《钢结构》网上辅导材料一
钢结构的特点、设计方法和材料
一、钢结构的特点
（1）强度高，塑性和韧性好强度高，适用于建造跨度大、承载重的结构。塑性好，结构在一般条件下不会因超载而突然破坏。
韧性好，适宜在动力荷载下工作。
（2）重量轻
（3）材质均匀，和力学计算的假定比较符合钢材内部组织比较均匀，接近各向同性，实际受力情况和工程力学计算结果比较符合。
（4）钢结构制作简便，施工工期短钢结构加工制作简便，连接简单，安装方便，施工周期短。
（5）钢结构密闭性较好水密性和气密性较好，适宜建造密闭的板壳结构。
（6）钢结构耐腐蚀性差
容易腐蚀，处于较强腐蚀性介质内的建筑物不宜采用钢结构。
（7）钢材耐热但不耐火
温度在200C以内时，钢材主要力学性能降低不多。温度超过200C后，不仅强度逐步降低，还会发生兰脆和徐变现象。温度达600C时，钢材进入塑性状态不能继续承载。
（8）在低温和其他条件下，可能发生脆性断裂。
二、钢结构的设计方法和设计表达式《钢结构设计规范》除疲劳计算外，采用以概率理论为基础的极限状态设计方法，用分项系数的设计表达式进行计算。
1．极限状态当结构或其组成部分超过某一特定状态就不能满足设计规定的某一功能要求时，此特定
状态就称为该功能的极限状态。
（1）承载能力极限状态包括构件和连接的强度破坏、疲劳破坏和因过度变形而不适于继续承载，结构和构件丧失稳定，结构转变为机动体系和结构倾覆。
（2）正常使用极限状态包括影响结构、构件和非结构构件正常使用或外观的变形，影响正常使用的振动，影响正常使用或耐久性能的局部损坏（包括混凝土裂缝）。
以结构构件的荷载效应S和抗力R这两个随机变量来表达结构的功能函数，则
Z= g（R, S）= R-S ⑴
在实际工程中，可能出现下列三种情况：
Z> 0 结构处于可靠状态；
Z= 0 结构达到临界状态，即极限状态；
Z V 0 结构处于失效状态。
按照概率极限状态设计方法，结构的可靠度定义为：结构在规定的时间内，在规定的条件下，完成预定功能的概率。这里所说“完成预定功能”就是对于规定的某种功能来说结构
不失效（Z》0）。这样结构的失效概率p f表示为
p f P（Z 0）（2）
可靠指标与p f存在对应的关系，增大，P f减小；减小，P f增大。
2．分项系数的设计表达式
对于承载能力极限状态荷载效应的基本组合按下列设计表达式中最不利值确定
n
可变荷载效应控制的组合：
0 G GK Q1 Q1K Qi ci QiK f（3）
i2
n
永久荷载效应控制的组合：
0 G GK Qi ci QiK f（4）
i1
式中0—结构重要性系数，对安全等级为一级或设计使用年限为100 年及以上的结构构
件，不应小于1.1 ；对安全等级为二级或设计使用年限为50 年及结构构件，不
应小于1.0；对安全等级为三级或设计使用年限为5 年结构构件，不应小于0.9；
GK ——永久荷载标准值在结构构件截面或连接中产生的应力；
Q1K ——起控制作用的第一个可变荷载标准值在结构构件截面或连接中产生的应力（该值使计算结果为最大）；
QiK ——其他第i 个可变荷载标准值在结构构件截面或连接中产生的应力；
G ——永久荷载分项系数，当永久荷载效应对结构构件的承载力不利时取 1.2，但对
式（4）则取1.35。当永久荷载效应对结构构件的承载力有利时取 1.0；验算结
构倾覆、滑移或漂浮时取 0.9；
2
承载力不利时取 1.4（当楼面活荷载大于 4.0kN /m 2 时，取
1.3）；有利时，
取为 0；
ci
——第 i 个可变荷载组合值系数，可按荷载规范的规定采取。 对于一般排架、框架结构，可采用
简化式计算。 . 由可变荷载效应控制的组合：
n
0 G GK i 1 Qi QiK f
（ 5
）
由永久荷载效应控制的组合，仍按式（ 4）进行计算。
式中 ——简化式中采用的荷载组合值系数， 一般情况下可采用 0.9；当只有 1 个可变荷 载时，取为 1.0。
对于正常使用极限状态，采用荷载的 标准组合 进行设计，并使变形等设计不超过相应 的规定限值。设计式为：
GK Q1K i 2 ci QiK
式中 GK ——永久荷载的标准值在结构或结构构件中产生的变形值；
Q1K ——起控制作用的第一个可变荷载的标准值在结构或结构构件中产生的变形值
该值使计算结果为最大）；
其他第 i 个可变荷载标准值在结构或结构构件中产生的变形值；
——结构或结构构件的容许变形值。
三、钢结构的材料
1．对钢结构用钢的基本要求
（1）较高的抗拉强度f u 和屈服点f y ； （ 2）较高的塑性和韧性 ； （ 3）良好的工艺性能；
（ 4）根据具体工作条件，有时还要求钢材具有适应低温、高温和腐蚀性环境的能力。 2．钢材的主要性能
Q1 、
Qi
第 1 个和其他第 i 个可变荷载分项系数，当可变荷载效应对结构构件的 6）
QiK
（1 ）强度性能
比例极限：0P 段为直线，表示钢材具有完全弹性性质,
屈服点：随着荷载的增加，曲线出现 ES 段，S 点的应力f y 称为屈服点。 抗拉强度或极限强度： 超过屈服台阶，材料出现应变硬化，曲线上升， 直至曲线最高处
的B 点，这点的应力f u 称为抗拉强度或极限强度。 当以屈服点的应力 f y 作为强度限值时，抗拉强度
f u 成为材料的强度储备。
（2） 塑性性能
伸长率：试件被拉断时的绝对变形值与试件原标距之比的百分数， 称为伸长率。伸长率
代表材料在单向拉伸时的塑性应变的能力。
（3） 冷弯性能
冷弯性能由冷弯试验确定。试验时使试件弯成180 °，如试件外表面不出现裂纹和分层，
即为合格。冷弯性能合格是鉴定钢材在弯曲状态下的塑性应变能力和钢材质量的综合指标。
（4） 冲击韧性
韧性是钢材强度和塑性的综合指标。 由于低温对钢材的脆性破坏有显著影响， 在寒冷地区建造的结构不但要求钢材具有常温 （20 C ）冲击韧性指标，还要求具有负温（ 0 C 、-20 C 或-40 C ）冲击韧性指标，以保证结
构具有足够的抗脆性破坏能力。 3 ?各种因素对钢材主要性能的影响 （1 ）化学成分
碳直接影响钢材的强度、塑性、韧性和可焊性等。碳含量增加，钢的强度提高，而塑性、 韧性和疲劳强度下降，同时恶化钢的可焊性和抗腐蚀性。
硫和磷是钢中的有害成分，它们降低钢材的塑性、韧性、可焊性和疲劳强度。在高温时, 硫使钢变脆，称之 热脆 ；在低温时，磷使钢变脆，称之 冷脆 。
P 点应力f p 称为比例极限。
ftl 2.1摧隶弗杓惰记捕尺J;-二些同丸
（2）冶金缺陷常见的冶金缺陷有偏析、非金属夹杂、气孔、裂纹及分层等。
（3）钢材硬化
冷加工使钢材产生很大塑性变形，从而提高了钢的屈服点，同时降低了钢的塑性和韧性，这种现象称为冷作硬化（或应变硬化）。
