普通高等教育土建類專業(yè)信息化系列教材鋼結(jié)構(gòu)什么是鋼結(jié)構(gòu)？第1章緒論主要內(nèi)容：重點：鋼結(jié)構(gòu)的特點

1鋼結(jié)構(gòu)的發(fā)展現(xiàn)狀及合理應(yīng)用范圍

2鋼結(jié)構(gòu)構(gòu)件的分類

3鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計的基本方法

4鋼結(jié)構(gòu)的特點及鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計的基本方法

與其他材料組成的結(jié)構(gòu)相比，鋼結(jié)構(gòu)具有以下明顯的特點：鋼結(jié)構(gòu)的特點

1.1強度高、結(jié)構(gòu)重量輕，但鋼結(jié)構(gòu)容易失穩(wěn)。在復(fù)雜情況下性能優(yōu)越。

抗震性能好。

耐熱性能好但抗火性能差。

密封性好但脆性狀態(tài)下裂紋容易擴展。

材料價格較貴，但鋼結(jié)構(gòu)工業(yè)化程度高，建設(shè)工期短。

鋼結(jié)構(gòu)耐腐蝕性差。

1.發(fā)展現(xiàn)狀：節(jié)約用鋼（建國初期）→推廣用鋼（改革開放后），受鋼材產(chǎn)量的限制及國家政策影響。大跨度結(jié)構(gòu)重型廠房結(jié)構(gòu)

可拆卸的結(jié)構(gòu)高聳結(jié)構(gòu)及高層結(jié)構(gòu)密封和壓力容器輕型鋼結(jié)構(gòu)承受動力荷載的結(jié)構(gòu)鋼結(jié)構(gòu)的發(fā)展現(xiàn)狀及合理應(yīng)用范圍

1.22.合理應(yīng)用范圍（技術(shù)角度）：鋼結(jié)構(gòu)的應(yīng)用（高層結(jié)構(gòu)）上海環(huán)球金融中心香港環(huán)球貿(mào)易廣場

中央電視臺鋼結(jié)構(gòu)的應(yīng)用（高層結(jié)構(gòu)）

廣州電視塔鋼結(jié)構(gòu)的應(yīng)用（大跨度結(jié)構(gòu)）

盧浦大橋（鋼拱橋）

南浦大橋（斜拉橋）某懸索橋鋼結(jié)構(gòu)的應(yīng)用（大跨度結(jié)構(gòu)）

國家體育場（鳥巢）鋼結(jié)構(gòu)的應(yīng)用（大跨度結(jié)構(gòu)）某輕鋼廠房（門式剛架）鋼結(jié)構(gòu)的應(yīng)用（輕型鋼結(jié)構(gòu)）某輕鋼住宅鋼結(jié)構(gòu)的應(yīng)用（輕型鋼結(jié)構(gòu)）海洋采油平臺鋼結(jié)構(gòu)雕塑鋼結(jié)構(gòu)的應(yīng)用（其它結(jié)構(gòu)）鋼貨架鋼結(jié)構(gòu)的應(yīng)用（其它結(jié)構(gòu)）倫敦塔橋——活動橋鋼結(jié)構(gòu)的應(yīng)用（其它結(jié)構(gòu)）儲油罐鋼結(jié)構(gòu)的應(yīng)用（其它結(jié)構(gòu)）重鋼廠房分為：鋼結(jié)構(gòu)桿件和鋼結(jié)構(gòu)板件受拉桿件受壓桿件受彎桿件拉彎桿件壓彎桿件受拉索鋼結(jié)構(gòu)構(gòu)件的分類1.31.鋼結(jié)構(gòu)桿件：2.鋼結(jié)構(gòu)板件：鋼結(jié)構(gòu)板件是一種平面構(gòu)件，一般在板件平面內(nèi)拉應(yīng)力、壓應(yīng)力和剪應(yīng)力共同作用，工作狀態(tài)比較復(fù)雜?？砂催吔缰С袪顩r分類。1.鋼結(jié)構(gòu)的極限狀態(tài)鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計的基本方法1.4

對應(yīng)于構(gòu)件和連接的強度破壞、疲勞破壞和因過度變形而不適于繼續(xù)承載，結(jié)構(gòu)和構(gòu)件喪失穩(wěn)定，結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)變?yōu)闄C動體系和結(jié)構(gòu)傾覆。承載能力極限狀態(tài)

對應(yīng)于影響結(jié)構(gòu)、構(gòu)件和非結(jié)構(gòu)構(gòu)件正常使用或外觀的變形，影響正常使用的振動，影響正常使用或耐久性能的局部損壞。正常使用極限狀態(tài)2.鋼結(jié)構(gòu)的設(shè)計表達式鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計的基本方法1.4（1-1）（1）承載能力極限狀態(tài)設(shè)計表達式式中：——結(jié)構(gòu)重要性系數(shù)，根據(jù)結(jié)構(gòu)破壞后果的嚴重性按照規(guī)范的有關(guān)規(guī)定采用?！Y(jié)構(gòu)抗力分項系數(shù)，Q235鋼構(gòu)件取1.087，Q345、Q390和Q420

鋼構(gòu)件取1.111。——永久荷載效應(yīng)和可變荷載效應(yīng)。——按標準的材料性能、幾何參數(shù)和抗力計算公式求得的構(gòu)件抗力值?！谰煤奢d分項系數(shù)和可變荷載分項系數(shù)，一般情況下取1.2，取1.4；在和異號的情況下取=1.0，仍然取1.4鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計的基本方法1.4式中：——最大的和第i個可變荷載效應(yīng)；如果不明確哪個荷載效應(yīng)為最大，就需要把不同的可變荷載作為第一個來進行比較，找出最不利的組合；——第i個可變荷載的組合系數(shù)。按有關(guān)規(guī)范的規(guī)定采用。（1-2）荷載組合:

一般情況下,作用在構(gòu)件上的可變荷載往往不止一種。但這些荷載不可能同時達到各自的最大值，所以應(yīng)考慮荷載組合。（1）承載能力極限狀態(tài)設(shè)計表達式當(dāng)驗算變形是否超過規(guī)定限值時，不考慮荷載分項系數(shù)，只用荷載標準值。鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計的基本方法1.4（2）正常使用極限狀態(tài)對鋼與混凝土組合梁，因混凝土在長期荷載下有蠕變的影響，還應(yīng)考慮荷載效應(yīng)的準永久荷載組合。對于拉桿和壓桿，變形是指長細比。

對于受彎的梁和桁架，變形是指撓度。

容許變形值見相關(guān)規(guī)范規(guī)定鋼結(jié)構(gòu)與鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)和木結(jié)構(gòu)相比，具有工業(yè)化程度高，強度高且抗震性能優(yōu)良，綠色環(huán)保并可再生等優(yōu)勢。在設(shè)計和施工中，要特別注意鋼結(jié)構(gòu)容易失穩(wěn)、脆性狀態(tài)下裂紋容易擴展和抗火性能差等不利因素

本章小結(jié)及學(xué)習(xí)指導(dǎo)

根據(jù)鋼結(jié)構(gòu)的優(yōu)點和缺點，不難確定其合理的使用范圍。大跨度、高層、重型、密閉結(jié)構(gòu)和壓力容器、抗震要求高的應(yīng)優(yōu)先采用鋼結(jié)構(gòu)，另外一方面，住宅和輕型廠房、拆裝頻繁的設(shè)施應(yīng)采用鋼結(jié)構(gòu)。鋼結(jié)構(gòu)桿件有受拉（桿和索）、受壓、受彎、拉彎、壓彎等受力形式。這些基本單元組成了各種形式的鋼結(jié)構(gòu)。本教材介紹鋼構(gòu)件和組成鋼構(gòu)件的板件，它們可以組合成各種復(fù)雜的結(jié)構(gòu)體系。本章小結(jié)及學(xué)習(xí)指導(dǎo)

承載能力極限狀態(tài)主要涉及強度、穩(wěn)定、疲勞、傾覆破壞和不能繼續(xù)承載的變形，正常使用極限狀態(tài)主要涉及變形（剛度）、震動和影響正常使用或耐久性能的局部損壞。在鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計和施工中，保證構(gòu)件、連接和結(jié)構(gòu)的兩個極限狀態(tài)都十分重要。學(xué)習(xí)本章時，要深入理解公式1-1中各項符號的含義和使用方法。各項系數(shù)在荷載組合中要根據(jù)不同情況按規(guī)范規(guī)定取值。另外，材料抗力分項系數(shù)是隱含在附表2-1內(nèi)的。第2章鋼結(jié)構(gòu)的材料

主要內(nèi)容：重點：鋼材的基本性能及影響因素

1鋼材的主要性能指標2鋼材的疲勞破壞3鋼材的類別及選用4鋼材的基本性能及其影響因素，鋼材的性能指標，疲勞破壞的概念和疲勞驗算方法

在建筑鋼結(jié)構(gòu)工程和橋梁鋼結(jié)構(gòu)工程中，規(guī)范推薦的普通碳素結(jié)構(gòu)鋼是Q235，低合金高強度結(jié)構(gòu)鋼是Q345、Q390、Q420、Q460和Q345GJ。

鋼材在單向均勻受拉時的應(yīng)力-應(yīng)變關(guān)系2.1

彈性階段(OE段)

屈服階段(ESC段)

強化階段(CB段)

頸縮階段(BD段)鋼結(jié)構(gòu)用鋼的幾項重要性能指標2.21.強度和變形指標：彈性階段，比例極限：應(yīng)力-應(yīng)變關(guān)系曲線中直線段的最大應(yīng)力值。屈服階段，屈服強度：屈服平臺的最低應(yīng)力值，作為材料強度的依據(jù)。強化和頸縮階段，抗拉強度：曲線最高點對應(yīng)的應(yīng)力值。

