1第二十一章鋼結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)介1第二十一章鋼結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)介2一、材料選用1、鋼材的種類按用途分：結(jié)構(gòu)鋼、工具鋼、特殊鋼；結(jié)構(gòu)鋼分為：建筑用鋼和機(jī)械用鋼；按治煉方法分：轉(zhuǎn)爐鋼（氧氣頂吹轉(zhuǎn)爐鋼）、平爐鋼；按脫氧方法分：沸騰鋼（F）、半鎮(zhèn)靜鋼（b）、鎮(zhèn)靜鋼（Z）、特殊鎮(zhèn)靜鋼（TZ）；按成型方法分：軋制鋼（冷軋、熱軋）鍛鋼、鑄鋼；按化學(xué)成分分：碳素鋼、合金鋼；建筑上采用的是碳素結(jié)構(gòu)鋼、低合金高強(qiáng)度結(jié)構(gòu)鋼和優(yōu)質(zhì)碳素結(jié)構(gòu)鋼。第一節(jié)鋼結(jié)構(gòu)材料2一、材料選用第一節(jié)鋼結(jié)構(gòu)材料3碳素結(jié)構(gòu)鋼碳素鋼按屈服點(diǎn)數(shù)值分為五個(gè)牌號(hào)：Q195、Q215、Q235、Q255、Q275。碳素結(jié)構(gòu)鋼的牌號(hào)由代表屈服點(diǎn)的字母Q、屈服點(diǎn)值（N/mm2）、質(zhì)量等級(jí)符和脫氧方法符號(hào)等四個(gè)部分序組成

Q-.

脫氧方法：F─沸騰鋼

b─半鎮(zhèn)靜鋼

Z－鎮(zhèn)靜鋼

TZ－特殊鎮(zhèn)靜鋼質(zhì)量等級(jí)：Q235分A、B、C、DQ345分A、B、C、D、E

屈服點(diǎn)數(shù)值3碳素結(jié)構(gòu)鋼4例如:Q235－AF表示屈服強(qiáng)度為235N／mm2的A級(jí)沸騰鋼；Q235-Bb表示屈服強(qiáng)度為235N／mm2的B級(jí)半鎮(zhèn)靜鋼；Q235-C表示屈服強(qiáng)度為235N／mm2的C級(jí)鎮(zhèn)靜鋼。低合金高強(qiáng)度結(jié)構(gòu)鋼

低合金鋼是在冶煉過程中添加一種或幾種少量合金元素，其總量低于5％的鋼材。低合金高強(qiáng)度結(jié)構(gòu)鋼有Q295、Q345、Q390、Q420、Q460；常用的低合金鋼有Q345、Q390、Q420等。低合金鋼的牌號(hào)與碳素結(jié)構(gòu)鋼牌號(hào)的表示方法相同。低合金鋼的脫氧方法為鎮(zhèn)靜鋼或特殊鎮(zhèn)靜鋼。

4例如:5

碳素結(jié)構(gòu)鋼和低合金鋼都可以采取適當(dāng)?shù)臒崽幚?如調(diào)質(zhì)處理)進(jìn)一步提高其強(qiáng)度。例如用于制造高強(qiáng)度螺栓的45號(hào)優(yōu)質(zhì)碳素鋼以及40硼（40B）、20錳鈦硼（20MnTiB）就是通過調(diào)質(zhì)處理提高強(qiáng)度的。注：碳素結(jié)構(gòu)鋼分：A、B、C、D四級(jí)，含所有脫氧方法；低合金結(jié)構(gòu)鋼分：A、B、C、D、E五級(jí)，只有鎮(zhèn)靜鋼和特殊鎮(zhèn)靜鋼。

5注：6

2、鋼材的規(guī)格

鋼結(jié)構(gòu)所用鋼材主要為熱軋成型的鋼板、型鋼，以及冷彎成型的薄壁型鋼等。鋼板

薄鋼板：厚度0.35～4mm,寬度為500～1500mm,長(zhǎng)0.5～

4m

厚鋼板：厚度4.5～

60mm；寬度為600～3000mm，長(zhǎng)4～

12m。特厚板：板厚＞60mm；扁鋼：厚度4～

60mm，寬度為12～

200mm，長(zhǎng)3～

9m

；鋼板用“—寬×厚×長(zhǎng)”或“—寬×厚”表示，單位為mm；如：—450×8×3100、—450×8。62、鋼材的規(guī)格7型鋼鋼結(jié)構(gòu)常用的型鋼是角鋼、工字型鋼、槽鋼和H型鋼、鋼管等。除H型鋼和鋼管有熱軋和焊接成型外，其余型鋼均為熱軋成型。

角鋼等邊角鋼L+肢寬×肢厚不等邊角鋼L+長(zhǎng)肢×短肢×肢厚如:L100×10;L100×80×8

角鋼

7型鋼角鋼8

工字鋼包括普通工字鋼、輕型工字鋼、H型鋼。

工字鋼：用號(hào)數(shù)表示，號(hào)數(shù)即為其截面高度的厘米數(shù)，20號(hào)以上的工字鋼，同一號(hào)數(shù)有三種不同的腹板厚度分別為a、b、c三類，長(zhǎng)度為5～19m。8工字鋼9

