鋼結(jié)構(gòu)和木結(jié)構(gòu)第1頁/共36頁建筑用鋼應(yīng)符合的條件：1、具有較高的強度2、具有較高的塑性、韌性、耐疲勞性能3、具有良好的工藝性

1.1鋼結(jié)構(gòu)用材的力學(xué)性能主要力學(xué)性能有：強度、塑性、韌性、可焊性、冷彎性能、耐久性等。強度：

有屈服強度fy和抗拉強度fu兩個指標(biāo)fy作為鋼材強度標(biāo)準(zhǔn)值的取值依據(jù)；fu作為一種安全儲備，使構(gòu)件在彈塑性工作階段具有較大的承載力。

第一節(jié)鋼結(jié)構(gòu)第2頁/共36頁1.1鋼結(jié)構(gòu)用材的力學(xué)性能冷彎性能：

由冷彎試驗來確定，是評價鋼材力學(xué)性能和工藝性能，鋼材質(zhì)量的一項綜合性指標(biāo)。塑性：

主要指標(biāo)有伸長率δ和斷面收縮率ψ沖擊韌性：

韌性是鋼材在塑性變形和斷裂過程中吸收能量的能力，亦即鋼材抵抗沖擊荷載的能力。

可焊性：

可焊性是指鋼材對焊接工藝的適應(yīng)能力，要求鋼材施焊后能獲得良好的焊接接頭性能。

第3頁/共36頁1.1鋼結(jié)構(gòu)用材的力學(xué)性能耐久性---影響鋼結(jié)構(gòu)壽命的因素有：（1）鋼材的腐蝕，通過油漆和定期維護(hù)措施，

控制硅和錳的含量；（2）防止過大的實效硬化；（3）必要時測定高溫和長荷載下的持久強度；（4）防止長期連續(xù)重復(fù)荷載或交變荷載下的疲勞斷裂。

沸騰鋼為脫氧不完全的鋼。冶煉后期不加脫氧劑（如硅、鋁等），澆注時鋼液在鋼錠模內(nèi)產(chǎn)生沸騰現(xiàn)象（氣體逸出）。

鎮(zhèn)靜鋼為完全脫氧的鋼。通常注成上大下小帶保溫帽的錠型，澆注時鋼液鎮(zhèn)靜不沸騰。組織致密，偏析小，質(zhì)量均勻。優(yōu)質(zhì)鋼和合金一般都是鎮(zhèn)靜鋼。

半鎮(zhèn)靜鋼為脫氧較完全的鋼。脫氧程度介于沸騰鋼和鎮(zhèn)靜鋼之間，澆注時有沸騰現(xiàn)象，但較沸騰鋼弱。這類鋼具有沸騰鋼和鎮(zhèn)靜鋼的某些優(yōu)點，碳素鋼中此類鋼是值得提倡和發(fā)展的。第4頁/共36頁1.2鋼種鋼號碳素鋼：按質(zhì)量等級將鋼分為A、B、C、D四級A級鋼最差，只保證抗拉強度、屈服點、伸長率，必要時也可附加冷彎試驗的要求。

B、C、D級鋼均保證抗拉強度、屈服點、伸長率、冷彎和沖擊韌性(分別為+20℃，0℃，-20℃)等力學(xué)性能。鋼結(jié)構(gòu)中常用普通低碳鋼和普通低合金鋼：

第5頁/共36頁1.2鋼種鋼號如：Q235A表示屈服強度為235N/mm2的A級鎮(zhèn)靜碳素結(jié)構(gòu)鋼；

Q235D表示屈服強度為235N/mm2的D級特殊鎮(zhèn)靜碳素結(jié)構(gòu)鋼。

鋼的牌號由屈服點中屈字漢語拼音的字首Q，屈服點數(shù)值（N/mm2）質(zhì)量等級代號（A、B、C、D）脫氧方法代號（F、b、Z、TZ）

沸騰、半鎮(zhèn)靜、鎮(zhèn)靜、特殊鎮(zhèn)靜鋼；等四個部分按順序組成。鎮(zhèn)靜鋼（Z）特殊鎮(zhèn)靜鋼（TZ）代號Z、TZ可以省略，C級為鎮(zhèn)靜鋼，D級為特殊鎮(zhèn)靜鋼。