對于Q235鋼，各階段對應(yīng)的強度值和應(yīng)變值見教材12頁。鋼結(jié)構(gòu)用鋼的幾項重要性能指標2.22.塑性性能指標：

鋼材的塑性性能可用伸長率和斷面收縮率衡量。（2-1）試件被拉斷時的絕對變形值與試件原標距之比的百分數(shù)。

試件拉斷后，頸縮區(qū)的斷面面積縮小值與原斷面面積比值的百分比。

伸長率斷面收縮率（2-2）鋼結(jié)構(gòu)用鋼的幾項重要性能指標2.23.物理性能指標：彈性模量E（N/mm2）剪變模量G（N/mm2）線膨脹系數(shù)α（以每℃計）質(zhì)量密度ρ

（kg/m3）206×10379×10312×10-67850鋼材和鋼鑄件的物理性能指標

表2-14.鋼材的韌性：

鋼材在塑性變形和斷裂過程中吸收能量的能力，它是鋼材強度和塑性的綜合性能，是判斷鋼材是否出現(xiàn)脆性破壞最主要的指標。韌性指標一般由沖擊試驗獲得，稱為沖擊韌性指標，用表示。韌性鋼結(jié)構(gòu)用鋼的幾項重要性能指標2.24.鋼材的韌性：

沖擊試驗的試件一般采用帶V形缺口的Charpy試件，尺寸為10mm×10mm×55mm。在一種專門的夏比試驗機上進行。當(dāng)擺錘在一定高度落下試件被沖斷后，擺錘所做的沖擊功與試件缺口處凈截面面積之比為沖擊韌性，單位為J（焦耳）。沖擊試驗沖擊韌性值越大，說明試件所代表的鋼材斷裂前吸收的能量越大，韌性越好，強度和塑性綜合性能越優(yōu)越。

我國鋼材標準中將試驗分為四檔，即+20℃時的，0℃時，-20℃時的，-40℃時的。鋼結(jié)構(gòu)用鋼的幾項重要性能指標2.25.鋼材的冷彎性能：

試驗時按照規(guī)定的彎心直徑在試驗機上用沖頭緩慢加壓，使試件彎成180度，如果試件外面、里面和側(cè)面均不出現(xiàn)裂紋或分層，即為合格。

冷彎試驗

冷彎性能是判別鋼材塑性變形能力及冶金質(zhì)量的綜合指標。冷彎試驗是鑒定鋼材質(zhì)量（主要是塑性和可焊性）的一種良好方法，常作為靜力拉伸試驗和沖擊試驗的補充試驗。

鋼結(jié)構(gòu)用鋼的幾項重要性能指標2.26.鋼材的可焊性：

指焊縫及其附近金屬的焊接安全可靠，不發(fā)生或者少發(fā)生焊接裂縫，其塑性和力學(xué)性能都不低于母材?？珊感缘吞间摰秃辖痄?/p>

當(dāng)含碳量控制在0.12%-0.20%，含錳量小于0.7%，含硅量小于0.4%，含硫量和含磷量小于0.045%時，具有較好的可焊性。用碳當(dāng)量CE衡量（2-3）

當(dāng)鋼材的碳當(dāng)量小于0.38%時其可焊性是好的，Q345鋼屬于這種情況。鋼結(jié)構(gòu)用鋼的幾項重要性能指標2.27.鋼材沿厚度方向的性能：

由較厚鋼板組成的焊接承重結(jié)構(gòu)，在焊接過程中或者在厚度方向受拉作用時，常常會產(chǎn)生與厚度方向垂直（稱為Z方向）的裂紋，出現(xiàn)層狀撕裂。為了避免這種情況發(fā)生，采用“厚度方向性能鋼板”是必要的。

現(xiàn)行國家標準《厚度方向性能鋼板》（GB/T5313）把它分為Z15、Z25、Z35三個級別，這種鋼板被嚴格控制含硫量和斷面收縮率，三個級別鋼板的含硫量分別不大于0.01%，0.007%和0.005%；單個試件的斷面收縮率分別不小于10%，15%和25%，同時三個試件斷面收縮率的平均值也分別不小于15%。25%和35%。

鋼材在單軸反復(fù)應(yīng)力作用下的工作性能

2.3鋼材在單軸反復(fù)應(yīng)力作用下的工作特性，可用應(yīng)力-應(yīng)變試驗曲線表示。當(dāng)構(gòu)件反復(fù)應(yīng)力，即材料處于彈性階段時，在反復(fù)應(yīng)力作用下鋼材的材性無變化，也不存在殘余變形。

當(dāng)鋼材的反復(fù)應(yīng)力，即材料處于彈塑性階段時，重復(fù)應(yīng)力和反復(fù)應(yīng)力引起塑性變形的增長。

鋼材在單軸反復(fù)應(yīng)力作用下的工作性能

2.3

鋼材在多次重復(fù)的循環(huán)應(yīng)變作用下滯回環(huán)豐滿而穩(wěn)定。這是鋼材一種極好的性能，為鋼結(jié)構(gòu)在地震作用下耗能能力提供了保障。鋼材在復(fù)雜應(yīng)力作用下的工作性能

2.4

對于接近理想彈塑性材料的鋼材，按照能量理論(或第四強度理論)，在三向應(yīng)力作用下，有：（2-4）

由（2-4）式可見，當(dāng)、、為同號應(yīng)力且數(shù)值接近時，即使他們都大于，折算應(yīng)力仍小于，說明材料很難進入塑性狀態(tài)。當(dāng)平面或立體應(yīng)力皆為拉應(yīng)力時，材料處于脆性狀態(tài)，破壞時沒有明顯的塑性變形。疲勞破壞2.5

是指在連續(xù)反復(fù)荷載作用下，鋼材或鋼構(gòu)件的應(yīng)力低于極限強度，甚至低于屈服強度而發(fā)生的脆性破壞。疲勞破壞

鋼材的疲勞破壞過程

截面上的微小缺陷開始形成裂紋

裂紋緩慢擴展

TypeC裂紋達到臨界尺寸而迅速斷裂疲勞破壞2.5應(yīng)力比：1.基本概念：其中，為絕對值最小的應(yīng)力，為絕對值最大的應(yīng)力，拉應(yīng)力取正值，壓應(yīng)力取負值。

疲勞破壞2.51.基本概念：正應(yīng)力幅：——正應(yīng)力幅

；表示應(yīng)力變化的幅度，總為正值?！獞?yīng)力循環(huán)中的最大拉應(yīng)力，取正值；

——應(yīng)力循環(huán)中的最小拉應(yīng)力或壓應(yīng)力，拉應(yīng)力取正值，壓應(yīng)力取負值。

（2-9）式中：剪應(yīng)力幅：（2-10）Δτ——剪應(yīng)力幅

；——應(yīng)力循環(huán)中的最大剪應(yīng)力；

——應(yīng)力循環(huán)中的最小剪應(yīng)力。式中：疲勞破壞2.51.基本概念：焊接部位的疲勞強度主要與應(yīng)力幅有關(guān)，而與應(yīng)力比、名義應(yīng)力、及鋼材的靜力強度的關(guān)系不是非常密切。

注：應(yīng)力幅計算式（2-9）中的、，與應(yīng)力比中的、的意義是不相同的。非焊接部位的疲勞強度也取應(yīng)力幅計算，但為折算應(yīng)力幅，如下式：疲勞破壞2.51.基本概念：

材料或構(gòu)件發(fā)生疲勞破壞時，應(yīng)力幅的大小和應(yīng)力循環(huán)次數(shù)N有關(guān)。較小的N達到疲勞破壞所必須的相對大些，這時的應(yīng)力幅稱為對應(yīng)循環(huán)次數(shù)N的疲勞強度。同樣，對應(yīng)的應(yīng)力循環(huán)次數(shù)N稱為材料或構(gòu)件的疲勞壽命。疲勞截止限：

當(dāng)應(yīng)力幅小到一定程度時，無論應(yīng)力循環(huán)多少次也不會發(fā)生疲勞破壞，這個應(yīng)力幅稱為疲勞強度極限，簡稱疲勞極限或疲勞截止限。疲勞強度和疲勞壽命：疲勞破壞2.52.鋼材的疲勞破壞：影響鋼材疲勞強度的因素：反復(fù)荷載引起的應(yīng)力種類（如拉應(yīng)力、壓應(yīng)力、剪應(yīng)力、復(fù)雜應(yīng)力等）

外部因素

應(yīng)力循環(huán)的形式和次數(shù)

鋼材內(nèi)部殘余應(yīng)力的大小內(nèi)部因素

鋼材內(nèi)部應(yīng)力集中的程度

疲勞破壞2.53.鋼結(jié)構(gòu)的疲勞破壞及影響因素：鋼構(gòu)件和鋼結(jié)構(gòu)的疲勞破壞時的截面特點：光滑區(qū)（圖中1區(qū)）：

微觀裂紋在連續(xù)反復(fù)作用應(yīng)力下逐步擴展，裂紋兩側(cè)的材料時而相互擠壓時而分離，形成光滑區(qū)；粗糙區(qū)（圖中2區(qū)）：

裂紋在長期連續(xù)反復(fù)應(yīng)力作用下日益擴展使構(gòu)件截面被逐漸削弱，直至截面殘余部分不足以抵抗破壞時，構(gòu)件會突然斷裂。表面呈顆粒狀的粗糙區(qū)就是由撕裂作用而形成的。疲勞破壞2.53.鋼結(jié)構(gòu)的疲勞破壞及影響因素：影響鋼構(gòu)件和結(jié)構(gòu)疲勞強度的因素：構(gòu)件形狀變化

（截面形狀突變、截面削弱，構(gòu)件表面凹凸不平等）構(gòu)件內(nèi)部存在的殘余應(yīng)力

應(yīng)力集中：程度越嚴重，鋼構(gòu)件越容易發(fā)生疲勞破壞，疲勞強度就越低。

鋼構(gòu)件產(chǎn)生應(yīng)力集中的主要原因：構(gòu)件在冷加工過程中的加工硬化會導(dǎo)致應(yīng)力集中和韌性降低

疲勞破壞2.54.鋼結(jié)構(gòu)的疲勞驗算：對于直接承受動力荷載重復(fù)作用的鋼結(jié)構(gòu)構(gòu)件，如吊車梁、橋梁等以及它們的連接，當(dāng)實際應(yīng)力循環(huán)次數(shù)n>5×104次時，才需要進行疲勞計算。鋼構(gòu)件和連接形式的分類：