H型鋼：HW（寬）、HM（中）、HN（窄）→T

表示方法：高度H×寬度B×腹板厚度t1×翼緣厚度t2例：HM340×250×9×14TM170×250×9×14

H型鋼

9H型鋼：HW（寬）、HM（中）、HN（窄）→TH型10

槽鋼：普通槽鋼、輕型槽鋼

a、b、c表示腹板厚，從[14a、（b）以14cm起有不同腹板厚，用其截面高度的cm數(shù)表示，長(zhǎng)度為5～19m。

槽鋼

10槽鋼：普通槽鋼、輕型槽鋼槽鋼11鋼管：無縫鋼管、焊接鋼管表示方法：用“φ”后面加“外徑×厚度”；例：φ300×6無縫鋼管：外徑32～351mm，壁厚2.5～16mm；有縫鋼管：外徑32～352mm，壁厚25.5mm。11鋼管：無縫鋼管、焊接鋼管12

冷彎薄壁型鋼冷彎薄壁型鋼采用薄鋼板冷軋制成。其壁厚一般為1.5-12mm，但承重結(jié)構(gòu)受力構(gòu)件的壁厚不宜小于2mm。薄壁型鋼能充分利用鋼材的強(qiáng)度以節(jié)約鋼材，在輕鋼結(jié)構(gòu)中得到廣泛應(yīng)用。常用冷彎薄壁型鋼截面型式有等邊角鋼、卷邊等邊角鋼、Z型鋼、卷邊Z型鋼、槽鋼、卷邊槽鋼（C型鋼）、鋼管等。

12冷彎薄壁型鋼133、鋼材的選用

選用鋼材的原則是:既能使結(jié)構(gòu)安全可靠地滿足使用上的要求，又要盡最大可能節(jié)約材料，降低造價(jià)。選用鋼材時(shí)需要考慮的如下因素：結(jié)構(gòu)的類型及重要性荷載的性質(zhì)連接方法結(jié)構(gòu)的工作溫度構(gòu)件的受力性質(zhì)

133、鋼材的選用選用鋼材的原則是:既能使結(jié)構(gòu)安全14選用要求承重結(jié)構(gòu)鋼材應(yīng)具有抗拉強(qiáng)度、伸長(zhǎng)率、屈服強(qiáng)度和硫、磷含量的合格保證，對(duì)焊接結(jié)構(gòu)尚應(yīng)具有含碳量的合格保證（即不得使用Q235A）;

主要焊接結(jié)構(gòu)不能使用Q235－A級(jí)鋼，因?yàn)镼235－A級(jí)鋼的碳含量不作為交貨條件，即不作為保證，即使生產(chǎn)廠提供碳含量，也只能視為參考，不能排除離散性大，質(zhì)量不穩(wěn)定等，因此如發(fā)生事故，生產(chǎn)廠在法律上不負(fù)任何責(zé)任;二、設(shè)計(jì)指標(biāo)

14選用要求15一、鋼結(jié)構(gòu)的連接方法鋼結(jié)構(gòu)的連接通常有焊接、鉚接和螺栓連接三種方式。

圖3-1鋼結(jié)構(gòu)的連接方式（a）焊接連接；（b）鉚釘連接；（c）螺栓連接第二節(jié)鋼結(jié)構(gòu)的連接15一、鋼結(jié)構(gòu)的連接方法圖3-1鋼結(jié)16鋼結(jié)構(gòu)的連接方法

連接方法優(yōu)點(diǎn)缺點(diǎn)焊接構(gòu)造簡(jiǎn)單，用料經(jīng)濟(jì)，制作方便，密閉性好

焊縫附近熱影響區(qū)內(nèi)，易導(dǎo)致材質(zhì)變脆；焊接殘余應(yīng)力和殘余變形會(huì)使構(gòu)件的剛度降低；對(duì)裂紋敏感，一旦出現(xiàn)裂紋易延伸到整體。對(duì)材質(zhì)要求高，焊接程序嚴(yán)格，質(zhì)量檢驗(yàn)工作量大。鉚接傳力可靠，韌性和塑性好，質(zhì)量易于檢查，抗動(dòng)力荷載好構(gòu)造復(fù)雜，既費(fèi)材料又費(fèi)工普通螺栓連接裝卸便利，設(shè)備簡(jiǎn)單螺栓精度低時(shí)不宜受剪，螺栓精度高時(shí)加工和安裝難度較大高強(qiáng)螺栓連接加工方便，對(duì)結(jié)構(gòu)削弱少，可拆換，能承受動(dòng)力荷載，耐疲勞，塑性、韌性好摩擦面處理，安裝工藝略為復(fù)雜，造價(jià)略高16鋼結(jié)構(gòu)的連接方法

連接優(yōu)點(diǎn)17二、鋼結(jié)構(gòu)的焊接

1、焊接方法鋼結(jié)構(gòu)常用的焊接方法有:電弧焊、電渣焊、氣體保護(hù)焊、電阻焊

焊接方法操作方式適應(yīng)范圍質(zhì)量狀況電弧焊手工焊全手動(dòng)工位復(fù)雜，形狀復(fù)雜之焊縫比自動(dòng)焊略差自動(dòng)焊