在一般钢结构中，不利用硬化所提高的强度，以保证结构具有足够的抗脆性破坏能力。另外，应将局部硬化部分用刨边或扩钻予以消除。
（4）温度影响钢材性能随温度变动而有所变化。总的趋势是温度升高，钢材强度降低，应变增大；反之，温度降低，钢材强度会略有增加，塑性和韧性却会降低而变脆。
在250C左右，钢材的强度略有提高，同时塑性和韧性均下降，材料有转脆的倾向，钢材表面氧化膜呈现蓝色，称为蓝脆现象。钢材应避免在蓝脆温度范围内进行热加工。
当温度在260 C?320 C时，在应力持续不变的情况下，钢材以很缓慢的速度继续变形，此种现象称为徐变现象。
当温度从常温开始下降，特别是在负温度范围内时，钢材强度虽有提高，但其塑性和韧性降低，材料逐渐变脆，这种性质称为低温冷脆。
（5）应力集中构件中有时存在着孔洞、槽口、凹角、截面突然改变以及钢材内部缺陷等。此时，构件
中的应力分布将不再保持均匀，而是在某些区域产生局部高峰应力，在另外一些区域则应力降低，形成应力集中现象。
承受静力荷载作用的构件在常温下工作时，在计算中可不考虑应力集中的影响。但在负温或动力荷载作用下工作的结构，应力集中的不利影响将十分突出，往往是引起脆性破坏的根源，故在设计中应采取措施避免或减小应力集中，并选用质量优良的钢材。
（6）反复荷载作用
在直接的连续反复的动力荷载作用下，钢材的强度将降低，低于一次静力荷载作用下的拉伸试验的极限强度，这种现象称为钢材的疲劳。疲劳破坏表现为突然发生的脆性断裂。
材料总是有“缺陷”的，在反复荷载作用下，先在其缺陷发生塑性变形和硬化而生成一些极小的裂痕，此后这种微观裂痕逐渐发展成宏观裂纹，试件截面削弱，而在裂纹根部出现应力集中现象，使材料处于三向拉伸应力状态，塑性变形受到限制，当反复荷载达到一定的循环次数时，材料终于破坏，并表现为突然的脆性断裂。
4．钢材的破坏形式
塑性破坏：变形超过了材料或构件可能的应变能力而产生的，而且仅在构件的应力达到了钢材的抗拉强度f u 后才发生。塑性破坏前，由于总有较大的塑性变形发生，且变形持续的时间较长，很容易及时发现而采取措施予以补救，不致引起严重后果。
脆性破坏：破坏前塑性变形很小，甚至没有塑性变形，计算应力可能小于钢材的屈服点，断裂从应力集中处开始。由于脆性破坏前没有明显的预兆，无法及时觉察和采取补救措施。
5．钢材的疲劳计算
钢材的疲劳断裂是微观裂纹在连续重复荷载作用下不断扩展直至断裂的脆性破坏。钢材的疲劳强度取决于应力集中和应力循环次数。
循环次数N > 5x104,应进行疲劳计算。
（1 ）常幅疲劳
应力幅为应力谱中最大应力与最小应力之差，即
max min
式中：max ——每次应力循环中的最大拉应力（取正值）；
min ——每次应力循环中的最小拉应力（取正值）或压应力（取负值）。
如果重复作用的荷载数值不随时间变化，则在所有应力循环内的应力幅将保持常量，称之为常幅疲劳。
根据试验数据可以画出构件或连接的应力幅与相应的致损循环次数N 的关系曲线。
目前国内外都常用双对数坐标轴的方法使曲线改为直线以便工作。在双对数坐标图中，疲劳
直线方程为：
lg N b1 lg（）（7）
或
N （）10b1C1
式中——直线对纵坐标的斜率；
b i—直线在横坐标轴上的截距；
N—循环次数。
n 曲线
限值，下限值的直线方程为:
C 1/ N
对于不同焊接构件和连接形式， 规范按连接方式、受力特点和疲劳强度等归纳分类, 划分为8类。
对焊接结构的焊接部位的常幅疲劳，应按下式计算：
对于非焊接部位，其疲劳强度应按下式计算:
（2）变幅疲劳和吊车梁的欠载效应系数
实际上，结构所受荷载其性质为变幅的。变幅疲劳可作为常幅疲劳按下式计算:
6
N 2 10
式中
N 2106
――循环次数N = 2 X 106的容许应力幅，应按式（10）计算;
0.8 ；中级工作制吊车
f =0.5。
考虑到试验数据的离散性, 取平均值减去
2倍IgN 的标准差（2s ）
作为疲劳强度下
取此
Ig N N(
作为容许应力幅
b i
Ig(
10b2
)2s b 2 lg()
(8)
(9)
(10)
max
min
[]
(11)
max
k min
(12)
(13)
欠载效应系数。对重级工作制硬钩吊车 f = 1.0,重级工作制软钩吊车
一、填空题 1. 钢结构计算的两种极限状态是和。 2. 钢结构具有、、、、 和等特点。 3. 钢材的破坏形式有和。 4. 影响钢材性能的主要因素有、、、 、、、和。 5. 影响钢材疲劳的主要因素有、、、 6. 建筑钢材的主要机械性能指标是、、、 和。 7. 钢结构的连接方法有、和。 8. 角焊缝的计算长度不得小于，也不得小于。侧面角焊缝承受静载时，其计算长度不宜大于。 9.普通螺栓抗剪连接中，其破坏有五种可能的形式，即、、、、和。 10. 高强度螺栓预拉力设计值与和有关。 11. 轴心压杆可能的屈曲形式有、、和。 12. 轴心受压构件的稳定系数 与、和有关。 13. 提高钢梁整体稳定性的有效途径是、
和。 14. 影响钢梁整体稳定的主要因素有、、、 和。 15.焊接组合工字梁，翼缘的局部稳定常采用的方法来保证，而腹板的局部稳定则常采用的方法来解决。 二、问答题 1.钢结构具有哪些特点？ 2.钢结构的合理应用范围是什么？ 3.钢结构对材料性能有哪些要求？ 4.钢材的主要机械性能指标是什么？各由什么试验得到？ 5.影响钢材性能的主要因素是什么？ 6.什么是钢材的疲劳？影响钢材疲劳的主要因素有哪些？ 7.选用钢材通常应考虑哪些因素？ 8.钢结构有哪些连接方法？各有什么优缺点？ 9.焊缝可能存在的缺陷有哪些？ 10.焊缝的质量级别有几级？各有哪些具体检验要求？ 11.对接焊缝的构造要求有哪些？ 12.角焊缝的计算假定是什么？角焊缝有哪些主要构造要求？ 13.焊接残余应力和焊接残余变形是如何产生的？焊接残余应力 和焊接残余变形对结构性能有何影响？减少焊接残余应力和 焊接残余变形的方法有哪些？
