第2章(钢结构材料).ppt

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第二章设计方法与材料一钢结构设计方法(一)可靠性和可靠度在规定时间和规定条件下完成预定功能的能力设计使用年限（设计基准期）5年/临时结构25年/易于替换构件50年/普通房屋和构筑物100年/纪念或特别重要 (四)极限状态整个结构或结构一部分超过某一特定状态就不能满足设计规定的某一功能(二)安全等级与结构重要性系数重要，一级或100年，1.125年，0.95一般，二级或50年，1.0次要，三级或5年，0.9(三)失效概率结构不能完成预定功能的概率 承载力极限状态正常使用极限状态极限状态结构/构件达到最大承载力或不适于继续承载的变形结构/构件达到正常使用或耐久性能的某项规定限制(五)概率设计方法容许应力法：结构或构件按荷载标准值计算的最大应力不超过材料的容许应力(2-1)12概率设计方法(2-2) 失效概率：(2-3)ZZ 可靠度指标(2-4)(2-5) *切比雪夫(Chebyshev)不等式(2-6)正常使用极限状态：承载力极限状态： (六)规范设计方法1承载力极限GB50068-2001建筑结构可靠度设计统一标准(2-8) (2-10)(2-11)(1)基本组合(2-9)结构重要性系数永久荷载分项系数，1.2，1.35，1.0，0.9永久荷载标准值产生的应力第1/i个可变荷载分项系数，1.4/1.3,0.0起控制作用的第1个可变荷载产生的应力第i个可变荷载产生的应力第i个可变荷载的组合系数荷载组合系数，0.9，1.0Q235:1.087Q345:1.111(2)偶然组合符合专门规范的规定 2正常使用极限标准组合频遇组合准永久组合(2-12) 二钢结构材料(一)主要性能和破坏形式静力动力1静力单向应力多向应力(1)单向应力强度:fy，fu塑性:δ5，δ10冷弯结论：①理想弹塑性体②以fy为设计依据（名义屈服点0.2%）③塑性破坏：塑性变形大、时间长脆性破坏：无明显变形、瞬时 塑性:δ5，δ10冷弯(2)多向应力三向应力二向应力eq eqeq结论：①多向应力异号，塑性易于发展，塑性区扩大②多向应力同号，塑性难于发展，易发生脆断。eqeq 2动力冲击韧性钢材疲劳(1)冲击韧性AKV或CV，J(2)钢材疲劳低周疲劳高周疲劳常幅交变荷载变幅交变荷载对直接承受动力荷载的构件及其连接，当设计基准期内的应力循环次数超过50000次时需要进行疲劳计算。*不适用于特殊条件下（构件表面温度150度、处于腐蚀性介质环境、焊接后经热处理消除残余应力以及低周高应变疲劳）结构疲劳计算。 影响疲劳强度的因素缺陷/应力集中：八类结构非焊接结构焊接结构循环次数nn=5×106所对应的应力幅为疲劳极限 常幅疲劳荷载标准值，也不采用任何动力系数焊接部位非焊接部位变幅疲劳Miner准则疲劳寿命累积损伤与顺序无关焊接：<1；非焊接：>1 Miner准则 吊车梁疲劳验算 (二)钢材的生产冶炼组织构造加工组织构造组织：渗碳体/珠光体/奥氏体/马氏体…铸造缺陷冶炼炼铁炼钢：电炉/平炉/转炉脱氧和浇注：Mn、Si、Al 加工热加工冷加工热处理退火正火淬火回火规范将钢材按厚度分为四组 (三)影响钢材性能的因素1化学成分1%：碳C、脱氧剂Si/Mn、合金V/Co/Ti杂质S/O/P/N99%Fe2冶金缺陷偏析：化学成分不均匀非金属夹杂：FeS、氧化物裂纹：宏观和微观分层：厚度方向不密合焊接性能 3构造缺陷4硬化冷作硬化时效硬化人工时效5荷载加载速度循环荷载 6温度高温：蓝脆、居里点低温：冷脆T1：脆性转变温度T2：全塑性转变温度Q235B/C/D27JQ345~420B/C/D34JQ345~420E27J (四)建筑用钢种类/规格/选用1种类碳素结构钢GB/T700-1988低合金结构钢GB/T1591-1994优质碳素结构钢GB/T699-1988其它特殊建筑用钢(1)碳素结构钢牌号：Q195、Q215、Q235、Q255和Q275等级：A～D (2)低合金结构钢牌号：Q295、Q345、Q390、Q420和Q460等级：A、B，C～E (3)优质碳素结构钢普通含锰，如45号钢高含锰，如45Mn号钢(4)其它特殊建筑用钢Z向钢：断面收缩率Ψ，GB/T5315-1985铸钢GB/T11352-1989::2规格钢板：-宽×厚型钢冷弯薄壁型钢L长边×短边×厚I截面高度a/b/cHW/M/N→TW/M/N高度×宽×腹板厚×翼缘厚[截面高度a/b/cD外经×厚 3选用(1)依据结构或构件重要性荷载特征连接方法工作条件(2)建议(1)    承重结构宜采用Q235、Q345、Q390和Q420选用其它牌号钢材时，尚应符合相关标准(2)    下列承重结构和构件不宜采用Q235沸腾钢①焊接结构，直接承受动力荷载或振动荷载且需验算疲劳的结构工作稳定低于-20°C时的直接承受动力荷载或振动荷载但可不验算疲劳的结构以及承受静力荷载的受弯及受拉的重要承重结构。工作温度等于或低于-30°C的所有承重结构。②非焊接结构，工作温度等于或低于-20°C的直接承受动力荷载且需验算疲劳的结构。 (3)原则合理选材正确制造正确使用