第6頁/共36頁1.2鋼種鋼號A、B、C、D、E四個等級A級無需沖擊韌性試驗B級20℃的沖擊韌性C級0℃的沖擊韌性D級-20℃的沖擊韌性E級-40℃的沖擊韌性低合金鋼分為Q295、Q345、Q390、Q420、Q460。

Q345B——屈服強度為345N/mm2，B級鎮(zhèn)靜鋼；Q390D——屈服強度為390N/mm2，D級特殊鎮(zhèn)靜鋼。第7頁/共36頁1.3鋼結(jié)構(gòu)常用型材1）鋼板和鋼帶鋼帶、鋼板區(qū)別在成品形狀如—500×10×2100，

—500×102）熱軋型材（工、槽、角鋼）20號以上的工字鋼分a、b或a、b、c三類，其中a類腹板最薄、翼緣最窄，c類最厚最寬如I32a、I32b、I32c第8頁/共36頁1.3鋼結(jié)構(gòu)常用型材2）熱軋型材（工、槽、角鋼）從[14開始，亦有a、b

或a、b、c規(guī)格的區(qū)分如[32a、[32b、[32c2）熱軋型材（工、槽、角鋼）不等邊角鋼“∟長肢寬×短肢寬×厚度”如∟100×63×8等邊角鋼“∟肢寬×厚度”如∟100×8第9頁/共36頁1.3鋼結(jié)構(gòu)常用型材3）H型鋼和T型鋼H型鋼與普通工字鋼的區(qū)別:翼緣寬，故早期有寬翼緣工字鋼一說；翼緣內(nèi)表面無斜度、上下表面平行，便于與其它構(gòu)件連接；從材料分布形式來看，工字鋼材料主要集中在腹板附近，愈向兩側(cè)延伸，鋼材愈少，而在軋制H型鋼中，材料分布側(cè)重在翼緣部分。所以，H型鋼的截面特性要明顯優(yōu)越于傳統(tǒng)的工、槽、角鋼及它們的組合截面。H型鋼和T型鋼均分為三類：寬翼緣：HWTW；

中翼緣：HMTM；窄翼緣：HNTN。如HW300×300×10×15第10頁/共36頁1.3鋼結(jié)構(gòu)常用型材4）冷彎薄壁型鋼其截面形式有等邊角鋼、卷邊等邊角鋼、Z型鋼、卷邊Z型鋼、槽鋼、卷邊槽鋼等開口截面以及方形和矩形閉口截面的管材。5）鋼管有熱軋無縫鋼管和焊接鋼管兩大類，焊接鋼管分為直縫焊、螺旋焊兩種，用符號“Ф”后加“外徑×厚度”如Ф102×5螺旋焊管第11頁/共36頁2.1鋼結(jié)構(gòu)的連接方法連接方法有焊接、螺栓和鉚釘連接三種1、焊縫連接

Weldingconnection焊接連接是通過電弧產(chǎn)生熱量，使焊條和焊件局部熔化，經(jīng)冷卻凝結(jié)成焊縫，從而將焊件連接成一體。優(yōu)點：任何形式的構(gòu)件一般都可直接相連，不削弱構(gòu)件截面，用料經(jīng)濟，構(gòu)造簡單，加工方便，連接剛度大，密封性能好，可采用全自動或半自動作業(yè)，生產(chǎn)效率高。缺點：焊縫附近鋼材，在高溫作用下形成熱影響區(qū)，其金相組織和力學(xué)性能發(fā)生變化，導(dǎo)致局部材質(zhì)變脆；焊接過程中鋼材受到不均勻的加溫和冷卻，使結(jié)構(gòu)產(chǎn)生焊接殘余應(yīng)力和殘余變形，對結(jié)構(gòu)的承載力、剛度和使用性能有一定的影響。第12頁/共36頁2.1.1焊接連接1.焊接原理鋼結(jié)構(gòu)常用的焊接方法是電弧焊,包括手工電弧焊、自動或半自動埋弧焊及氣體保護(hù)焊等。手工電弧焊電路由焊條、焊鉗、焊件、電焊機與導(dǎo)線組成。

