1、,本章分別介紹鋼結(jié)構(gòu)和木結(jié)構(gòu)的基本知識(shí)。 鋼結(jié)構(gòu)：由熱軋型鋼、鋼管、鋼板或冷加工的薄壁型鋼通過(guò)適當(dāng)?shù)倪B接而組成的結(jié)構(gòu)。 木結(jié)構(gòu)：是單純由木材或主要由木材承受荷載并通過(guò)各種金屬連接件或榫卯手段進(jìn)行連接和固定的結(jié)構(gòu)。,第十三章 鋼結(jié)構(gòu)和木結(jié)構(gòu),建筑用鋼應(yīng)符合的條件： 1、具有較高的強(qiáng)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(qiáng)度、塑性、韌性、可焊性、 冷彎性能、耐久性等。,強(qiáng)度：有屈服強(qiáng)度f(wàn)y和抗拉強(qiáng)度f(wàn)u兩個(gè)指標(biāo) fy作為鋼材強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)值的取值依據(jù)； fu作為一種安全儲(chǔ)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)

2、,1.1 鋼結(jié)構(gòu)用材的力學(xué)性能,冷彎性能：由冷彎試驗(yàn)來(lái)確定，是評(píng)價(jià)鋼材力學(xué)性能和工藝性能，鋼材質(zhì)量的一項(xiàng)綜合性指標(biāo)。,塑性：主要指標(biāo)有伸長(zhǎng)率和斷面收縮率,沖擊韌性：韌性是鋼材在塑性變形和斷裂過(guò)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(duì)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。,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(guò)油漆和定期維護(hù)措施，控制硅和錳的含量； （2）防止過(guò)大的實(shí)效硬化； （3）必要時(shí)測(cè)定高溫和長(zhǎng)荷載下的持久強(qiáng)度； （4）防止長(zhǎng)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

3、。冶煉后期不加脫氧劑（如硅、鋁等），澆注時(shí)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(shí)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(shí)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(diǎn)，碳素鋼中此類鋼是值得提倡和發(fā)展的。,1.2 鋼種鋼號(hào),碳素鋼： 按質(zhì)量等級(jí)將鋼分為A、B、C、D四級(jí) A級(jí)鋼最差，只保證抗拉強(qiáng)度、屈服點(diǎn)、伸長(zhǎng)率，必要時(shí)也可附加冷彎試驗(yàn)的要求。 B、C、D級(jí)鋼均保證抗拉強(qiáng)度、屈服點(diǎn)、伸長(zhǎng)率、冷彎和沖擊韌性(分別為+20，0，-

4、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：,1.2 鋼種鋼號(hào),如：Q235A 表示屈服強(qiáng)度為235 N/mm2的A級(jí)鎮(zhèn)靜碳素結(jié)構(gòu)鋼； Q235D 表示屈服強(qiáng)度為235 N/mm2的D級(jí)特殊鎮(zhèn)靜碳素結(jié)構(gòu)鋼。,鋼的牌號(hào)由屈服點(diǎn)中屈字漢語(yǔ)拼音的字首Q， 屈服點(diǎn)數(shù)值（N/mm2） 質(zhì)量等級(jí)代號(hào)（A、B、C、D） 脫氧方法代號(hào)（F、b、Z、TZ）沸騰、半鎮(zhèn)靜、鎮(zhèn)靜、特殊鎮(zhèn)靜鋼； 等四個(gè)部分按順序組成。 鎮(zhèn)靜鋼（Z）特殊鎮(zhèn)靜鋼（TZ）代號(hào)Z、TZ可以省略，C 級(jí)為鎮(zhèn)靜鋼，D級(jí)為特殊鎮(zhèn)靜鋼。,1.2 鋼種鋼號(hào),A、B、C、D、E四個(gè)等級(jí) A級(jí)無(wú)需沖擊韌性試驗(yàn) B級(jí)20 的沖擊韌性 C級(jí)0 的

