第11章建筑钢材的性能讲义.pptVIP

假设有三个应力幅水平相同的变幅疲劳 每一个应力幅水平均可列出以下公式 代入Miner准则后 最后得常幅等效应力幅 推导： 11.4.3 疲劳验算中一些值得注意的问题 （1）疲劳验算仍然采用容许应力设计方法，采用标准荷载进行弹性分析求内力（并不采用任何动力系数），用容许应力幅作为疲劳强度。 （2）当遇到规范规定的8种以外的连接构造时，应进行专门的研究。 （3）理论和试验均证明，只要在构件和连接中存在高达屈服点的残余拉应力，即使在完全的循环压应力作用下，当其幅值超过容许应力幅时也会产生裂纹，但裂纹产生同时，残余拉应力会获得充分的释放，此后在循环压应力环境下，裂纹会自动停止，不继续扩展。所以规范规定，在应力循环中不出现拉应力的部位可不必计算疲劳。 （4）由于规范推荐钢种的静力强度对焊接构件和连接的疲劳强度无显著影响，故可以认为，疲劳容许应力幅与钢种无关。显然，当某类型的构件和连接的承载力由疲劳强度起控制作用时，采用高强钢材往往不能充分发挥作用。决定局部应力状态的构造细节是控制疲劳强度的关键因素。 11.5 结构钢材选用 较高的强度：屈服点fy是衡量结构承载能力的指标，提高其值高可以减轻结构自重、节约钢材和降低造价。抗拉强度fu是衡量钢材在经历较大塑性变形后的抗拉能力，提高其值高可增加结构的安全保证或安全储备。 较高的塑性和韧性：保证结构在静力荷载和动力荷载作用下有足够的应变能力。 良好的工艺性能：包括冷加工、热加工和可焊性能 11.5.1钢结构对材料的要求 11.5.2钢材的选用 结构的重要性：一、二、三级 荷载特征：结构所承受的荷载可为静力或动力的；经常作用、有时作用或偶然出现的；经常满载或经常不满载等 连接方式：焊接结构钢材的质量要求应高于同样情况的非焊接结构，碳、硫、磷等有害元素的含量应较低，塑性和韧性应较好，而且还应该具有含碳量的合格保证 结构的工作环境温度：对经常处于或可能处于较低负温下工作的钢结构、尤其是焊接结构，应选用化学成分和机械性能质量较好和脆性转变温度低于结构工作环境温度的钢材 钢材的厚度：厚度大的钢材其强度、冲击韧性和焊接性能都较差，且易产生三向残余应力。构件厚度大的焊接结构应采用质量好的钢材。 钢材的选用 承重结构的钢材宜选用Q235钢、Q345钢、Q390钢和Q420钢 结构钢材应具有抗拉强度、伸长率、屈服强度和硫、磷含量的合格保证 需要验算疲劳的以及主要的受拉和受弯焊接结构的钢材，应具有常温冲击韧性的保证（B级） 重要的承重结构不宜采用Q235沸腾钢 结构类别 结构工作温度 要求下列低温冲击韧性合格保证 0℃ -20℃ -40℃ 要求验算疲劳的焊接结构或构件 0℃≥t＞-20℃ Q235C Q345C Q390D Q420D － t≤-20℃ － Q235D Q345D Q390E Q420E 要求验算疲劳的非焊接结构或构件 t≤-20℃ Q235C Q345C Q390D Q420D － 表11-5 需验算疲劳的钢材选择表 11.6.1 材料强度的取值方法 取值依据 塑性材料强度取屈服值（无明显流动的塑性材料取名义屈服值） 脆性材料强度取强度极限 强度值分布规律 随机变量 正态分布 强度特征值 平均值 标准差 变异系数 11.6 钢材及其连接的强度取值 材料强度的取值方法 材料强度标准值 在正常情况下，可能出现的材料强度最小值。按《统一标准》材料强度标准值取95%的保证率即 材料强度设计值 为满足可靠度要求，将材料强度标准值除以大于1的系数得出的强度值 材料分项系数，由可靠度指标和材料性质决定 结构钢材强度设计值 抗拉、抗压和抗弯强度设计值 ，对钢结构中Q235钢γ取1.087，对Q345钢、Q390钢和Q420钢γ取1.111 抗剪强度设计值 端面承压强度设计值 其中抗力分项系数对Q235钢和Q345钢取1.15，对Q390钢和Q420钢取1.175 换算指标 标准值取值依据： 屈服强度（名义）、抗拉强度 抗剪屈服强度（换算） 抗拉强度 11.6.2 钢材及其连接的设计值 钢材的强度设计值 钢铸件 抗拉、抗压和抗弯强度设计值 端面承压强度设计值 抗剪强度设计值 钢材的强度设计值 对接焊缝 对接焊缝的抗压强度设计值 、抗剪强度设计值 取母材的强度值： 抗拉强度设计值： 角焊缝、铆钉、螺栓连接 取材料的抗拉强度为标准值乘一经验系数得设计值 焊缝质量1、2级 焊缝质量3级 角焊缝 钢材的强度设计值折减系数 单面连接的单角钢 按轴心受力计算：强度和连接乘以系数0.85； 按轴心受压计算稳定性：等边角钢乘以0.6＋0.0015λ＝1.0；短边相连的不等边角钢乘以0.5＋0.0025λ＝1.0；长边相连的不等边