钢结构设计原理钢结构的材料.pptxVIP

会计学;§2-1建筑钢材的基本要求 较高的强度---fy , fu较高 足够的变形能力---良好的塑、韧性 良好的加工性能---冷、热加工及可焊性能好 另外，在低温下、高温下及腐蚀性环境中，要求钢材具有相当的适应能力; 根据以上要求，我国《现行钢结构设计规范》GB50017-2003推荐承重结构钢材:Q235、 Q345 、 Q390、 Q420钢;第3页/共45页;一、钢材的两种破坏形式?塑性破坏和脆性破坏;2、脆性破坏： 　1）现象：在破坏前无明显变形，平均应力也小（一 般小于屈服点），脆性破坏断口平直，呈有光泽的晶粒 状。?;二、单向均匀应力作用下的静力工作性能 单向拉伸试验：;第7页/共45页; 为了简化计算，通常假定屈服点之前材料为完全弹性的， 屈服点之后变为一塑性材料（如图所示）。因此钢结构在 按弹性设计时，以屈服点 作为强度计算的依据，并据以 确定钢材的强度设计值；在按塑性设计时，则有意识地利 用材料的塑性性质获得节约钢材的效果。 ;由应力—应变图得到的几个结论： ;塑性：钢材的塑性是指钢材受力时，在应力达到 fy以后，能产生显著的塑性变形，而不立即断裂的性质。;;; 钢材的可焊性是指在一定工艺和结构条件下，钢材经过焊接 能够获得良好的焊接接头的性能。 可焊性分为施工上的可焊性和使用性能上的可焊性。 施工上的可焊性指对产生裂纹的敏感性，使用性能上的可焊 指焊接构件在焊接后的力学性能是否低于母材。 ;§2-3影响钢材性能的主要因素;二、影响钢材性能的主要因素 1、化学成分的影响 碳C:是除铁以外的最主要元素，C元素含量提高，钢材强度提高，塑、韧性下降，可焊性和抗腐蚀性能恶化。 《规范》推荐的建筑用钢材含碳量 ;磷P、硫S：有害的元素，使钢材的塑性、韧性、可焊性和疲劳强度降低。S元素使钢材产生“热脆”现象，P元素使钢材产生“冷脆”现象。 在钢材中含量 ; 两种硬化的结果都使钢材的强度提高，塑、韧性下降。 4、温度的影响 温度升高，强度下降，塑、韧性提高。（但当t=2500左右时，强度提高，塑、韧性下降-“兰脆”现象） 温度下降，强度提高，塑、韧性下降，特别是冲击韧性随温度变化较大-??低温冷脆”现象。 5、应力集中的影响 应力集中现象：实际的钢结构中，不可避免地存在着孔洞、槽口、凹角、厚度或形状改变，这时，在钢结构中的应力不再能保持均匀分布，某些点上产生局部高峰应力，另外点上相应应力降低，即形成所谓的应力集中。见书P23图2-9。 ;第18页/共45页;;钢材屈服条件;一般三向应力有一向较小，可以忽略,呈平面应力状态。则上述公式简化为：;纯剪时，则有： ;如：Q235-A-F; Q235-B;（２）钢材质量级别不同，只要是Q235钢，其由拉伸试验得 来的三个力学性能指标抗拉强度(极限强度)、伸长率和屈服点 都相同。但这三个指标中的屈服强度和伸长率随着钢材厚度分 级降低，抗拉强度则不随厚度变化。;2、低合金结构钢 国家标准（GB/T1591-94)规定，不用钢的的品种表示钢的牌号，采用与碳素结构钢相同的表示方法。;3、优质碳素结构钢 与普通碳素钢的区别主要在于钢中含杂质元素较少,硫、磷含 量也少（≤0.040%），其他缺陷的限制也较严格，具有较好的综合性能。优质 碳素钢的牌号用钢中平均含碳量的万分数表示，如用于高强螺栓的45号钢 表示 平均含碳量为0.45%，优质碳素钢在一般钢结构中使用较 少，仅用作高强度螺栓等有特殊要求的零件。;1）薄板：厚:0.35～4mm， 宽:500～1800mm，长:0.4～6m;2、热轧型钢;;§2-6钢材的疲劳（自学）;疲劳：钢材在连续反复荷载作用下，虽然应力还低于极 限强度，甚至应力还低于屈服点，而发生的断裂。 ??? 钢材在疲劳破坏之前，并不出现明显的变形和局部收 缩，它和脆性破坏一样，是一种突然发生的断裂。 ??? 钢材的疲劳过程可分为裂纹的形成，裂纹缓慢扩展和 最后迅速断裂三个阶段。 ??? 疲劳强度与反复荷载引起的应力种类（拉应力、压应 力、剪应力和复杂应力等）、应力循环形式、应力循环 次数、应力集中程度和残余应力等有关。 ;对钢结构进行疲劳计算时有如下规定： ??? 1）承受动力荷载重复作用的钢结构构件及其连接， 当应力变化循环次数n等于或大于105次时，应进行疲劳 计算； ??? 2）在应力循环中不出现拉应力的部位，可不计算 疲劳； ??? 3）计算疲劳时，应采用荷载的标准值； ??? 4）对于直接承受动力荷载的结构，计算疲劳时，动 力荷载标准值不应乘以动力系数； ??? 5）计算吊车梁或吊车桁架及其制动结构的疲劳时， 吊车荷载应按作用在跨间内起重量最大的一台吊车确定。 ;二、疲劳计