全自動(dòng)長(zhǎng)而簡(jiǎn)單的焊縫質(zhì)量均勻、塑性、韌性好，抗腐蝕性強(qiáng)半自動(dòng)焊人工操作前進(jìn)任意焊縫質(zhì)量均勻、塑性、韌性好，抗腐蝕性強(qiáng)電阻焊通電、加壓、機(jī)械薄板點(diǎn)焊一般用作構(gòu)造焊縫氣焊手工薄板、小型、不同材質(zhì)結(jié)構(gòu)中一般用作構(gòu)造焊縫17二、鋼結(jié)構(gòu)的焊接焊接方法操作方式適應(yīng)范圍質(zhì)量狀況18

2、焊縫連接形式焊縫連接形式按構(gòu)件的相對(duì)位置分:平接、搭接、T形連接和角接。

對(duì)接焊縫按受力與焊縫方向分：直縫、斜縫；

角焊縫按受力與焊縫方向分：端縫、側(cè)縫；

按焊縫連續(xù)性分：連續(xù)焊縫、斷續(xù)焊縫；

按施工位置：俯焊、立焊、橫焊、仰焊；

182、焊縫連接形式19

（a）對(duì)接焊縫的平接連接（b）用拼接板和角焊縫的平接連接（c）用頂板和角焊縫的平接連接（d）用角焊縫的搭接連接19（a）對(duì)接焊縫的平接連接（b）用拼接板和20

（e）用角焊縫的T形連接（f）焊透的T形連接（g）用角焊縫的角接連接（h）用對(duì)接焊縫的角接連接

2021三、普通螺栓連接

1.螺栓的規(guī)格與表示:

鋼結(jié)構(gòu)一般選用C級(jí)（粗制）六角螺母螺栓，標(biāo)識(shí)用M和工程直徑（mm）表示，例如M16、M20等;

建筑工程中常采用M16、M20和M24等。螺栓的制圖符號(hào)見教材。21三、普通螺栓連接22

螺栓的排列2）螺栓的排列螺栓的排列有并列和錯(cuò)列兩種基本形式。并列較簡(jiǎn)單，但對(duì)栓孔有削弱（圖a）；錯(cuò)列較緊湊，可減少截面削弱，但排列較繁雜（圖b）。22螺栓的排列2）螺栓的排列23

螺栓在構(gòu)件上的排列時(shí)應(yīng)考慮下列要求:

1．受力要求：對(duì)于受拉構(gòu)件，螺栓的栓距和線距不應(yīng)過小，否則對(duì)鋼板截面削弱太多，構(gòu)件有可能沿直線或折線發(fā)生凈截面破壞。對(duì)于受壓構(gòu)件，沿作用力方向螺栓間距不應(yīng)過大，否則被連接的板件間容易發(fā)生凸曲現(xiàn)象。因此，從受力角度應(yīng)規(guī)定螺栓的最大和最小容許間距。

2．構(gòu)造要求：若栓距和線距過大，則構(gòu)件接觸面不夠緊密，潮氣易于侵入縫隙而產(chǎn)生腐蝕，所以，構(gòu)造上要規(guī)定螺栓的最大容許間距。

3．施工要求：為便于轉(zhuǎn)動(dòng)螺栓扳手，就要保證一定的作業(yè)空間。所以，施工上要規(guī)定螺栓的最小容許間距。根據(jù)以上要求，規(guī)范規(guī)定螺栓的最大和最小容許間距。23螺栓在構(gòu)件上的排列時(shí)應(yīng)考慮下列要求:根據(jù)以上要求24四、高強(qiáng)度螺栓連接

1）按受力特性分：摩擦型高強(qiáng)螺栓與承壓型螺栓;

摩擦型螺栓:抗剪連接時(shí)摩擦型以板件間最大摩擦力為承載力極限狀態(tài)；承壓型螺栓:允許克服最大摩擦力后，以螺桿抗剪與孔壁承壓破壞為承載力極限狀態(tài)（同普通螺栓）。受拉時(shí)兩者無區(qū)別。高強(qiáng)螺栓采用Ⅱ級(jí)孔，便于施工。受傳力機(jī)理的要求，構(gòu)造上除連接板的邊、端距≥1.5d0外其它同普通螺栓。

2）高強(qiáng)螺栓的材料與強(qiáng)度等級(jí)由高強(qiáng)材料經(jīng)熱處理制成，按強(qiáng)度等級(jí)分10.9與8.8級(jí)。