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.材质均匀，和力学计算的假定比较符合 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，在一定条件下，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能力而产生的，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，且变形持续的时间较长，容易及时被发现而采取补救措施，不致引起严重后果。另外，塑性变形后出现内里重分布，使结构中原先受力不等的部分应力趋于均匀，因而提高了结构的承载能力。 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，并有较长的变形持续时间，便于发现和补救。 脆性破坏前塑性变形很小，甚至没有塑性变形，计算应力可能小于钢材的屈服点fy ，断裂从应力集中处开始。冶金和机械加工过程中产生的缺陷，特别是缺口和裂缝，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，无法及时察觉和采取补救措施，而且个别构件的断裂常会引起整体结构塌毁，后果严重，损失较大，因此，在设计，施工和使用过程中，应特别注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，危险性大，应尽量避免。 低碳钢的应力应变曲线： 1.弹性阶段：OA 段：纯弹性阶段εσE = A 点对应应力：p σ（比例极限） AB 段：有一定的塑性变形，但整个OB 段卸载时0=ε B 点对应应力：e σ（弹性极限） 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，出现应力不增加而应变仍在继续发展。其最高点和最低点分别称为上屈服点和下屈服点；下屈服点稳定，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，材料出现应变硬化，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：截面出现了横向收缩，截面面积开始显著缩小，塑像变形迅速增大，应力不断降低，变形却延续发展，直至F 点试件断裂。 疲劳破坏：钢材的疲劳断裂是微观裂纹在连续反复荷载作用下不断扩展直至断裂的脆性破坏。 钢材的疲劳强度取决于构造状况（应力集中程度和残余应力）、作用的应力幅、反复荷载的虚幻次数，而和钢材的静力强度无明显关系。 钢结构的连接方法：焊接连接：不削弱构件截面，构造简单，节约钢材，焊缝处薄。弱铆钉连接：塑性和韧性极好，质量容易检查和保证，费材又费工。螺栓连接：操作简单便于拆卸。 焊接连接的优点：1.焊件间可以直接相连，构造简单，制作加工方便2.不削弱截面，节省材料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：1.焊缝附近的热影响区内，钢材的金相组织发生改变，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感，局部裂纹一旦发生，容易扩展至整个截面，低温冷脆问题也比较突出。 焊接连接通常采用的方法为电弧焊（包括手工电弧焊）自动（半自动）埋弧焊和气体保护焊。 侧面角焊缝主要承受剪力，塑性较好，应力沿焊缝长度方向的分布不均匀，呈两端打而中间小的状态。焊缝越长，应力分布不均匀性越显著，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：否则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，导致母材开裂。 焊脚不能过大：1.较薄焊件容易烧穿或过烧2.冷却时的收缩变形加大，增大焊接应力，焊件容易出现翘曲变形 计算长度不能过小：1.焊件的局部加热严重，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
设计先进：采用最先进的设计方法，充分发挥钢材力学特性和钢构架的潜力，从而节省大量钢材。 结构新颖：结构简洁、轻巧，扩大了建筑物内部空间，彩钢夹芯板或双层彩板加保温棉等新型墙体屋面材料围护，更显示建筑的时代感。 安装快捷：构件标准，制作精良，施工安装简便、快捷、安全。 用途广泛：被广泛用于工业、民用建筑、尤其使用大跨度、大空间的大型厂房、仓库、体育馆。 第1章概述 1.1 钢结构的特点和应用 1.1.1 钢结构的特点 钢结构是用钢板,热轧型钢或冷加工成型的薄壁型钢制造而成的.和其他材 料的结构相比,钢结构有如下一些特点: (1)材料的强度高,塑性和韧性好. 钢材和其他建筑材料诸如混凝土,砖石和 木材相比,强度要高得多.因此,特别适用于 跨度大或荷载很大的构件和结构.钢材还具有 塑性和韧性好的特点.塑性好,结构在一般条 件下不会因超载而突然断裂;韧性好,结构对 动力荷载的适应性强.良好的吸能能力和延性 还使钢结构具有优越的抗震性能.另一方面, 由于钢材的强度高,做成的构件截面小而壁 薄,受压时需要满足稳定的要求,强度有时不 能充分发挥.图1-1给出同样断面的拉杆和压 杆受力性能的比较:拉杆的极限承载能力高于 压杆.这和混凝土抗压强度远远高于抗拉强度形成鲜明的对比. (2)材质均匀,和力学计算的假定比较符合. 钢材内部组织比较接近于匀质和各向同性体,而且在一定的应力幅度内几乎 是完全弹性的.因此,钢结构的实际受力情况和工程力学计算结果比较符合.钢 材在冶炼和轧制过程中质量可以严格控制,材质波动的范围小. (3)钢结构制造简便,施工周期短. 钢结构所用的材料单纯而且是成材,加工比较简便,并能使用机械操作.因 此,大量的钢结构一般在专业化的金属结构厂做成构件,精确度较高.构件在工 地拼装,可以采用安装简便的普通螺栓和高强度螺栓,有时还可以在地面拼装和 焊接成较大的单元再行吊装,以缩短施工周期.小量的钢结构和轻钢屋架,也可 以在现场就地制造,随即用简便机具吊装.此外,对已建成的钢结构也比较容易 进行改建和加固,用螺栓连接的结构还可以根据需要进行拆迁. (4)钢结构的质量轻. 钢材的密度虽比混凝土等建筑材料大,但钢结构却比钢筋混凝土结构轻,原 因是钢材的强度与密度之比要比混凝土大得多.以同样的跨度承受同样荷载,钢 屋架的质量最多不过钢筋混凝土屋架的1/3至1/4,冷弯薄壁型钢屋架甚至接