常見的鋼結(jié)構(gòu)構(gòu)件和連接形式，根據(jù)應(yīng)力集中程度的大小，按照非焊接、縱向傳力焊縫、橫向傳力焊縫、非傳力焊縫、鋼管截面以及剪應(yīng)力作用等情況，針對正應(yīng)力幅的疲勞計算，分為14個類別，即Z1~Z14（見附錄附表9-1~9-5）；針對剪應(yīng)力幅疲勞計算，分為3個類別，即J1~J3（見附錄附表9-6），如圖2-16所示。疲勞破壞2.54.鋼結(jié)構(gòu)的疲勞驗算：正應(yīng)力容許應(yīng)力幅的計算：N——應(yīng)力循環(huán)次數(shù)（預(yù)期使用壽命）；

CZ、βZ

——參數(shù)，根據(jù)附表9-1~9-5確定構(gòu)件和連接分類后，按

表2-2取值。（2-11）剪應(yīng)力容許應(yīng)力幅的計算：（2-17a）[Δτ]

——常幅疲勞的容許剪應(yīng)力幅；

CJ、βJ

——參數(shù)，根據(jù)附表9-6確定構(gòu)件和連接分類后，按

表2-3取值。疲勞破壞2.54.鋼結(jié)構(gòu)的疲勞驗算：正應(yīng)力幅的疲勞計算參數(shù)表2-2疲勞破壞2.54.鋼結(jié)構(gòu)的疲勞驗算：表2-3剪應(yīng)力幅的疲勞計算參數(shù)疲勞破壞2.54.鋼結(jié)構(gòu)的疲勞驗算：

永久荷載產(chǎn)生的應(yīng)力值為不變值，不產(chǎn)生應(yīng)力幅。應(yīng)力幅只由重復(fù)作用的可變荷載產(chǎn)生，所以疲勞計算時，取重復(fù)作用的可變荷載標準值來計算應(yīng)力幅。

疲勞破壞不僅會由反復(fù)作用的正應(yīng)力幅引起，對于側(cè)面角焊縫、受剪螺栓和剪力栓釘?shù)?，反?fù)作用的剪應(yīng)力幅也會引起疲勞破壞，故規(guī)范規(guī)定疲勞強度驗算須按正應(yīng)力幅和剪應(yīng)力幅分別計算。

當(dāng)常幅疲勞或變幅疲勞的最大應(yīng)力幅滿足式（2-12）~（2-23）時，則疲勞強度滿足要求（教材p22~25）。疲勞破壞2.54.鋼結(jié)構(gòu)的疲勞驗算：（1）在結(jié)構(gòu)使用壽命期間，當(dāng)常幅疲勞或變幅疲勞的最大應(yīng)力幅滿足下列公式，則疲勞強度滿足要求。1）正應(yīng)力幅疲勞計算：（2-12）——正應(yīng)力幅

；對焊接部位按公式2-9計算，對非焊接部位為折算正應(yīng)力幅，按前述計算公式計算?！搴窕蛑睆叫拚禂?shù)，按下列規(guī)定采用；式中：

——正應(yīng)力幅的疲勞截止限（N/mm2）,根據(jù)構(gòu)件和連接

類別按表2-2采用。疲勞破壞2.54.鋼結(jié)構(gòu)的疲勞驗算：①對于橫向角焊縫連接和對接焊縫連接，當(dāng)連接板厚t超過25mm時，應(yīng)按下式計算：②對于螺栓軸向受拉連接，當(dāng)螺栓的公稱直徑d大于30mm時，應(yīng)按下式計算：③其余情況取：的取值規(guī)定：疲勞破壞2.54.鋼結(jié)構(gòu)的疲勞驗算：2）剪應(yīng)力幅疲勞計算：（2-13）——剪應(yīng)力幅

；對焊接部位按公式2-10計算，對非焊接部位為折算剪應(yīng)力幅，按前述計算公式計算。式中：——剪應(yīng)力幅的疲勞截止限（N/mm2）,根據(jù)構(gòu)件和連接

類別按表2-3采用。疲勞破壞2.54.鋼結(jié)構(gòu)的疲勞驗算：（2）對不能滿足式（2-12）、（2-13）要求的常幅疲勞，應(yīng)按下列規(guī)定計算：1）正應(yīng)力幅疲勞計算：（2-14）當(dāng)時：（2-15a）當(dāng)時：（2-15b）（2-15c）當(dāng)時：疲勞破壞2.54.鋼結(jié)構(gòu)的疲勞驗算：——常幅疲勞的容許正應(yīng)力幅

（N/mm2）；式中：——構(gòu)件和連接的相關(guān)參數(shù)，根據(jù)構(gòu)件和連接的類別，

按表2-2采用。1）正應(yīng)力幅疲勞計算：——應(yīng)力循環(huán)次數(shù)；——循環(huán)次數(shù)n=5×106次的容許正應(yīng)力幅

（N/mm2）；

按表2-2采用。疲勞破壞2.54.鋼結(jié)構(gòu)的疲勞驗算：2）剪應(yīng)力幅疲勞計算：（2-16）當(dāng)時：當(dāng)時：（2-17a）（2-17b）當(dāng)時：——常幅疲勞的容許剪應(yīng)力幅

（N/mm2）；式中：——構(gòu)件和連接的相關(guān)參數(shù)，根據(jù)構(gòu)件和連接的類別，

按表2-3采用。疲勞破壞2.54.鋼結(jié)構(gòu)的疲勞驗算：（3）對不能滿足式（2-12）、（2-13）要求的變幅疲勞，應(yīng)按教材p24~25的規(guī)定計算，詳見公式（2-18）~（2-23）。對于直接承受動力荷載重復(fù)作用的抗剪摩擦型高強度螺栓連接可不進行疲勞驗算，但其連接處開孔主體金屬應(yīng)進行疲勞計算。

上述疲勞計算方法在某些情況下是不適用的，需要采用特殊的方法驗算疲勞。如：構(gòu)件表面溫度高于150℃；構(gòu)件處于海水腐蝕環(huán)境；焊后經(jīng)熱處理消除殘余應(yīng)力；構(gòu)件處于低周-高應(yīng)變疲勞狀態(tài)等。影響鋼材性能的主要因素2.6影響因素化學(xué)成分冶金缺陷鋼材硬化溫度應(yīng)力集中影響鋼材性能的主要因素2.61.化學(xué)成分的影響：

鋼材的基本成份為Fe，碳鋼中Fe含量占99％，其余C、Si、Mn等為雜質(zhì)元素，S、P、N、O為冶煉過程中不易除盡的有害元素。碳（C）：含C↑，使強度↑，塑性、韌性、可焊性↓，應(yīng)控制在0.22%，焊接結(jié)構(gòu)應(yīng)控制在≤0.20%。硫（S）：硫是有害元素，當(dāng)熱加工及焊接使溫度達800～1000℃時，可能出現(xiàn)裂紋，稱為熱脆。硫還能降低鋼的沖擊韌性，同時影響疲勞性能與抗銹蝕性能。一般不得超過0.045～0.05%。磷（P）磷是有害元素，它在低溫下使鋼變脆，這種現(xiàn)象稱為冷脆，其含量應(yīng)限制在0.045%以內(nèi)。氧（O）、氮（N）：氧和氮也是有害雜質(zhì)，氧能使鋼熱脆，其作用比硫劇烈，氮能使鋼冷脆，與磷相似。影響鋼材性能的主要因素2.61.化學(xué)成分的影響：錳（Mn）：錳是有益元素，它能顯著提高鋼材強度但不過多降低塑性和沖擊韌性。錳是弱脫氧劑。但是錳可使鋼材的可焊性降低，故含量有限制。硅（Si）：硅是有益元素，也是強脫氧劑。硅能使鋼材的粒度變細，控制適量時可提高強度而不顯著影響塑性、韌性、冷彎性能及可焊性。硅的含量過量時則會惡化可焊性及抗銹蝕性。釩（V）、鈦（Ti）：

釩、鈦都能使鋼材晶粒細化。我國的低合金鋼都含有這幾種元素，既可提高鋼材強度，又保持良好的塑性、韌性。銅（Cu）：銅是雜質(zhì)元素，它能顯著提高鋼材的抗腐蝕性能，也可以提高強度，對可焊性有不利影響。碳素鋼和低合金高強度結(jié)構(gòu)鋼的化學(xué)成分，可分別見附錄1中的附表1-1和附表1-2。影響鋼材性能的主要因素2.62.冶金缺陷的影響：

是指鋼中化學(xué)成分的不一致和不均勻性。

常見的冶金缺陷有偏析、非金屬夾雜、氣孔、裂紋及分層等。

是指鋼中含有的硫化物與氧化物等雜質(zhì)。

是澆注鋼錠時，由氧化鐵與碳作用所生成的一氧化碳氣體不能充分逸出而形成的。這些缺陷都將影響鋼材的力學(xué)性能。偏析非金屬夾雜氣孔影響鋼材性能的主要因素2.63.鋼材硬化的影響：

是指冷拉、冷彎、沖孔、機械剪切等冷加工使鋼材產(chǎn)生很大塑性變形，從而提高了鋼的屈服點，同時降低了鋼的塑性和韌性。也稱為應(yīng)變硬化。冷作硬化

ε

是指氮和碳，隨著時間的增長逐漸從純鐵中析出，形成自由碳化物和氮化物，對純鐵體的塑性變形起遏制作用，從而使鋼材的強度提高，塑性、韌性下降，俗稱老化。時效硬化

硬化的結(jié)果總是要降低鋼材的塑性和韌性，因此一般不利用硬化所提高的強度，同時要保證硬化后鋼材抗脆斷的能力。影響鋼材性能的主要因素2.64.溫度的影響：正溫范圍內(nèi)（0℃以上）：

總的趨勢是：溫度升高，鋼材強度降低，應(yīng)變增大；反之，溫度降低，鋼材強度會略有增加，塑性和韌性卻會降低而使鋼材變脆(見圖2-17)。T≤200℃時，鋼材性能沒有很大變化；T在250℃左右，鋼材的強度反而略有提高，同時塑性和韌性均下降，材料有轉(zhuǎn)脆的傾向，鋼材表面氧化膜呈現(xiàn)藍色，稱為藍脆現(xiàn)象。影響鋼材性能的主要因素2.64.溫度的影響：正溫范圍內(nèi)（0℃以上）：T在260℃

