钢结构基础知识教程.ppt

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1、 钢钢 结结 构构n n第一章第一章 概述概述n n第二章第二章 建筑钢材建筑钢材n n第三章第三章 钢结构的连接钢结构的连接n n第四章第四章 轴心受力构件轴心受力构件n n第五章第五章 梁（受弯构件）梁（受弯构件）n n第六章第六章 拉弯与压弯构件拉弯与压弯构件第一章第一章 绪绪 论论n n第一节第一节第一节第一节 钢结构的特点与应用钢结构的特点与应用钢结构的特点与应用钢结构的特点与应用n n第二节第二节第二节第二节 钢结构的设计原理与方法钢结构的设计原理与方法钢结构的设计原理与方法钢结构的设计原理与方法n n第三节第三节第三节第三节 钢结构的发展钢结构的发展钢结构的发展钢结构的发展第一节

2、第一节 钢结构的特点及应用钢结构的特点及应用一、钢结构的特点一、钢结构的特点1 1 1 1、强度高、强重比大；塑性、韧性好；、强度高、强重比大；塑性、韧性好；、强度高、强重比大；塑性、韧性好；、强度高、强重比大；塑性、韧性好；2 2 2 2、材质均匀，符合力学假定，安全可靠度高；、材质均匀，符合力学假定，安全可靠度高；、材质均匀，符合力学假定，安全可靠度高；、材质均匀，符合力学假定，安全可靠度高；3 3 3 3、工厂化生产，工业化程度高，施工速度快；、工厂化生产，工业化程度高，施工速度快；、工厂化生产，工业化程度高，施工速度快；、工厂化生产，工业化程度高，施工速度快；4 4 4 4、钢结构耐热

3、不耐火；易锈蚀，耐腐性差。、钢结构耐热不耐火；易锈蚀，耐腐性差。、钢结构耐热不耐火；易锈蚀，耐腐性差。、钢结构耐热不耐火；易锈蚀，耐腐性差。二、二、二、二、钢结构的应用钢结构的应用钢结构的应用钢结构的应用1 1 1 1、重型结构及大跨度建筑结构；、重型结构及大跨度建筑结构；、重型结构及大跨度建筑结构；、重型结构及大跨度建筑结构；2 2 2 2、多层、高层及超高层建筑结构；、多层、高层及超高层建筑结构；、多层、高层及超高层建筑结构；、多层、高层及超高层建筑结构；3 3 3 3、轻钢结构；、轻钢结构；、轻钢结构；、轻钢结构；4 4 4 4、塔桅等高耸结构；、塔桅等高耸结构；、塔桅等高耸结构；、塔桅

4、等高耸结构；5 5 5 5、钢混凝土组合结构。、钢混凝土组合结构。、钢混凝土组合结构。、钢混凝土组合结构。第二节第二节 钢结构的设计原理与方法钢结构的设计原理与方法n n结构设计首层规范建筑结构可靠度设计统一标准结构设计首层规范建筑结构可靠度设计统一标准结构设计首层规范建筑结构可靠度设计统一标准结构设计首层规范建筑结构可靠度设计统一标准（GB50068GB50068）规定：结构的可靠度应采用以概率论为基规定：结构的可靠度应采用以概率论为基规定：结构的可靠度应采用以概率论为基规定：结构的可靠度应采用以概率论为基础的极限状态设计方法分析确定。础的极限状态设计方法分析确定。础的极限状态设计方法分析确

5、定。础的极限状态设计方法分析确定。n n钢结构和其他建筑结构一样，遵循钢结构和其他建筑结构一样，遵循钢结构和其他建筑结构一样，遵循钢结构和其他建筑结构一样，遵循“统一标准统一标准统一标准统一标准”要求，要求，要求，要求，采用的也是采用的也是采用的也是采用的也是以概率论为基础，用分项系数表达的极限以概率论为基础，用分项系数表达的极限以概率论为基础，用分项系数表达的极限以概率论为基础，用分项系数表达的极限状态设状态设状态设状态设j j计方法计方法计方法计方法。n n极限状态设计方法，在前序课程（如钢混结构、地基极限状态设计方法，在前序课程（如钢混结构、地基极限状态设计方法，在前序课程（如钢混结构、

6、地基极限状态设计方法，在前序课程（如钢混结构、地基与基础等），对此以作详细介绍，此课就不再讲述，与基础等），对此以作详细介绍，此课就不再讲述，与基础等），对此以作详细介绍，此课就不再讲述，与基础等），对此以作详细介绍，此课就不再讲述，认真进行复习。认真进行复习。认真进行复习。认真进行复习。n n通过复习应掌握以下概念：结构的极限状态；结构的通过复习应掌握以下概念：结构的极限状态；结构的通过复习应掌握以下概念：结构的极限状态；结构的通过复习应掌握以下概念：结构的极限状态；结构的基本功能要求；结构的可靠度；失效概率；荷载及强基本功能要求；结构的可靠度；失效概率；荷载及强基本功能要求；结构的可靠度；