第一章绪论 钢结构的特点 1、钢结构自重较轻 2、钢结构工作的可靠性较高 3、钢材的抗振(震)性、抗冲击性好 4、钢结构制造的工业化程度较高，施工周期短 5、钢材的塑性，韧性好 6、钢材的密闭性好 7、钢材的强度高 8、普通钢材耐锈蚀性差 9、普通钢材耐热不耐火10、钢材低温时脆性增大。钢结构的应用范围： 大跨度结构：用钢结构重量轻。 高层建筑：用钢结构重量轻和抗震性能好。强度高，截面尺寸小，提高有效使用面积。 工业建筑：用钢结构施工周期短，能承受动力荷载。 轻质结构：冷弯薄壁型钢，轻型钢。 高耸结构：轻，截面尺寸小。抗震抗风。 活动式结构：轻。 可拆卸或移动的结构：轻，运输方便，拆卸方便。 容器和大直径管道：密闭性好。 抗震要求高的结构，急需早日交付的结构工程，特种结构。 结构设计的目的：安全性，耐久性，适用性。 影响结构可靠性的因素：荷载效应S和结构抗力R Z=R-S Z表示结构完成预定功能状态的函数，简称功能函数。Z=0极限状态。 概论极限状态设计方法： 承载能力极限状态： 1.整个结构或结构的一部分失去平衡，如倾覆等. 2.结构构件或链接因超过材料的强度而破坏，包括疲劳破坏，或过度变形不适于继续承载。 3.结构转变为机动体系 4.结构或结构构件丧失整体稳定性。 5.低级丧失承载能力而破坏。 正常使用极限状态： 1.影响正常使用或外观的变形 2.影响正常使用或耐久性能的局部破坏（包括裂缝） 影响正常使用的振动。影响正常使用的其他特定状态。 可靠度：结构在规定的设计使用年限内，在规定的条件下，完成预定功能的概率。 钢结构连接是以破坏强度而不是屈服作为承载能力的极限状态。 第二章钢结构的材料 钢材按照脱氧方法，分为沸腾钢，半镇静钢，镇静钢，脱氧剂硅和锰。 热轧型钢：钢锭加热至1200-1300度，通过轧钢机将其轧制成所需形状和尺寸。 热处理：淬火，正火，回火。 钢材疲劳：在反复荷载下在应力低于钢材抗拉强度甚至低于屈服点时突然断裂，属脆性破坏原因：焊接结构：应力幅 非焊接结构：应力幅+应力比 1.钢材的强度设计值为什么要按厚度进行划分？ 同种类钢材，随着厚度或者直径的减小，钢材的轧制力和轧制次数的增加，钢材的致密性较好，存在大缺陷的几率较小，故强素会提高，而且钢材的塑性也会提高。 2.碳，硫，磷对钢材的性能有哪些影响？ 碳含量增加，强度提高，塑性，韧性和疲劳强度下降，同时恶化可焊性和抗腐蚀性。 硫使钢热脆，即高温时钢材变脆。降低钢的塑性韧性，可焊性耐疲劳性能，有害成分。<0.045%
钢结构算量方法 钢结构是未来发展的方向，土建算量的不会钢结构算量的大有人在，但日后如果再不会，就要谈谈自己的工资是涨不上去了。钢结构一直以来是与土建分开的，后来的劲钢结构及钢组合结构在施工的过程中，都是先有钢结构公司安装再有总包施工砼，如此以来接合也会慢慢的相近，有时候基本上融合在一起，我只能说我会做钢结构的算量，报价谈不上，因为我的经验不足。 1。算量最基本的就是看图纸，土建的人都烦钢构图纸的太乱，其实我也有这种看法，因为平法并没有用在其上面，图样还保留了一前土建制图的原则，所以做为老人看比较习惯（101图集出之前的人），后来像我这样人看钢结构图纸真的看不习惯，不过没有办法，还是要习惯的，我们知道麻烦，但任何事情都有规律的，钢结构的详图结点相当的多，但这些变化真的在算的时候影响相当的小，重要是大的方向把握好，钢结构的结点图也是相当科学的，都和科学受力相对应。有许多是重复或对称等。认真的看都会看出来。对于图纸的特点，我会在下面讲 2。算重量，因为钢结构的算量基本上全是按吨计（板按M2）。钢材+钢材就是钢结构。而钢材多指型钢，对于型钢的分类算量的方法，我也会一一列出。并做出讲解。 3。统计汇总，哈哈，此类应该是不难的，以清单为基本，分类汇总而以了。 识图问路 1。我对钢结构的认识，应该比大家深一些，因为我毕业的时候就进了一家钢结构公司，工作不到两个月，经常的工作就是画一个图纸的钢构件，把这个钢构件看明白了，画出来，他们叫钢结构深化设计（细化方案）做加工所用，说白了，一张钢板怎么加工这样的东东的。我讲的图识别，其它就是0 3G102上面的东东，大家有机会可以去下载看一下。闲言碎语不多讲，说说吧，钢结构图应该怎么看不头痛。 把握好看图不难的原则，其实很简单，比建筑的施工简单多了，因为他每个部分都有详图，哪里不明白了，就看此图有没有什么详图符号，有就找，其实我看明白的地方不是详图的地方，拿出来与原图一对就明白了，是什么柱，是什么梁就明白了许多。 一. 钢结构 1 钢结构设计制图分为钢结构设计图和钢结构施工详图两阶段。 2 钢结构设计图应由具有设计资质的设计单位完成，设计图的内容和深度应满足编制钢结构施工详图的要求；钢结构施工详图（即加工制作图）一般应由具有钢结构专项设计资质的加工制作单位完成，也可由具有该项资质的其他单位完成。 注：若设计合同未指明要求设计钢结构施工详图，则钢结构设计内容仅为钢结构设计图。 3 钢结构设计图 1）设计说明：设计依据、荷载资料、项目类别、工程概况、所用钢材牌号和质量等级（必要时提出物理、力学性能和化学成份要求）及连接件的型号、规格、焊缝质量等级、防腐及防火措施； 2）基础平面及详图应表达钢柱与下部混凝土构件的连结构造详图； 3）结构平面（包括各层楼面、屋面）布置图应注明定位关系、标高、构件（可布置单线绘制）的位置及编号、节点详图索引号等；必要时应绘制檩条、墙梁布置图和关键剖面图；空间网架应绘制上、下弦杆和关键剖面图；
钢结构设计步骤和设计思路 摘要：钢结构设计简单步骤和设计思路关键词: 钢结构结构设计步骤 (一) 判断结构是否适合用钢结构 钢结构通常用于高层、大跨度、体型复杂、荷载或吊车起重量大、有较大振动、高温车间、密封性要求高、要求能活动或经常装拆的结构。直观的说：大厦、体育馆、歌剧院、大桥、电视塔、仓棚、工厂、住宅和临时建筑等。这是和钢结构自身的特点相一致的。 (二) 结构选型与结构布置 此处仅简单介绍. 详请参考相关专业书籍.由于结构选型涉及广泛,做结构选型及布置应该在经验丰富的工程师指 导下进行。 在钢结构设计的整个过程中都应该被强调的是\"概念设计＼＂，它在结构选型与布置阶段尤其重要．对一些难以作出精确理性分析或规范未规定的问题，可依据从整体结构体系与分体系之间的力学关系、破坏机理、震害、试验现象和工程经验所获得的设计思想，从全局的角度来确定控制结构的布置及细部措施。运用概念设计可以在早期迅速、有效地进行构思、比较与选择。所得结构方案往往易于手算、概
念清晰、定性正确，并可避免结构分析阶段不必要的繁琐运算。同时,它也是判断计算机内力分析输出数据可靠与否的主要依据。 林同炎教授在《结构概念和体系》一书中介绍了用整体概念来规划结构方案的方法,以及结构总体系和个分体系间 的相互力学关系和简化近似设计方法。[２０] 钢结构通常有框架、平面(木行)架、网架（壳)、索膜、轻钢、塔桅等结构型式。 其理论与技术大都成熟。亦有部分难题没有解决，或没有简单实用的设计方法,比如网壳的稳定等。 结构选型时，应考虑它们不同的特点。在轻钢工业厂房中,当有较大悬挂荷载或移动荷载,就可考虑放弃门式刚架而采用网架。基本雪压大的地区，屋面曲线应有利于积雪滑落（切线50度内需考虑雪载）,如亚东水泥厂石灰石仓棚采用三心圆网壳。总雪载释放近一半。降雨量大的地区相似考虑。建筑允许时，在框架中布置支撑会比简单的节点刚接的框架有更好的经济性。而屋面覆盖跨度较大的建筑中,可选择构件受拉为主的悬索或索膜结构体系。高层钢结构设计中，常采用钢混凝土组合结构，在地震烈度高或很不规则的高层中,不
