2022年钢结构设计原理复习总结_共页.docx

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1、精选学习资料 - - - - - - - - - 钢结构的特点：1.钢材强度高、塑性和韧性好2.钢结构的重量轻3.材质匀称,和力学运算的假定比较符合4.钢结构制作简便,施工工期短5.钢结构密闭性好6.钢结构耐腐蚀性差7.钢材耐热但不耐火8.钢结构可能发生脆性断裂钢结构的破坏形式钢材有两种性质完全不同的破坏形式,即塑性破坏和脆性破坏；钢结构所用材料虽然有较高的塑性和韧性,但一 般也存在发生塑性破坏的可能,在肯定条件下,也具有脆性破坏的可能；塑性破坏 是由于变形过大,超过了材料或构件可能的应变才能而产生的,而且仅在构件的应力达到了钢材的抗拉 强度 fu 后才发生；破坏前构件产生较大的塑性变形,断裂

2、后的断口呈纤维状,色泽发暗；在塑性破坏前,构件发 生较大的塑性变形,且变形连续的时间较长,简洁准时被发觉而实行补救措施,不致引起严峻后果；另外,塑性 变形后显现内里重分布,使结构中原先受力不等的部分应力趋于匀称,因而提高了结构的承载才能；构件应力超过屈服点,并且达到抗拉极限强度后,构件产生明显的变形并断裂；常温及静态荷载作用下,一般为 塑性破坏；破坏时构件有明显的颈缩现象；常为杯形,呈纤维状,色泽发暗；在破坏前有很明显的变形,并有较 长的变形连续时间,便于发觉和补救；脆性破坏 前塑性变形很小,甚至没有塑性变形,运算应力可能小于钢材的屈服点fy,断裂从应力集中处开头；冶金和机械加工过程中产生的缺

3、陷,特殊是缺口和裂缝,常是断裂的发源地；破坏前没有任 何预兆,破坏时突然发 生的,断口平直并呈有光泽的晶粒状；由于脆性破坏前没有明显的预兆,无法准时察觉和实行补救措施,而且个 别构件的断裂常会引起整体结构塌毁,后果严峻,缺失较大,因此,在设计,施工和使用过程中,应特殊留意防 止钢结构的脆性破坏；在破坏前无明显变形,平均应力也小（一般都小于屈服点）,没有任何预兆；局部高峰值应力可能使材料局部拉断 形成裂纹；冲击振动荷载；低温状态等可导致脆性破坏；平直和呈有光泽的晶粒；突然发生的,危急性大,应尽 量防止；低碳钢的应力应变曲线：1.弹性阶段： OA 段：纯弹性阶段EA 点对应应力：p（比例极限）e（

4、弹性极限）0B 点对应应力：AB 段：有肯定的塑性变形,但整个OB 段卸载时2.屈服阶段：应力与应变不在呈正比关系,应变增加很快,应力应变曲线呈锯齿波动,显现应力不增加而应变仍在 连续进展；其最高点和最低点分别称为上屈服点和下屈服点；下屈服点稳固,设计中以下屈服点为依据；3.强化阶段：随荷载的增大,应力缓慢增大,但应变增加较快；当超过屈服台阶,材料显现应变硬化,曲线上升,至曲线最高处,这点应力 fu 称为抗拉强度或极限强度；4.颈缩阶段：截面显现了横向收缩,截面面积开头显著缩小,塑像变形快速增大,应力不断降低,变形却连续发 展,直至 F 点试件断裂；疲惫破坏 ：钢材的疲惫断裂是微观裂纹在连续反

5、复荷载作用下不断扩展直至断裂的脆性破坏；名师归纳总结 - - - - - - -第 1 页,共 4 页精选学习资料 - - - - - - - - - 钢材的疲惫强度取决于构造状况（应力集中程度和残余应力）静力强度无明显关系；、作用的应力幅、反复荷载的虚幻次数,而和钢材的钢结构的连接方法：焊接连接：不减弱构件截面,构造简洁,节约钢材,焊缝处薄；弱铆钉连接：塑性和韧性极好,质量简洁检查和保证,费材又费工；螺栓连接：操作简洁便于拆卸；焊接连接的优点： 1.焊件间可以直接相连,构造简洁,制作加工便利2.不减弱截面,节约材料3.连接的密闭性好,结构的刚度大4.可实现自动化操作,提高焊接结构的质量；缺点