5、沖擊韌性 D級(jí)-20 的沖擊韌性 E級(jí)-40 的沖擊韌性,低合金鋼 分為Q295、Q345、Q390、Q420、Q460。,Q345B屈服強(qiáng)度為345 N/mm2，B級(jí)鎮(zhèn)靜鋼； Q390D屈服強(qiáng)度為390 N/mm2，D級(jí)特殊鎮(zhèn)靜鋼。,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500102100，50010,2）熱軋型材（工、槽、角鋼）,20號(hào)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,1.3 鋼結(jié)構(gòu)常用型材,2）熱軋型材（工、槽、角鋼）,從14開(kāi)始，亦有a、b或a、b、c規(guī)格的區(qū)分,如32a、

6、 32b、 32c,2）熱軋型材（工、槽、角鋼）,不等邊角鋼 “長(zhǎng)肢寬短肢寬厚度”,如100638,等邊角鋼“肢寬厚度”,如1008,1.3 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(shuō)； 翼緣內(nèi)表面無(wú)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(lái)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：HW TW；中翼緣：HM TM； 窄翼緣：HN TN。,如HW30030010

7、15,1.3 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(kāi)口截面以及方形和矩形閉口截面的管材。,5）鋼管,有熱軋無(wú)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(hào)“”后加“外徑厚度”,如1025,螺旋焊管,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Welding connection,焊接連接是通過(guò)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(diǎn)：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(jì)，構(gòu)造簡(jiǎn)單，加工方便，連接剛度大，密封性能好，可采

8、用全自動(dòng)或半自動(dòng)作業(yè)，生產(chǎn)效率高。 缺點(diǎn)：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(guò)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(duì)結(jié)構(gòu)的承載力、剛度和使用性能有一定的影響。,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(dòng)或半自動(dòng)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(jī)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

9、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。,手工電弧焊操作及電弧焊機(jī),直流手工電弧焊-氬弧焊多功能焊機(jī),手工電弧焊焊條,焊條有碳鋼焊條和低合金鋼焊條。 其牌號(hào)為E43、E50和E55型等，E表示焊條，數(shù)字表示熔敷金屬抗拉強(qiáng)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(duì)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。,自動(dòng)或半自動(dòng)埋弧焊,自動(dòng)或半自動(dòng)埋弧焊主要設(shè)備是自動(dòng)電焊機(jī)，沿軌道按設(shè)定速度移動(dòng)，通電引弧后，使埋于焊劑下的焊絲和

10、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(jī)的移動(dòng)，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(shí)焊絲自動(dòng)地邊熔化邊下降，稱為自動(dòng)埋弧焊。 (沿軌道推移過(guò)程由人工控制時(shí)，稱為半自動(dòng)埋弧焊),手工電弧直流/直流脈沖氬弧焊兩用機(jī),自動(dòng)或半自動(dòng)埋弧焊,門式全自動(dòng)埋弧焊機(jī),H型鋼柱上的焊縫,氣體保護(hù)焊,設(shè)備來(lái)自上海怡賓機(jī)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(guò)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

11、化碳?xì)怏w保護(hù)焊,氣體保護(hù)焊現(xiàn)場(chǎng)實(shí)例,西湖國(guó)際大廈施工現(xiàn)場(chǎng) 采用二氧化碳?xì)怏w保護(hù)施焊,氣體保護(hù)焊現(xiàn)場(chǎng)實(shí)例,杭州廣播電視新樓施工現(xiàn)場(chǎng) 采用二氧化碳?xì)怏w保護(hù)施焊,焊縫的形式與構(gòu)造,連接方式分為： 對(duì)接連接、 搭接連接、 形連接、 角接連接四種,1. 對(duì)接焊縫的形式與構(gòu)造（buttwelds）,a）直邊縫：適合板厚t 10mm b）單邊V形：適合板厚t 1020mm c）雙邊V形：適合板厚t 1020mm d）U形：適合板厚t 20mm e）K形：適合板厚t 20mm f）X形：適合板厚t 20mm,對(duì)接焊縫的優(yōu)缺點(diǎn) 優(yōu)點(diǎn)：用料經(jīng)濟(jì)、傳力均勻、無(wú)明顯的應(yīng)力集中，利于承受動(dòng)力荷載 缺點(diǎn)：需剖口，焊件長(zhǎng)度

