《钢结构的特》PPT课件.ppt

二、钢结构的特点,一、优点材质均匀，和力学计算的假定比较符合。强度高，重量轻。塑性和韧性好，具有良好的抗震性能。工业化程度高，工期短。密封性好。二、缺点造价相对较贵耐锈蚀性差耐火性差,第二节 钢结构的构件类型,轴心受力构件受弯构件拉弯构件和压弯构件,钢结构可能的破坏形式,结构的脆性断裂结构的塑性破坏结构的疲劳破坏结构的损伤累积破坏结构的整体失稳结构和构件的局部失稳,结构的损伤累积破坏,土木工程结构在施工过程和使用期间，总会受到各种不利因素（如施工过程中的损伤，材料老化、锈蚀等）或灾害因素（如地震、强风等）的作用，使结构某一部分发生损伤。如果该结构继续使用，随着时间增长，结构的损伤不断积累而导致破坏，称为损伤累积破坏。,结构的整体失稳 结构所承受的外荷载尚未达到按强度计算得到的结构破坏荷载时，结构已不能承担荷载，并产生较大变形，整个结构偏离原来的平衡位置而倒塌。结构和构件的局部失稳 结构或构件在保持整体稳定的条件下，结构中的局部构件或结构中的板件已不能承受外荷载的作用而失去稳定。构件：受压柱、受弯梁 板件：受压翼缘、受压腹板,第六节 钢结构的连接,钢结构连接的基本方式(1),铆钉连接,螺栓连接,焊缝连接,钢结构的基本连接方式,钢结构连接的基本方式(2),钢结构的基本连接方式,钢结构连接的基本方式(3),现代钢结构最基本的连接方式，应用最广泛,优点,构造简单 任何形状的构件可直接连接，无需辅助零配件省工省料 加工方便，不需打孔钻眼，不削弱截面施工快速 可自动化操作连接的密闭性好，刚度大，整体性好,焊接的特点,钢结构连接的基本方式(4),螺栓连接的特点,钢结构连接的基本方式(5),优点,塑性、韧性好，动力性能好,缺点,费料、加热铆合过程极其费工,铆钉连接的特点,钢结构连接的基本方式(6),栓钉将钢板与混凝土板连接起来栓钉承受剪力,栓（焊）钉连接的特点,钢结构连接的基本方式(7),射钉枪,用于薄壁构件（压型钢板屋面板、墙板与梁、柱）的连接可采用射枪、铆枪等专用工具安装,射钉、自攻螺钉的特点,钢结构连接的基本方式(8),基本连接方式对比,焊接连接形式及特性（1）,根据焊件相对位置根据焊缝构造根据焊缝连续性根据施焊位置,平接搭接顶接（T形）角接对接焊缝（直缝和斜缝）角焊缝（侧缝和端缝）组合形式连续焊间断焊俯焊立焊横焊仰焊,平接（对接焊缝）,搭接（角焊缝）,顶接（T型连接）,对接焊缝,角焊缝,焊缝形式焊缝的不同分类,焊接连接形式及特性（2）,用料经济，传力平稳，动力性能好较厚的板需开剖口，费工,施工简便传力不均，应力集中严重，搭接时费料,焊缝形式对接焊缝与角焊缝,焊接连接形式及特性（3）,间断焊缝,连续焊缝,不重要或受力小的构件，可采用间断焊缝连接,焊缝形式连续焊缝与间断焊缝,焊接连接形式及特性（4）,焊缝形式施焊方位,对接焊缝的计算（1）,确定计算截面上的内力（荷载效应）注意点：防止内力漏项2.确定焊缝质量检验等级 根据结构重要性、荷载特性、焊缝形式、工作环境以及应力状态等对接焊缝一般均有全熔透要求，等级为二级或一级 3.确定焊缝强度设计值 抗拉强度 抗压强度 抗剪强度 4.计算焊缝截面特性 截面面积A、惯性矩I、截面模量W、面积矩S等5.应力计算6.强度校核,计算步骤,对接焊缝的计算（2）,N 轴心拉力或压力tw 焊缝厚度（不同板连接时为较小板厚）lw 焊缝计算长度，有引弧板lwL，无引弧板lwL2t（较小板厚）对接焊缝抗拉或抗压设计强度强度,焊缝应力验算,式中：,典型节点（1）焊缝轴心受力直缝,直缝,对接焊缝的计算（3）,焊缝应力简化验算,规范规定当，可不验算。,斜缝,典型节点（1）焊缝轴心受力斜缝,对接焊缝的计算（4）,应力分布,应力分布,典型节点（2）梁的拼接弯矩、剪力、轴力作用,对接焊缝的计算（5）,典型节点（3）牛腿焊接弯矩、剪力作用,对接焊缝的计算（6）,焊缝有效抗剪面积，,整个焊缝截面的面积；,典型节点（4）牛腿焊接弯矩、剪力、轴力作用,角焊缝的构造（1）,角焊缝截面,（1）按两焊角边夹角划分,除钢管结构外,对于135o或60o斜角角焊缝,不宜用作受力焊缝。,角焊缝的构造（2）,普通型,深熔型,平坡型,角焊缝截面,（2）按焊缝截面形式划分,在直接承受动力荷载的结构中，正面角焊缝宜采用平坦型，且长边沿内力方向；,角焊缝的构造（3）,不应太小 否则不能焊透，导致实际承载力不足 焊缝冷却太快容易开裂,（1）角焊缝焊脚尺寸 hf,不应太大 否则焊缝冷却后产生较大变形 较薄焊件容易烧穿,角焊缝截面尺寸,焊脚尺寸是指角焊缝根角至焊缝截面外边缘（焊趾）的尺寸,角焊缝的构造（4）,（2）最大焊脚尺寸hf,max,角焊缝截面尺寸,hf,max1.2t1 式中:t1-较薄焊件厚度。