钢结构考前辅导精选文档.ppt
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1、钢结构考前辅导本讲稿第一页,共三十八页第第1、2章章 材料与设计原理材料与设计原理第一节第一节 钢材的力学性能钢材的力学性能一、强度一、强度n屈服强度屈服强度fy设计标准值(设计时可达的最大应力);设计标准值(设计时可达的最大应力);n抗拉强度抗拉强度fu钢材的最大应力强度,钢材的最大应力强度,fu/fy为钢材的强度为钢材的强度 安全储备系数。安全储备系数。n理想弹塑性工程设计时将钢材的力学性能,假定为理想弹塑性工程设计时将钢材的力学性能,假定为 一理想弹塑性体一理想弹塑性体二、塑性材料发生塑性变形而不断裂的性质二、塑性材料发生塑性变形而不断裂的性质n重要指标好坏决定结构安全可靠度,内力重分布
2、,保证塑性破重要指标好坏决定结构安全可靠度,内力重分布,保证塑性破坏,避免脆性破坏。坏,避免脆性破坏。n用伸长率衡量用伸长率衡量本讲稿第二页,共三十八页三、韧性钢材在断裂或塑变时吸收能量的能力,用于表三、韧性钢材在断裂或塑变时吸收能量的能力,用于表 征钢材抗冲击荷载及动力荷载的能力,动力指征钢材抗冲击荷载及动力荷载的能力,动力指 标,是强度与塑性的综合表现。标,是强度与塑性的综合表现。用冲击韧性衡量,分常温与负温要求。用冲击韧性衡量,分常温与负温要求。四、冷弯性能钢材发生塑变时对产生裂纹的抵抗能力。四、冷弯性能钢材发生塑变时对产生裂纹的抵抗能力。是判别钢材塑性及冶金质量的综合指标。是判别钢材塑
3、性及冶金质量的综合指标。五、可焊性钢材在焊接过程中对产生裂纹或发生断裂的五、可焊性钢材在焊接过程中对产生裂纹或发生断裂的 抵抗能力,以及焊接后具备良好性能的指抵抗能力,以及焊接后具备良好性能的指 标。通过焊接工艺试验进行评定标。通过焊接工艺试验进行评定第二节第二节 钢结构的破坏形式钢结构的破坏形式n塑性破坏与脆性破坏塑性破坏与脆性破坏n影响因素化学成分、冶金质量、温度、冷作硬化、时效、应影响因素化学成分、冶金质量、温度、冷作硬化、时效、应力集中、复杂应力。力集中、复杂应力。本讲稿第三页,共三十八页第第3节节 钢材性能的影响因素钢材性能的影响因素一、化学成分一、化学成分C C、S S、P P、M
4、nMn、SiSi二、冶金与轧制二、冶金与轧制三、时效三、时效四、温度正温与负温,热塑现象、冷脆现象四、温度正温与负温,热塑现象、冷脆现象五、冷作硬化五、冷作硬化六、应力集中与残余应力残余应力的概念以及它的影响。六、应力集中与残余应力残余应力的概念以及它的影响。七、复杂应力状态强度理论,同号应力,异号应力。七、复杂应力状态强度理论,同号应力,异号应力。第第4节节 设计原理设计原理n以概率论为基础的极限状态设计方法;分项系数表达式。以概率论为基础的极限状态设计方法;分项系数表达式。n两种极限状态正常使用与承载能力极限状态。两种极限状态正常使用与承载能力极限状态。n可靠性安全性、适用性、耐久性的通称
5、可靠性安全性、适用性、耐久性的通称n失效概率结构不能完成预定功能的概率。失效概率结构不能完成预定功能的概率。本讲稿第四页,共三十八页n可靠度可靠性的概率度量,在规定的时间内(设计基可靠度可靠性的概率度量,在规定的时间内(设计基 准期分准期分5 5、2525、5050以及以及100100年年),规定的条),规定的条 件(正常设计、施工、使用、维护)完成预定件(正常设计、施工、使用、维护)完成预定 功能的概率。功能的概率。n可靠度的控制控制失效概率小到一定水平。可靠度的控制控制失效概率小到一定水平。第五节第五节 钢材的品种、牌号与选择钢材的品种、牌号与选择n品种炭素钢品种炭素钢Q235Q235;低
6、合金钢;低合金钢Q345Q345、Q390Q390、Q420Q420n牌号的表示方法牌号的表示方法Q Q、屈服强度值、质量等级(碳素钢、屈服强度值、质量等级(碳素钢ADAD,低合金,低合金钢钢AEAE),冶金脱氧方法(冶金脱氧方法(F F、b b、Z Z、TZTZ)n影响选择的因素影响选择的因素 结构的重要性(结构的安全等级分一级(重要),二级(一结构的重要性(结构的安全等级分一级(重要),二级(一般),三级(次要)、荷载情况(动、静荷载)、连接方般),三级(次要)、荷载情况(动、静荷载)、连接方法(法(Q235AQ235A不能用于焊接结构)、环境温度。不能用于焊接结构)、环境温度。本讲稿第五
