钢结构基本知识讲授

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1、钢结构基本知识讲授钢结构基本知识讲授钢结构基本知识讲授钢结构基本知识讲授钢结构基本知识讲授钢结构基本知识讲授钢结构基本知识讲授钢结构基本知识讲授钢结构基本知识讲授山东科技大学钢结构工程研究所王来2003年2月第一章概述一、钢结构的特点1、强度高，塑性和韧性好2、材质均匀，符合力学假定3、钢结构制造简便，施工周期短4、钢结构的质量轻强度与密度之比远大于混凝土4、钢结构的质量轻强度与密度之比远大于混凝土5、耐腐蚀性差6、耐热不耐火≮250℃，500～600℃强度为零防火处理：蛭石板、蛭石喷涂、石膏板等7、钢结构的密封性好容器等8、低温冷脆第一

2、章概述二、钢结构的应用范围1、重型厂房结构2、大跨结构3、高层建筑4、塔桅结构4、塔桅结构5、板壳结构容器、储液库、煤气库、管道等6、可移动式结构活动房屋、水工闸门、起重运输机等7、桥梁结构8、轻型钢结构9、承受振动荷载和地震作用的结构第一章概述三、钢结构设计的基本要求1、安全可靠。在运输、安装和使用中，具有足够的强度、刚度和稳定性2、合理选用材料、结构方案和构造措施，满足使用要求2、合理选用材料、结构方案和构造措施，满足使用要求3、节约钢材，减轻自重4、钢结构要便于运输和维护5、尽量注意美观第一章概述四、现代钢结构的发展1、高强度钢材的

3、应用Q235、Q345、Q420、45号钢等2、钢结构设计计算理论的研究与改进2、钢结构设计计算理论的研究与改进3、新型结构形式的应用4、钢—混凝土组合结构的应用5、钢结构优化原理及其应用6、生产制造工业化、产业化第二章钢结构的材料一、钢的种类碳素钢和合金钢1、碳素钢●分结构钢（低碳钢）和工具钢（高碳钢）；●碳素结构钢—《GB700－88》质量等级：A、B、C、D四级；●A—只保证抗拉强度、屈服点和伸长率；B、C、D—保证抗拉强度、屈服点和伸长率、冷弯性能和冲击韧性（分别为＋20℃、0℃和－20℃），同时严格控制C、S、P的极限含量；●钢

4、号：Q235-A、Q235-B、Q235-C、Q235-D等第二章钢结构的材料2、合金钢●分为结构钢、工具钢和特殊钢●结构钢（低合金钢）—《GB/1591－94》质量等级：A、B、C、D、E五级；A、B、C、D、E五级；●A、B、C、D的规定同碳素结构钢，E级要求－40℃的冲击韧性；●钢号：Q345-A、Q390-B、Q420-C、Q235-D等第二章钢结构的材料二、炼钢的种类●转炉钢——质量较差，杂质含量较多。●空气底吹转炉钢——质量甚差，国内已不生产。●空气侧吹转炉钢——质量略差，各项性能不如氧气顶吹转炉钢。●氧气顶吹转炉钢——有害元

5、素少、杂质少、纯洁度高；●氧气顶吹转炉钢——有害元素少、杂质少、纯洁度高；质量和加工性能都接近平炉钢；生产效率高，成本低，投资省，建厂快。●平炉钢——原料广泛，容积大，广量高，冶炼工艺较简单，钢材质量优良，化学成分稳定（偏析度小），机械性能可靠，能冶炼各种用途的钢。缺点为生产成本高，建厂规模大，工期长，投资大。●电炉钢——质量最好，成本最高，土建少用。三、炼钢的脱氧方法●脱氧剂——Mn、Si等●沸腾钢——用Mn脱氧，不充分，质量不好，成本低。●镇静钢——除锰外，还用硅和铝为脱氧剂，脱氧完全，质量好，成本高。第二章钢结构的材料质量好，成本高

6、。●半镇静钢——介于沸腾钢和镇静钢之间。四、钢材的力学性能1、钢材均匀受拉时的力学性能●б—ε曲线五个阶段：①弹性阶段；②弹塑性阶段；③屈服阶段；④强化阶段；⑤颈缩阶段。●强度指标：①屈服强度f；②抗拉强度f第二章钢结构的材料●强度指标：①屈服强度fy；②抗拉强度fu●理想的弹塑性体●塑性性能：①伸长率δ10和δ5；②断面收缩率ψfufpfy00.10.152.522Cfe低碳钢应力—应变曲线应变曲线应力—理想弹塑性体完全弹性体ld0l1l0静力拉伸试验构件理想弹塑性体模型●钢材的物理性能指标：①弹性模量E＝206×103（N/mm2）②

7、剪切模量G＝79×103（N/mm2）；③线膨胀系数α＝12×10-6；④质量密度ρ＝7850kg/m3。2、冷弯性能不分层、不裂纹第二章钢结构的材料不分层、不裂纹3、冲击韧性αk断裂工程中吸收能量的能力αk＝Ak/A（J/cm2）ad+2.1aL=5a+150pd冷弯实验示意图PPR=2.54055R=131PR=2.5冲击试验示意图五、钢结构对材料的要求●较高的抗拉强度fu和屈服点fy●较高的塑性和韧性●良好的工艺性能（冷、热加工性能和可焊性）六、钢材的破坏形式第二章钢结构的材料六、钢材的破坏形式塑性破坏和脆性破坏●塑性破坏：б＝fu

8、发生，变形超过材料的变形能力。破坏前发生较大的塑性变形，断口呈纤维状,色泽发暗。●脆性破坏：б＜fu甚至б＜fy，没有明显的塑性变形，破坏突然，没有预兆。断口平直呈晶粒状,色泽发亮。●在设计、