件較厚時，栓桿被剪斷；②當栓桿直徑較大，板件較薄時，板件可能先被擠壞，栓桿和板件擠壓是相對的，叫做螺栓承壓破壞；③板件可能因螺栓孔削弱太多，導(dǎo)致強度不夠，而被拉斷；④端距太小，端距范圍內(nèi)的板件有可能被栓桿沖剪破壞；⑤板疊厚度過大，螺栓彎曲破壞3.7普通螺栓連接構(gòu)造與計算

剪力螺栓的5種破壞形式：螺栓承載力計算：防止螺桿剪斷和局部承壓破壞；凈截面強度驗算：防止凈截面強度破壞；構(gòu)造措施(限制端距e3≥2d0和螺桿長度l≤5d)：防止端部剪切和螺桿彎曲。

3.7普通螺栓連接構(gòu)造與計算抗剪螺栓連接“解紐扣”受力狀態(tài)：彈性時兩端大而中間小，進入塑性階段后，因內(nèi)力重分布使各螺栓受力趨于均勻。為防止“解鈕扣”破壞，當連接長度l1較大時，應(yīng)將螺栓的承載力乘以折減系數(shù)

。7.6.2普通螺栓連接受剪、受拉時的工作性能

螺栓受剪力狀態(tài)3.7普通螺栓連接構(gòu)造與計算當構(gòu)件在節(jié)點處或接頭一側(cè)的螺栓沿受力方向的連接長度l1太長時，各螺栓受力將嚴重不均勻，即連接兩端的螺栓受力大于中間螺栓而可能首先達到極限承載力引起破壞。l13.7普通螺栓連接構(gòu)造與計算計算假定：①栓桿受剪計算時，螺栓受剪面上的剪應(yīng)力是均勻分布；②孔壁承壓計算時，擠壓力沿栓桿直徑平面均勻分布。3.7普通螺栓連接構(gòu)造與計算抗剪螺栓連接計算抗剪螺栓連接計算一個抗剪螺栓的設(shè)計承載能力計算

抗剪承載力設(shè)計值：

承壓承載力設(shè)計值：一個抗剪螺栓的承載