7、失效概率；荷载及强基本功能要求；结构的可靠度；失效概率；荷载及强度的标准值与设计值。度的标准值与设计值。度的标准值与设计值。度的标准值与设计值。第三节第三节 钢结构的发展钢结构的发展n n我国是最早应用钢结构的国家，但是历史的原因致使我国是最早应用钢结构的国家，但是历史的原因致使现代建筑钢结构的应用及发展与发达国家相比，已有现代建筑钢结构的应用及发展与发达国家相比，已有相当大的差距，最大的差距在于建筑钢结构。相当大的差距，最大的差距在于建筑钢结构。n n9797年新发布的中国建筑技术政策中强调要重点发年新发布的中国建筑技术政策中强调要重点发展建筑钢结构，国家相关部门也多次发布文件，要求展建筑钢

8、结构，国家相关部门也多次发布文件，要求扩大钢结构住宅的市场占有率。扩大钢结构住宅的市场占有率。n n9696年我国钢产量已开始超亿吨，居世界首位，为钢结年我国钢产量已开始超亿吨，居世界首位，为钢结构发展奠定物质基础，对钢材的使用已由构发展奠定物质基础，对钢材的使用已由“节约使用节约使用”变为变为“合理用钢合理用钢”、“加大建筑用钢加大建筑用钢”。n n当今我国建筑业中发展最快的就是钢结构，最缺的人当今我国建筑业中发展最快的就是钢结构，最缺的人才也是钢结构专业，发展钢结构以带动其它相关产业才也是钢结构专业，发展钢结构以带动其它相关产业的发展，已成为建筑业发展的重要任务。的发展，已成为建筑业发展的

9、重要任务。第二章第二章 建筑钢材建筑钢材n n第一节第一节第一节第一节 建筑结构用钢的基本要求建筑结构用钢的基本要求建筑结构用钢的基本要求建筑结构用钢的基本要求n n第二节第二节第二节第二节 钢材的主要机械性能钢材的主要机械性能钢材的主要机械性能钢材的主要机械性能n n第三节第三节第三节第三节 影响钢材性能的主要因素影响钢材性能的主要因素影响钢材性能的主要因素影响钢材性能的主要因素n n第四节第四节第四节第四节 建筑结构用钢的种类及选择建筑结构用钢的种类及选择建筑结构用钢的种类及选择建筑结构用钢的种类及选择第一节第一节 建筑结构用钢的基本要求建筑结构用钢的基本要求 钢材种类繁多，规格、用途也不

10、相同，对建筑钢材种类繁多，规格、用途也不相同，对建筑钢材种类繁多，规格、用途也不相同，对建筑钢材种类繁多，规格、用途也不相同，对建筑结构用钢来说，主要有三方面的要求。结构用钢来说，主要有三方面的要求。结构用钢来说，主要有三方面的要求。结构用钢来说，主要有三方面的要求。1 1 1 1、较高的强度：结构的承载力大，所需的截面小，、较高的强度：结构的承载力大，所需的截面小，、较高的强度：结构的承载力大，所需的截面小，、较高的强度：结构的承载力大，所需的截面小，结构的自重轻；结构的自重轻；结构的自重轻；结构的自重轻；2 2 2 2、较好的塑性及韧性：塑性好，不易发生脆性破、较好的塑性及韧性：塑性好，不

11、易发生脆性破、较好的塑性及韧性：塑性好，不易发生脆性破、较好的塑性及韧性：塑性好，不易发生脆性破坏；韧性好，利于承受动力荷载；坏；韧性好，利于承受动力荷载；坏；韧性好，利于承受动力荷载；坏；韧性好，利于承受动力荷载；3 3 3 3、良好的加工性能与耐久性：包括可焊性、冷弯、良好的加工性能与耐久性：包括可焊性、冷弯、良好的加工性能与耐久性：包括可焊性、冷弯、良好的加工性能与耐久性：包括可焊性、冷弯性能以及耐腐性能；性能以及耐腐性能；性能以及耐腐性能；性能以及耐腐性能；据上要求据上要求据上要求据上要求,钢结构设计规范钢结构设计规范钢结构设计规范钢结构设计规范GB50017-2003GB50017-

12、2003GB50017-2003GB50017-2003推荐承重结构用钢宜采用：炭素结构钢中的推荐承重结构用钢宜采用：炭素结构钢中的推荐承重结构用钢宜采用：炭素结构钢中的推荐承重结构用钢宜采用：炭素结构钢中的Q235Q235Q235Q235钢及低合金高强结构钢中的钢及低合金高强结构钢中的钢及低合金高强结构钢中的钢及低合金高强结构钢中的Q345Q345Q345Q345、Q390Q390Q390Q390和和和和Q420Q420Q420Q420钢四种钢材。钢四种钢材。钢四种钢材。钢四种钢材。第二节第二节 钢材的主要机械性能钢材的主要机械性能一、单向拉伸试验曲线一、单向拉伸试验曲线 根据钢材单向拉伸性

13、能曲线，工程应用中，钢材的性能根据钢材单向拉伸性能曲线，工程应用中，钢材的性能按理想弹塑性体考虑，按理想弹塑性体考虑，fy y定为钢材拉、压强度标准值。定为钢材拉、压强度标准值。二、钢材的主要机械性能二、钢材的主要机械性能1.1.强度：强度：f fy y 强度设计标准值，设计依据；强度设计标准值，设计依据；f fu u钢材的最大钢材的最大承载强度，安全储备承载强度，安全储备。2.2.塑性塑性 5 5（1010），），钢材产生塑变时而不发生脆性断裂钢材产生塑变时而不发生脆性断裂的能力，便于内力重分布，吸收能量，重要指标。的能力，便于内力重分布，吸收能量，重要指标。3.3.冷弯性能冷弯性能9090