钢结构设计原理复习 第一章绪论 1、钢结构的特点（前5为优点，后三为缺点） 1）强度高、重量轻2）材质均匀，塑性、韧性好 3）良好的加工性能和焊接性能（易于工厂化生产，施工周期短，效率高、质量好） 4）密封性能好 5 )可重复性使用性 6 ) 耐热性较好，耐火性差 7)耐腐蚀性差8)低温冷脆倾向 2、钢结构的应用 1）大跨结构【钢材强度高、结构重量轻】（体育馆、会展、机场、厂房） 2）工业厂房【具有耐热性】 3）受动力荷载影响的结构【钢材具有良好的韧性】 4）多层与高层建筑【钢结构的综合效益指标优良】（宾馆、办公楼、住宅等） 3、结构的可靠度：结构在规定的时间（50年），规定的条件（正常设计、正常施工、正常使用、正常维护）下，完成预定功能的概率。 4、结构的极限状态：承载能力极限状态（计算时使用荷载设计值）、正常使用极限状态（荷载取标准值） 5、涉及标准值转化为设计值的分项系数：恒荷载取1.2 活荷载取1.4 第二章钢结构的材料 1、钢材的加工 ①热加工：指将钢坯加热至塑性状态，依靠外力改变其形状，生产出各种厚度的钢板和 型钢。（热加工的开轧和锻压温度控制在1150-1300℃） ②冷加工：指在常温下对钢材进行加工。（冷作硬化现象：钢材经冷加工后，会产生局 部或整体硬化，即在局部或整体上提高了钢材的强度和硬度，降低了塑性和韧性的现象） ③热处理：指通过加热、保温、冷却的操作方法，使钢材的组织结构发生变化，以获得 所需性能的加工工艺。（退火、正火、淬火和回火） 3、钢材的六大机械性能指标 屈服点f y：它是衡量钢材的承载能力和确定钢材强度设计值的重要指标。（作为钢结构设计可以达到的最大应力） 抗拉强度f u：它是钢材破坏前所能承受的最大应力。（强度的安全储备）
毕业设计总结 为期十三周的毕业设计即将结束，在老师的指导下我独立完成 了门式刚加轻型钢结构单层工业厂房建筑、结构施工图的设计。通过这段时期的学习，我对整个钢结构门式钢架单层工业厂房的设计有了一个较为全面的理解，毕业设计作为大学教育的最后一个环节，也是最重要的实践教学环节，既是所学理论知识巩固深化的过程，也是理论与实践相结合的过程。 毕业设计的目的是培养我们的独立学习能力和综合运用所学知 识和技能，分析与解决工程实际问题的能力，使我们受到工程技术 和科学技术的基本训练以及工程技术人员所必需的综合训练，建立 扎实的工程专业理论和实践能力，并相应地提高其他相关的能力， 如调查研究、理论分析、设计计算、绘图、试验、技术经济分析、 撰写论文和说明书等。在设计中进一步加强工程制图、理论分析、 结构设计、计算机应用、文献检索和外语阅读等方面的能力，毕业 设计还使我进一步熟悉和掌握道路设计的方法和步骤，从中掌握了 建筑平立面设计，结构上的檩条、墙梁、抗风柱、吊车梁、牛腿、刚架、节点、基础、支撑等设计，以及CAD、天正制图BIM建模等技术。 经过此次毕业设计，我掌握了工程设计的基本程序和方法，具有调查研究、中外文献检索、阅读、翻译的能力。依据使用功能要求、经济技术指标、工程地质和水文地质等条件，具有综合运用专业理论与知识分析、解决实际问题的能力。能够设计与制定工程和试验方案，
选择、安装、调试、测试仪器设备，计算并处理工程数据，具有定性、定量相结合的独立研究与论证实际问题能力。掌握施工图纸和试验图形的绘制方法，具有逻辑思维与形象思维相结合的文字及口头表达的能力，包括使用计算机的能力。具有设计、施工中对各种因素进行权衡、决策的能力和创新意识。能对研究结果进行综合分析和解释，得出有效结论，并应用于工程实践。能够利用现代技术、资源和工具对复杂工程问题进行模拟与预测，并对结果的有效性和局限性进行分析。能够适应行业发展，具有主动提出问题、跟踪土木工程专业学科前沿的能力 毕业设计的经历对我日后的工作、学习将会起到很大的帮助。 通过毕业设计，我获益匪浅，使我初步形成经济、环境、市场、管 理等大工程意识，培养实事求是、谦虚谨慎的科学态度和刻苦钻 研、勇于创新的科学精神。提高了我综合分析解决问题的能力、搜 集和查阅相关工程资料的能力、组织管理和社交能力，使我在独立 工作能力方面上一个新的台阶。
钢结构设计的八大要点 钢结构设计要点 钢结构设计简单步骤和设计思路 （一)判断结构是否适合用钢结构 钢结构通常用于高层、大跨度、体型复杂、荷载或吊车起重量大、有 较大振动、高温车间、密封性要求高、要求能活动或经常装拆的结构。直观的说：大厦、体育馆、歌剧院、大桥、电视塔、仓棚、工厂、住 宅和临时建筑等。这是和钢结构自身的特点相一致的。 （二）结构选型与结构布置 此处仅简单介绍。详请参考相关专业书籍。由于结构选型涉及广泛, 做结构选型及布置应该在经验丰富的工程师指导下进行。 在钢结构设计的整个过程中都应该被强调的是“概念设计”,它在结构 选型与布置阶段尤其重要。对一些难以作出精确理性分析或规范未规 定的问题，可依据从整体结构体系与分体系之间的力学关系、破坏机理、震害、试验现象和工程经验所获得的设计思想，从全局的角度来 确定控制结构的布置及细部措施。运用概念设计可以在早期迅速、有 效地进行构思、比较与选择。所得结构方案往往易于手算、概念清晰、定性正确，并可避免结构分析阶段不必要的繁琐运算。同时，它也是 判断计算机内力分析输出数据可靠与否的主要依据。（无论结构软件 如何强大，扎实的结构概念和力学分析，及可靠的手算能力，才是过 硬的素质。）钢结构通常有框架、平面(木行)架、网架（壳）、索膜、轻钢、塔桅等结构型式。 其理论与技术大都成熟。亦有部分难题没有解决,或没有简单实用的设 计方法，比如网壳的稳定等。 结构选型时，应考虑它们不同的特点。在轻钢工业厂房中，当有较大 悬挂荷载或移动荷载，就可考虑放弃门式刚架而采用网架。屋面上雪
压大的地区，屋面曲线应有利于积雪滑落（切线50度内需考虑雪载），如亚东水泥厂石灰石仓棚采用三心圆网壳。总雪载释放近一半。降雨 量大的地区相似考虑。建筑允许时，在框架中布置支撑会比简单的节 点刚接的框架有更好的经济性。而屋面覆盖跨度较大的建筑中，可选 择构件受拉为主的悬索或索膜结构体系。高层钢结构设计中，常采用 钢混凝土组合结构，在地震烈度高或很不规则的高层中，不应单纯为 了经济去选择不利抗震的核心筒加外框的形式。宜选择周边巨型src 柱，核心为支撑框架的结构体系。我国半数以上的此类高层为前者。 对抗震不利。（把受力单元尽可能的向结构外围布置，是充分利用材 料性能的关键，就像中空的竹子一样，所以外强内弱很重要。） 结构的布置要根据体系特征,荷载分布情况及性质等综合考虑。一般的 说要刚度均匀。力学模型清晰。尽可能限制大荷载或移动荷载的影响 范围,使其以最直接的线路传递到基础。柱间抗侧支撑的分布应均匀。 其形心要尽量靠近侧向力(风震)的作用线。否则应考虑结构的扭转。 结构的抗侧应有多道防线。比如有支撑框架结构,柱子至少应能单独承 受1/4的总水平力。 框架结构的楼层平面次梁的布置,有时可以调整其荷载传递方向以满足 不同的要求。通常为了减小截面沿短向布置次梁，但是这会使主梁截 面加大，减少了楼层净高,顶层边柱也有时会吃不消，此时把次梁支撑 在较短的主梁上可以牺牲次梁保住主梁和柱子。 （三）预估截面 结构布置结束后，需对构件截面作初步估算。主要是梁柱和支撑等的 断面形状与尺寸的假定。 钢梁可选择槽钢、轧制或焊接h型钢截面等。根据荷载与支座情况， 其截面高度通常在跨度的1/20～1/50之间选择。翼缘宽度根据梁间侧 向支撑的间距按l/b限值确定时，可回避钢梁的整体稳定的复杂计算，这种方法很受欢迎。确定了截面高度和翼缘宽度后，其板件厚度可按 规范中局部稳定的构造规定预估。
