钢结构设计原理_第二章讲义.ppt

钢结构基本原理 ;2 钢 结 构 的 材 料;2.1 钢结构对材料的要求; 规范规定：承重结构的钢材应具有抗拉强度、伸 长率、屈服点和碳、硫、磷含量的合格保证；焊接结 构尚应具有冷弯试验的合格保证；对某些承受动力荷 载的结构以及重要的受拉或受弯的焊接结构尚应具有 常温或负温冲击性的合格保证.据上要求,《钢结构设 计规范》GB50017-2003推荐承重结构用钢宜采用：碳 素结构钢中的Q235钢及低合金高强结构钢中的Q345、 Q390和Q420钢四种钢材。;2.2 钢材的主要性能;条件屈服点：以卸荷后试件中残余应变为0.2 %所对应的应力（f0.2);2.2 钢材的主要性能;2.3.3 冲击韧性;2.3 各种因素对钢材性能的影响 ;碳C ：含量增加，钢材强度提高，而塑性、韧性和 疲劳强度低。同时焊接性能和抗腐蚀性恶 化。一般在碳素结构钢中不应超过0.22 % ； 在焊接结构中还应低于0.2 %。 硅Si：碳素结构钢中应控制≤0.3 %, 在低合金高强 度钢中硅的含量可达0.55 %。 锰Mn：含Mn适量使强度↑，降低S、O的热脆影响， 改善热加工性能，对其它性能影响不大,有益. 在碳素结构钢中锰的含量为0.3 %～0.8 % ， 在低合金高强度钢中锰的含量可达 1.0 % ～1.6%。;2.3 各种因素对钢材性能的影响 ;钒和钛：是钢中的合金元素，能提高钢的强度和 抗腐蚀性能，又不显著降低钢的塑性。 铜 ：可显著提高钢的抗腐蚀性能，也可以提 高钢的强度，但对焊接性能有不利影响。; 冶金缺陷;注意：薄钢板的强度比厚钢板的强度高。; 冶金缺陷; 2、非金属夹杂：钢材中存在非金属化合物（硫化物、氧化物），使钢材性能变脆。;冷作硬化——当加载超过材料比例极限卸载后，出现残 余变形，再次加载则屈服点提高，塑性和 韧性降低的现象，也称“应变硬化”。; 温度影响 ;fu fy;图2.10 冲击韧性与温度的关系曲线; 应力集中 ;图2.11 孔洞及槽孔处的应力集中; 反复荷载作用;2.3 复杂应力作用下钢材的屈服条件 ;当用应力分量表示时： ; （1）当三个主应力同号且数值接近时，即使很大，但钢材很难屈服，发生脆性破坏。 （2）有异号应力，且同号两个??力差较大，即使 ，但 可能大于 ，发生塑性破坏。; 2.4 钢材的破坏形式;塑性破坏 ;发生脆性破坏的原因;2.5 钢材的种类和规格 ; 钢的牌号有四部分组成： 1、Q——代表屈服强度的字母； 2、屈服点的数值——195、215、235、275、295、345、390 、420、460等； 3、质量等级符号—— A、B、C、D四个等级(碳素结构钢) A、B、C、D、E五个等级（低合金高强度结构钢） 4、脱氧方法符号——F代表沸腾钢、 z代表镇静钢、Tz代表特殊镇静钢。;优质碳素结构钢 主要用于钢结构某些节点或用作连接件。 建筑结构用钢板 高性能建筑结构钢材(GJ钢)，牌号由以下组成： 1、Q——代表屈服强度的字母； 2、屈服点的数值； 3、代表高性能建筑结构用钢的汉语拼音字母GJ； 4、质量等级符号——B、C、D、E四个等级 对于厚度方向性能钢板，在质量等级后面加上厚度方向性能级别（Z15、Z25、Z35 ）。 适用于建造高层建筑结构、大跨度结构及其他重要建筑结构。;如：Q235A.b;确定钢材种类及其质量等级。; 3、连接方法 焊接应选择可焊性好的钢材。 非焊接结构对含碳量可降低要求。 4、结构所处的温度和环境 处于负温下工作时，选用负温冲击合格的钢材， 结构周围有腐蚀介质存在时要选用抗锈性好的钢材。 5、钢材的厚度 厚度大焊接结构应采用材质较好的钢材。; 承重结构的钢材应具有抗拉强度、伸长率、屈服点和硫、磷的极限含量。 焊接承重结构以及重要的非焊接承重结构的钢材尚应具有冷弯试验的合格保证。 对需要验算疲劳以及主要的受拉或受弯的焊接结构的钢材，应具有常温或负温冲击性的合格保证.;钢结构采用的型材有： 热轧钢板、热轧型钢、冷弯薄壁型钢。 1、热轧钢板 “-” 宽度×厚度×长度（mm） 2、热轧型钢 （1）热轧角钢 等肢角钢 L肢宽×肢厚 不等肢角钢 L长肢宽×短肢宽×肢厚;（2）热轧工字钢 普通工字钢