12、要精確。,1.對(duì)接焊縫的形式與構(gòu)造（buttwelds）,（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(dòng)力荷載外，一般不用，計(jì)算時(shí)將焊縫長(zhǎng)度兩端各減去5mm。 （2）變厚度板對(duì)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(duì)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(duì)接焊縫在受壓時(shí)與母材等強(qiáng)，但焊縫的抗拉強(qiáng)度與焊縫質(zhì)量等級(jí)有關(guān)。,2.角焊縫的形式與構(gòu)造（filletwelds）,2.角焊縫的形式與構(gòu)造 （filletwelds）,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

13、為普通螺栓連接和高強(qiáng)度螺栓連接,優(yōu)點(diǎn)：施工工藝簡(jiǎn)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(diǎn)：因開(kāi)孔對(duì)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。,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(jiǎn)單，固定可靠，無(wú)需專用設(shè)備，廣泛用于臨時(shí)固定構(gòu)件及可拆卸結(jié)構(gòu)的安裝。,分為A、B、C三級(jí) A、B級(jí)螺栓(舊稱精制螺栓)，C級(jí)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(hào)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(jí)螺栓

14、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(jí)螺栓由圓鋼壓制成，表面粗糙，要求類孔，孔徑比螺栓桿徑大1.53mm。 傳遞剪力時(shí)，變形大，但傳遞拉力時(shí)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。,2.1 鋼結(jié)構(gòu)的連接方式,2）高強(qiáng)度螺栓連接,優(yōu)點(diǎn)是施工簡(jiǎn)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(dòng)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(qiáng)螺栓靠被連接板件間的強(qiáng)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(qiáng)螺栓靠被連接板件間的摩擦力

15、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(duì)結(jié)構(gòu)變形不敏感的結(jié)構(gòu)中，不得用于直接承受動(dòng)力荷載的結(jié)構(gòu)中。,高強(qiáng)度螺栓連接傳遞剪力的機(jī)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(lái)傳遞剪力，高強(qiáng)度螺栓連接靠被連接板件間的強(qiáng)大摩擦阻力來(lái)傳遞剪力。,高強(qiáng)度螺栓連接,10.9S 高強(qiáng)度扭剪型螺栓,扭剪型螺栓特制機(jī)動(dòng)扳手,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(duì)強(qiáng)度高，各向異性，含水率，變形和開(kāi)裂，疵病，溫度變化，荷載作用時(shí)間的長(zhǎng)短。 力學(xué)性

16、能：力的作用方向與木紋方向之間的角度對(duì)其強(qiáng)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),承重木結(jié)構(gòu)材質(zhì)等級(jí)的選用及適用范圍,等級(jí)的選用：承重結(jié)構(gòu)用材分為原木、鋸材（方木、板材、規(guī)格材）、膠合材；普通木結(jié)構(gòu)的材質(zhì)等級(jí)分為三級(jí)，表13-5。 適用范圍：承重木結(jié)構(gòu)應(yīng)在正常溫度和濕度環(huán)境下的房屋結(jié)構(gòu)和構(gòu)筑物中使用。不能用于：極易產(chǎn)生火災(zāi)、受生產(chǎn)性高溫影響、經(jīng)常受潮且不易通風(fēng)的情況。,2.2 木材的設(shè)計(jì)強(qiáng)度,木材的強(qiáng)度等級(jí)：指不同樹(shù)種的木材按其抗彎強(qiáng)度設(shè)計(jì)值來(lái)劃分。針葉材分為TC17、TC15、TC13、TC11，4種，闊葉材分為TB20、TB17、TB15、TB13、TB11，5種。