钢结构的优点及施工质量控制(一) 摘要:材料的特性是推出新型建筑形式的出发点，钢结构以其众多优势，应用于建筑领域。关键词:钢结构；优点；厂房屋架体系；质量控制 随着现代化建设的不断深入，建筑科技也在日新月异的发展，在众多的建筑工程学科中，钢结构一直以其显著的优点，应用于国民建设的各个领域，发挥着重要作用。 一般来说，材料的特性是推出新型建筑形式的出发点。钢结构是用钢板、热轧型钢或冷加工成型的薄壁型钢制造而成的。和其它材料的结构相比，钢结构有如下一些特点： 材料的强度高，塑性和韧性好过钢材和其它建筑材料，诸如与混凝土、砖石和木材相比，强度要高得多。因此，特别适用于跨度大或荷载很大的构件和结构。钢材还具有塑性和韧性好的特点。塑性好，结构在一般条件下不会因超载而突然断裂；韧性好，结构对动力荷载的适应性强。良好的吸能能力和延伸性能还使钢结构具有优越的抗震性能。另一方面，由于钢材的强度高，做成的构件截面小而壁薄，受压时需要满足稳定的要求，强度有时不能充分发挥。材质均匀，钢材内部组织比较接近于匀质和各向同性，而且在一定的应力幅度内几乎是完全弹性的。因此，钢结构的实际受力情况和工程力学计算结果比较符合。钢材在冶炼和轧制过程中质量可以得到严格控制，材质波动的范围小。 钢结构制造简便，施工周期短。钢结构所用的材料单纯而且是成材，加工比较简便，并能使用机械操作，因此，大量的钢结构一般在专业化的金属结构厂做成构件，精确度较高。构件在工地拼装，可以采用安设简便的普通螺栓和高强度螺栓，有时还可以在地面拼装和焊接成较大的单元再行吊装，以缩短施工周期。此外，对已建成的钢结构也比较容易进行改建和加固，用螺栓连接的结构还可以根据需要进行拆迁。 钢结构的重量轻。钢材的比重虽比混凝土等建筑材料大，但钢结构却比钢筋混凝土结构轻，原因是钢材的强度与比重之比要比混凝土大得多。以同样的跨度承受同样荷载，钢屋架的重量最多不超过钢筋混凝土屋架的1/3至1/4，冷弯薄壁型钢屋架甚至接近1/10，为吊装提供了方便条件。对于需要远距离运输的结构，重量轻也是一个重要的有利条件。 钢结构在有众多优点的同时，其施工质量控制则是其应用中的重要环节。在东北轻合金有限责任公司熔铸车间厂房工程中，就大量的应用了钢结构，其屋面体系整体采用钢结构屋架结合大型屋面板，总量约2000t，竣工后使用效果良好。现结合具体工程的特点，概括钢结构施工质量控制中容易出现的问题要点有如下几个方面： 一、柱脚的制作安装 预埋地脚螺栓与砼短柱边距离过近。在钢屋架吊装时，经常不可避免的会人为产生一些侧向外力，而将柱顶部砼拉碎或拉崩。在预埋螺栓时，钢柱侧边螺栓不能过于靠边，应与柱边留有足够的距离。同时，砼短柱要保证达到设计强度后，方可组织钢屋架的吊装工作。 往往容易遗忘抗剪槽的留设和抗剪件的设置。柱脚锚栓按承受拉力设计，计算时不考虑锚栓承受水平力。若未设置抗剪件，所有由侧向风荷载、水平地震荷载、吊车水平荷载等产生的柱底剪力，几乎都有柱脚锚栓承担，从而破坏柱脚锚栓。 柱脚底板与砼柱间空隙过小，使得灌浆料难以填入或填实。一般二次灌料空隙为50mm。 地脚螺栓位置不准确。为了方便刚架吊装就位，在现场对底板进行二次打孔，任意切割，造成柱脚底板开孔过大，使得柱脚固定不牢，锚栓最小边（端）距亦不能满足规范要求。
1. 焊接残余应力对结构有哪些影响？ 对结构静力强度的影响：对具有一定塑性的材料无影响。对结构刚度的影响：使结构变形增大，降低结构刚度。 对压杆稳定的影响：降低其稳定承载力。 对低温冷脆的影响：加速构件的脆性破坏。 对疲劳强度的影响：残余拉应力对疲劳强度不利 2. 哪些初始缺陷影响了轴心受压构件的整体稳定性？规范中考虑了哪几项初始缺陷？残余应力、构件的初弯曲和初偏心。考虑了残余应力、构件的初弯曲。3．影响梁整体稳定的因素有哪些？提高梁的整体稳定性可采用哪些措施？因素：荷载种类及其沿跨分布的情况、荷载作用位置、侧向抗弯刚度、抗扭刚度、侧向支承点间距、梁的支承情况、梁的截面形式和尺寸比例、初始弯曲，加载偏心和残余应力等初始缺陷。措施：提高侧向抗弯刚度（增大b）。提高抗扭刚度（增大b同样可以）。最有效的办法——加侧向支承，减小侧向支承点间距。支承加在受压翼缘有作用。 4. 梁截面沿长度一般有几种变化方式？改变后梁截面尺寸如何确定？梁截面沿长度一般有2种变化方式：一 1. 焊接残余应力对结构有哪些影响？ 对结构静力强度的影响：对具有一定塑性的材料无影响。对结构刚度的影响：使结构变形增大，降低结构刚度。 对压杆稳定的影响：降低其稳定承载力。 对低温冷脆的影响：加速构件的脆性破坏。 对疲劳强度的影响：残余拉应力对疲劳强度不利 2. 哪些初始缺陷影响了轴心受压构件的整体稳定性？规范中考虑了哪几项初始缺陷？残余应力、构件的初弯曲和初偏心。考虑了残余应力、构件的初弯曲。3．影响梁整体稳定的因素有哪些？提高梁的整体稳定性可采用哪些措施？因素：荷载种类及其沿跨分布的情况、荷载作用位置、侧向抗弯刚度、抗扭刚度、侧向支承点间距、梁的支承情况、梁的截面形式和尺寸比例、初始弯曲，加载偏心和残余应力等初始缺陷。措施：提高侧向抗弯刚度（增大b）。提高抗扭刚度（增大b同样可以）。最有效的办法——加侧向支承，减小侧向支承点间距。支承加在受压翼缘有作用。 4. 梁截面沿长度一般有几种变化方式？改变后梁截面尺寸如何确定？梁截面沿长度一般有2种变化方式：一 1. 焊接残余应力对结构有哪些影响？ 对结构静力强度的影响：对具有一定塑性的材料无影响。对结构刚度的影响：使结构变形增大，降低结
