钢结构设计原理期末总结(第一章、第二章)

中南大学土木工程学院工民建方向钢结构设计原理期末复习总结制作人：WX老师：蔡勇Chapter1绪论1.钢结构的优缺点a.优点：（1）轻质高强——（2）质地均匀，各向同性——①塑性韧性好→③抗震性能好——②计算与实际相符，安全可靠度高（3）工业化程度高——工期短（4）具有可焊性——封闭性能好（5）250℃内钢材性质变化很小——耐热性较好（6）易加固维修，拆卸或改建——经济，绿色，环保b.缺点：（1）造价相对昂贵（2）耐锈蚀性差（3）耐火性差（4）压力与弯矩等作用下存在构件局部与结构整体失稳问题（5）低温下易脆断2.钢结构用于土木工程时的主要结构形式（1）重型工业厂房（2）高层房屋建筑（3）大跨度结构（4）高耸结构（5）板壳结构（6）移动性结构3.各种钢结构形式中组成构件的分类Chapter2钢结构材料1.1.1.1.钢结构对钢材的要求Ⅰ钢材力学性能（机械性能）的要求a.有较高的强度——①屈服强度fy高→减小构件截面尺寸，节约钢材，降低造价——②抗拉强度fu高→增加结构的安全储备b.塑性好——避免脆性破坏，提高构件延性，提高抗震能力c.冲击韧性好——提高结构抗动力荷载的能力，避免裂纹和脆性断裂d.冷加工性能好——保证钢材加工过程中不发生裂纹或脆断Ⅱ其它性能要求a.可焊性好——①施工可焊性→焊缝金属和近缝区钢材不发生裂纹②使用可焊性→焊缝和焊接热影响区的力学性能不低于母材的力学性能b.耐久性好——钢结构的使用寿命2.2.2.2.钢材的工作性能及相应的评定指标和试验确定Ⅰ单向均匀受拉的静力拉伸试验应力应变曲线a.弹性阶段b.屈服阶段c.强化阶段d.颈缩阶段Ⅱ钢材的主要工作性能——评定指标a.强度——①屈服强度fy→设计时钢材可达到的最大应力，即强度标准值——②抗拉强度fu→钢材破坏前所能承受的最大应力中南大学土木工程学院工民建方向钢结构设计原理期末复习总结制作人：WX老师：蔡勇——③强屈比fu/fy≥1.2→钢材强度储备系数b.塑性——概念：指应力超过屈服点后，试件产生明显的残余塑性变形而不断裂的性质——①伸长率δ=(l-l0)/l0→表示钢材断裂前发生塑性变形的能力，愈大塑性愈好——②断面收缩率ψ=(A0-A)/A0→表示试件颈缩区横断面面积在断裂前后的相对减缩c.冲击韧性——概念：指钢材在塑性变形和断裂过程中吸收能量与抵抗冲击荷载的能力d.冷弯性能——概念：指钢材在冷加工(常温加工)时，对产生裂缝的抵抗能力e.可焊性——概念：指钢材经过焊接能够获得良好的焊接接头的性能f.耐久性——概念：耐腐蚀性，抗疲劳性和耐时效性g.Z向伸缩率——概念：当钢材较厚或承受沿厚度方向的拉力时，所要求的沿板厚方向的收缩率——防止沿厚度方向的分层与撕裂3.应力比、应力幅、应力循环次数的概念及相互关系Ⅰ相关概念a.应力比ρ=σmin/σmax——指反复荷载引起的应力循环中绝对值最小的峰值应力σmin与绝对值最大的峰值应力σmax的比值。b.应力幅Δσ=σmax-σmin——c.应力循环次数N=c×Δσ-β——Ⅱ相互关系4.4.4.4.影响钢材性能的一般因素a.化学成分的影响：（直接影响钢的组织构造，从而影响钢的力学性能）①碳——优点：含量↑，屈服强度与抗拉强度↑缺点：塑性、低温冲击韧性、可焊性、耐腐蚀性、疲劳强度、冷弯性能↓②硅——作脱氧剂，用以制成质量较高的镇静钢适量(0.1%~0.3%)→强度↑超量(达1%左右)→降低钢材的塑性，冲击韧性，抗锈性和可焊性③锰——弱脱氧剂④钒——提高钢材强度和抗锈蚀性能⑤硫——有害元素，降低钢材的塑性，冲击韧性，疲劳强度和抗锈性⑥磷——有害元素，提高强度与抗锈性，但严重降低塑性，冲击韧性与冷弯性⑦氧——有害元素，是钢材发生热脆⑦氮——有害元素，是钢材发生冷脆b.生产过程的影响：冶炼，浇铸，轧制c.时效的影响：使钢材强度（屈服点和抗拉强度）提高，塑性降低d.冷作硬化的影响：钢结构制造时，在冷加工过程中引起的钢材硬化现象。e.温度的影响：低温冷脆现象，冷脆转变温度越低，钢材的韧性越好。f.应力集中的影响：应力集中促使钢材变脆，可能使局部区域提前出现塑性变形5.钢结构用钢材的分类、规格及选用原则Ⅰ分类：a.碳素结构钢①牌号：Q195，Q215，Q235，Q255，Q275②含义：Q——屈服强度阿拉伯数字——屈服强度大小③质量分级：[A]、[B]、[C]、[D]由低到高四级④脱氧方法：Z镇静钢，b半镇静钢，F沸腾钢，TZ特殊镇静钢⑤对应关系：[A]级与[B]级→Z(默认)、b、F[C]级→Z[D]级→TZb.低合金钢中南大学土木工程学院工民建方向钢结构设计原理期末复习总结制作人：WX老师：蔡勇①牌号：Q295，Q345，Q390，Q420，Q460②质量分级：[A]、[B]、[C]、[D]、[E]由低到高五级③脱氧方法：镇静钢或特殊镇静钢⑤对应关系：Ⅱ规格：a.热轧厚板“—厚度×宽度×长度”b.薄钢板c.热轧型钢①角钢——主要用途：——等边角钢“∟边长×厚度”——不等边角钢“∟长边×短边×厚度”②工字钢——主用用途：用于受弯构件——普通工字钢“I+号数(截面高度cm)+a/b/c腹板厚度类型”——轻型工字钢“Q+I+号数(截面高度cm）”③槽钢——主要用途：次要的受弯构件如檀条等——符号“［型号(截面高度cm+腹板厚度类型a/b/c)”④H型钢⑤T型钢d.冷弯薄壁型钢