10.9級(jí)一般為20MnTiB、40Cr等材料，fu≥1000N/mm2，fu/fy≥0.9；

8.8級(jí)一般為45號(hào)鋼制成，fu≥800N/mm2，fu/fy≥0.8。24四、高強(qiáng)度螺栓連接2）高強(qiáng)螺栓的材料與強(qiáng)度等級(jí)25一、軸心受力構(gòu)件軸心受力構(gòu)件:只有軸向力的作用，稱為軸心受力構(gòu)件。軸心受拉構(gòu)件：只有軸向拉力的作用。軸心受壓構(gòu)件：只有軸向壓力的作用。應(yīng)用實(shí)例：桁架、剛架、排架、塔架及網(wǎng)殼等桿件體系結(jié)構(gòu)等，通常假設(shè)其節(jié)點(diǎn)為鉸接連接，無節(jié)間荷載作用，可視為軸心受拉構(gòu)件和軸心受壓構(gòu)件。第二節(jié)鋼結(jié)構(gòu)構(gòu)件25一、軸心受力構(gòu)件第二節(jié)鋼結(jié)構(gòu)構(gòu)件26圖軸心受力構(gòu)件在工程中的應(yīng)用(a)桁架；(b)塔架；(c)網(wǎng)架26圖軸心受力構(gòu)件在工程中的應(yīng)用(a)桁架；(b)塔架；271、軸心受力構(gòu)件的截面形式一般分為兩類，第一類是熱軋型鋼截面（a）；第二類是型鋼組合截面（圖b）或格構(gòu)式組合截面（c）。圖（a）熱軋型鋼截面圖（b）型鋼組合截面圖（c）格構(gòu)式組合截面271、軸心受力構(gòu)件的截面形式圖（a）熱軋型鋼截面圖（b）型28

圖（a）熱軋型鋼截面，一般用于受力較小的桿件。其中圓鋼回轉(zhuǎn)半徑最小，多用作拉桿，作壓桿時(shí)用于格構(gòu)式壓桿的弦桿。鋼管的回轉(zhuǎn)半徑較大、對(duì)稱性好、材料利用率高，拉、壓均可。大口徑鋼管一般用作壓桿。型鋼的回轉(zhuǎn)半徑存在各向異性，作壓桿時(shí)有強(qiáng)軸和弱軸之分，材料利用率不高，但連接較為方便，單價(jià)低。圖（b)型鋼組合截面，改善了單型鋼截面的穩(wěn)定各向異性特征，受力較好，連接也較方便圖（c)類為格構(gòu)式截面，其回轉(zhuǎn)半徑大且各向均勻，用于較長(zhǎng)、受力較大的軸心受力構(gòu)件，特別是壓桿。但其制作復(fù)雜，輔助材料用量多。28圖（a）熱軋型鋼截面，一般用于受力較小的桿件。29

H型鋼的寬度與高度相同時(shí)對(duì)強(qiáng)軸的回轉(zhuǎn)半徑約為弱軸回轉(zhuǎn)半徑的2倍，對(duì)于在中點(diǎn)有側(cè)向支撐的獨(dú)立柱最適合。焊接工字形截面制造簡(jiǎn)單，其腹板按局部穩(wěn)定的要求可作得很薄而節(jié)約鋼材，應(yīng)用十分廣泛。為使翼緣與腹板便于焊接，截面的高度和寬度應(yīng)大致相同。十字形截面在兩個(gè)主軸方向的回轉(zhuǎn)半徑是相同的，對(duì)于重型中心受壓柱，當(dāng)兩個(gè)方向的計(jì)算長(zhǎng)度相同時(shí)，這種截面最為有利。方管或由鋼板焊成的箱形截面，承載能力和剛度都較大，但連接構(gòu)造復(fù)雜，常用作高大的承重支柱。29H型鋼的寬度與高度相同時(shí)對(duì)強(qiáng)軸的回轉(zhuǎn)半徑約為弱軸回轉(zhuǎn)30

確定軸心受力構(gòu)件截面形式的原則：能提供強(qiáng)度所需要的截面面積；制作簡(jiǎn)便；便于和相鄰構(gòu)件連接；截面寬大而壁厚較薄，以滿足剛度要求。

30確定軸心受力構(gòu)件截面形式的原則：31

1）橫向加勁肋的設(shè)置為了提高構(gòu)件的抗扭剛度，防止構(gòu)件在施工和運(yùn)輸過程中發(fā)生變形，當(dāng)h0/tw>80時(shí)，應(yīng)在一定位置設(shè)置成對(duì)的橫向加勁肋（圖5.1）。橫向加勁肋的間距不得大于3h0，其外伸寬度bs不少于

mm，厚度ts應(yīng)不小于bs/15。6、軸心受力構(gòu)件的構(gòu)造311）橫向加勁肋的設(shè)置6、軸心受力構(gòu)件的構(gòu)造322）、柱頭柱頭設(shè)計(jì)要求傳力可靠，構(gòu)造簡(jiǎn)單和便于安裝，柱頭的構(gòu)造是與梁的端部構(gòu)造密切相關(guān)的。軸心受壓柱柱頭的鉸接構(gòu)造方案：將梁設(shè)置于柱頂（圖a、b、c）；將梁連接于柱的側(cè)面（圖d、e）。322）、柱頭333）柱腳軸心受壓柱柱腳的作用是將柱身的壓力均勻地傳給基礎(chǔ)，并和基礎(chǔ)牢固連接。柱腳設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)力求構(gòu)造簡(jiǎn)單，并便于安裝固定。軸心受壓柱的柱腳分為：鉸接柱腳和剛性柱腳。333）柱腳34二、受彎構(gòu)件概念：受彎構(gòu)件主要是指承受橫向荷載而受彎的實(shí)腹鋼構(gòu)件，即鋼梁。1、分類：1）鋼梁按支承情況的不同，可分為簡(jiǎn)支梁、懸臂梁和連續(xù)梁。鋼梁一般采用簡(jiǎn)支梁，它不僅制造簡(jiǎn)單，安裝方便，而且可以避免支座沉陷所產(chǎn)生的不利影響。2）根據(jù)受力情況的不同，還可分為單向受彎梁和雙向受彎梁（斜彎曲梁）。3）鋼梁按截面構(gòu)成方式的不同分為實(shí)腹式和格構(gòu)式，實(shí)腹式又分為型鋼梁和組合梁兩大類，如圖所示。34二、受彎構(gòu)件353536