轻钢结构设计总结（有用的着的下载) 轻钢结构总结 第一章、轻钢结构的特点及分类 一、门式刚架特点（在设计时需注意的事项） 1、主要承重结构为单跨或多跨实腹式门式刚架； 2、屋盖采用压型钢板屋面和冷弯薄壁型钢檩条，有时采用轧制槽钢或工字钢 檩条（现在很少采用）。 3、外墙面采用压型钢板屋面和冷弯薄壁型钢墙梁，在外墙板接近地面处，为 防止其锈蚀，可从地面砌筑1米高度左右的墙体（此做法不一定经济，尤其在软土地区）。 4、屋面和墙体可采用轻质保温隔热层。 5、建筑物内一般无桥式吊车或有不超过20t的A1~A5工作级别的桥式吊车或 是3t悬挂式吊车。 6、屋面水平支撑系统的交叉拉杆和柱间支撑可采用圆钢，但应带拉紧装置。 二、门式刚架的分类（简略） 1、按跨度数量分类： 单跨、双跨、多跨 第二章、轻型钢结构房屋材料选择 第一节、建筑常用钢种简述 土木工程常用金属材料主要是建筑钢材和铝合金。建筑钢材分为钢结构用钢和钢筋混凝土用钢。前者主要是型钢和钢板；后者主要是钢筋、钢丝、钢绞线等。建筑钢材的原料刚多为碳素刚和低合金钢。 1、碳素结构钢的牌号、表示方法 参考规范《碳素结构钢》GB/T 700，牌号由代表屈服点的字母、屈服点的数值、质量等级符号、脱氧方法四部分组成。 屈服点（共五种）：195MPa、215MPa、235MPa、255MPa、275MPa。 质量等级：A、B、C、D。（以硫、磷等杂质含量由高到底排列） 脱氧方法：F（沸腾钢）、b（半镇静钢）、Z（镇静钢）、TZ（特殊镇静钢）。其中b（半镇静钢）在新规范中已经取消。 例如：Q235-A·F表示屈服点为235MPa的A级沸腾钢。 随着牌号的增大，其含碳量增加，强度提高，塑性和韧性下降，冷弯性能逐渐变差。同一牌号内的质量等级越高，钢材质量越好，例如 Q235C级优于Q235A级。 2、优质碳素结构钢 （轻钢结构主要构件不采用此钢种，故略述） 优质碳素结构钢大部分为镇静钢，对有害杂质含量控制严格，质量稳定综合性能好，但成本较高。优质碳素钢分为普通含锰量（0.35~0.80%）和较高含锰量（0.70~1.20%）两大组。
《钢结构设计原理》课程设计 计算书 专业：土木工程 姓名 学号： 指导老师：
目录 设计资料和结构布置- - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - -1 1.铺板设计 1.1初选铺板截面 - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - 2 1.2板的加劲肋设计- - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - 3 1.3荷载计算 - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - 4 3.次梁设计 3.1计算简图- - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - 5 3.2初选次梁截面 - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - 5 3.3内力计算 - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - 6 3.4截面设计 - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - 6 4.主梁设计 4.1计算简图 - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - 7 4.2初选主梁截面尺寸 - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - 7 5.主梁内力计算 5.1荷载计算- - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - 9 5.2截面设计- - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - 9 6.主梁稳定计算 6.1内力设计- - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - -- - - - - - - - - - - - 11 6.2挠度验算- - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - 13 6.3翼缘与腹板的连接- - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - 13 7主梁加劲肋计算 7.1支撑加劲肋的稳定计算 - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - 14 7.2连接螺栓计算 - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - 14 7.3加劲肋与主梁角焊缝 - - - - - - - - - - - - - - - - -- - - - - - - - - - - - - 15 7.4连接板的厚度 - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - 15 7.5次梁腹板的净截面验算 - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - 15 8.钢柱设计 8.1截面尺寸初选 - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - 16 8.2整体稳定计算 - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - 16 8.3局部稳定计算 - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - 17 8.4刚度计算 - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - 17 8.5主梁与柱的链接节点- - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - 18 9.柱脚设计 9.1底板面积 - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - 21 9.2底板厚度 - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - 21 9.3螺栓直径 - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - 21 10.楼梯设计 10.1楼梯布置 - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - 22