～320℃時，在應(yīng)力持續(xù)不變的情況下，鋼材以很緩慢的速度繼續(xù)變形，此種現(xiàn)象稱為徐變現(xiàn)象。T在430℃

～540℃之間強度急劇下降，600℃時強度很低不能承擔(dān)荷載。影響鋼材性能的主要因素2.64.溫度的影響：正溫降到負溫時（特別是0℃以下）：

接近或達到負溫度范圍內(nèi)時，鋼材強度雖有提高，但其塑性和韌性降低，材料逐漸變脆，這種性質(zhì)稱為低溫冷脆。低溫冷脆

由圖2-18可見，隨著溫度的降低沖擊韌性值迅速下降，材料將由塑性破壞轉(zhuǎn)變?yōu)榇嘈云茐?。這一轉(zhuǎn)變是在一個溫度區(qū)間T1~T2內(nèi)完成的，此溫度區(qū)稱為鋼材的脆性轉(zhuǎn)變溫度區(qū)，在此區(qū)內(nèi)曲線的反彎點T0所對應(yīng)的溫度稱為轉(zhuǎn)變溫度。影響鋼材性能的主要因素2.65.應(yīng)力集中的影響：

在鋼構(gòu)件中經(jīng)常存在著截面改變、孔洞、槽口、凹角以及鋼材內(nèi)部缺陷等。此時，構(gòu)件中的應(yīng)力分布將不再保持均勻，而是在某些區(qū)域產(chǎn)生局部高峰應(yīng)力，在另外一些區(qū)域則應(yīng)力降低，形成所謂應(yīng)力集中現(xiàn)象（見圖2-19）。應(yīng)力集中

應(yīng)力集中造成雙向或三向應(yīng)力場的復(fù)雜應(yīng)力狀態(tài)，從而使鋼材塑性降低，容易產(chǎn)生脆性破壞！在負溫或動力荷載作用下工作的結(jié)構(gòu)，應(yīng)力集中的不利影響將十分突出，往往是引起脆性破壞的根源，故在設(shè)計中應(yīng)采取措施避免或減小應(yīng)力集中。鋼結(jié)構(gòu)用材的種類和規(guī)格2.71.鋼材的種類：平爐鋼：冶煉時間長，成本較高。沸騰鋼（代號F）：脫氧較差。（已逐漸退出市場）半鎮(zhèn)靜鋼（代號b）：脫氧程度介于沸騰鋼和鎮(zhèn)靜鋼之間。按冶煉方法分：轉(zhuǎn)爐鋼：生產(chǎn)效率高，成本低，已成為煉鋼的主要方式。按脫氧方法分：鎮(zhèn)靜鋼（代號Z）：脫氧充分。特殊鎮(zhèn)靜鋼（代號TZ）：加強脫氧劑鋁或鈦補充脫氧的鎮(zhèn)靜鋼。鋼結(jié)構(gòu)用材的種類和規(guī)格2.71.鋼材的種類：軋制鋼(熱軋、冷軋)、鍛鋼、鑄鋼。按成型方法分類：鋼結(jié)構(gòu)用的鋼材主要有兩種：碳素結(jié)構(gòu)鋼和低合金鋼。結(jié)構(gòu)鋼的表示方法：Q屈服強度中屈字漢語拼音的字首阿拉伯字—表示屈服強度的大小，單位：表示按質(zhì)量劃分的級別：A、B、C、D脫氧方法的符號（Z、TZ可省略）F-沸騰鋼b-半鎮(zhèn)靜鋼Z-鎮(zhèn)靜鋼TZ-特殊鎮(zhèn)靜鋼鋼結(jié)構(gòu)用材的種類和規(guī)格2.71.鋼材的種類：（1）碳素結(jié)構(gòu)鋼：鋼號中質(zhì)量分級由A到D，表示質(zhì)量由低到高。A級鋼——沖擊韌性不作為要求條件，冷彎試驗只在需方要求時進行；B級鋼——要求常溫（20±5℃）沖擊韌性值A(chǔ)kv≥27J、冷彎合格；C級鋼——要求（0℃）沖擊韌性值A(chǔ)kv≥27J、冷彎合格；D級鋼——要求負溫（－20℃）沖擊韌性值A(chǔ)kv≥27J、冷彎合格；對Q235鋼來說，A、B兩級的脫氧方法可以是Z、b或F，C級只能是Z，D級只能是TZ。

碳素結(jié)構(gòu)鋼按現(xiàn)行標準規(guī)定的化學(xué)成分和機械性能取值，見附表1-1和附表1-2鋼結(jié)構(gòu)用材的種類和規(guī)格2.71.鋼材的種類：（2）低合金鋼：A級鋼——沖擊韌性不作為要求條件，冷彎試驗只在需方要求時進行；B級鋼——要求常溫（20±5℃）沖擊韌性值A(chǔ)kv≥34J、冷彎合格；C級鋼——要求（0℃）沖擊韌性值A(chǔ)kv≥34J、冷彎合格；D級鋼——要求負溫（－20℃）沖擊韌性值A(chǔ)kv≥34J、冷彎合格；

低合金鋼是在鋼的冶煉過程中添加少量幾種合金元素（合金元素的總量低于5﹪），使鋼的強度明顯提高，故稱低合金高強度結(jié)構(gòu)鋼。分為Q295、Q345、Q390、Q420、Q460五種牌號，后四種為鋼結(jié)構(gòu)標準推薦的常用鋼種。這四種鋼都包括A、B、C、D、E五種質(zhì)量等級。E級鋼——要求負溫（－40℃）沖擊韌性值A(chǔ)kv≥27J、冷彎合格；低合金高強度結(jié)構(gòu)鋼的A、B級屬于鎮(zhèn)靜鋼(Z)，C、D、E級屬于特殊鎮(zhèn)靜鋼(TZ)。鋼結(jié)構(gòu)用材的種類和規(guī)格2.71.鋼材的種類：（3）優(yōu)質(zhì)碳素結(jié)構(gòu)鋼：

優(yōu)質(zhì)碳素結(jié)構(gòu)鋼是碳素鋼經(jīng)過熱處理，如調(diào)質(zhì)處理和正火處理得到綜合性能較好。它與碳素鋼的主要區(qū)別在于雜質(zhì)元素少，其他缺陷也受到嚴格限制。用于高強度螺栓的8.8級優(yōu)質(zhì)碳素鋼（45號鋼）和10.9級低合金高強度鋼的強度較高，塑性和韌性也比較優(yōu)越。（4）耐候鋼和耐火鋼：耐候鋼：在鋼冶煉過程中，加入少量特定的合金元素（如銅、鉻、鎳、鈮、鈦、鋯、釩等），使之在金屬基體表面上形成保護層，以提高鋼材耐大氣腐蝕性能。耐火鋼：在鋼種加入少量的貴金屬鉬、鉻、鈮等，具有較好抗高溫性能，特別是在高溫下具有較高強度。鋼結(jié)構(gòu)用材的種類和規(guī)格2.72.鋼材的選擇：

正確選擇鋼材的目的是保證結(jié)構(gòu)安全可靠、經(jīng)濟合理。選用原則

結(jié)構(gòu)的重要性荷載情況連接方法

鋼材厚度和結(jié)構(gòu)形式結(jié)構(gòu)所處的溫度和環(huán)境選材應(yīng)考慮的主要因素

對于重要結(jié)構(gòu)、直接承受動載的結(jié)構(gòu)、處于低溫條件下的結(jié)構(gòu)及焊接結(jié)構(gòu)，應(yīng)選用質(zhì)量較高的鋼材。具體建議見教材31頁表2-5。選用建議鋼結(jié)構(gòu)用材的種類和規(guī)格2.73.鋼材的規(guī)格：鋼結(jié)構(gòu)采用的鋼材主要有鋼板、型鋼、圓鋼、薄壁型鋼和焊接鋼管等，型鋼有熱軋及冷成型兩種（見圖2-20、圖2-21）。鋼結(jié)構(gòu)用材的種類和規(guī)格2.73.鋼材的規(guī)格：（1）鋼板：分厚板、薄板及扁鋼三種。鋼板扁鋼厚鋼板(厚度4.5～60mm，寬度700～3000mm)，熱軋成型。主要用作梁、柱、實腹式框架等構(gòu)件的腹板和翼緣，以及桁架中的節(jié)點板。薄鋼板(厚度為0.35～4mm，寬度500～1800mm)，冷軋成型。主要用于制造冷彎薄壁型鋼。扁鋼(厚度為4～60mm，寬度12～200mm)。主要用于組合梁的翼緣板、各種構(gòu)件的連接板、桁架節(jié)點板和零件等。表示方法：—寬度×厚度×長度，單位：mm鋼板的類型及規(guī)格見附表3-8~3-9。鋼結(jié)構(gòu)用材的種類和規(guī)格2.73.鋼材的規(guī)格：（2）角鋼：

分不等邊和等邊兩種。不等邊角鋼的表示方法為：L長邊寬×短邊寬×厚度，單位：mm等邊角鋼以邊寬和厚度表示：L邊寬×厚度，單位：mm角鋼的規(guī)格見附表3-5和附表3-6。鋼結(jié)構(gòu)用材的種類和規(guī)格2.73.鋼材的規(guī)格：（3）工字鋼：熱軋成型，有普通工字鋼和輕型工字鋼之分。用號數(shù)表示，號數(shù)即為其截面高度的厘米數(shù)；20號以上的工字鋼，同一號數(shù)有三種腹板厚度，分別為a、b、c三類。輕型工字鋼的腹板和翼緣均較普通工字鋼薄，因而在相同重量下其截面模量和回轉(zhuǎn)半徑均較大。普通工字鋼的規(guī)格見附表3-1。鋼結(jié)構(gòu)用材的種類和規(guī)格2.73.鋼材的規(guī)格：（3）槽鋼：