14、o o、180180o o，在冷加工过程中产生塑性变形在冷加工过程中产生塑性变形时，对产生裂纹的敏感性，是判别钢材塑性及冶金质时，对产生裂纹的敏感性，是判别钢材塑性及冶金质量的综合指标。量的综合指标。4.4.韧性冲击韧性韧性冲击韧性 k k，钢材在一定温度下塑变及断裂过钢材在一定温度下塑变及断裂过程中吸收能量的能力，用于表征钢材承受动力荷载的程中吸收能量的能力，用于表征钢材承受动力荷载的能力（动力指标），按常温（能力（动力指标），按常温（2020o o）、）、零温（零温（0 0o o）、负负温（温（-20-20o o、-40-40o o）区分区分 。5.5.可焊性表征钢材焊接后具备良好焊接接头

15、性能的能可焊性表征钢材焊接后具备良好焊接接头性能的能力不产生裂纹，焊缝影响区材性满足有关要求。力不产生裂纹，焊缝影响区材性满足有关要求。第三节第三节 影响钢材性能的主要因素影响钢材性能的主要因素1 1、化学成份、化学成份2 2、冶金及轧制、冶金及轧制3 3、冷作硬化与时效硬化、冷作硬化与时效硬化4 4、复杂应力与应力集中、复杂应力与应力集中5 5、残余应力、残余应力6 6、温度、温度1、化学成份的影响 基本成份为基本成份为Fe，炭钢中含量占，炭钢中含量占99，C、Si、Mn为杂质元为杂质元素，素，S、P、N、O为冶炼过程中不易除尽的有害元素。为冶炼过程中不易除尽的有害元素。C：含：含C使强度使

16、强度塑性、韧性、可焊性塑性、韧性、可焊性，应控制在，应控制在0.22%，焊，焊接结构应控制在接结构应控制在0.20%。Si：含：含Si适量使强度适量使强度 其它影响不大，有益，应控制其它影响不大，有益，应控制0.10.3%Mn：含：含Si适量使强度适量使强度 降低降低S、O的热脆影响，改善热加工性能，的热脆影响，改善热加工性能，对其它性能影响不大，对其它性能影响不大，有益有益。S：含量含量使强度使强度塑性、韧性、性能冷弯、可焊性塑性、韧性、性能冷弯、可焊性；高温时使钢材变脆高温时使钢材变脆热脆现象热脆现象。P：低温时使钢材变脆低温时使钢材变脆冷脆现象冷脆现象；其它同；其它同SO、N：O同同S；

17、N同同P，控制含量控制含量0.008%2、冶金与轧制的影响冶金的影响主要为脱氧方法：沸腾钢用冶金的影响主要为脱氧方法：沸腾钢用Mn为脱氧剂，为脱氧剂，时间快，价格低，质量差；镇静钢用时间快，价格低，质量差；镇静钢用Si为脱氧剂，时为脱氧剂，时间慢，价格高，质量好。间慢，价格高，质量好。反复的轧制可以改善钢材的塑性，同时可以使钢材中反复的轧制可以改善钢材的塑性，同时可以使钢材中的气孔、裂纹、疏松等缺陷焊合，使金属晶体组织密的气孔、裂纹、疏松等缺陷焊合，使金属晶体组织密实，晶粒细化，消除纤维组织缺陷，使钢材的力学性实，晶粒细化，消除纤维组织缺陷，使钢材的力学性能提高。能提高。3、冷作硬化与时效硬化

18、冷作硬化与时效硬化由于某种因素的影响而使钢材强度提高，塑性、韧性由于某种因素的影响而使钢材强度提高，塑性、韧性下降，增加脆性的现象称之为下降，增加脆性的现象称之为硬化现象硬化现象。冷加工时（常温进行弯折、冲孔剪切等），钢材发生冷加工时（常温进行弯折、冲孔剪切等），钢材发生塑性变形从而使钢材变硬的现象称之为塑性变形从而使钢材变硬的现象称之为冷作硬化冷作硬化。钢材中的钢材中的C、N，随着时间的增长和温度的变化，而形随着时间的增长和温度的变化，而形成碳化物和氮化物，使钢材变脆的成碳化物和氮化物，使钢材变脆的“老化老化”现象称之为现象称之为时效硬化时效硬化。4、复杂应力与应力集中的影响钢材在多向同号应

19、力场作用下，一向的变形受到另一向钢材在多向同号应力场作用下，一向的变形受到另一向的限制，而使钢材强度增加，塑性、韧性下降，异号应的限制，而使钢材强度增加，塑性、韧性下降，异号应力场时则相反。力场时则相反。钢构件由于截面的改变以及孔洞、凹槽、裂纹等原因而钢构件由于截面的改变以及孔洞、凹槽、裂纹等原因而使构件内产生应力集中，应力集中实际为：局部应力增使构件内产生应力集中，应力集中实际为：局部应力增大并多为同号应力场。大并多为同号应力场。5 5、残余应力的影响、残余应力的影响钢材在轧制、焊接、切割等过程中会产生在构件内部自钢材在轧制、焊接、切割等过程中会产生在构件内部自相平衡的内力（相平衡的内力（P

