鋼結(jié)構(gòu)基本原理課件

匯報(bào)人：AA2024-01-28鋼結(jié)構(gòu)基本原理課件緒論鋼結(jié)構(gòu)的材料鋼結(jié)構(gòu)的連接鋼結(jié)構(gòu)的基本構(gòu)件鋼結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性鋼結(jié)構(gòu)的疲勞與脆性斷裂contents目錄01緒論簡單木結(jié)構(gòu)、木構(gòu)架建筑，如中國古代的殿堂、樓閣。古代鋼結(jié)構(gòu)隨著工業(yè)革命的推進(jìn)，鋼鐵產(chǎn)量大幅增加，鋼結(jié)構(gòu)開始廣泛應(yīng)用于橋梁、廠房、高層建筑等領(lǐng)域?，F(xiàn)代鋼結(jié)構(gòu)隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)和數(shù)值分析方法的發(fā)展，鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)更加精確、高效，應(yīng)用領(lǐng)域不斷拓展，如大跨度空間結(jié)構(gòu)、海洋工程等。當(dāng)代鋼結(jié)構(gòu)鋼結(jié)構(gòu)的應(yīng)用與發(fā)展環(huán)保節(jié)能鋼材可回收利用，符合綠色建筑和可持續(xù)發(fā)展的要求。易于加工鋼材具有良好的可焊性和可加工性，便于進(jìn)行切割、彎曲、鉆孔等加工操作。材質(zhì)均勻鋼材內(nèi)部組織致密，材質(zhì)均勻，各向同性，便于進(jìn)行準(zhǔn)確的力學(xué)分析和設(shè)計(jì)。高強(qiáng)度鋼材具有高的抗拉、抗壓和抗剪強(qiáng)度，能夠?qū)崿F(xiàn)大跨度、重載的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)。延性好鋼材在破壞前具有較大的變形能力，能夠吸收大量的能量，有利于提高結(jié)構(gòu)的抗震性能。鋼結(jié)構(gòu)的特點(diǎn)與優(yōu)勢掌握鋼結(jié)構(gòu)的基本原理和設(shè)計(jì)方法，具備獨(dú)立進(jìn)行鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的能力。熟悉鋼結(jié)構(gòu)的構(gòu)造細(xì)節(jié)和施工工藝，了解鋼結(jié)構(gòu)施工過程中的質(zhì)量控制和安全管理。了解鋼結(jié)構(gòu)的最新發(fā)展動態(tài)和前沿技術(shù)，關(guān)注鋼結(jié)構(gòu)領(lǐng)域的創(chuàng)新成果和應(yīng)用前景。培養(yǎng)學(xué)生的工程實(shí)踐能力和創(chuàng)新思維能力，提高學(xué)生的綜合素質(zhì)和職業(yè)素養(yǎng)。01020304課程目的與要求02鋼結(jié)構(gòu)的材料

鋼材的種類與性能碳素結(jié)構(gòu)鋼具有良好的塑性、韌性和可焊性，強(qiáng)度和硬度隨含碳量的增加而提高。低合金高強(qiáng)度結(jié)構(gòu)鋼含有少量合金元素，具有高強(qiáng)度和良好的塑性、韌性，適用于大跨度和重荷載結(jié)構(gòu)。耐熱鋼和耐候鋼分別具有高溫穩(wěn)定性和耐大氣腐蝕性，適用于特殊環(huán)境條件下的鋼結(jié)構(gòu)。根據(jù)結(jié)構(gòu)的重要性、荷載特征、連接方法、工作環(huán)境等因素綜合考慮，選擇合適的鋼材種類和規(guī)格。