通電引弧后，在涂有焊藥的焊條端與焊件間產(chǎn)生電弧，使焊條熔化，熔滴滴入被電弧吹成的焊接溶池中，焊藥燃燒在熔池周圍形成保護(hù)氣體，稍冷后在焊縫熔化金屬表面形成熔渣，以隔絕熔池中液體金屬與氧、氮等氣體的接觸，避免形成脆性易裂化合物，焊縫金屬冷卻后與焊件熔成一體。第13頁/共36頁手工電弧焊操作及電弧焊機直流手工電弧焊--氬弧焊

多功能焊機第14頁/共36頁手工電弧焊焊條焊條有碳鋼焊條和低合金鋼焊條。其牌號為E43、E50和E55型等，E表示焊條，數(shù)字表示熔敷金屬抗拉強度的最小值（單位為Kgf/mm2）。上圖為XWJ422是鈦鈣型藥皮的優(yōu)質(zhì)低碳鋼電焊條。一般情況下，焊條與母材的對應(yīng)關(guān)系如下：

Q235鋼材，采用E43焊條；

Q345鋼材，采用E50焊條；Q390、Q420鋼材，采用E55焊條。

第15頁/共36頁自動或半自動埋弧焊自動或半自動埋弧焊主要設(shè)備是自動電焊機，沿軌道按設(shè)定速度移動，通電引弧后，使埋于焊劑下的焊絲和附近的焊劑熔化，熔渣浮在熔化的焊縫金屬上面，使融化金屬不與空氣接觸，并供給焊縫金屬以必要的合金元素，隨焊機的移動，顆粒狀焊劑不斷從料斗漏下，電弧完全被埋在焊劑之內(nèi)，同時焊絲自動地邊熔化邊下降，稱為自動埋弧焊。

(沿軌道推移過程由人工控制時，稱為半自動埋弧焊)手工電弧直流/直流脈沖氬弧焊兩用機第16頁/共36頁自動或半自動埋弧焊門式全自動埋弧焊機第17頁/共36頁H型鋼柱上

的焊縫第18頁/共36頁氣體保護(hù)焊設(shè)備來自上海怡賓機電氣體保護(hù)焊是利用惰性氣體或二氧化碳?xì)怏w作為保護(hù)介質(zhì)的一種電弧熔焊方法。直接依靠保護(hù)氣體在電弧周圍形成局部的保護(hù)層，以防止有害氣體侵入，從而保持焊接過程的穩(wěn)定，氣體保護(hù)焊又稱氣電焊。

(最常用的惰性氣體是氬氣)二氧化碳?xì)怏w保護(hù)焊第19頁/共36頁氣體保護(hù)焊現(xiàn)場實例西湖國際大廈施工現(xiàn)場采用二氧化碳?xì)怏w保護(hù)施焊第20頁/共36頁氣體保護(hù)焊現(xiàn)場實例杭州廣播電視新樓施工現(xiàn)場采用二氧化碳?xì)怏w保護(hù)施焊第21頁/共36頁焊縫的形式與構(gòu)造連接方式分為：對接連接、搭接連接、Ｔ形連接、角接連接四種第22頁/共36頁1.對接焊縫的形式與構(gòu)造（butt

welds）

a）直邊縫：適合板厚t10mm

b）單邊V形：適合板厚t＝10～20mmc）雙邊V形：適合板厚t＝10～20mmd）U形：適合板厚t>20mme）K形：適合板厚t>20mmf）X形：適合板厚t>20mm對接焊縫的優(yōu)缺點