6、 ：1.焊缝邻近的热影响区内,钢材的金相组织发生转变,导致局部材质变脆2.焊接残余应力和残余变形使受压构件承载力降低 3.焊接结构对裂纹很敏锐,局部裂纹一旦发生,简洁扩展至整个截面,低温冷脆问题也比较突 出；焊接连接通常采纳的方法 为电弧焊（包括手工电弧焊）自动（半自动）埋弧焊和气体爱护焊；侧面角焊缝 主要承担剪力,塑性较好,应力沿焊缝长度方向的分布不匀称,呈两端打而中间小的状态；焊缝越 长,应力分布不匀称性越显著,但临界塑性工作阶段时,产生应力重分布,可使应力分布的不均与现象渐趋缓 和；焊脚不能过小 ：否就焊接时产生的热量较小,而焊件厚度较大,致使施焊是冷却速度过快,产生淬硬组织,导致 母材

7、开裂；焊脚不能过大 ：1.较薄焊件简洁烧穿或过烧2.冷却时的收缩变形加大,增大焊接应力,焊件简洁显现翘曲变形运算长度不能过小：1.焊件的局部加热严峻,焊缝起灭狐所引起的缺陷相距较近,及可能的其他缺陷使焊缝不够可靠；对于搭接连接的侧面角焊缝而言,由于力线弯折大,也会造成严峻的应力集中；不能过长 ：侧面角焊缝在弹性阶段沿长度方向受力不匀称,两端大而中间小,焊缝越长,应力集中越明显；焊接残余应力对结构性能的的影响：1.焊接应力不会影响结构的静力强度 2.焊接应力的存在增大了结构的变形,故降低了结构的刚度；3.焊接应力必定会降低受压构件的稳固承载力 4.在厚板或具有交叉焊缝的强狂下,将产生三向焊接拉应

8、力；阻碍了塑性变形的发展,增加了钢材在低温下的脆断倾向；5.会对结构的疲惫强度有明显的不利影响；一般螺栓连接的工作性能：抗剪连接时最常见的螺栓连接；在抗剪试验中,试件由零载始终加载至连接破坏的全 过程,经受了以下三个阶段：1.弹性阶段：施加荷载之初,连接中的剪力较小,荷载靠板件接触面间的摩擦力传递,螺栓杆与孔壁之间的间隙保 持不变 2.相对滑移阶段：当荷载增大,连接中的剪力达到板件间摩擦力的最大值,板件间产生相对滑移,其最大滑移量为 螺栓杆与孔壁之间的间隙,直至螺栓杆与孔壁接触 3.弹塑性阶段：荷载连续增加,连接所承担的外力主要靠螺栓与孔壁接触传递；螺栓杆主要受剪力外,仍承担弯矩 和轴向拉力,

9、而孔壁就受到挤压；由于材料的弹性,也由于螺栓杆的伸长受到螺帽的约束,增大了板件间的压紧 力,使板件间的摩擦力增大,曲线呈上升状态；荷载连续增加,在此阶段即使有很小的增量,连接的剪切变形也快速加大,直到连接的最终破坏；名师归纳总结 - - - - - - -第 2 页,共 4 页精选学习资料 - - - - - - - - - 螺栓抗剪连接达到极限承载力时,可能的破坏形式：1.螺杆剪断：螺栓杆直径较小而板件较厚 2.孔壁挤压破坏 :直径较大、板件较薄 3.构件拉断 :板件截面可能由于螺栓 孔减弱太多而被拉断 4.端部钢板冲剪破坏：端距太小,端距范畴内的板件可能会被螺栓杆冲剪破坏；前三种好像通过运