熱軋成型，有普通槽鋼和輕型槽鋼兩種。以其截面高度的厘米數(shù)編號。號碼相同的輕型槽鋼，其翼緣較普通槽鋼寬而薄，腹板也較薄，回轉(zhuǎn)半徑較大，重量較輕。普通槽鋼的規(guī)格見附表3-4。鋼結(jié)構(gòu)用材的種類和規(guī)格2.73.鋼材的規(guī)格：（4）H型鋼和剖分T型鋼：有熱軋成型和焊接兩種H型鋼的規(guī)格見附表3-2，剖分T型鋼的規(guī)格見附表3-3。寬翼緣H型鋼：代號HW，翼緣寬度B與截面高度H相等H型鋼分為：中翼緣H型鋼：代號HM，B

2/3H窄翼緣H型鋼：代號HN，B=(1/3～1/2)H剖分T型鋼

由對應(yīng)的H型鋼沿腹板剖分而成；對應(yīng)于寬翼緣、中翼緣、窄翼緣，其代號分別為TW、TM和TN。

H型鋼和剖分T型鋼的規(guī)格標記均采用截面高度H×截面寬度B×腹板厚度t1×翼緣厚度t2表示。單位：mmH型鋼及剖分T型鋼鋼結(jié)構(gòu)用材的種類和規(guī)格2.73.鋼材的規(guī)格：（5）鋼管：有熱軋無縫鋼管和焊接鋼管兩種。普通鋼管的規(guī)格見附表3-7。表示方法：Φ外徑D×壁厚t，單位：mm。無縫鋼管焊接鋼管鋼結(jié)構(gòu)用材的種類和規(guī)格2.73.鋼材的規(guī)格：（6）薄壁型鋼：

冷軋成型，用薄鋼板(一般采用Q215、Q235或Q345鋼)，經(jīng)模壓或彎曲而制成，其壁厚一般為1.5～5mm。冷彎薄壁型鋼多用于廠房的檁條、墻梁，也可用作承重柱和梁。

常用截面形式鋼結(jié)構(gòu)用材的種類和規(guī)格2.73.鋼材的規(guī)格：（7）壓型鋼板：

冷軋成型，帶有防銹涂層的彩色薄板，所用鋼板厚度為0.4～1.6mm，一般用作輕型屋面及墻面等維護結(jié)構(gòu)。

鋼材在單向均勻拉伸時的四個工作階段以及對應(yīng)的屈服點、抗拉強度、變形、伸長率是對鋼材最基本性能的描述，具有重要的意義。簡化的理想彈性塑性體對鋼材強度分析十分重要。本章小結(jié)及學(xué)習(xí)指導(dǎo)

低碳鋼的主要性能指標，包括強度、變形、塑性（包括伸長率和斷面收縮率）、韌性（常溫沖擊韌性和負溫沖擊韌性）、冷彎、可焊性、沿厚度方向的指標（Z向性能）等。在三向同號應(yīng)力下鋼材的強度大大提高，但是塑性指標會下降很多，在異號應(yīng)力下會提前破壞，三向同號應(yīng)力場往往還伴隨著應(yīng)力集中，是引起脆性破壞的主要因素。在連續(xù)反復(fù)荷載作用下，鋼材或鋼構(gòu)件易發(fā)生疲勞破壞，疲勞強度低于極限強度甚至低于屈服強度，屬于脆性破壞；影響疲勞強度的因素其根源都和應(yīng)力集中有關(guān)。焊接部位的疲勞強度可以用應(yīng)力幅表示。本章小結(jié)及學(xué)習(xí)指導(dǎo)

疲勞驗算公式（2-11）是驗算焊接部位的應(yīng)力幅，它是應(yīng)力集中程度的函數(shù)，按照構(gòu)件和連接的類別查有關(guān)附表確定CZ和βZ值。非焊接的部位引入相應(yīng)的調(diào)整系數(shù)后再行驗算。影響鋼材性能的主要因素有化學(xué)元素、冶金缺陷、鋼材硬化、溫度、應(yīng)力集中等,了解這些因素的影響是正確選擇和使用鋼材的重要出發(fā)點。鋼材的品種繁多，性能差別很大。根據(jù)結(jié)構(gòu)的重要性、荷載情況、連接方法、鋼材厚度、結(jié)構(gòu)形式和服役溫度等正確的選用鋼材是設(shè)計、建造鋼結(jié)構(gòu)的前提。

第3章鋼結(jié)構(gòu)的可能破壞形式

主要內(nèi)容：鋼結(jié)構(gòu)破壞的原因1強度破壞2失穩(wěn)破壞3疲勞破壞4變形破壞5脆性斷裂破壞6重點：鋼結(jié)構(gòu)或鋼構(gòu)件各種可能的破壞形式及其有效的預(yù)防措施

設(shè)計和建造鋼結(jié)構(gòu)的目的是使結(jié)構(gòu)能完成安全、適用、耐久的預(yù)定功能，達到技術(shù)先進、經(jīng)濟合理、安全適用、確保質(zhì)量的要求。概述3.1鋼材的主要破壞形式塑性破壞：有明顯變形，有預(yù)兆。疲勞破壞：低應(yīng)力的脆性破壞，脆性破壞

中的特殊形式。脆性破壞：無顯著變形，突然斷裂破壞。概述3.1鋼結(jié)構(gòu)主要的破壞形式構(gòu)件或節(jié)點（連接）的強度破壞結(jié)構(gòu)或構(gòu)件的整體失穩(wěn)破壞結(jié)構(gòu)或構(gòu)件的局部失穩(wěn)破壞構(gòu)件或節(jié)點（連接）的疲勞破壞結(jié)構(gòu)或構(gòu)件的變形破壞

結(jié)構(gòu)的脆性斷裂破壞強度破壞3.2在結(jié)構(gòu)的整體穩(wěn)定性和局部穩(wěn)定性有保證的情況下，結(jié)構(gòu)中某些構(gòu)件截面上的內(nèi)力達到極限承載力時，構(gòu)件就發(fā)生強度破壞。鋼構(gòu)件的強度破壞很有可能進一步導(dǎo)致整體結(jié)構(gòu)的強度破壞或其它形式的破壞。

受彎鋼構(gòu)件的強度破壞

強度破壞構(gòu)件的強度破壞整體結(jié)構(gòu)的極限承載力破壞受拉鋼構(gòu)件的強度破壞

整體失穩(wěn)破壞3.3鋼材的強度高，構(gòu)件截面小，故受壓構(gòu)件的設(shè)計一般由穩(wěn)定控制。鋼構(gòu)件的整體失穩(wěn)

整體失穩(wěn)破壞鋼結(jié)構(gòu)的整體失穩(wěn)1.鋼結(jié)構(gòu)的整體失穩(wěn)破壞：

在外荷載逐漸增大的過程中，結(jié)構(gòu)所承受的外荷載還沒有達到按強度計算得到的結(jié)構(gòu)強度破壞荷載時，結(jié)構(gòu)已不能承載并產(chǎn)生較大變形，整個結(jié)構(gòu)偏離初始的平衡位置而破壞。結(jié)構(gòu)整體失穩(wěn)破壞結(jié)構(gòu)的整體失穩(wěn)破壞往往是由于結(jié)構(gòu)中的某個構(gòu)件或部件首先發(fā)生某種形式破壞而誘發(fā)產(chǎn)生的。整體失穩(wěn)破壞3.32.鋼構(gòu)件的整體失穩(wěn)破壞：

鋼構(gòu)件由于截面形式不同，受力狀態(tài)不同，其整體失穩(wěn)破壞的形式也不相同。（1）（2）（3）彎曲失穩(wěn)：雙軸對稱工字形截面軸心受壓構(gòu)件的整體失穩(wěn)、單軸對稱截面軸心受壓構(gòu)件繞非對稱軸的失穩(wěn)。

扭轉(zhuǎn)失穩(wěn)

：十字形截面軸心受壓構(gòu)件在滿足一定條件時的整體失穩(wěn)。

彎扭失穩(wěn)

：單軸對稱截面軸心受壓構(gòu)件繞對稱軸的失穩(wěn)。

軸心受壓構(gòu)件的整體失穩(wěn)形式：軸心受壓桿件整體失穩(wěn)的原因詳見第5章。整體失穩(wěn)破壞3.32.鋼構(gòu)件的整體失穩(wěn)破壞：受彎構(gòu)件（梁）的整體失穩(wěn)形式為彎扭失穩(wěn)，梁整體失穩(wěn)的原因詳見第6章

。

截面具有對稱軸的實腹式單向壓彎構(gòu)件的整體失穩(wěn)形式：（1）（2）彎矩作用平面內(nèi)：彎曲失穩(wěn)

彎矩作用平面外：彎扭失穩(wěn)實腹式雙向壓彎構(gòu)件的整體失穩(wěn)形式為彎扭失穩(wěn)。壓彎桿件整體失穩(wěn)的原因詳見第7章。局部失穩(wěn)破壞3.41.結(jié)構(gòu)的局部失穩(wěn)：構(gòu)件的局部失穩(wěn)

局部失穩(wěn)破壞結(jié)構(gòu)的局部失穩(wěn)

指在外荷載逐漸增大的過程中，結(jié)構(gòu)作為整體還沒有發(fā)生強度破壞或整體失穩(wěn)破壞，結(jié)構(gòu)中的局部構(gòu)件已經(jīng)不能承受分配給它的內(nèi)力而失去穩(wěn)定。

結(jié)構(gòu)的局部失穩(wěn)已經(jīng)失穩(wěn)的局部構(gòu)件剛度的不斷退化，將使結(jié)構(gòu)中其它構(gòu)件的負載加重，有可能導(dǎo)致其它構(gòu)件依次發(fā)生失穩(wěn)，最終誘發(fā)整個結(jié)構(gòu)失穩(wěn)破壞。局部失穩(wěn)破壞3.42.構(gòu)件的局部失穩(wěn)：鋼構(gòu)件的局部失穩(wěn)會使構(gòu)件的工作狀況變壞，有可能導(dǎo)致構(gòu)件提前發(fā)生強度破壞或整體失穩(wěn)破壞。