此外，還可根據(jù)跨度和荷載大小的需要，采用如圖所示的蜂窩梁，它是將工字鋼或H形鋼的腹板沿圖所示折線切開后焊接而成的梁。36此外，還可根據(jù)跨度和荷載大小的需要，采用如圖37三、壓彎構(gòu)件：概念：軸心壓力和彎矩共同作用下的構(gòu)件稱為壓彎構(gòu)件有節(jié)間荷載作用的屋架上弦桿、偏心荷載作用下的廠房排架柱、高層建筑的框架柱等都屬于壓彎構(gòu)件。截面形式：對(duì)于壓彎構(gòu)件，當(dāng)承受的彎矩很小而軸心壓力很大時(shí)，可采用軸心受壓構(gòu)件的截面形式。當(dāng)只有一個(gè)方向的彎矩較大時(shí)，可采用如圖所示的雙軸對(duì)稱截面，并使彎矩繞強(qiáng)軸（x軸）作用，如采用圖所示的單軸對(duì)稱截面，還應(yīng)使較大翼緣位于受壓一側(cè)。37三、壓彎構(gòu)件：383839

與軸心受力構(gòu)件一樣，在進(jìn)行壓彎構(gòu)件設(shè)計(jì)時(shí)，應(yīng)同時(shí)滿足承載能力極限狀態(tài)和正常使用極限狀態(tài)的要求。對(duì)壓彎構(gòu)件，則存在局部失穩(wěn)和三種整體破壞形式：一是當(dāng)桿端彎矩很大或截面局部有嚴(yán)重削弱時(shí)的強(qiáng)度破壞；二是彎矩作用平面內(nèi)的彎曲失穩(wěn)破壞；三是彎矩作用平面外的彎曲扭轉(zhuǎn)破壞。

39與軸心受力構(gòu)件一樣，在進(jìn)行壓彎構(gòu)件設(shè)計(jì)時(shí)，應(yīng)同時(shí)40第二十一章鋼結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)介1第二十一章鋼結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)介41一、材料選用1、鋼材的種類按用途分：結(jié)構(gòu)鋼、工具鋼、特殊鋼；結(jié)構(gòu)鋼分為：建筑用鋼和機(jī)械用鋼；按治煉方法分：轉(zhuǎn)爐鋼（氧氣頂吹轉(zhuǎn)爐鋼）、平爐鋼；按脫氧方法分：沸騰鋼（F）、半鎮(zhèn)靜鋼（b）、鎮(zhèn)靜鋼（Z）、特殊鎮(zhèn)靜鋼（TZ）；按成型方法分：軋制鋼（冷軋、熱軋）鍛鋼、鑄鋼；按化學(xué)成分分：碳素鋼、合金鋼；建筑上采用的是碳素結(jié)構(gòu)鋼、低合金高強(qiáng)度結(jié)構(gòu)鋼和優(yōu)質(zhì)碳素結(jié)構(gòu)鋼。第一節(jié)鋼結(jié)構(gòu)材料2一、材料選用第一節(jié)鋼結(jié)構(gòu)材料42碳素結(jié)構(gòu)鋼碳素鋼按屈服點(diǎn)數(shù)值分為五個(gè)牌號(hào)：Q195、Q215、Q235、Q255、Q275。碳素結(jié)構(gòu)鋼的牌號(hào)由代表屈服點(diǎn)的字母Q、屈服點(diǎn)值（N/mm2）、質(zhì)量等級(jí)符和脫氧方法符號(hào)等四個(gè)部分序組成

Q-.