20、26,P26,图图2.102.10）,残余应力虽对构件的强残余应力虽对构件的强度无影响，但对构件的变形（刚度）、疲劳以及稳定承度无影响，但对构件的变形（刚度）、疲劳以及稳定承载力产生不利影响（后续章节中将详细介绍）载力产生不利影响（后续章节中将详细介绍）。6、温度的影响 温度的影响，一般可分正温与负温影响两部分。温度的影响，一般可分正温与负温影响两部分。n正温影响（正温影响（P27P27，图，图2.112.11）总体影响规律为温度上升，钢材的强度降低，塑性、韧总体影响规律为温度上升，钢材的强度降低，塑性、韧性提高，这一现象称之为性提高，这一现象称之为热塑现象热塑现象，温度达，温度达600o左右

21、时，左右时，钢材的强度几乎降至为零，而塑性、韧性极大，易于进钢材的强度几乎降至为零，而塑性、韧性极大，易于进行热加工，此温度称之为行热加工，此温度称之为热煅温度热煅温度。需要说明：钢材在需要说明：钢材在300o左右时，强度提高，塑性、韧性左右时，强度提高，塑性、韧性下降，钢材表面呈蓝色，这一反覆现象称之为下降，钢材表面呈蓝色，这一反覆现象称之为蓝脆现象蓝脆现象。钢材在钢材在300o以上时应采取以上时应采取隔热措施隔热措施。n负温影响（负温影响（P27P27，图，图2.122.12）随着温度的降低钢材的强度提高，塑性、韧性降低，脆随着温度的降低钢材的强度提高，塑性、韧性降低，脆性增大，称之为性增

22、大，称之为低温冷脆低温冷脆，当温度降至某一特定温度时，当温度降至某一特定温度时钢材的脆性急剧增大，称此温度点为钢材的脆性急剧增大，称此温度点为转脆温度转脆温度。第四节第四节 建筑结构用钢的种类与选择建筑结构用钢的种类与选择 一、钢材的牌号表示方法及结构用钢的种类一、钢材的牌号表示方法及结构用钢的种类一、钢材的牌号表示方法及结构用钢的种类一、钢材的牌号表示方法及结构用钢的种类n n钢材牌号由：钢材牌号由：钢材牌号由：钢材牌号由：“Q“Q、屈服点值、质量等级、脱氧方法、屈服点值、质量等级、脱氧方法、屈服点值、质量等级、脱氧方法、屈服点值、质量等级、脱氧方法”四四四四部分组成。部分组成。部分组成。部

23、分组成。l lQQ：表示：表示：表示：表示“屈屈屈屈”字拼音首位字母，意为字拼音首位字母，意为字拼音首位字母，意为字拼音首位字母，意为“屈服强度屈服强度屈服强度屈服强度”；l l质量等级：分质量等级：分质量等级：分质量等级：分AEAE五级（字序越高质量越好）；五级（字序越高质量越好）；五级（字序越高质量越好）；五级（字序越高质量越好）；l l脱氧方法：脱氧方法：脱氧方法：脱氧方法：F F沸腾钢；沸腾钢；沸腾钢；沸腾钢；Z Z镇静钢（一般省略）；镇静钢（一般省略）；镇静钢（一般省略）；镇静钢（一般省略）；b b半镇静钢；半镇静钢；半镇静钢；半镇静钢；TZTZ特殊镇静钢。特殊镇静钢。特殊镇静钢。特

24、殊镇静钢。注：炭素结构钢分：注：炭素结构钢分：注：炭素结构钢分：注：炭素结构钢分：A A、B B、C C、D D 四级，含所有脱氧方法；四级，含所有脱氧方法；四级，含所有脱氧方法；四级，含所有脱氧方法；低合金结构钢分：低合金结构钢分：低合金结构钢分：低合金结构钢分：A A、B B、C C、D D、E E五级，只有镇静钢五级，只有镇静钢五级，只有镇静钢五级，只有镇静钢和特殊镇静钢。和特殊镇静钢。和特殊镇静钢。和特殊镇静钢。如前所述建筑结构用钢，宜选炭素结构钢中的如前所述建筑结构用钢，宜选炭素结构钢中的如前所述建筑结构用钢，宜选炭素结构钢中的如前所述建筑结构用钢，宜选炭素结构钢中的Q235Q235

25、及及及及低合金钢中的低合金钢中的低合金钢中的低合金钢中的Q345Q345、Q390Q390、Q420Q420四种钢材。四种钢材。四种钢材。四种钢材。二、建筑结构用钢的选择二、建筑结构用钢的选择二、建筑结构用钢的选择二、建筑结构用钢的选择1.1.钢材的质量和性能，由钢材力学性能中的抗拉强钢材的质量和性能，由钢材力学性能中的抗拉强钢材的质量和性能，由钢材力学性能中的抗拉强钢材的质量和性能，由钢材力学性能中的抗拉强度度度度f fu u、屈服强度屈服强度屈服强度屈服强度f fy y、伸长率伸长率伸长率伸长率 5 5（1010）、）、）、）、冷弯冷弯冷弯冷弯180180o o及冲击韧性及冲击韧性及冲击韧

