[材料科学]水工钢结构-2钢结构的材料和计算方法.ppt

我国目前建筑钢材存在的主要问题 1．厚板可焊性差，Q345等厚板焊接时，易出现层状撕裂。应采用Z向钢，即《厚度方向性能钢板GB5313》，要求沿厚度方向有良好的抗层状撕裂性能，用厚度方向拉力试验的断面收缩率来评定。应生产优质特厚钢。 2．高强度低合金结构钢在冷弯薄壁型钢中的应用尚未解决好，不能满足轻型房屋钢结构的需要。主要应解决其冲压性差的问题。 3．我国现只能生产镀锌钢板，不能生产抗腐蚀性能更好的镀铝锌钢板，。需引进生产线或专利来解决。 4．型材品种规格还不能满足建筑需要。要开发生产薄壁热轧H型钢等。 5．建筑用高强度低合金结构钢品种太少，应用比重较低。生产耐火钢。 国外钢材品种和钢号简介 各国的钢号基本上是以强度等级来划分，表示方式为： 字首符号　钢材的强度值　钢材质量等级 字首符号：美国采用A(Alloy)；日本采用SS（一般结构用轧制钢材，第一个S为Steel的第一个字母）、SM（焊接结构用轧制钢材）、SMA（焊接结构用耐候性轧制钢材）等；德国采用St（德文钢Stahl）；意大利采用Fe；法国采用A、E等；独联体各国采用C（俄文钢的第一个字母）；英国无字首符号。 钢材的强度值:单位一般为N/mm 2 ，但美国为Ksi(千磅／英寸2 )。强度值有的采用fu，有的采用fy 。ISO国际标准、欧共体各国、日本等采用fu，美国、独联体各国等采用fy。 钢材质量等级:分为A、B、C、D、E等。 各国钢材品种与我国钢材品种对应表 中国 美 国 日 本 英 国 法 国 德 国 俄罗斯 235 A36 SS400 SM400 SMA400 40 E24 St37 C235 Q345 A572-50 SM490YA SM490YB SM520 50D E36 St44 C345 Q390 A572-60 SM570 50F A50 St50 C390 Q420 A572-65 A60 St60 C440 各国钢材标准不同，很难明确地找出与我国钢材品种之间的相应关系，正确做法是检查它们提供的质保书(化学成分和机械性能)，以确定该钢种与我国哪个钢种是可代替的。以强度为依据的各国钢材与我国钢材相应关系列于下表 。 钢结构的设计方法 公桥规的设计方法 基于容许应力的设计表达式 一般K=1.7，考虑匀质系数、超载系数、工作条件系数。 建筑钢结构 采用近似概率极限状态法设计 钢结构设计原理 Design Principles of Steel Structure 第一章 绪 论 概率极限状态设计法 （1）承载能力极限状态 结构或构件达到最大承载能力或出现不适于继续承载的变形，包括以下几个方面： 1. 结构的极限状态 整个结构或结构的一部分作为刚体失去平衡（如倾覆等）； 结构构件或连接因超过材料强度而破坏； 结构构件或连接在循环荷载作用下发生的疲劳破坏； 结构构件或连接因过度变形而不适于继续承载； 结构转变为机动体系； 结构或构件丧失稳定（如压屈等）。 钢结构设计原理 Design Principles of Steel Structure 第一章 绪 论 （2）正常使用极限状态 结构或构件达到正常使用或耐久性能的某项规定值： 影响正常使用或外观的变形； 影响正常使用或耐久性能的局部损坏（包括裂缝）； 影响正常使用的振动； 影响正常使用的其它特定状态。 承载力极限状态与正常使用极限状态相比，前者可能导致人身伤亡和大量的财产损失，而后者对生命的危害则较小，主要是引起人们的不适，所以也应该给予足够的重视。 第一章 绪 论 2. 概率极限状态设计原理 设计基本原则：技术先进、经济合理、安全适用、确保质量 0，结构处于可靠状态 功能函数 Z=R-S =0，结构处于极限状态 0，结构处于失效状态 失效概率 可靠指标 一次二阶矩的近似概率方法 fz(Z) pf ?z ??z ?z Z 钢结构设计原理 Design Principles of Steel Structure 第一章 绪 论 b 2.5 2.7 3.2 3.7 4.2 Pf 5×10-3 3.5×10-3 6.9×10-4 1.1×10-4 1.3×10-5 失效概率和可靠指标的对应关系 设计表达式 GB50068-2001《建筑结构可靠度设计统一标准》规定结构构件的极限状态设计表达式，应根据各种