脫氧方法：F─沸騰鋼

b─半鎮(zhèn)靜鋼

Z－鎮(zhèn)靜鋼

TZ－特殊鎮(zhèn)靜鋼質(zhì)量等級(jí)：Q235分A、B、C、DQ345分A、B、C、D、E

屈服點(diǎn)數(shù)值3碳素結(jié)構(gòu)鋼43例如:Q235－AF表示屈服強(qiáng)度為235N／mm2的A級(jí)沸騰鋼；Q235-Bb表示屈服強(qiáng)度為235N／mm2的B級(jí)半鎮(zhèn)靜鋼；Q235-C表示屈服強(qiáng)度為235N／mm2的C級(jí)鎮(zhèn)靜鋼。低合金高強(qiáng)度結(jié)構(gòu)鋼

低合金鋼是在冶煉過程中添加一種或幾種少量合金元素，其總量低于5％的鋼材。低合金高強(qiáng)度結(jié)構(gòu)鋼有Q295、Q345、Q390、Q420、Q460；常用的低合金鋼有Q345、Q390、Q420等。低合金鋼的牌號(hào)與碳素結(jié)構(gòu)鋼牌號(hào)的表示方法相同。低合金鋼的脫氧方法為鎮(zhèn)靜鋼或特殊鎮(zhèn)靜鋼。

4例如:44

碳素結(jié)構(gòu)鋼和低合金鋼都可以采取適當(dāng)?shù)臒崽幚?如調(diào)質(zhì)處理)進(jìn)一步提高其強(qiáng)度。例如用于制造高強(qiáng)度螺栓的45號(hào)優(yōu)質(zhì)碳素鋼以及40硼（40B）、20錳鈦硼（20MnTiB）就是通過調(diào)質(zhì)處理提高強(qiáng)度的。注：碳素結(jié)構(gòu)鋼分：A、B、C、D四級(jí)，含所有脫氧方法；低合金結(jié)構(gòu)鋼分：A、B、C、D、E五級(jí)，只有鎮(zhèn)靜鋼和特殊鎮(zhèn)靜鋼。

5注：45

2、鋼材的規(guī)格

鋼結(jié)構(gòu)所用鋼材主要為熱軋成型的鋼板、型鋼，以及冷彎成型的薄壁型鋼等。鋼板

薄鋼板：厚度0.35～4mm,寬度為500～1500mm,長(zhǎng)0.5～

4m

厚鋼板：厚度4.5～

60mm；寬度為600～3000mm，長(zhǎng)4～

12m。特厚板：板厚＞60mm；扁鋼：厚度4～

60mm，寬度為12～

200mm，長(zhǎng)3～

9m

；鋼板用“—寬×厚×長(zhǎng)”或“—寬×厚”表示，單位為mm；如：—450×8×3100、—450×8。62、鋼材的規(guī)格46型鋼鋼結(jié)構(gòu)常用的型鋼是角鋼、工字型鋼、槽鋼和H型鋼、鋼管等。除H型鋼和鋼管有熱軋和焊接成型外，其余型鋼均為熱軋成型。

角鋼等邊角鋼L+肢寬×肢厚不等邊角鋼L+長(zhǎng)肢×短肢×肢厚如:L100×10;L100×80×8

角鋼

7型鋼角鋼47

工字鋼包括普通工字鋼、輕型工字鋼、H型鋼。

工字鋼：用號(hào)數(shù)表示，號(hào)數(shù)即為其截面高度的厘米數(shù)，20號(hào)以上的工字鋼，同一號(hào)數(shù)有三種不同的腹板厚度分別為a、b、c三類，長(zhǎng)度為5～19m。8工字鋼48

H型鋼：HW（寬）、HM（中）、HN（窄）→T

表示方法：高度H×寬度B×腹板厚度t1×翼緣厚度t2例：HM340×250×9×14TM170×250×9×14

H型鋼

9H型鋼：HW（寬）、HM（中）、HN（窄）→TH型49

槽鋼：普通槽鋼、輕型槽鋼

a、b、c表示腹板厚，從[14a、（b）以14cm起有不同腹板厚，用其截面高度的cm數(shù)表示，長(zhǎng)度為5～19m。

槽鋼

10槽鋼：普通槽鋼、輕型槽鋼槽鋼50鋼管：無縫鋼管、焊接鋼管表示方法：用“φ”后面加“外徑×厚度”；例：φ300×6無縫鋼管：外徑32～351mm，壁厚2.5～16mm；有縫鋼管：外徑32～352mm，壁厚25.5mm。11鋼管：無縫鋼管、焊接鋼管51

冷彎薄壁型鋼冷彎薄壁型鋼采用薄鋼板冷軋制成。其壁厚一般為1.5-12mm，但承重結(jié)構(gòu)受力構(gòu)件的壁厚不宜小于2mm。薄壁型鋼能充分利用鋼材的強(qiáng)度以節(jié)約鋼材，在輕鋼結(jié)構(gòu)中得到廣泛應(yīng)用。常用冷彎薄壁型鋼截面型式有等邊角鋼、卷邊等邊角鋼、Z型鋼、卷邊Z型鋼、槽鋼、卷邊槽鋼（C型鋼）、鋼管等。

12冷彎薄壁型鋼523、鋼材的選用

選用鋼材的原則是:既能使結(jié)構(gòu)安全可靠地滿足使用上的要求，又要盡最大可能節(jié)約材料，降低造價(jià)。選用鋼材時(shí)需要考慮的如下因素：結(jié)構(gòu)的類型及重要性荷載的性質(zhì)連接方法結(jié)構(gòu)的工作溫度構(gòu)件的受力性質(zhì)

133、鋼材的選用選用鋼材的原則是:既能使結(jié)構(gòu)安全53選用要求承重結(jié)構(gòu)鋼材應(yīng)具有抗拉強(qiáng)度、伸長(zhǎng)率、屈服強(qiáng)度和硫、磷含量的合格保證，對(duì)焊接結(jié)構(gòu)尚應(yīng)具有含碳量的合格保證（即不得使用Q235A）;