7、页,共三十八页第第3章章 钢结构的连接钢结构的连接第第1节节 钢结构的连接方法与特点钢结构的连接方法与特点n焊接连接对接焊缝,角焊缝焊接连接对接焊缝,角焊缝n螺栓连接普通螺栓,高强螺栓螺栓连接普通螺栓,高强螺栓n铆钉连接已基本被高强螺栓代替。铆钉连接已基本被高强螺栓代替。第第2节节 焊缝连接焊缝连接一、焊接特性一、焊接特性1、焊接方法电弧焊(手工,自动埋弧以及气体保护焊)、电阻、焊接方法电弧焊(手工,自动埋弧以及气体保护焊)、电阻焊和气焊。焊和气焊。2、特点省材、方便、适用强;热影响区变脆,残余应力与变形,质、特点省材、方便、适用强;热影响区变脆,残余应力与变形,质量变动大。量变动大。3、焊缝
8、缺陷裂纹、气孔、未焊透、夹渣、烧穿等。、焊缝缺陷裂纹、气孔、未焊透、夹渣、烧穿等。本讲稿第六页,共三十八页4、焊接形式、焊接形式n按焊件相对位置平接(对接)、搭接以及垂直连接。按焊件相对位置平接(对接)、搭接以及垂直连接。n按施焊位置俯焊(平焊)、横焊、立焊以及仰焊。按施焊位置俯焊(平焊)、横焊、立焊以及仰焊。n按截面构造对接焊缝及角焊缝按截面构造对接焊缝及角焊缝第第3节节 对接焊缝的构造与计算对接焊缝的构造与计算一、构造一、构造n破口形式破口形式I I型、单边型、单边V V型、双边型、双边V V型、型、U U型、型、K K型及型及X X型。型。n引、落弧板引、落弧板n变厚度与变宽度的连接变厚
9、度与变宽度的连接11:4 4斜面。斜面。n质量等级与强度一级综合性能与母材相同;质量等级与强度一级综合性能与母材相同;二级强度与母材相同;二级强度与母材相同;三级折减强度三级折减强度二、计算同构件。二、计算同构件。本讲稿第七页,共三十八页第第4节节 角焊缝的构造与计算角焊缝的构造与计算一、构造一、构造本讲稿第八页,共三十八页n角焊缝分直角与斜角(锐角与钝角)两种截面。角焊缝分直角与斜角(锐角与钝角)两种截面。n直角型又分普通、平坡、深熔型(凹面型);直角型又分普通、平坡、深熔型(凹面型);n板件厚度悬殊时角焊缝设计及边缘焊缝板件厚度悬殊时角焊缝设计及边缘焊缝(P56P56,图,图3.213.2
10、1)二、受力特性二、受力特性n正面焊缝应力状态复杂,但内力分布均匀,承载力高;正面焊缝应力状态复杂,但内力分布均匀,承载力高;n侧面焊缝应力状态简单,但内力分布不均,承载力低。侧面焊缝应力状态简单,但内力分布不均,承载力低。n破坏为破坏为4545o o喉部截面,设计时忽略余高。喉部截面,设计时忽略余高。三、角焊缝的计算三、角焊缝的计算本讲稿第九页,共三十八页第第5节节 普通螺栓连接普通螺栓连接一、连接性能与构造一、连接性能与构造n受剪连接的破坏形式板端冲剪、螺杆受弯、螺杆剪切、孔受剪连接的破坏形式板端冲剪、螺杆受弯、螺杆剪切、孔壁挤压、板件净截面(直线、折线)。构造满足前两种,壁挤压、板件净截
11、面(直线、折线)。构造满足前两种,(e2de2do o;t5dt5d)。)。n受剪连接受力方向螺栓受力不均,一定长度时需折减。受剪连接受力方向螺栓受力不均,一定长度时需折减。n受拉连接以螺杆抗拉强度为承载力极限。受拉连接以螺杆抗拉强度为承载力极限。n施工及受力要求,螺栓有排布距离要求(栓距、线距、边距、端距)。施工及受力要求,螺栓有排布距离要求(栓距、线距、边距、端距)。n分精制(分精制(A A、B B级)及粗制(级)及粗制(C C级,不能用于主要受力连接)级,不能用于主要受力连接)二、计算二、计算1 1、单个连接承载力、单个连接承载力、受剪连接、受剪连接n抗剪与承压:抗剪与承压:本讲稿第十页