優(yōu)點：用料經(jīng)濟、傳力均勻、無明顯的應(yīng)力集中，利于承受動力荷載缺點：需剖口，焊件長度要精確。第23頁/共36頁1.對接焊縫的形式與構(gòu)造（butt

welds）

（1）起落弧處易有焊接缺陷，所以用引弧板。但采用引弧板施工復(fù)雜，除承受動力荷載外，一般不用，計算時將焊縫長度兩端各減去5mm。

（2）變厚度板對接，在板的一面或兩面切成坡度不大于1：4的斜面，避免應(yīng)力集中。

（3）變寬度板對接，在板的一側(cè)或兩側(cè)切成坡度不大于1：4的斜邊，避免應(yīng)力集中。

有引弧板的對接焊縫在受壓時與母材等強，但焊縫的抗拉強度與焊縫質(zhì)量等級有關(guān)。第24頁/共36頁2.角焊縫的形式與構(gòu)造（fillet

welds）第25頁/共36頁2.角焊縫的形式與構(gòu)造（fillet

welds）第26頁/共36頁2.1鋼結(jié)構(gòu)的連接方式連接方法有焊接、螺栓和鉚釘連接三種2、螺栓連接分為普通螺栓連接和高強度螺栓連接優(yōu)點：施工工藝簡單，安裝方便，特別適用于工地安裝連接，工程進(jìn)度和質(zhì)量易得到保證。缺點：因開孔對構(gòu)件截面有一定的削弱，且被連接的板件需要相互搭接或另加拼接板或角鋼等連接件，因而比焊接連接用材較多，構(gòu)造也較繁。第27頁/共36頁2.1鋼結(jié)構(gòu)的連接方式1）普通螺栓連接螺栓連接施工簡單，固定可靠，無需專用設(shè)備，廣泛用于臨時固定構(gòu)件及可拆卸結(jié)構(gòu)的安裝。分為A、B、C三級A、B級螺栓(舊稱精制螺栓)，C級螺栓(舊稱粗制螺栓)。鋼結(jié)構(gòu)采用的普通螺栓形式為大六角頭型，粗牙普通螺栓，其代號用字母M和公稱直徑的毫米數(shù)表示。建筑工程中常用M16、M20、M22、M24等。A、B級螺栓加工精制，精度高要求I類孔，孔徑與栓徑相同，栓桿和螺孔間空隙僅為0.3mm左右。在鋼結(jié)構(gòu)中已很少采用

C級螺栓由圓鋼壓制成，表面粗糙，要求Ⅱ類孔，孔徑比螺栓桿徑大1.5～3mm。傳遞剪力時，變形大，但傳遞拉力時性能尚好，且成本低，故多用于承受拉力的安裝螺栓連接、次要結(jié)構(gòu)中。

第28頁/共36頁2.1鋼結(jié)構(gòu)的連接方式2）高強度螺栓連接優(yōu)點是施工簡便、受力好、耐疲勞、可拆換、工作安全可靠。已廣泛用于鋼結(jié)構(gòu)連接中，尤其適用于承受動力荷載的結(jié)構(gòu)中。按傳力方式分為摩擦型和承壓型兩種。

摩擦型高強螺栓靠被連接板件間的強大摩擦阻力傳遞剪力，以摩擦阻力剛被克服作為連接承載力的極限狀態(tài)。

承壓型高強螺栓靠被連接板件間的摩擦力和螺栓桿共同傳遞剪力，以螺栓桿被剪壞或被壓（承壓）壞作為承載力的極限。

承壓型的承載力比摩擦型高，可節(jié)約螺栓。但承壓型的剪切變形比摩擦型的大，故只適用于承受靜力荷載和對結(jié)構(gòu)變形不敏感的結(jié)構(gòu)中，不得用于直接承受動力荷載的結(jié)構(gòu)中。高強度螺栓連接傳遞剪力的機理和普通螺栓連接不同，

普通螺栓連接靠螺栓桿承壓和抗剪來傳遞剪力，

高強度螺栓連接靠被連接板件間的強大摩擦阻力來傳遞剪力。第29頁/共36頁高強度螺栓連接10.9S高強度扭剪型螺栓扭剪型螺栓特制機動扳手第30頁/共36頁木材的物理性能與力學(xué)性能：物理性能：木材的重度?。s為5KN/m3)、相對強度高，各向異性，含水率，變形和開裂，疵病，溫度變化，荷載作用時間的長短。力學(xué)性能：力的作用方向與木紋方向之間的角度對其強度影響很大

受拉、受壓、受彎、受剪的力學(xué)性能

2.1木結(jié)構(gòu)材料與選用

第二節(jié)木結(jié)構(gòu)第31頁/共36頁承重木結(jié)構(gòu)材質(zhì)等級