主要焊接結(jié)構(gòu)不能使用Q235－A級(jí)鋼，因?yàn)镼235－A級(jí)鋼的碳含量不作為交貨條件，即不作為保證，即使生產(chǎn)廠提供碳含量，也只能視為參考，不能排除離散性大，質(zhì)量不穩(wěn)定等，因此如發(fā)生事故，生產(chǎn)廠在法律上不負(fù)任何責(zé)任;二、設(shè)計(jì)指標(biāo)

14選用要求54一、鋼結(jié)構(gòu)的連接方法鋼結(jié)構(gòu)的連接通常有焊接、鉚接和螺栓連接三種方式。

圖3-1鋼結(jié)構(gòu)的連接方式（a）焊接連接；（b）鉚釘連接；（c）螺栓連接第二節(jié)鋼結(jié)構(gòu)的連接15一、鋼結(jié)構(gòu)的連接方法圖3-1鋼結(jié)55鋼結(jié)構(gòu)的連接方法

連接方法優(yōu)點(diǎn)缺點(diǎn)焊接構(gòu)造簡(jiǎn)單，用料經(jīng)濟(jì)，制作方便，密閉性好

焊縫附近熱影響區(qū)內(nèi)，易導(dǎo)致材質(zhì)變脆；焊接殘余應(yīng)力和殘余變形會(huì)使構(gòu)件的剛度降低；對(duì)裂紋敏感，一旦出現(xiàn)裂紋易延伸到整體。對(duì)材質(zhì)要求高，焊接程序嚴(yán)格，質(zhì)量檢驗(yàn)工作量大。鉚接傳力可靠，韌性和塑性好，質(zhì)量易于檢查，抗動(dòng)力荷載好構(gòu)造復(fù)雜，既費(fèi)材料又費(fèi)工普通螺栓連接裝卸便利，設(shè)備簡(jiǎn)單螺栓精度低時(shí)不宜受剪，螺栓精度高時(shí)加工和安裝難度較大高強(qiáng)螺栓連接加工方便，對(duì)結(jié)構(gòu)削弱少，可拆換，能承受動(dòng)力荷載，耐疲勞，塑性、韌性好摩擦面處理，安裝工藝略為復(fù)雜，造價(jià)略高16鋼結(jié)構(gòu)的連接方法

連接優(yōu)點(diǎn)56二、鋼結(jié)構(gòu)的焊接

1、焊接方法鋼結(jié)構(gòu)常用的焊接方法有:電弧焊、電渣焊、氣體保護(hù)焊、電阻焊

焊接方法操作方式適應(yīng)范圍質(zhì)量狀況電弧焊手工焊全手動(dòng)工位復(fù)雜，形狀復(fù)雜之焊縫比自動(dòng)焊略差自動(dòng)焊

全自動(dòng)長(zhǎng)而簡(jiǎn)單的焊縫質(zhì)量均勻、塑性、韌性好，抗腐蝕性強(qiáng)半自動(dòng)焊人工操作前進(jìn)任意焊縫質(zhì)量均勻、塑性、韌性好，抗腐蝕性強(qiáng)電阻焊通電、加壓、機(jī)械薄板點(diǎn)焊一般用作構(gòu)造焊縫氣焊手工薄板、小型、不同材質(zhì)結(jié)構(gòu)中一般用作構(gòu)造焊縫17二、鋼結(jié)構(gòu)的焊接焊接方法操作方式適應(yīng)范圍質(zhì)量狀況57

2、焊縫連接形式焊縫連接形式按構(gòu)件的相對(duì)位置分:平接、搭接、T形連接和角接。

對(duì)接焊縫按受力與焊縫方向分：直縫、斜縫；

角焊縫按受力與焊縫方向分：端縫、側(cè)縫；

按焊縫連續(xù)性分：連續(xù)焊縫、斷續(xù)焊縫；

按施工位置：俯焊、立焊、橫焊、仰焊；

182、焊縫連接形式58

（a）對(duì)接焊縫的平接連接（b）用拼接板和角焊縫的平接連接（c）用頂板和角焊縫的平接連接（d）用角焊縫的搭接連接19（a）對(duì)接焊縫的平接連接（b）用拼接板和59

（e）用角焊縫的T形連接（f）焊透的T形連接（g）用角焊縫的角接連接（h）用對(duì)接焊縫的角接連接

2060三、普通螺栓連接

1.螺栓的規(guī)格與表示:

鋼結(jié)構(gòu)一般選用C級(jí)（粗制）六角螺母螺栓，標(biāo)識(shí)用M和工程直徑（mm）表示，例如M16、M20等;

建筑工程中常采用M16、M20和M24等。螺栓的制圖符號(hào)見教材。21三、普通螺栓連接61

螺栓的排列2）螺栓的排列螺栓的排列有并列和錯(cuò)列兩種基本形式。并列較簡(jiǎn)單，但對(duì)栓孔有削弱（圖a）；錯(cuò)列較緊湊，可減少截面削弱，但排列較繁雜（圖b）。22螺栓的排列2）螺栓的排列62