指在外荷載不斷增大的過程中，鋼構(gòu)件還沒有發(fā)生強度破壞或整體失穩(wěn)破壞，而組成該構(gòu)件的某些板件已不能承受分配給它的內(nèi)力作用而失去穩(wěn)定，發(fā)生側(cè)向撓曲。構(gòu)件的局部失穩(wěn)屈曲后強度：由于板件屈曲后存在著較大的橫向張力（特別對于四邊支承板件而言），而使板件屈曲后仍有很大的屈曲后承載能力，稱為屈曲后強度。

局部失穩(wěn)破壞3.42.構(gòu)件的局部失穩(wěn)：屈曲后強度的利用：普通鋼結(jié)構(gòu)構(gòu)件，不利用受壓翼緣的屈曲后強度，須滿足相關(guān)的寬厚比限值。

對于直接承受動力荷載作用的結(jié)構(gòu)或構(gòu)件，如橋梁、吊車梁等，也不利用腹板的屈曲后強度

。

只承受靜力荷載作用下，可以利用腹板的屈曲后強度，以達到節(jié)約鋼材的目的。能利用腹板屈曲后強度的普通鋼結(jié)構(gòu)構(gòu)件有：受彎構(gòu)件，軸心受壓構(gòu)件和壓彎構(gòu)件。局部失穩(wěn)破壞3.43.按板件寬厚比大小確定的構(gòu)件截面等級（截面板件寬厚比等級）：受壓板件局部失穩(wěn)時，寬厚比越大，屈曲荷載越小。根據(jù)不同的應(yīng)用情況，可將壓彎和受彎構(gòu)件截面按板件寬厚比的大小分為五個等級，如下：

構(gòu)件截面分類S1級截面（一級塑性截面、塑性轉(zhuǎn)動截面、特厚實截面）：板件的寬厚比最小。

S2級截面（二級塑性截面、有限塑性轉(zhuǎn)動截面、次特厚實截面）：板件寬厚比比S1級截面的稍大。

S4級截面（彈性設(shè)計截面、非厚實截面）：板件寬厚比大于S3級截面的寬厚比。

S5級截面（超屈曲設(shè)計截面、纖細截面、薄壁截面）：板件寬厚比最大。S3級截面（彈塑性設(shè)計截面、厚實截面）：板件寬厚比比S2級截面的大。

局部失穩(wěn)破壞3.4寬厚比等級及限值表3-1疲勞破壞3.5詳見第2章相關(guān)內(nèi)容3.6變形破壞鋼結(jié)構(gòu)變形破壞的實質(zhì)是剛度失效造成的。結(jié)構(gòu)的變形破壞變形破壞構(gòu)件的變形破壞引起鋼結(jié)構(gòu)變形破壞的主要原因有：設(shè)計不當(dāng)，制造不當(dāng)，使用不當(dāng)?shù)取?/p>

鋼材在連續(xù)反復(fù)荷載作用下，應(yīng)力雖然還低于極限抗拉強度fu，甚至于還低于屈服點fy時，就突然發(fā)生脆性斷裂，這種現(xiàn)象稱為鋼材的疲勞破壞。3.6變形破壞1.構(gòu)件的變形破壞：在鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計中：

在鋼結(jié)構(gòu)的制造過程中：

在鋼結(jié)構(gòu)的使用過程中：

構(gòu)件的剛度不滿足設(shè)計要求，導(dǎo)致構(gòu)件的變形過大而無法正常使用、正常安裝。

由于工藝不合理等原因而造成構(gòu)件變形會直接影響到結(jié)構(gòu)的美觀，而且給結(jié)構(gòu)構(gòu)件的連接、安裝帶來很大的困難。

隨意改變結(jié)構(gòu)的用途，或發(fā)生意外事故而使結(jié)構(gòu)超載，也會導(dǎo)致鋼構(gòu)件的變形破壞事故發(fā)生。

3.6變形破壞2.結(jié)構(gòu)的變形破壞：鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計中，如果結(jié)構(gòu)支撐體系布置不夠或布置不當(dāng)，就有可能導(dǎo)致結(jié)構(gòu)的變形破壞。

結(jié)構(gòu)的變形破壞也可能是由于施工安裝不當(dāng)引起的。

結(jié)構(gòu)變形破壞事故發(fā)生初期，由于變形過大而使結(jié)構(gòu)無法正常使用。若不及時采取加固補救措施，隨著變形的進一步增加，結(jié)構(gòu)破壞的形式就很可能發(fā)生轉(zhuǎn)變，往往會導(dǎo)致整體結(jié)構(gòu)的垮塌。

3.7脆性斷裂破壞1.脆性斷裂破壞的特點：

結(jié)構(gòu)的脆性斷裂破壞是結(jié)構(gòu)各種可能破壞形式中最危險的一種破壞形式。脆性斷裂破壞前，鋼材的應(yīng)力通常小于屈服點fy，不發(fā)生顯著的變形，破壞突然發(fā)生，無任何預(yù)兆。應(yīng)注意的是，疲勞斷裂只是脆性斷裂中的一種。2.脆性斷裂破壞的主要原因：脆斷破壞的主要原因材質(zhì)缺陷

應(yīng)力集中和殘余應(yīng)力

工作環(huán)境溫度

鋼板厚度

3.7脆性斷裂破壞3.防止脆性斷裂的措施：防止脆性斷裂的措施合理選擇鋼材合理設(shè)計

合理制作和安裝

合理使用及合理維修

可能發(fā)生強度破壞的鋼構(gòu)件主要是軸心受拉構(gòu)件和受彎構(gòu)件。其他類型的鋼構(gòu)件往往不由強度條件控制設(shè)計，因此，一般不會發(fā)生強度破壞。

本章小結(jié)及學(xué)習(xí)指導(dǎo)

失穩(wěn)破壞是鋼結(jié)構(gòu)或鋼構(gòu)件的主要破壞形式。大多數(shù)鋼構(gòu)件或鋼結(jié)構(gòu)都是由穩(wěn)定條件控制設(shè)計的。

失穩(wěn)破壞具有多樣性。應(yīng)正確區(qū)分結(jié)構(gòu)整體失穩(wěn)與構(gòu)件整體失穩(wěn)的不同。也應(yīng)正確區(qū)分結(jié)構(gòu)局部失穩(wěn)與構(gòu)件局部失穩(wěn)的不同。

變形過大屬于正常使用極限狀態(tài)范疇。如果不對已發(fā)生過大變形的結(jié)構(gòu)或構(gòu)件采取及時的補救措施，則很可能會轉(zhuǎn)變?yōu)槭Х€(wěn)破壞等其他導(dǎo)致失去承載力的破壞形式。脆性斷裂破壞是結(jié)構(gòu)最危險的破壞形式。了解引起脆性破壞的各種原因，從而在設(shè)計、施工、使用鋼結(jié)構(gòu)時采取有效措施，防止脆性斷裂破壞的發(fā)生。

焊接連接的方法及特性對接焊縫連接的構(gòu)造和計算角焊縫連接的構(gòu)造和計算螺栓連接的構(gòu)造和計算

主要內(nèi)容

焊接連接的構(gòu)造和計算螺栓連接的構(gòu)造和計算

重點第4章鋼結(jié)構(gòu)的連接4.1概述鋼結(jié)構(gòu)的連接方法焊縫連接螺栓連接鉚釘連接1.焊接連接優(yōu)點：不削弱截面，加工方便，焊接剛度大，連接的密封性好

缺點：材質(zhì)易脆，存在殘余應(yīng)力，對裂紋敏感。

2.螺栓連接優(yōu)點：安裝方便，易于拆卸缺點：需要開孔，對構(gòu)件截面有一定的削弱，構(gòu)造較繁。3.鉚釘連接連接受力性能較好，但構(gòu)造復(fù)雜，目前已很少采用。一、鋼結(jié)構(gòu)常用焊接方法4.2焊接連接的方法及特性電弧焊電渣焊氣體保護焊電阻焊常用焊接方法電弧焊原理

在涂有焊藥的焊條和焊件間產(chǎn)生電弧，由電弧提供熱源，使焊條溶化，滴落在焊件上被電弧吹成的小凹槽溶池中，并與焊件溶化部分冷卻后凝結(jié)成焊縫，把構(gòu)件連接成一體。

電渣焊原理

利用電流通過熔渣時所產(chǎn)生的熱量來熔化金屬的一種方法。焊絲作為電極伸入并穿過渣池，使渣池產(chǎn)生電阻熱將焊件金屬及焊絲熔化，沉積于熔池中，形成焊縫。

氣體保護焊電阻焊原理

利用二氧化碳氣體或其它惰性氣體作為保護介質(zhì)的一種電弧熔焊方法。

原理

電流通過焊件接頭的接觸面及鄰近區(qū)域產(chǎn)生的電阻能熱，將被焊金屬加熱到局部熔化或達到高溫塑性狀態(tài)，在外力的作用下形成牢固的焊接接頭。

鋼結(jié)構(gòu)中常用的焊條型號有E43、E50、E55和E60系列。不同鋼種的鋼材焊接時，宜采用與低強度鋼材相適應(yīng)的焊條。說明字母“E”表示焊條，后兩位數(shù)字表示熔敷金屬抗拉強度的最小值，單位為N/mm2。二、焊縫的形式T型連接角接1.按構(gòu)件的相對位置劃分

對接搭接對接焊縫角焊縫正對接焊縫斜對接焊縫2.按受力特性不同劃分平焊橫焊立焊仰焊3.按施焊的相對位置劃分三、焊縫缺陷及焊縫質(zhì)量檢查標準1焊縫缺陷2焊縫質(zhì)量檢查標準要求用超聲波或射線檢驗每條焊縫全部長度

要求用超聲波檢驗每條焊縫長度的20％

一級三級焊縫按檢驗方法和質(zhì)量要求分三級二級要求通過外觀檢查

四、焊縫表示α.bⅢ指引線基準線基本符號五、焊接殘余應(yīng)力和焊接殘余變形焊接殘余應(yīng)力產(chǎn)生的原因1焊接升溫時焊縫附近的應(yīng)力場焊縫冷卻時，焊縫及附近金屬產(chǎn)生拉應(yīng)力，距焊縫稍遠區(qū)段內(nèi)產(chǎn)生壓應(yīng)力