10、算防止破坏,第四种通过构造方法防止高强度螺栓连接的工作性能：高强度螺栓连接和一般螺栓连接的主要区分在于一般螺栓连接在受剪时依靠螺栓栓 杆承压和抗剪来传递剪力,在拧紧螺帽是螺栓产生的预拉力很小,其影响可以忽视；而高强度螺栓除了其材料强 度高之外,拧紧螺栓仍施加很大的预拉力,使被连接板件的接触面之间产生压紧力,因而板件间存在很大的摩擦 力；预拉力、连接板件抗滑移系数和钢材种类都直接影响其承载力；高强螺栓受剪受拉强度中,受拉强度较大；由于预拉力作用,板件间在承担荷载前已经存在较大的压紧力,拉力作用第一要抵消这种压紧力；轴心受力构件 的设计应同时满意承载才能极限状态和正常使用极限状态的要求；轴心受拉构

11、件的设计需要分别进 行强度和刚度的运算,轴心受压构件的设计需要进行强度、整体稳固、局部稳固和刚度运算；轴心受力构件的刚 度通过限制其长细比来保证；抱负轴心受压构件：假设构件完全挺拔,荷载沿构件形心轴作用,在受荷之前构件无初始应力、初弯曲和初偏心 等缺陷,截面沿构件时匀称的；三种屈曲形式丢失稳固：1.弯曲屈曲：构件的截面只绕一个主轴旋转,构件纵轴有直线变为曲线,这是双轴对称截 面构件最常见的屈曲形式；（工字形） 2.扭转屈曲：失稳时构件除支承端外的各截面均绕纵轴扭转（十字形截面）3.弯扭屈曲：单轴对称截面构件绕对称轴屈曲是,在发生弯曲变形的同时必定相伴着扭转（T 形）工字形截面受压翼缘 翼缘板外

12、伸部分的宽厚比与长细比的关系：b 1 10 0 1. 235 t yf取构件两方向长细比的较大值,小于 30 取 30,大于 100 取 100 1.长细比 2.钢种双肢缀条式格构式构件的换算长细比：0xx227A（也是等稳法就的稳固条件；靠虚轴、实轴等稳即等第 3 页,共 4 页A 1稳法就；）x整个构件对虚轴的长细比A1 一个节间内两侧斜缀条毛截面面积之和折算应力 ：2c2c321f22c321fcMxy 1cItFInw当和c 异号时,112.当和c 同号时,11.1（c腹板运算高度边缘同一点的弯曲正应力、剪应力和局部压应力）b0.6时梁已进入非弹性工作阶段,整体稳固临界应力有明显降低,

13、必需对其修正 ；名师归纳总结 - - - - - - -精选学习资料 - - - - - - - - - 0 . 282b 1 . 07 1 0. 当 b b 1 即 yf 就掌握构件强度用 fy 来掌握而不用b f y受压翼缘板的外伸部分为 三边简支板 ：b 113 235t yf当梁在弯曲 Mx 作用的强度按弹性运算：b 1 15 235t yft 为翼缘板的厚度,b1 翼缘板的外伸宽度弯曲应力、剪应力和局部压应力共同作用下,运算腹板的局部稳固是,第一应布置加劲肋（增加局部稳固）,然后进行局部稳固运算,如不满意要求,应调整加劲肋间距重新验算；不考虑腹板屈曲后强度时,组合梁腹板宜按下列规定配置加劲肋：h 0 80 235t w f y1、当 时,可不配置横向加劲肋；有局部压应力时构造配置；h 0 80 235t w f y2、当 时,按运算配置横向加劲肋；h 0 235 h 0 235170 1503、当 t w f y（受压翼缘受到约束,如连有刚性铺板）,同时配置横向加劲肋和纵向加劲肋；当 t w f y（其他情形） ,同时配置横向加劲肋和纵向加劲肋；任何情形下要求h 0250235加劲肋的间距0 5.h 0a2h 0第 4 页,共 4 页twfy名师归纳总结 - - - - - - -