钢结构的特点：1.轻质高强2.塑性、韧性好3.各向同性，性能稳定4.可焊性5.不易渗漏 6.制造简便，施工周期短 7.耐腐蚀性差 8.耐热但不耐火 9.存在稳定性问题。 应用范围：重型工业厂房，大跨度结构，高耸结构，和高层结构受动力荷载作用的结构，可拆卸和移动的结构，容器和管道，轻型钢结构其他建筑——支架等。 钢结构的设计方法主要以概率极限状态设计法为主，对疲劳以及压力容器沿用以经验为主的容许应力设计法。 钢材力学性能指标包括：抗拉强度FU反映钢材受拉时所能承受的极限应力，伸长率衡量钢材断裂前所具有的塑性形变能力指标，以试件破坏后在标定的长度内残余应变表示，屈服点，断面收缩率衡量钢材塑性和韧性，冷弯性能判断钢材塑性变形能力和冶金质量和冲击韧性用于比较韧性的好坏。 钢结构的破坏形式：1. 塑性破坏。特征：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。断口：色泽发暗。后果：在破坏前有很明显的变形，并有较长的变形持续时间，便于发现和补救。2.脆性破坏：在破坏前无明显变形，没有任何预兆。断口：平齐和呈有光泽的晶粒。后果：突然发生的，危险性大，应尽量避免。 1）屈服点fy——应力应变曲线开始产生塑性流动时对应的应力（取屈服阶段波动部分的应力最低值），它是衡量钢材的承载能力和确定钢材强度设计值的重要指标。 （2）抗拉强度fu ——应力应变曲线最高点对应的应力，它是钢材破坏前所能承受的最大应力。 3）钢材的塑性——当应力超过屈服点后，钢材能产生显著的残余变形（塑性变形）而不立即断裂的性质。 塑性好坏可用断面收缩率 和伸长率表示，通过静力拉伸试验得到。 元素对钢结构性能的影响：碳（C）——钢材强度的主要来源，但是随其含量增加，强度增加，塑性、冷弯、冲击、抗疲劳降低，可焊性降低，抗腐蚀性降低。硫（S）——有害元素，引起热脆和分层。磷（P）——冷脆性。抗腐蚀性略有提高，但可焊性、塑性和韧性降低。锰（Mn）——合金元素。弱脱氧剂。与S形成MnS，（熔点为1600℃），可以消除一部分S的有害作用，改善钢的冷脆倾向，但对焊接不利，不宜过多。硅（Si）——合金元素。是强脱氧剂，可细化精粒，提高强度，且不影响其它性能，但过量会恶化焊接性和抗锈性。钒（V）——合金元素。细化晶粒，提高强度，其碳化物具有高温稳定性，适用于受荷较大的焊接结构。氧（O）——有害杂质。降低钢材的力学性能，特别是降低韧性，还有促进钢材的时效敏感性，使热脆性增加，可焊性变差。氮（N）——有害杂质。使钢材塑性下降，韧性显著下降，加剧钢材的时效敏感性和冷脆性。 冶金缺陷的影响：偏析金属结晶后化学成分分布不均匀的现象。主要是硫、磷偏析，其后果是偏析区钢材的塑性、韧性、可焊性变坏。非金属夹杂指钢材中的非金属化合物，如硫化物、氧化物，他们使钢材性能变脆。裂纹钢材中存在的微观裂纹。气泡浇铸时由FeO和C作用所生成的CO气体不能充分逸出而滞留在钢锭那形成的微小空洞。分层浇铸时的非金属夹杂在轧制后可能造成钢材的分层。 影响钢材性能的因素：化学成分的影响。冶金缺陷的影响，荷载的影响，构造缺陷的影响，温度的影响，硬化时间和间歇的影响，残余应力的影响。 防止脆性断裂的方法：合理设计，正确制造，合理使用。 钢材在循环荷载作用下，应力虽然低于极限强度，甚至低于屈服强度，但仍然会发生断裂破坏，这种破坏形式就称为疲劳破坏。 1. 破坏过程：裂纹的形成----裂纹的扩展----最后的迅速断裂而破坏。 2. 破坏特点 疲劳破坏时的应力小于钢材的屈服强度，钢材的塑性还没有展开，属于脆性破坏。疲劳破坏的断口与一般脆性破坏的断口不同。一般脆性破坏后的断口平直，呈有光泽的晶粒状或人字纹。而疲劳破坏的主要断口特征是放射和年轮状花纹。疲劳对缺陷十分敏感。影响疲劳破坏的主要因素：应力幅，循环次数，缺陷。 提高疲劳强度和疲劳寿命的措施：（ａ）采取合理构造细节设计，尽可能减少应力集中；（ｂ）严格控制施工质量，减小初始裂纹尺寸；（ｃ）采取必要的工艺措施如打磨、敲打等。 连接：连接的形式有焊接连接，铆钉连接，螺栓连接，轻型钢结构用的紧固件连接。焊缝的连接形式有：对接，搭接，T形连接，角部连接。对接焊缝按受力方向分为正对接焊缝，和斜对接焊缝，角焊缝分为正面角焊缝，侧面角焊缝和斜角焊缝。焊缝连接优点：用料经济，不削弱截面；构造简单，任何形式的构件都可直接相连；连接的密闭性好，结构刚度大；制作加工方便，可实现自动化操作；焊缝连接缺点：在焊缝附近的热影响区内，钢材的金相组织发生改变，导致局部材质变脆；焊接残余应力和残余变形，对结构工作不利，使受压构件承载力降低；焊接结构对裂纹很敏感，局部裂纹一旦发生，就容易扩展到整体，低温冷脆问题较为突出。焊接方法可以分为两大类，即熔化焊（手工电弧焊、自动埋弧焊、气焊、电渣焊）和压力焊。手工电弧焊设备简单，操作灵活方便，适用于任意空间位置的焊接，特别适用于焊接短焊缝和曲折焊缝。高空焊接时，只能采用手工焊。
钢结构课程设计自我评价 持续一周的轻型门式钢架结构课程设计已结束，从最初的无从下手，到最后完成的任务书和十张图纸，虽不能说对轻型门式钢架结构的设计已完全掌握，但通过老师的讲解以及自主学习，对设计过程和内容也有了一个完整的认识和了解。 一、课设内容 课程设计内容包括两部分，第一是计算书的编制。第二是建筑施工图和结构施工图的绘制。 1.计算书的编制 计算过程包括檩条、刚架等基本结构的设计，节点设计，以及基础设计。 ①基本结构的设计 课程设计选取的结构形式为门式钢架，每个人根据自己不同的结构尺寸以及荷载大小，对檩条、刚架的内力进行计算，然后为檩条、斜梁、柱选取合适的钢材型号，并对截面强度、刚度、稳定性进行验算，保证其符合要求。 ②节点设计 在基本的结构设计完成后，还要进行节点的设计，包括梁梁节点、梁柱节点以及柱脚设计。 其中，梁梁节点和梁柱节点均为刚结，并使用高强螺栓连接。设计时，选择合适的连接板的尺寸，选择合适的螺栓型号以及螺栓个数和分布方式，然后根据节点处内力大小进行强度验算，并根据规范要求对连接板的尺寸进行验算。均需满足要求。 柱脚的设计为铰接，同样使用螺栓连接。根据柱脚处内力以及规范设计螺栓分布形式，并进行验算。 ③基础设计 根据受力对基础进行设计，并验算地基承载力是否满足要求，由于柱脚处为铰接，基础按照构造配筋设计。 2、施工图的绘制 首先对本次课程设计的概况以及依据的规范进行了说明，然后根据结构尺寸对建筑以及结构的平立面、基础的布置进行了设计。并根据计算结果绘制了节点详图。最终绘制了建筑施工图3张，结构施工图7张。 二、掌握的东西 通过一周的课程设计，我掌握了门式刚架结构设计的内容、方法和步骤，通过考虑影响设计的各项因素，对门式刚架结构的计算方法和构造要求也有了一定的掌握。在设计过程中通过查阅了相关的设计规范，对规范要求也有了进一步的