螺栓在構(gòu)件上的排列時(shí)應(yīng)考慮下列要求:

1．受力要求：對(duì)于受拉構(gòu)件，螺栓的栓距和線距不應(yīng)過小，否則對(duì)鋼板截面削弱太多，構(gòu)件有可能沿直線或折線發(fā)生凈截面破壞。對(duì)于受壓構(gòu)件，沿作用力方向螺栓間距不應(yīng)過大，否則被連接的板件間容易發(fā)生凸曲現(xiàn)象。因此，從受力角度應(yīng)規(guī)定螺栓的最大和最小容許間距。

2．構(gòu)造要求：若栓距和線距過大，則構(gòu)件接觸面不夠緊密，潮氣易于侵入縫隙而產(chǎn)生腐蝕，所以，構(gòu)造上要規(guī)定螺栓的最大容許間距。

3．施工要求：為便于轉(zhuǎn)動(dòng)螺栓扳手，就要保證一定的作業(yè)空間。所以，施工上要規(guī)定螺栓的最小容許間距。根據(jù)以上要求，規(guī)范規(guī)定螺栓的最大和最小容許間距。23螺栓在構(gòu)件上的排列時(shí)應(yīng)考慮下列要求:根據(jù)以上要求63四、高強(qiáng)度螺栓連接

1）按受力特性分：摩擦型高強(qiáng)螺栓與承壓型螺栓;

摩擦型螺栓:抗剪連接時(shí)摩擦型以板件間最大摩擦力為承載力極限狀態(tài)；承壓型螺栓:允許克服最大摩擦力后，以螺桿抗剪與孔壁承壓破壞為承載力極限狀態(tài)（同普通螺栓）。受拉時(shí)兩者無區(qū)別。高強(qiáng)螺栓采用Ⅱ級(jí)孔，便于施工。受傳力機(jī)理的要求，構(gòu)造上除連接板的邊、端距≥1.5d0外其它同普通螺栓。

2）高強(qiáng)螺栓的材料與強(qiáng)度等級(jí)由高強(qiáng)材料經(jīng)熱處理制成，按強(qiáng)度等級(jí)分10.9與8.8級(jí)。

10.9級(jí)一般為20MnTiB、40Cr等材料，fu≥1000N/mm2，fu/fy≥0.9；

8.8級(jí)一般為45號(hào)鋼制成，fu≥800N/mm2，fu/fy≥0.8。24四、高強(qiáng)度螺栓連接2）高強(qiáng)螺栓的材料與強(qiáng)度等級(jí)64一、軸心受力構(gòu)件軸心受力構(gòu)件:只有軸向力的作用，稱為軸心受力構(gòu)件。軸心受拉構(gòu)件：只有軸向拉力的作用。軸心受壓構(gòu)件：只有軸向壓力的作用。應(yīng)用實(shí)例：桁架、剛架、排架、塔架及網(wǎng)殼等桿件體系結(jié)構(gòu)等，通常假設(shè)其節(jié)點(diǎn)為鉸接連接，無節(jié)間荷載作用，可視為軸心受拉構(gòu)件和軸心受壓構(gòu)件。第二節(jié)鋼結(jié)構(gòu)構(gòu)件25一、軸心受力構(gòu)件第二節(jié)鋼結(jié)構(gòu)構(gòu)件65圖軸心受力構(gòu)件在工程中的應(yīng)用(a)桁架；(b)塔架；(c)網(wǎng)架26圖軸心受力構(gòu)件在工程中的應(yīng)用(a)桁架；(b)塔架；661、軸心受力構(gòu)件的截面形式一般分為兩類，第一類是熱軋型鋼截面（a）；第二類是型鋼組合截面（圖b）或格構(gòu)式組合截面（c）。圖（a）熱軋型鋼截面圖（b）型鋼組合截面圖（c）格構(gòu)式組合截面271、軸心受力構(gòu)件的截面形式圖（a）熱軋型鋼截面圖（b）型67

圖（a）熱軋型鋼截面，一般用于受力較小的桿件。其中圓鋼回轉(zhuǎn)半徑最小，多用作拉桿，作壓桿時(shí)用于格構(gòu)式壓桿的弦桿。鋼管的回轉(zhuǎn)半徑較大、對(duì)稱性好、材料利用率高，拉、壓均可。大口徑鋼管一般用作壓桿。型鋼的回轉(zhuǎn)半徑存在各向異性，作壓桿時(shí)有強(qiáng)軸和弱軸之分，材料利用率不高，但連接較為方便，單價(jià)低。圖（b)型鋼組合截面，改善了單型鋼截面的穩(wěn)定各向異性特征，受力較好，連接也較方便圖（c)類為格構(gòu)式截面，其回轉(zhuǎn)半徑大且各向均勻，用于較長(zhǎng)、受力較大的軸心受力構(gòu)件，特別是壓桿。但其制作復(fù)雜，輔助材料用量多。28圖（a）熱軋型鋼截面，一般用于受力較小的桿件。68

H型鋼的寬度與高度相同