12、,共三十八页、受拉连接、受拉连接、拉剪共同作用、拉剪共同作用2、螺栓群连接计算、螺栓群连接计算、轴力或剪力作用、轴力或剪力作用、弯矩轴力共同作用、弯矩轴力共同作用、扭矩、轴力、剪力共同作用、扭矩、轴力、剪力共同作用 其中:其中:本讲稿第十一页,共三十八页第第6节节 高强度螺栓连接高强度螺栓连接一、高强螺栓的受力性能与构造一、高强螺栓的受力性能与构造n按计算原则分摩擦型与承压型两种。按计算原则分摩擦型与承压型两种。n摩擦型抗剪连接的最大承载力为最大摩擦力。摩擦型抗剪连接的最大承载力为最大摩擦力。n承压型抗剪连接的对答承载力同普通螺栓(承压型抗剪连接的对答承载力同普通螺栓(N Nb bminmin
13、)。)。n注意当连接板件较小时承压型的承载力小于摩擦型。注意当连接板件较小时承压型的承载力小于摩擦型。n受拉连接时两者无区别,都以受拉连接时两者无区别,都以0.8P0.8P为承载力。为承载力。n板件净截面强度计算与普螺的区别为板件净截面强度计算与普螺的区别为5050的孔前传力。的孔前传力。n受剪连接时,螺栓受力不均,同普螺应考虑折减系数受剪连接时,螺栓受力不均,同普螺应考虑折减系数。n由于承压型设计的变形较大,直接承受动荷不易采用。由于承压型设计的变形较大,直接承受动荷不易采用。n设计认为摩擦力主要分布在螺栓周围设计认为摩擦力主要分布在螺栓周围3d3d0 0范围内范围内。本讲稿第十二页,共三十
14、八页二、计算二、计算、摩擦型螺栓连接计算、摩擦型螺栓连接计算1、抗剪连接、抗剪连接2、抗拉连接、抗拉连接 (抗弯时旋转中心在中排)(抗弯时旋转中心在中排)3、拉剪共同作用、拉剪共同作用、承压型螺栓连接计算、承压型螺栓连接计算计算方法同普通螺栓连接,应注意计算方法同普通螺栓连接,应注意n抗拉承载力抗拉承载力n拉剪共同作用拉剪共同作用n抗弯时旋转中心在中排抗弯时旋转中心在中排本讲稿第十三页,共三十八页第第7节节 例题详解例题详解例题例题1、某某T T型牛腿,角焊缝连接,型牛腿,角焊缝连接,F=250kNF=250kN,Q235Q235钢,钢,E43E43型型 焊条,静荷载,确定焊脚尺寸。焊条,静荷
15、载,确定焊脚尺寸。解:解:1 1、确定焊缝计算长度(两条、确定焊缝计算长度(两条L L型焊缝型焊缝)竖焊缝:竖焊缝:lw12005195mm,水平焊缝:lw2(20016)/2-587mm,取lw285mm本讲稿第十四页,共三十八页2、求焊缝形心及惯性矩:求焊缝形心及惯性矩:3、力向形心转移、力向形心转移4、受力控制点分项应力(下点)、受力控制点分项应力(下点)本讲稿第十五页,共三十八页5、焊缝强度结算:、焊缝强度结算:6、焊脚尺寸确定:、焊脚尺寸确定:取:本讲稿第十六页,共三十八页例题例题2、图示摩擦型高强螺栓连接,图示摩擦型高强螺栓连接,M20M20,10.910.9级,喷砂生赤锈,级,喷
16、砂生赤锈,验算连接强度。验算连接强度。已知:已知:M=106k.mM=106k.m;N=384kN N=384kN;V=450kN V=450kN。解:解:1 1、查取有关参数、查取有关参数 预拉力:预拉力:P=155kN;P=155kN;摩擦系数:摩擦系数:=0.45=0.45 2、确定控制点、确定控制点 经受力分析控制点为最经受力分析控制点为最 上排螺栓上排螺栓。本讲稿第十七页,共三十八页3、最上排螺栓分项受力、最上排螺栓分项受力n 轴力轴力N N:各螺栓均匀受拉:各螺栓均匀受拉n 弯矩弯矩M M作用:最上排受最大拉力作用:最上排受最大拉力 其中其中n总拉力:总拉力:n剪力剪力V V:各螺
17、栓均匀受剪:各螺栓均匀受剪4 4、承载力验算、承载力验算5 5、结论:连接承载力满足要求、结论:连接承载力满足要求 本讲稿第十八页,共三十八页第第4章章 轴心受力构件轴心受力构件第第1 1节节 概述概述n钢结构各种构件应满足正常使用及承载能力两种极限状态的要钢结构各种构件应满足正常使用及承载能力两种极限状态的要求。求。n正常使用极限状态:刚度要求控制长细比正常使用极限状态:刚度要求控制长细比n承载能力极限状态:受拉强度;承载能力极限状态:受拉强度;受压强度、整体稳定、局部稳定。受压强度、整体稳定、局部稳定。n截面形式:分实腹式与格构式截面形式:分实腹式与格构式第第2 2节节 强度与刚度强度与刚
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