,对于板件边缘的角焊缝：,当 t6mm时，hf,maxt；当 t 6mm时，hf,max t-(12)mm；,钢管构件除外,对圆孔或槽孔内的角焊缝，焊脚尺寸尚不宜大于圆孔直径或槽孔短径的1/3,角焊缝的构造（5）,（3）最小焊脚尺寸hf,min,角焊缝截面尺寸,式中:t2-较厚焊件厚度。,当t24mm时,hf,min=t2另:对于自动埋弧焊hf,min可减去1mm;对于T型连接单面角焊缝hf,min应加上1mm;,角焊缝的构造（6）,（4）侧缝的最大计算长度,角焊缝截面尺寸,当实际长度大于以上值时，计算时不考虑超过部分的强度；但当内力沿侧焊缝全长分布时，不受上式限制。,（5）角焊缝的最小计算长度,当焊件的焊接长度不受限制时，在满足最大焊缝长度的要求下，小而长的焊缝比大而短的焊缝好！,角焊缝的构造（7）,（6）搭接连接的构造要求,角焊缝截面尺寸,板件与节点板的连接仅用两侧缝焊接时：A、为避免应力传递过分弯折导致应力不均：,B、为避免焊缝横向收缩引起的板件拱曲太大：,不满足此条件时，应加塞焊或采用三面围焊！,角焊缝的构造（8）,（6）搭接连接的构造要求,角焊缝截面尺寸,C、角焊缝的端部位于构件转角处时，应作2hf的绕角焊，且转角处必须连续施焊。,D、在搭接连接中，搭接长度不得小于焊件较小厚度的5倍，且不得小于25mm。,角焊缝的构造（9）,（7）构造要求汇总,角焊缝截面尺寸,角焊缝的受力特点（1）,侧缝的应力状态,主要受剪应力，分布不均，两头大中间小，焊缝越长应力不均匀程度越高强度相对较低，塑性较好破坏常发生在近似45斜平面上,角焊缝的受力特点（2）,计算焊缝长度,lw 每条连续焊缝的长度2h f（每端扣h f）,角焊缝的计算截面,h-焊缝厚度、h1熔深h2凸度、d焊趾、e焊根,角焊缝的受力特点（3）,破坏面,试验公式,角焊缝的计算应力,角焊缝的受力特点（4）,简化公式,f,危险点,角焊缝的计算应力,角焊缝的计算（1）,计算步骤,焊缝（焊缝群）内力分析,角焊缝的计算（2）,两边侧焊,两边端焊,典型节点（1）拼接板连接 承受轴力N作用,角焊缝的计算（3）,验算,四周围焊,当焊缝受直接动力荷载时：,N1lw1,N2，lw2,简化验算 无论静载、动载,典型节点（1）拼接板连接 承受轴力N作用,普通螺栓连接的构造(1),普通螺栓的分类,普通螺栓连接的构造(2),A级B级区别：仅尺寸不同，A级d24，L 150mm；B级d24，L150mm,I 类孔：孔壁粗糙度小，孔径偏差允许+0.25mm，对应A、B级螺栓II类孔：孔壁粗糙度大，孔径偏差允许+1mm，对应C级螺栓,普通螺栓的分类,普通螺栓连接的构造(3),螺栓群的排列,普通螺栓连接的构造(4),螺栓最大和最小容许间距,螺栓群的排列,普通螺栓受力特点和设计承载力（1）,剪力螺栓 受力垂直螺杆，螺杆承剪、孔壁承压。连接件有错动趋势拉力螺栓 受力平行螺杆，螺杆承拉。连接件有脱开趋势。,依据受力方式,剪力螺栓,拉力螺栓,普通螺栓的受力,普通螺栓受力特点和设计承载力（2）,（1）螺栓剪断（板较厚，螺栓较细）,（2）钢板孔壁挤压破坏（板较薄，螺栓较粗）,普通受剪螺栓的传力机理,螺栓安装拧紧后，在工作荷载的作用下，被夹紧的板件相对滑动，在相反的方向螺杆靠紧孔壁，导致螺杆受剪切作用，孔壁受压力作用，直至螺杆剪断或孔壁受压破坏,普通螺栓受力特点和设计承载力（3）,（1）螺栓剪断（板较厚，螺栓较细）,（2）钢板孔壁挤压破坏（板较薄，螺栓较粗）,（3）钢板拉断（板开孔，截面削弱）,（4）钢板剪坏（螺栓端距过小）,（5）螺栓弯曲破坏（板过厚，螺栓细长）,普通受剪螺栓的破坏模式,普通螺栓受力特点和设计承载力（4）,受拉螺栓的破坏模式,螺杆净截面达到设计承载力而被拉坏计算控制 螺纹滑牙破坏构造控制,普通螺栓受力特点和设计承载力（5）,产生撬力的原因 角钢抗弯刚度不足，水平肢有较大变形对螺栓受力影响 使螺栓拉力增大减小撬力的措施 增强角钢抗弯刚度，加大厚度或增设加劲肋,螺栓拉力：Pf=N/2+V 刚度越小，V 越大,拉力螺栓撬力的概念,高强度螺栓连接的构造（1）,按材质分类,按受力状况分类,高强度螺栓的分类,高强度螺栓连接的构造（2）,高强度螺栓的传力机理,高强度螺栓连接的构造（3）,外力可超过摩擦力，经滑移后由螺杆承剪承压。,高强度螺栓的设计准则,高强度螺栓连接的构造（4）,高强度螺栓设计预拉力 P（kN）,摩擦系数,高强度设计参数,