26、性及冲击韧性 k k，化学成分化学成分化学成分化学成分C C、S S、P P等等等等的极限含量，的极限含量，的极限含量，的极限含量，以及冶炼脱氧方法来衡量。选材时应根据结构的以及冶炼脱氧方法来衡量。选材时应根据结构的以及冶炼脱氧方法来衡量。选材时应根据结构的以及冶炼脱氧方法来衡量。选材时应根据结构的重要性重要性重要性重要性、荷载性质荷载性质荷载性质荷载性质（静、动）、（静、动）、（静、动）、（静、动）、连接方法连接方法连接方法连接方法、工作工作工作工作温度温度温度温度等因素来综合考虑以选择适宜钢材。等因素来综合考虑以选择适宜钢材。等因素来综合考虑以选择适宜钢材。等因素来综合考虑以选择适宜钢材。

27、2.2.一般承重结构应有一般承重结构应有一般承重结构应有一般承重结构应有f fu u、f fy y、5 5以及以及以及以及C C（0.22%0.22%）、）、）、）、S S、P P的极限含量合格保证；焊接及重要的非焊接承的极限含量合格保证；焊接及重要的非焊接承的极限含量合格保证；焊接及重要的非焊接承的极限含量合格保证；焊接及重要的非焊接承重结构还应具备冷弯重结构还应具备冷弯重结构还应具备冷弯重结构还应具备冷弯180180o o合格保证合格保证合格保证合格保证（C0.2%C0.2%）；承受动力荷载需要验算结构疲劳强度时承受动力荷载需要验算结构疲劳强度时承受动力荷载需要验算结构疲劳强度时承受动力荷

28、载需要验算结构疲劳强度时,还应根据还应根据还应根据还应根据具体情况增加对具体情况增加对具体情况增加对具体情况增加对 k k的不同要求。的不同要求。的不同要求。的不同要求。第六节第六节 普通螺栓的连接普通螺栓的连接n n一、一、一、一、普通螺栓的连接构造普通螺栓的连接构造普通螺栓的连接构造普通螺栓的连接构造n n螺栓的规格与表示螺栓的规格与表示螺栓的规格与表示螺栓的规格与表示 钢结构一般选用钢结构一般选用钢结构一般选用钢结构一般选用C C级（粗制）六角螺母螺栓，标识用级（粗制）六角螺母螺栓，标识用级（粗制）六角螺母螺栓，标识用级（粗制）六角螺母螺栓，标识用MM和和和和工程直径（工程直径（工程直径

29、（工程直径（mmmm）表示，例如）表示，例如）表示，例如）表示，例如M16M16、M20M20等等等等n n螺栓的排列螺栓的排列螺栓的排列螺栓的排列 螺栓的各距应满足规定的要求（螺栓的各距应满足规定的要求（螺栓的各距应满足规定的要求（螺栓的各距应满足规定的要求（P7172P7172，表，表，表，表3.583.58）二、受力性能与计算二、受力性能与计算1 1、受力分类、受力分类n n螺栓根据作用不同，按螺栓受力可以分为：受剪、受拉及螺栓根据作用不同，按螺栓受力可以分为：受剪、受拉及螺栓根据作用不同，按螺栓受力可以分为：受剪、受拉及螺栓根据作用不同，按螺栓受力可以分为：受剪、受拉及剪拉共同作用剪拉

30、共同作用剪拉共同作用剪拉共同作用2 2、受剪连接、受剪连接n受力性能与破坏形式受力性能与破坏形式n n五种破坏形式五种破坏形式螺栓受剪破坏螺栓受剪破坏螺栓受剪破坏螺栓受剪破坏孔壁挤压破坏孔壁挤压破坏孔壁挤压破坏孔壁挤压破坏连接板净截面破坏连接板净截面破坏连接板净截面破坏连接板净截面破坏螺栓受弯破坏螺栓受弯破坏螺栓受弯破坏螺栓受弯破坏连接板冲剪破坏连接板冲剪破坏连接板冲剪破坏连接板冲剪破坏n单个受剪螺栓的承载力计算单个受剪螺栓的承载力计算单个受剪螺栓的承载力计算单个受剪螺栓的承载力计算n n螺栓抗剪：螺栓抗剪：螺栓抗剪：螺栓抗剪：n n孔壁承压：孔壁承压：孔壁承压：孔壁承压：n n最大承载力：最

31、大承载力：最大承载力：最大承载力：n轴力作用受剪螺栓群的连接计算轴力作用受剪螺栓群的连接计算轴力作用受剪螺栓群的连接计算轴力作用受剪螺栓群的连接计算n n受力特性：沿受力方向，受力分配不均，两端大中间小，受力特性：沿受力方向，受力分配不均，两端大中间小，受力特性：沿受力方向，受力分配不均，两端大中间小，受力特性：沿受力方向，受力分配不均，两端大中间小，在一定范围内，靠塑变可以均布内力，过大时，设计计算在一定范围内，靠塑变可以均布内力，过大时，设计计算在一定范围内，靠塑变可以均布内力，过大时，设计计算在一定范围内，靠塑变可以均布内力，过大时，设计计算时仍按均布，但强度需乘折减系数时仍按均布，但强

32、度需乘折减系数时仍按均布，但强度需乘折减系数时仍按均布，但强度需乘折减系数，当，当，当，当ll ll1 115d15d0 0时：时：时：时：当当当当ll ll1 160d60d0 0时时时时 0.70.7n n连接所需螺栓数量：连接所需螺栓数量：连接所需螺栓数量：连接所需螺栓数量：n n连接板净截面强度连接板净截面强度连接板净截面强度连接板净截面强度n扭矩、轴力及剪力共同作用受剪螺栓群计算扭矩、轴力及剪力共同作用受剪螺栓群计算扭矩、轴力及剪力共同作用受剪螺栓群计算扭矩、轴力及剪力共同作用受剪螺栓群计算n n扭矩作用：扭矩作用：扭矩作用：扭矩作用：n n轴力及剪力作用轴力及剪力作用轴力及剪力作用

