钢结构作业钤建勋2014—08

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1、研究生考试试卷成绩考试科目：钢结构设计原理阅卷人：赵根田专业：建筑与土木工程学号：2014022388姓名：钤建勋1、考前研究生将上述项目填写清楚；2、字迹要清晰；3、教师将试卷、答案一起送研究生学院归档。年月日钢结构设计原理读书笔记第一章钢结构的基本性能建筑工程中，钢结构所用的钢材都是塑性比较好的材料，在拉力作用下，应力-应变曲线在超过弹性后有明显的屈服点和一段屈服平台，然后进入强化阶段。传统的钢结构设计，以屈服点作为钢材强度的极限，并把局部屈服作为承载能力的准则。目前利用塑性的设计方法已经提上了日程。钢材和其他建筑

2、结构材料相比，强度要高得多。在同样的荷载条件下，钢结构构件截面小，截面组成部分的厚度也小。因此，稳定问题在钢结构设计中是一个突出的问题。建筑结构钢材有较好的韧性。因此，钢结构是承受动荷载的重要结构。钢材的韧性也不是一成不变的。材质、板厚、受力状态、温度等都会对它产生影响。钢材的生产及其对材性的影响建筑结构所用的钢材包括两大类：一类是热轧型钢和钢板；另一类是冷成型（冷弯、冷冲、冷轧）的薄壁型钢和压型钢板。一、钢的熔炼冶炼按需要生产的钢号进行，它决定钢材的主要化学成分。炼钢的原料为99%钢水+废钢+合金元素。平炉炼钢的质量

3、优于转炉炼钢的质量。目前，我国采用转炉炼钢，转炉钢具有投资少、建厂快、生产效率高、原料适应性强等优点。二、钢的脱氧脱氧的手段是在钢液中加入和氧的亲和力比铁高的锰、硅和铝。脱氧的程度对钢材的质量颇有影响。三、钢的轧制辊轧是型钢和钢板成型的工序，是二次熔炼的过程，可以改善钢材的性能。辊轧分热轧和冷轧，以前者为主。冷轧只用于生产小号型钢和薄板。判断钢结构事故应考虑以下几个方面，化学成分不均匀；C、S、P偏析，含量外多、内少；厚钢板要抽查检验是否有层间撕裂，利用超声波或X射线探伤。四、矫直和热处理钢材热轧冷却后存在残余应力，因

4、此矫直后的残余应力应是对原始残余应力进行重新分布。重分布使翼缘原始残余应力峰值有所降低，将减轻用作压杆时的不利作用。矫直有两种方法，辊床调直和顶直。热处理可以改变钢材性能，建筑钢材一般以热轧状态交货，不进行热处理。热处理包括调质热处理和正火。调质热处理包括淬火和高温回火两道工序。五、钢材的匀质和等向性钢材内部化学元素的分布不是完全均匀的。钢锭的四周部分含碳减少，从周边到中心碳逐渐增多，硫、磷等杂质也聚集在冷却较慢的部分，形成偏析。型钢截面上不同部分的屈服点有差别，是力学性质上的一种非匀质现象。测试力学性能的方法是在翼缘

5、上切取试样确定屈服点比在腹板上取样更能反映材料的实际性能。钢材内部存在残余应力，从力学角度来说也是一种不均匀性。钢板的各向异性，表现在三个方向的受力性能。沿轧制方向力学性能最好，横向稍差。钢板如有分层，则沿厚度方向性能最差。是否分层，需用超声波等手段探伤。对于比较重要的结构，一是对钢材进行探伤检查，并限制局部分层的面积，二是在设计时注意避免垂直于板面受拉和焊缝收缩造成层间撕裂。加工对钢构件性能的影响一、加工对钢构件性能的影响钢结构的建造过程分为热加工、冷加工和冷作硬化。热加工，如钻孔切割，影响残余应力。冷加工使钢材的强

6、度提高，塑性和韧性下降。1、冷加工的影响冷加工考虑的因素有屈服强度、抗拉强度、冷弯性能。冷加工后，钢材的强度有所提高，但塑性和冲击韧性降低。2、热加工的影响热加工包括火焰切割、乙炔切割和焊接。焊接和焰割对钢材焊接造成以下后果，焊缝金属具有铸造组织，不同于轧制钢材，焊缝性能不如母材好，但强度高；焊弧的高温使邻近焊缝的钢材发生组织变化，焊缝附近性能不好，形成热影响区，热影响区包括过热区、正火区和部分重结晶区，在疲劳情况下，热影响区容易破坏；局部性的高温使钢材发生塑性变形，冷却后存在残余应力，残余应力产生的原因是熔化铁水膨胀

7、，未熔化部分对其产生的应力。焊接构件的残余应力和热轧构件的一样，在整个截面上拉压两部分应力自相平衡，不同的是焊接构件在焊缝及其近旁的残余拉应力特别高。三条焊缝情况要避免交叉，如不能避免，将次要焊缝断开，不要贯通。在制造厂对焊接结构的零件下料时，要考虑施焊后冷却的收缩而把材料适当放长。如果两个构件受到相连的刚性部分牵制而不能收缩，则整个构件将产生拉应力，这是另一种残余应力，叫做反作用残余应力。3、热矫正和热成型常用的矫正方法是进行局部加热，使其冷却后产生反向变形。为了防止淬火效应，加热温度不应超过900℃，钢结构规范规定

8、，低合金钢在加热矫正后应自然冷却。热加工成型的构件需要加热到900～1000℃。外界作用对钢结构性能的影响外界作用包括钢结构建成后的使用荷载和大气作用等。一、多轴应力的影响二、加荷速率的影响三、循环加载的影响四、低温和腐蚀性介质的影响五、高温的影响第二章钢结构稳定问题概述钢结构承载能力极限状态可以出现于下列六种情况：1、整个结构或