選用原則包括外觀檢查、尺寸測量、力學(xué)性能測試、化學(xué)成分分析等，確保鋼材質(zhì)量符合設(shè)計(jì)要求。檢驗(yàn)方法鋼材的選用與檢驗(yàn)包括化學(xué)腐蝕和電化學(xué)腐蝕，導(dǎo)致鋼材截面減小、承載能力下降。采用涂層防護(hù)、陰極保護(hù)、合金化等方法，提高鋼材的耐腐蝕性能，延長使用壽命。鋼材的腐蝕與防護(hù)防護(hù)措施腐蝕類型03鋼結(jié)構(gòu)的連接包括電弧焊、氣焊、激光焊等多種焊接方法，應(yīng)根據(jù)具體情況選擇。焊接方法焊接材料焊接工藝焊條、焊絲等應(yīng)與母材相匹配，保證焊接質(zhì)量。包括預(yù)熱、焊接參數(shù)、后熱等，應(yīng)嚴(yán)格控制，避免出現(xiàn)焊接缺陷。030201焊接連接包括普通螺栓和高強(qiáng)度螺栓，應(yīng)根據(jù)受力情況選擇。螺栓類型應(yīng)滿足構(gòu)造要求和受力要求，避免出現(xiàn)偏心受力等情況。螺栓布置應(yīng)采用適當(dāng)?shù)木o固力矩和緊固順序，保證連接的可靠性。螺栓緊固螺栓連接鉚釘孔加工應(yīng)保證孔的位置、大小和形狀精度，避免出現(xiàn)裝配困難等問題。鉚釘類型包括圓頭鉚釘、平頭鉚釘?shù)?，?yīng)根據(jù)具體情況選擇。鉚接工藝包括鉚接前的準(zhǔn)備、鉚接過程中的操作以及鉚接后的檢查等，應(yīng)嚴(yán)格控制，保證連接的可靠性。鉚釘連接04鋼結(jié)構(gòu)的基本構(gòu)件當(dāng)外力作用線與構(gòu)件截面形心重合時(shí)，該構(gòu)件稱為軸心受力構(gòu)件。軸心受力構(gòu)件的定義軸心受力構(gòu)件的分類軸心受力構(gòu)件的截面形式軸心受力構(gòu)件的破壞形式根據(jù)受力性質(zhì)的不同，可分為軸心受拉構(gòu)件和軸心受壓構(gòu)件。一般采用實(shí)腹式截面，如圓形、矩形、工字形等。對于軸心受拉構(gòu)件，破壞形式為截面被拉斷；對于軸心受壓構(gòu)件，破壞形式為截面被壓潰或失穩(wěn)。軸心受力構(gòu)件受彎構(gòu)件的破壞形式對于實(shí)腹式受彎構(gòu)件，破壞形式為截面彎曲破壞或剪切破壞；對于格構(gòu)式受彎構(gòu)件，破壞形式為分肢失穩(wěn)或整體失穩(wěn)。受彎構(gòu)件的定義當(dāng)外力作用線偏離構(gòu)件截面形心，使構(gòu)件產(chǎn)生彎曲變形時(shí)，該構(gòu)件稱為受彎構(gòu)件。受彎構(gòu)件的分類根據(jù)截面形狀的不同，可分為實(shí)腹式受彎構(gòu)件和格構(gòu)式受彎構(gòu)件。受彎構(gòu)件的截面形式實(shí)腹式受彎構(gòu)件的截面形式有矩形、工字形、T字形等；格構(gòu)式受彎構(gòu)件的截面形式由兩個(gè)或多個(gè)分肢組成，分肢間用綴條或綴板連接。受彎構(gòu)件當(dāng)外力作用線既偏離構(gòu)件截面形心又使構(gòu)件產(chǎn)生拉應(yīng)力或壓應(yīng)力時(shí)，該構(gòu)件稱為拉彎或壓彎構(gòu)件。拉彎和壓彎構(gòu)件的定義根據(jù)受力性質(zhì)的不同，可分為拉彎構(gòu)件和壓彎構(gòu)件。拉彎和壓彎構(gòu)件的分類一般采用實(shí)腹式截面，如圓形、矩形、工字形等。對于需要承受較大彎矩的拉彎和壓彎構(gòu)件，可采用格構(gòu)式截面。拉彎和壓彎構(gòu)件的截面形式對于拉彎構(gòu)件，破壞形式為截面被拉斷或彎曲破壞；對于壓彎構(gòu)件，破壞形式為截面被壓潰、彎曲破壞或失穩(wěn)。