33、轴力及剪力作用n n轴力扭矩共同作用下最大受力螺栓轴力扭矩共同作用下最大受力螺栓轴力扭矩共同作用下最大受力螺栓轴力扭矩共同作用下最大受力螺栓n受拉螺栓连接受拉螺栓连接受拉螺栓连接受拉螺栓连接n n受力性能与承载力受力性能与承载力受力性能与承载力受力性能与承载力n n受弯矩作用螺栓连接计算受弯矩作用螺栓连接计算受弯矩作用螺栓连接计算受弯矩作用螺栓连接计算n nMM、NN共同作用（偏心受拉）螺栓计算共同作用（偏心受拉）螺栓计算共同作用（偏心受拉）螺栓计算共同作用（偏心受拉）螺栓计算 小偏心：小偏心：小偏心：小偏心：大偏心大偏心大偏心大偏心:n n拉剪共同作用螺栓连接计算拉剪共同作用螺栓连接计算拉剪

34、共同作用螺栓连接计算拉剪共同作用螺栓连接计算注：此类连接因无支托板，一般应考虑精制螺栓连接，以减少注：此类连接因无支托板，一般应考虑精制螺栓连接，以减少注：此类连接因无支托板，一般应考虑精制螺栓连接，以减少注：此类连接因无支托板，一般应考虑精制螺栓连接，以减少连接变形。连接变形。连接变形。连接变形。第七节 高强度螺栓连接一、概述一、概述一、概述一、概述n n按受力特性分：按受力特性分：按受力特性分：按受力特性分：摩擦型与承压型摩擦型与承压型摩擦型与承压型摩擦型与承压型pp抗剪连接时摩擦型以板件间最大摩擦力为承载力极限状态；抗剪连接时摩擦型以板件间最大摩擦力为承载力极限状态；抗剪连接时摩擦型以板

35、件间最大摩擦力为承载力极限状态；抗剪连接时摩擦型以板件间最大摩擦力为承载力极限状态；承压型允许克服最大摩擦力后，以螺杆抗剪与孔壁承压破坏承压型允许克服最大摩擦力后，以螺杆抗剪与孔壁承压破坏承压型允许克服最大摩擦力后，以螺杆抗剪与孔壁承压破坏承压型允许克服最大摩擦力后，以螺杆抗剪与孔壁承压破坏为承载力极限状态（同普通螺栓）。受拉时两者无区别。为承载力极限状态（同普通螺栓）。受拉时两者无区别。为承载力极限状态（同普通螺栓）。受拉时两者无区别。为承载力极限状态（同普通螺栓）。受拉时两者无区别。pp高强螺栓采用高强螺栓采用高强螺栓采用高强螺栓采用级孔，便于施工。级孔，便于施工。级孔，便于施工。级孔，便

36、于施工。pp受传力机理的要求，构造上除连接板的边、端距受传力机理的要求，构造上除连接板的边、端距受传力机理的要求，构造上除连接板的边、端距受传力机理的要求，构造上除连接板的边、端距1.5d1.5d0 0外外外外其它同普通螺栓。其它同普通螺栓。其它同普通螺栓。其它同普通螺栓。n n高强螺栓的材料与强度等级高强螺栓的材料与强度等级高强螺栓的材料与强度等级高强螺栓的材料与强度等级pp由高强材料经热处理制成，按强度等级分由高强材料经热处理制成，按强度等级分由高强材料经热处理制成，按强度等级分由高强材料经热处理制成，按强度等级分10.910.9与与与与8.88.8级。级。级。级。10.910.9级一般为

37、级一般为级一般为级一般为20MnTiB20MnTiB、40Cr40Cr等材料，等材料，等材料，等材料，f fu u1000N/mm1000N/mm2 2，fu/fy0.9fu/fy0.9；8.88.8级一般为级一般为级一般为级一般为4545钢制成，钢制成，钢制成，钢制成，f fu u800N/mm800N/mm2 2，fu/fy0.8fu/fy0.8。n高强螺栓的预拉力高强螺栓的预拉力高强螺栓的预拉力高强螺栓的预拉力（P85P85表表表表3.93.9）二、摩擦型高强螺栓连接计算二、摩擦型高强螺栓连接计算二、摩擦型高强螺栓连接计算二、摩擦型高强螺栓连接计算n受剪连接计算受剪连接计算受剪连接计算受

38、剪连接计算p一个螺栓抗剪承载力一个螺栓抗剪承载力一个螺栓抗剪承载力一个螺栓抗剪承载力p连接所需螺栓数连接所需螺栓数连接所需螺栓数连接所需螺栓数p净截面强度：考虑净截面强度：考虑净截面强度：考虑净截面强度：考虑5050孔前传力孔前传力孔前传力孔前传力n受拉连接高强螺栓计算受拉连接高强螺栓计算受拉连接高强螺栓计算受拉连接高强螺栓计算pp由于高强螺栓的基本承载力为摩擦力，而摩擦力预正压力有由于高强螺栓的基本承载力为摩擦力，而摩擦力预正压力有由于高强螺栓的基本承载力为摩擦力，而摩擦力预正压力有由于高强螺栓的基本承载力为摩擦力，而摩擦力预正压力有关，为保证板件间保留一定的压紧力关，为保证板件间保留一定的