焊接殘余應(yīng)力加熱溫度達到出現(xiàn)熱塑性

鋼板局部加熱鋼板厚度方向具有一定的剛度

焊接殘余應(yīng)力產(chǎn)生的條件

縱向焊接殘余應(yīng)力—沿焊縫長度方向

橫向焊接殘余應(yīng)力—垂直于焊縫長度方向

沿厚度方向的焊接殘余應(yīng)力焊接殘余應(yīng)力是內(nèi)應(yīng)力，在焊件內(nèi)自相平衡。焊縫附近為拉應(yīng)力，焊縫稍遠區(qū)產(chǎn)生壓應(yīng)力。焊接殘余應(yīng)力的分類2（1）對結(jié)構(gòu)靜力強度的影響f+--bfy+--bfyNyNy焊接殘余應(yīng)力對結(jié)構(gòu)的靜力強度沒有影響。+--fyfbBt焊接殘余應(yīng)力和殘余變形對結(jié)構(gòu)工作性能的影響44（2）焊接殘余應(yīng)力低結(jié)構(gòu)的剛度。f+--bfyNN+--fyfNNbBt（3）焊接殘余應(yīng)力降低壓桿的穩(wěn)定承載力

對于厚板或交叉焊縫，將產(chǎn)生三向焊接殘余拉應(yīng)力，增加了鋼材低溫脆斷傾向。

三向焊接殘余拉應(yīng)力降低材料的塑性，從而疲勞強度降低！（5）對疲勞強度的影響（4）對低溫冷脆的影響包括：縱向收縮、橫向收縮、彎曲變形、角變形和扭曲變形等，通常是幾種變形的組合。焊接殘余變形5減小焊接殘余應(yīng)力和殘余變形的措施36設(shè)計上的措施：（1）焊接位置的合理安排（2）焊縫尺寸要適當(dāng)（3）焊縫數(shù)量要少，且不宜過分集中（4）應(yīng)盡量避免兩條以上的焊縫垂直交叉（5）應(yīng)盡量避免母材在厚度方向的收縮應(yīng)力加工工藝上的措施：（1）采用合理的施焊順序（2）采用反變形處理（3）小尺寸焊件，應(yīng)焊前預(yù)熱或焊后回火處理采用合理的施焊順序盡量避免兩條以上的焊縫垂直交叉采用反變形處理一、對接焊縫的構(gòu)造要求4.3對接焊縫連接的構(gòu)造與計算

1.坡口目的——為了使焊件能夠焊透。坡口形式——根據(jù)板厚的不同采用不同的坡口形式。

2.引弧板目的：為了消除焊口的影響，可加引弧板。焊縫的計算長度取值：無引弧板時：每條焊縫的計算長度等于實際長度減去2t1，t1------較薄焊件厚度采用引弧板時：每條焊縫的計算長度等于實際長度

3.當(dāng)板件厚度或?qū)挾仍谝粋?cè)相差大于4mm時，應(yīng)做坡度不大于1:2.5的斜坡，以平緩過度，減小應(yīng)力集中?！?:2.5≤1:2.5二、對接焊縫的計算對接焊縫可視作焊件截面的延續(xù)，故其計算方法與構(gòu)件強度計算相同。對接焊縫的抗壓、抗剪強度，以及一、二級對接焊縫的抗拉強度與母材相同，因此若采用引弧板施焊，則可不與計算。只有三級焊縫受拉力作用才需進行計算！（一）軸心力作用下的對接焊縫計算NNlwt

N—軸心拉力或壓力設(shè)計值；t—板件較小厚度；T形連接中為腹板厚度；ftw、fcw

—對接焊縫的抗拉和抗壓強度設(shè)計值。NNtθNsinθNcosθlw當(dāng)不滿足上式時，可選擇在受力較小的部位施焊；或者改用斜對接焊縫連接；當(dāng)tanθ≤1.5時,斜焊縫的強度不用驗算!（二）M、V共同作用下的對接焊縫計算lwt

MVστ1.矩形截面

Ww——焊縫計算截面模量；Sw——焊縫計算截面面積矩；

Iw——焊縫計算截面慣性矩。2、工字形截面

對于焊縫的σmax

和τmax

應(yīng)滿足的條件：1.1——考慮最大折算應(yīng)力只在局部出現(xiàn)的強度增大系數(shù)。對于翼緣與腹板交接點（1點）焊縫，其折算應(yīng)力尚應(yīng)滿足下式要求：

角焊縫兩邊夾角90°，稱為直角角焊縫，直角邊長hf稱為焊腳尺寸。hehfhf

1.角焊縫的形式4.4角焊縫連接的構(gòu)造與計算角焊縫的構(gòu)造和受力性能一

夾角大于135°或小于60°的稱為斜角角焊縫，除鋼管結(jié)構(gòu)外，一般不宜用作受力焊縫。直角角焊縫截面形式有普通焊縫、平坡焊縫、凹焊縫等幾種。2.角焊縫的構(gòu)造要求焊縫計算長度

焊腳尺寸a.焊腳尺寸hf

最小值母材厚度t角焊縫最小焊腳尺寸hft≤636﹤t≤12512﹤t≤206t>208說明①采用不預(yù)熱的非低氫焊接方法進行焊接時，t等于焊接連接部位中較厚件厚度，宜采用單道焊縫；采用預(yù)熱的非低氫焊接方法或低氫焊接方法進行焊接時，t等于焊接連接部位中較薄件厚度。②焊縫尺寸不要求超過焊接連接部位中較薄件厚度的情況除外。③承受動荷載的角焊縫最小焊腳尺寸為5mm。b.焊腳尺寸hf

最大值tt1hf當(dāng)t≤6mm時，hf,max≤t當(dāng)t>6mm時，hf,max

≤t-(1～2)mm

對于板件邊緣的角焊縫：c.角焊縫計算長度的最小值d.搭接連接的構(gòu)造要求為避免應(yīng)力傳遞過分彎折,導(dǎo)致應(yīng)力不均：lw≥bt1t2bb2hflwt1t2e.角焊縫的端部位于構(gòu)件轉(zhuǎn)角處時，應(yīng)作2hf的繞角焊，且轉(zhuǎn)角處必須連續(xù)施焊。f.在搭接連接中，搭接長度不得小于焊件較小厚度的5倍，且不得小于25mm。3.角焊縫的受力性能—焊縫長度方向與作用力垂直

正面角焊縫N

—焊縫長度方向與作用力平行側(cè)面角焊縫N

N

側(cè)面角焊縫承受剪力，強度較低，塑性較好。

剪應(yīng)力沿焊縫長度分布不均勻，兩端大中間小，lw/hf越大剪應(yīng)力分布越不均勻。剪應(yīng)力τfNlwN破壞形式

側(cè)面角焊縫受力性能

正面角焊縫受力復(fù)雜，應(yīng)力集中嚴重，塑性較差，但強度較側(cè)面角焊縫高。

正面角焊縫受力性能直角角焊縫的基本計算公式二

有效截面為平分角焊縫夾角

的截面，破壞往往從這個截面發(fā)生。有效截面的高度he也稱角焊縫有效厚度，

當(dāng)兩焊件間隙b≤1.5mm時，he

＝0.7hf當(dāng)兩焊件間隙1.5mm＜b≤5mm時，he

＝0.7（hf

—b）角焊縫的有效截面

1.hehfhf

NyNx角焊縫基本計算公式2.lwhfheτ∥=τfσfσ┻450τ┻450

NxNy∵

f

—正面角焊縫的強度設(shè)計值增大系數(shù)；—按角焊縫有效截面計算，垂直焊縫長度方向的正應(yīng)力；—按角焊縫有效截面計算，沿焊縫長度方向的剪應(yīng)力；ffw—角焊縫的強度設(shè)計值。NNNNlwNNNNlw僅采用側(cè)面角焊縫連接

僅采用正面角焊縫連接σf=0τf=0說明常用連接方式的角焊縫計算三1.角鋼與節(jié)點板連接受軸心力作用a.僅采用側(cè)面角焊縫連接

Nlw1lw2由力的平衡關(guān)系可求出各條焊縫的受力：

Nlw1lw2N1N2對于驗算的問題驗算肢背：驗算肢尖：對于設(shè)計的問題肢背所需焊縫長度：肢尖所需焊縫長度：端焊縫受力：肢背受力：肢尖受力：b.采用三面圍焊連接

Nlw1lw2N1N2N3b肢尖受力：端焊縫受力：肢背受力：C.采用L形圍焊

Nlw1N1N3b2.拼接蓋板的設(shè)計問題NN蓋板尺寸的設(shè)計應(yīng)滿足：材料與主板相同；蓋板的總截面積不應(yīng)小于被連接鋼板的截面積；同時滿足構(gòu)造要求。a.采用側(cè)面角焊縫連接NNlwL

蓋板的長度則由側(cè)面焊縫的長度確定?！嗝織l側(cè)面角焊縫的計算長度

b.采用正面角焊縫連接NNlwLC.采用三面圍焊連接NNL’wLlw正面角焊縫承擔(dān)的力為：側(cè)面角焊縫承擔(dān)的力為：3.承受彎矩M作用

hehet最危險點A的應(yīng)力計算：A

M4.承受扭矩T作用

yxx0yT※討論：1)判定危險點2)T和M的區(qū)別假定:1、T作用下焊縫群上任意點的應(yīng)力方向垂直于該點與焊縫形心的連線；2、應(yīng)力的大小與該點到焊縫形心0的距離r成正比。xxyy.oA代入角焊縫通用公式中得：5.承受M、V共同作用Ahehet最危險點A：VM..斜角角焊縫及部分焊透的對接焊縫的計算※