拉彎和壓彎構(gòu)件的破壞形式拉彎和壓彎構(gòu)件05鋼結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性指結(jié)構(gòu)或構(gòu)件在荷載作用下，保持原有平衡狀態(tài)的能力。當(dāng)結(jié)構(gòu)或構(gòu)件受到微小擾動后，若能恢復(fù)到原平衡狀態(tài)，則稱其具有穩(wěn)定性。穩(wěn)定性的概念根據(jù)失穩(wěn)的性質(zhì)不同，可分為分支點(diǎn)失穩(wěn)和極值點(diǎn)失穩(wěn)兩類。分支點(diǎn)失穩(wěn)是指結(jié)構(gòu)達(dá)到某一荷載水平時(shí)，除原平衡狀態(tài)外，還可能出現(xiàn)第二個(gè)平衡狀態(tài)；極值點(diǎn)失穩(wěn)是指結(jié)構(gòu)達(dá)到某一荷載水平時(shí)，原平衡狀態(tài)變?yōu)椴环€(wěn)定，且沒有新的平衡狀態(tài)出現(xiàn)。穩(wěn)定性的分類穩(wěn)定性的概念與分類當(dāng)軸心受壓構(gòu)件受到軸向壓力作用時(shí)，若其長細(xì)比較大或存在初始彎曲等缺陷，則可能發(fā)生彎曲失穩(wěn)。此時(shí)，構(gòu)件在壓力作用下產(chǎn)生側(cè)向彎曲變形，進(jìn)而喪失承載能力。軸心受壓構(gòu)件的失穩(wěn)形式通常采用歐拉公式或邊緣纖維屈服準(zhǔn)則等方法進(jìn)行計(jì)算。其中，歐拉公式適用于理想軸心受壓構(gòu)件的穩(wěn)定計(jì)算；而邊緣纖維屈服準(zhǔn)則考慮了材料的彈塑性性質(zhì)及構(gòu)件的初始缺陷等因素。軸心受壓構(gòu)件的穩(wěn)定計(jì)算方法軸心受壓構(gòu)件的穩(wěn)定性受彎構(gòu)件的失穩(wěn)形式當(dāng)受彎構(gòu)件受到橫向荷載作用時(shí)，若其截面尺寸較小或抗彎剛度不足，則可能發(fā)生側(cè)向撓曲失穩(wěn)。此時(shí)，構(gòu)件在荷載作用下產(chǎn)生側(cè)向彎曲變形，進(jìn)而喪失承載能力。受彎構(gòu)件的穩(wěn)定計(jì)算方法通常采用能量法、有限差分法或有限元法等方法進(jìn)行計(jì)算。其中，能量法基于最小勢能原理建立穩(wěn)定方程；有限差分法和有限元法則是通過離散化方法將連續(xù)體問題轉(zhuǎn)化為離散問題求解。這些方法能夠有效地考慮受彎構(gòu)件的幾何非線性、材料非線性和邊界條件等因素對穩(wěn)定性的影響。受彎構(gòu)件的穩(wěn)定性06鋼結(jié)構(gòu)的疲勞與脆性斷裂疲勞破壞的定義鋼結(jié)構(gòu)在反復(fù)荷載作用下，由于材料內(nèi)部的微觀缺陷逐漸發(fā)展而導(dǎo)致的破壞現(xiàn)象。疲勞破壞的特點(diǎn)疲勞破壞具有突發(fā)性、局部性和對缺陷的敏感性等特點(diǎn)。影響疲勞強(qiáng)度的因素應(yīng)力幅、平均應(yīng)力、應(yīng)力集中、表面狀態(tài)、尺寸效應(yīng)等。鋼結(jié)構(gòu)的疲勞破壞03影響脆性斷裂的因素溫度、加載速度、材料成分和組織等。01脆性斷裂的定義鋼結(jié)構(gòu)在低溫或動荷載作用下，無明顯塑性變形而突然發(fā)生的斷裂現(xiàn)象。02脆性斷裂的特點(diǎn)斷裂前無明顯征兆，斷裂面平齊且與正應(yīng)力垂直，具有突發(fā)性。鋼結(jié)構(gòu)的脆性斷裂通過降低應(yīng)力集中、提高表面質(zhì)量