39、压紧力关，为保证板件间保留一定的压紧力关，为保证板件间保留一定的压紧力规范规范规范规范规定规定规定规定:pp受弯连接结算（形心轴在中排）受弯连接结算（形心轴在中排）受弯连接结算（形心轴在中排）受弯连接结算（形心轴在中排）pp拉、剪共同作用连接计算拉、剪共同作用连接计算拉、剪共同作用连接计算拉、剪共同作用连接计算三、承压型高强螺栓连接三、承压型高强螺栓连接三、承压型高强螺栓连接三、承压型高强螺栓连接 受力性能同普通螺栓，拉剪作用时以栓杆抗剪及孔壁受力性能同普通螺栓，拉剪作用时以栓杆抗剪及孔壁受力性能同普通螺栓，拉剪作用时以栓杆抗剪及孔壁受力性能同普通螺栓，拉剪作用时以栓杆抗剪及孔壁承压承力；受拉

40、同摩擦型，计算公式总结如表承压承力；受拉同摩擦型，计算公式总结如表承压承力；受拉同摩擦型，计算公式总结如表承压承力；受拉同摩擦型，计算公式总结如表3.113.11。本章重点1 1、角焊缝的构造与计算；、角焊缝的构造与计算；、角焊缝的构造与计算；、角焊缝的构造与计算；2 2、焊接残余应力与变形的产生机理与影响；、焊接残余应力与变形的产生机理与影响；、焊接残余应力与变形的产生机理与影响；、焊接残余应力与变形的产生机理与影响；2 2、普通螺栓受剪连接的破坏形式与机理；、普通螺栓受剪连接的破坏形式与机理；、普通螺栓受剪连接的破坏形式与机理；、普通螺栓受剪连接的破坏形式与机理；3 3、高强螺栓连接的构造

41、与计算。、高强螺栓连接的构造与计算。、高强螺栓连接的构造与计算。、高强螺栓连接的构造与计算。第四章轴心受力构件第四章轴心受力构件n n第一节 概 述n n第二节 轴心受力构件的强度与刚度n n第三节 实腹式轴心受压构件的整体稳定n n第四节 实腹式轴心受压构件的局部稳定n n第五节 实腹式轴心受压构件的截面设计n n第六节 格构式轴心受压构件第一节 概 述n n轴心受力构件分轴心受拉及受压两类构件，作为一种受力构轴心受力构件分轴心受拉及受压两类构件，作为一种受力构轴心受力构件分轴心受拉及受压两类构件，作为一种受力构轴心受力构件分轴心受拉及受压两类构件，作为一种受力构件，就应满足承载能力与正常使

42、用两种极限状态的要求。件，就应满足承载能力与正常使用两种极限状态的要求。件，就应满足承载能力与正常使用两种极限状态的要求。件，就应满足承载能力与正常使用两种极限状态的要求。n n正常使用极限状态的要求用构件的长细比来控制；承载能力正常使用极限状态的要求用构件的长细比来控制；承载能力正常使用极限状态的要求用构件的长细比来控制；承载能力正常使用极限状态的要求用构件的长细比来控制；承载能力极限状态包括强度、整体稳定、局部稳定三方面的要求。极限状态包括强度、整体稳定、局部稳定三方面的要求。极限状态包括强度、整体稳定、局部稳定三方面的要求。极限状态包括强度、整体稳定、局部稳定三方面的要求。n n稳定问题

43、是钢构件的重点问题，所有钢构件都涉及到稳定问稳定问题是钢构件的重点问题，所有钢构件都涉及到稳定问稳定问题是钢构件的重点问题，所有钢构件都涉及到稳定问稳定问题是钢构件的重点问题，所有钢构件都涉及到稳定问题，是钢构件设计的重点与难点。本章将简单讲述钢结构的题，是钢构件设计的重点与难点。本章将简单讲述钢结构的题，是钢构件设计的重点与难点。本章将简单讲述钢结构的题，是钢构件设计的重点与难点。本章将简单讲述钢结构的钢结构稳定理论的一般概念，为下序章节打基础。钢结构稳定理论的一般概念，为下序章节打基础。钢结构稳定理论的一般概念，为下序章节打基础。钢结构稳定理论的一般概念，为下序章节打基础。n n轴心受力构

44、件的截面分：实腹式与格构式两类（轴心受力构件的截面分：实腹式与格构式两类（轴心受力构件的截面分：实腹式与格构式两类（轴心受力构件的截面分：实腹式与格构式两类（P97P97图图图图4.24.2）n n实腹式又分型钢截面（包括普通型钢与薄壁型钢），组合截实腹式又分型钢截面（包括普通型钢与薄壁型钢），组合截实腹式又分型钢截面（包括普通型钢与薄壁型钢），组合截实腹式又分型钢截面（包括普通型钢与薄壁型钢），组合截面（钢板组合与型钢组合截面）面（钢板组合与型钢组合截面）面（钢板组合与型钢组合截面）面（钢板组合与型钢组合截面）n n格构式截面又分缀条式截面与缀板式截面格构式截面又分缀条式截面与缀板式截面格构