四1.斜角角焊縫的計算α1α2hf1hf1hf2hf2he2he1b1b2為簡化計算，規(guī)范規(guī)定：對于兩焊腳邊夾角60o≤α≤135o的斜T形連接，其斜角角焊縫采用與直角角焊縫相同的計算公式，且統(tǒng)一取βf=1.0。2.斜角角焊縫的計算厚度heα1α2hf1hf1hf2hf2he2he1b1b2圖Aα1α2hf1hf1hf2hf2he2he1b圖B式中：b、b1和b2≤5mm說明：b1和b2≤1.5mm時,可取b1、b2=0;b1和b2>5mm時,應(yīng)如圖“B”方式處理，且使b≤5mm。2.部分焊透的對接焊縫計算（自學(xué)部分）一、螺栓連接的形式及特點Ⅰ類孔，孔徑do比栓桿直徑d大0.2～0.5mm；受力性能較好，受剪工作時變形?。毁M用較高。Ⅱ類孔，孔徑比栓桿直徑大1.0～1.5mm；傳遞剪力時，變形較大；傳遞拉力的性能較好。4.5螺栓連接的形式和構(gòu)造要求普通螺栓A、B級（精制螺栓）C級（粗制螺栓）高強度螺栓摩擦型連接—靠板件間摩擦力傳遞剪力；摩擦型連接的剪切變形小，適用于動荷載的結(jié)構(gòu)。高強度螺栓承壓型連接—允許板件間摩擦力被克服，出現(xiàn)相對滑移后，依靠螺栓桿的抗剪和孔壁承壓傳遞剪力；承壓型連接的承載力高于摩擦型，但剪切變形大，不適用于承受動力荷載的結(jié)構(gòu)中。

高強度螺栓螺栓性能等級的含義是小數(shù)點前的數(shù)字表示螺栓熱處理后的最低抗拉強度；小數(shù)點及小數(shù)點后面的數(shù)字表示其屈強比。以10.9級為例：小數(shù)點前的數(shù)字“10”表示螺栓熱處理后的最低抗拉強度為，“.9”表示其屈強比（屈服強度與抗拉強度之比）為0.9。螺栓性能等級二、螺栓的排列

螺栓的表示

螺栓用M表示，例如M20，工程中常用的螺栓直徑有16、20、22、24等。

B錯列A并列中距中距邊距邊距端距螺栓的排列應(yīng)滿足構(gòu)造要求施工要求受力要求螺栓端距過小，鋼板有剪斷的可能；鋼板截面過度削弱，板件承載力不足；防止連接板件發(fā)生鼓曲。以免板件間貼合不密，潮氣侵入腐蝕鋼材。為了便于扳手擰緊螺母，螺栓中距應(yīng)不小于3do。螺栓的最大、最小容許距離一、普通螺栓連接計算按受力情況可分為螺栓受剪、螺栓受拉和螺栓同時受剪受拉N螺栓受拉F螺栓同時受剪受拉螺栓受剪NN4.6螺栓連接的計算1.普通螺栓受剪時的工作性能NδO1234NNabNN/2N/21）摩擦傳力的彈性階段（0~1段）2）滑移階段（1~2段）3）栓桿傳力的階段（2~3段）4）破壞階段（3~4段）N/2Nl1N/2當(dāng)l1≤15d0時，假定N由各螺栓均勻承擔(dān)。當(dāng)l1≥15d0

時，螺栓受力不均，將螺栓的承載力設(shè)計值折減。

當(dāng)15d0＜l1≤60d0

時，

=1.1－l1/（150d0）當(dāng)

l1＞60d0

時，

=0.7N/2NN/2NN①螺栓桿被剪壞②孔壁的擠壓破壞③板件被拉斷④板件端部被剪壞NN⑤栓桿彎曲破壞N/2NN/22.普通螺栓受剪時的破壞形式NN端距不應(yīng)小于2d0栓桿長度不應(yīng)大于5d以上1、2、3三種破壞形式通過計算避免。4、5破壞由構(gòu)造解決。3.單個普通螺栓的承載力設(shè)計值公式中：nv—剪切面數(shù)目；

d—螺栓桿直徑；

fvb—螺栓抗剪強度設(shè)計值。①抗剪承載力設(shè)計值剪切面數(shù)目nv說明：公式中：∑t—連接接頭一側(cè)承壓構(gòu)件總厚度的較小值；

fcb—螺栓孔壁承壓強度設(shè)計值?！鄦嗡辜舫休d力設(shè)計值d②承壓承載力設(shè)計值③抗拉承載力設(shè)計值公式中：

Ae—螺栓的有效截面面積；

de—螺栓的有效直徑；

ftb—螺栓的抗拉強度設(shè)計值。（1）受軸心剪力作用連接所需螺栓數(shù)量：4.普通螺栓群連接計算NNNN螺栓受力計算：板件的凈截面強度驗算：NNbtt111A.螺栓并列排列主板的凈截面面積：拼接蓋板的凈截面面積：故：An應(yīng)取較小面積計算。NNtt1bc2c3c4c1B.螺栓錯列排列:2211（2）受扭矩T作用TN1TN1Txr11Txyxy假定：連接板件繞栓群形心轉(zhuǎn)動，各螺栓剪力與

其至形心距離呈正比，方向與ri垂直。N1Ty假定每個螺栓均勻受力。N連接所需的螺栓數(shù)：（3）受軸心拉力作用螺栓受力計算：M刨平頂緊承托(板)M1234y1y2y3N1N2N3N4中和軸M作用下假定：螺栓群的中和軸位于最下排螺栓的形心處，各螺栓所受拉力與其至中和軸的距離呈正比。（4）受彎矩M作用顯然在M作用下，‘1’號螺栓所受拉力最大M1234y1y2y3N1N2N3N4中和軸（5）承受拉力和剪力共同作用

在拉力和剪力的共同作用下，可能出現(xiàn)兩種破壞形式：螺桿受剪兼受拉破壞、孔壁的承壓破壞。NVM刨平頂緊承托V連接角焊縫承托與柱翼緣的連接角焊縫計算：式中：α——考慮剪力對角焊縫偏心影響的增大系數(shù)，一般取α=1.25~1.35。

拉力和剪力共同作用下的普通螺栓連接，當(dāng)有承托時，如果承托承受全部剪力，則螺栓群按受拉計算。二、高強度螺栓摩擦型連接的計算

高強度螺栓分為大六角頭型和扭剪型兩種高強材料經(jīng)熱處理制成，按強度等級分10.9與8.8級。預(yù)拉力的施加方法高強螺栓的預(yù)拉力1.轉(zhuǎn)角法：分初擰和終擰兩步。初擰是用普通搬手擰緊螺栓；終擰就是用特制搬手旋轉(zhuǎn)螺母，擰至預(yù)定的預(yù)拉力數(shù)值。

扭矩法：初擰用力矩扳手擰至終擰力矩的30%-50%，使板件貼緊密；終擰是在初擰基礎(chǔ)上，按100%設(shè)計終擰力矩擰緊。扭剪法：用于扭剪型高強度螺栓，初擰擰至終擰力矩的60%-80%；在初擰基礎(chǔ)上，以扭斷螺栓桿尾部為準。

高強度螺栓預(yù)拉力的確定

說明：折減系數(shù)0.9—考慮材料的不均勻性；折減系數(shù)0.9—防止施工時超張拉導(dǎo)致螺桿破壞；系數(shù)1.2—考慮擰緊螺帽時，扭矩對螺桿的不利影響；0.9—附加安全系數(shù)。高強度螺栓摩擦型連接板件間摩擦力的大小取決于板件間的擠壓力（P）和板件間的抗滑移系數(shù)μ

；板件間的抗滑移系數(shù)與接觸面的處理方法和構(gòu)件鋼號有關(guān)。高強度螺栓摩擦面抗滑移系數(shù)μ2.

連接處構(gòu)件接觸面的處理方法構(gòu)件的鋼材牌號Q235鋼

Q345鋼或Q390鋼Q420鋼或Q460鋼噴硬質(zhì)石英砂或鑄鋼棱角砂0.450.450.45拋丸（噴砂）0.400.400.40鋼絲刷清除浮銹或未經(jīng)處理的干凈軋制面0.300.35—

單個高強螺栓摩擦型連接的抗剪承載力設(shè)計值公式中：

0.9—抗力分項系數(shù)γR的倒數(shù)(γR=1.111);

nf—傳力摩擦面數(shù)目。高強螺栓摩擦型連接的承載力設(shè)計值3.單個高強螺栓摩擦型連接的抗拉承載力設(shè)計值①受軸心剪力作用NN假定各螺栓受力均勻。

所需螺栓數(shù)：

螺栓連接強度計算：

螺栓群的計算4.

板件的凈截面強度驗算。考慮孔前傳力50%得：1-1截面的內(nèi)力為：Nbtt1b1N11②受彎矩作用M中和軸1234My1y2N1N2N3N4假定：連接的中和軸與螺栓群形心軸重合，最外側(cè)螺栓受力最大。1234NV③在拉力和剪力共同作用下VN

對于高強度螺栓承壓型連接，允許接觸面發(fā)生相對滑移，所以高強度螺栓承壓型連接的單栓承載力計算方法與普通螺栓基本相同。單栓抗剪承載力：抗剪承載力：承壓承載力：單栓抗拉承載力：第5章軸心受力構(gòu)件知識點軸心受力構(gòu)件的強度計算方法，剛度及長細比概念；軸心受壓構(gòu)件整體穩(wěn)定理論、整體穩(wěn)定承載力的計算方法和設(shè)計簡化；軸心受壓構(gòu)件局部穩(wěn)定，組成板件的容許寬厚比及腹板屈曲后強度的應(yīng)用；實腹式及格構(gòu)式軸心受壓柱的設(shè)計方法；連接節(jié)點及柱腳的構(gòu)造與計算。重點本章有關(guān)整體穩(wěn)定和局部穩(wěn)定的概念是整個鋼結(jié)構(gòu)基本構(gòu)件穩(wěn)定計算的基礎(chǔ)，需要重點學(xué)習(xí)。軸心受力構(gòu)件——構(gòu)件承受通過截面形心軸線的軸向力作用。概述軸心受力構(gòu)件截面形式分為：實腹式和格構(gòu)式實腹式截面格構(gòu)式截面§4-1概述§4-1概述軸心受力構(gòu)件的設(shè)計內(nèi)容應(yīng)滿足承載能力與正常使用