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1、第四篇钢结构及建筑地基基础本篇主要包括钢结构和建筑地基基础两个主要方面的内容.将介绍钢结构材料和钢结构的特点,钢结构构件及钢结构的连接;介绍地基基础的基本规定,地基的计算,无筋扩展基础和柱下钢筋混凝土独立基础.第十二章钢结构简介本章内容:1.了解钢结构的材料和钢结构的特点.重点了解钢结构材料.2.掌握钢结构构件.重点掌握构件的稳定性3.掌握钢结构的连接.重点掌握焊缝连接和螺栓连接12.1钢结构的材料和钢结构的特点钢结构:用热轧型钢,钢板,钢管或冷加工的薄壁型钢等钢材通过焊接、螺栓连接或铆接等方式制造的结构.一、钢结构的材料(一)钢材第十二章钢结构简介低碳钢(含碳量不高于0.2%)Q
2、235低合金高强度结构钢Q345,Q390型钢:工字钢,槽钢,角钢,钢管,H型钢等钢材的表示方法:槽钢,工字钢:I18,I12等角钢:∟100×8,∟100×80×8钢管:300×8(二)连接材料1.焊条(或焊丝)2.普通螺栓和高强度螺栓3.铆钉第十二章钢结构简介二、钢结构的特点(1)钢材的材质均匀,和力学计算的假定较为符合.(2)钢材的强度高,抗拉和抗压性能好,可以减轻自重.(3)钢材的塑性好,抗冲击韧性强,适宜于承受动力荷载和对抗震能力要求高的结构.(4)钢结构加工制造简便、构件精确度高,施工周期短.(5)耐腐蚀性能差12.2钢结构构件根据构件受力情形:轴心受力构件、受弯构件、
3、偏心受力构件等.第十二章钢结构简介一、轴心受力构件1.截面形式:实腹式,格构式第十二章钢结构简介2.计算内容:(1)轴心受拉构件:强度,刚度(长细比)(2)轴心受压构件:强度,刚度,稳定性(整体稳定性和局部稳定性)3.受压构件整体稳定性(1)整体失稳:轴心受压构件有可能在截面平均应力低于钢材屈服强度之前,由于外力的轻微扰动就可能使构件产生较大的弯曲变形或扭转变形从而导致丧失承载力(如图).第十二章钢结构简介(2)整体稳定的计算:轴心受压构件的稳定性系数.3.受压构件局部稳定性(1)局部失稳:轴心受压构件,有可能在丧失整体稳定或达到受压承载力之前,薄板先发生屈曲(板件偏离原来的平面位
4、置而发生波状鼓曲).(2)措施:限制翼缘宽厚比和腹板高厚比第十二章钢结构简介二受弯构件(钢梁)(一)钢梁的受弯,受剪和局部受压计算1.受弯计算直接承受动力荷载:材料力学公式第十二章钢结构简介承受静力荷载或间接承受动力荷载:考虑截面塑性发展系数2.受剪:按材料力学公式计算最大剪应力,并且不应超过钢材的抗剪强度设计值.3.局部受压:钢梁承受局部集中荷载时,需进行局部受压计算.第十二章钢结构简介(二)钢梁的整体稳定性的计算1.梁丧失整体稳定性:当荷载达到某一数值后,梁在扰力作用下可能突然发生侧向弯曲和扭转,由于变形很快增加,导致梁不能继续承载.第十二章钢结构简介2.影响钢梁整体稳定性的主
5、要因素:(1)梁侧向支撑点的距离l或无支跨度l0(l或l0越小稳定性越好)(2)梁的截面尺寸和惯性矩(增加受压翼缘的宽度,可显著提高整体稳定性)(3)梁端支承对截面的约束(约束使梁的侧向计算长度减小,从而提高稳定性)(4)荷载类型和作用位置(跨中点一个集中荷载时对稳定有利,纯弯曲对稳定不利;荷载作用于受压翼缘,整体稳定性降低;荷载作用于下翼缘时整体稳定性提高).3.梁整体稳定性计算第十二章钢结构简介(三)钢梁的局部稳定1.受压翼缘:限制翼缘宽厚比2.腹板:限制腹板高厚比3.设置横向加劲肋和纵向加劲肋第十二章钢结构简介(三)刚度验算(挠度)三、拉弯构件和压弯构件1.截面形式第十二章钢
6、结构简介2.计算内容:(1)拉弯构件:强度,刚度(长细比)(2)压弯构件:强度,刚度,整体稳定性(平面内整体稳定性和平面外整体稳定性),局部稳定性(3)压弯构件应力状态第十二章钢结构简介12.3钢结构的连接一、焊缝连接优点:灵活方便,构造简单,易于采用自动化操作,焊接不削弱截面,节省钢材,密封性好,刚度大.缺点:施工质量难控制(焊接残余应力和残余变形);焊接对疲劳和脆断敏感,在低温下更易断裂.(一)焊接方法主要方法:电弧焊其它方法:电阻焊电弧焊:手工电弧焊和自动或半自动埋弧电弧焊(如图)第十二章钢结构简介(二)焊缝连接形式及焊缝形式1.焊缝连接形式:平接,搭接,T形连接和角接等.2
7、.主要焊缝形式:对接焊缝和角焊缝第十二章钢结构简介对接焊缝:正对接焊缝,斜对接焊缝角焊缝:正面角焊缝,侧面角焊缝第十二章钢结构简介(三)焊缝的计算和构造1.对接焊缝2.角焊缝直角角焊缝:斜角角焊缝:第十二章钢结构简介焊角尺寸:焊缝有效高度:第十二章钢结构简介二螺栓连接(一)螺栓的布置和排列螺栓的孔径:对加工精度要求高的A,B级螺栓,与杆径相同;对一般钢结构采用C级螺栓,孔径比杆径大1—1.5mm.第十二章钢结构简介高强度螺栓采用材料强度为普通螺栓的3-4倍,其布置和排