45、式截面又分缀条式截面与缀板式截面格构式截面又分缀条式截面与缀板式截面第二节 轴心受力构件的强度与刚度一、轴心受力构件的强度一、轴心受力构件的强度一、轴心受力构件的强度一、轴心受力构件的强度 以净截面的平均应力强度为准则：即以净截面的平均应力强度为准则：即以净截面的平均应力强度为准则：即以净截面的平均应力强度为准则：即二、轴心受力构件的刚度二、轴心受力构件的刚度二、轴心受力构件的刚度二、轴心受力构件的刚度 以构件的长细比来控制，即以构件的长细比来控制，即以构件的长细比来控制，即以构件的长细比来控制，即第三节 实腹式轴心受压构件的整体稳定一、稳定问题的概述一、稳定问题的概述一、稳定问题的概述一、稳

46、定问题的概述 所谓的稳定是指结构或构件受载变形后，所处平衡状所谓的稳定是指结构或构件受载变形后，所处平衡状所谓的稳定是指结构或构件受载变形后，所处平衡状所谓的稳定是指结构或构件受载变形后，所处平衡状态的属性。如图态的属性。如图态的属性。如图态的属性。如图4.44.4，稳定分稳定平衡、随遇平衡、不稳定，稳定分稳定平衡、随遇平衡、不稳定，稳定分稳定平衡、随遇平衡、不稳定，稳定分稳定平衡、随遇平衡、不稳定平衡。结构或构件失稳实际上为从稳定平衡状态经过临界平平衡。结构或构件失稳实际上为从稳定平衡状态经过临界平平衡。结构或构件失稳实际上为从稳定平衡状态经过临界平平衡。结构或构件失稳实际上为从稳定平衡状态

47、经过临界平衡状态，进入不稳定状态，临界状态的荷载即为结构或构件衡状态，进入不稳定状态，临界状态的荷载即为结构或构件衡状态，进入不稳定状态，临界状态的荷载即为结构或构件衡状态，进入不稳定状态，临界状态的荷载即为结构或构件的稳定极限荷载，构件必须工作在临界荷载之前。的稳定极限荷载，构件必须工作在临界荷载之前。的稳定极限荷载，构件必须工作在临界荷载之前。的稳定极限荷载，构件必须工作在临界荷载之前。稳定问题为钢结构的重点问题，所有钢结构构件均件均稳定问题为钢结构的重点问题，所有钢结构构件均件均稳定问题为钢结构的重点问题，所有钢结构构件均件均稳定问题为钢结构的重点问题，所有钢结构构件均件均存在稳定问题，

48、稳定问题分构件的存在稳定问题，稳定问题分构件的存在稳定问题，稳定问题分构件的存在稳定问题，稳定问题分构件的整体稳定整体稳定整体稳定整体稳定和和和和局部稳定局部稳定局部稳定局部稳定。二、理想轴心受压构件的整体失稳二、理想轴心受压构件的整体失稳二、理想轴心受压构件的整体失稳二、理想轴心受压构件的整体失稳 1 1、理想条件：绝对直杆、材料均质、无荷载偏心、无初始应、理想条件：绝对直杆、材料均质、无荷载偏心、无初始应、理想条件：绝对直杆、材料均质、无荷载偏心、无初始应、理想条件：绝对直杆、材料均质、无荷载偏心、无初始应 力、完全弹性。力、完全弹性。力、完全弹性。力、完全弹性。2 2、典型失稳形式、典型

49、失稳形式、典型失稳形式、典型失稳形式（p101p101，图，图，图，图4.54.5）弯曲失稳只有弯曲变形；弯曲失稳只有弯曲变形；弯曲失稳只有弯曲变形；弯曲失稳只有弯曲变形；扭转失稳只有扭转变形。扭转失稳只有扭转变形。扭转失稳只有扭转变形。扭转失稳只有扭转变形。弯扭失稳弯曲变形的同时伴随有扭转变形。弯扭失稳弯曲变形的同时伴随有扭转变形。弯扭失稳弯曲变形的同时伴随有扭转变形。弯扭失稳弯曲变形的同时伴随有扭转变形。单对称截面绕对称轴（或不对称截面）弯曲失稳时，由单对称截面绕对称轴（或不对称截面）弯曲失稳时，由单对称截面绕对称轴（或不对称截面）弯曲失稳时，由单对称截面绕对称轴（或不对称截面）弯曲失稳时

50、，由于截面的形心（内力作用点）与剪心（截面的扭转中心）不于截面的形心（内力作用点）与剪心（截面的扭转中心）不于截面的形心（内力作用点）与剪心（截面的扭转中心）不于截面的形心（内力作用点）与剪心（截面的扭转中心）不重合，截面内的内力分量相对于剪心产生偏心产生扭矩，从重合，截面内的内力分量相对于剪心产生偏心产生扭矩，从重合，截面内的内力分量相对于剪心产生偏心产生扭矩，从重合，截面内的内力分量相对于剪心产生偏心产生扭矩，从而产生扭转变形。而产生扭转变形。而产生扭转变形。而产生扭转变形。失稳承载力低于弯曲失稳承载力失稳承载力低于弯曲失稳承载力失稳承载力低于弯曲失稳承载力失稳承载力低于弯曲失稳承载力。只