【正文】 高度。說明：① 上式只適用于梁的腹板計算高度范圍內(nèi)。當加強受壓翼緣時，受拉翼緣先進入塑性，還可以利用塑性，只要受壓翼緣即可(這時)。 f ——鋼材的抗彎強度設(shè)計值。梁系的布置方式有簡式、普通和復式等。3 在構(gòu)件的端部連接中，當利用短角鋼連接型鋼(角鋼或槽鋼)的外伸肢以縮短連接長度時，在短角鋼兩肢中的一肢上，所用的螺栓數(shù)目應按計算增加50%。后一式是考慮Nt的存在，會使P減小，從而導致連接件孔壁承壓強度下降。ⅱ 承受形心力N和彎矩M(ⅰ) 沒有施加預拉力與普通C級螺栓計算同，應該考慮中和軸的移動。ⅱ承受形心力N和V、扭矩T 　 2) 受拉連接① 破壞形式：有螺紋的橫截面被拉斷② 單個螺栓受拉承載力設(shè)計值 取與普通C級螺栓同樣計算，是因為在純受拉連接中，高強度螺栓承壓型連接可以不施加預拉力(摩擦型連接必須施加預拉力，否則就不成其為摩擦型連接了)，如果還是取與摩擦型連接同樣計算時，因為P=0，則，顯然不合理，所以新規(guī)范改為與普通螺栓一樣計算。② 單個螺栓受拉承載力設(shè)計值 ③ 螺栓群受拉計算ⅰ承受形心力 一般求所需要的螺栓數(shù)： 再按排列構(gòu)造要求布置螺栓。2. 計算(1) 摩擦型連接1) 受剪連接① 破壞形式：外力超過摩擦面的極限摩擦力，連接件之間產(chǎn)生相對滑移。高強度螺栓的預拉力P 88規(guī)范取為；。② 承受形心力N(橫向)和V(豎向)、扭矩T (2) 受拉連接1) 破壞形式：有螺紋的橫截面面積最小，所以一般都會在該部位被拉斷。 3) 承受彎矩M和形心力N(橫向)、V(豎向)所謂彎矩是指其平面與計算平面垂直的力矩。② 三面圍焊 進十法精確到10mm。① 兩側(cè)邊焊肢背一側(cè)承擔N1力，肢尖一側(cè)承擔N2。) 式中 σf——按焊縫有效截面(helw)計算，σf⊥lw，但σf與he成45176。當焊件的厚度相差較大且等焊腳尺寸不能符合第1)、2)條的要求時，可采用不等焊腳尺寸，與較薄焊件接觸的焊腳邊應符合hfmax的要求；與較厚焊件接觸的焊腳邊應hfmin的要求。4) 側(cè)面角焊縫的最大計算長度lwmax=60hf當實際焊縫計算長度大于上述數(shù)值時，其超過部分在計算中不予考慮。 (2) 角焊縫的尺寸應符合下列要求(167。)：α一般為90o(直角角焊縫)。(2) 在對接接頭和T形接頭中，承受彎矩和剪力共同作用的對接焊縫或?qū)优c角接組合焊縫，其正應力和剪應力應分別進行計算。 對接焊縫或?qū)优c角接組合焊縫的強度計算。焊接材料的選用原則，熔敷(即焊縫)金屬的強度不低于母材的強度。 對接焊縫的構(gòu)造和計算1. 構(gòu)造　坡口：不同厚度的鋼板應采用不同的坡口形式和尺寸(167。缺點：(1) 熱影響區(qū)材質(zhì)變脆；　　　(2) 焊接殘余應力使鋼材易脆性破壞，降低結(jié)構(gòu)和構(gòu)件和剛度及穩(wěn)定性；焊接殘余變形需進行矯正；　　　(3) 裂縫易擴展，易低溫脆斷。 減小疲勞破壞的措施1. 合理設(shè)計：選材，截面，焊接，形式。(2) 167。在應力循環(huán)中不出現(xiàn)拉應力的部位可不計算疲勞，原因是壓應力一般不會引起微裂縫的發(fā)展。只有當應力循環(huán)次數(shù)n≥5104次以上時，才需要計算構(gòu)件或連接的疲勞；當應力循環(huán)次數(shù)n≥5106次以后，一般不會再發(fā)生疲勞破壞，所以計算疲勞的最大循環(huán)次數(shù)可取5106。② 根據(jù)167。在殘余拉應力為fy或接近fy的區(qū)域，實際應力的變化大致是由fy開始向下變動一個應力幅。由于鋼材在n＞5106時的疲勞強度變化已趨很小，實用上常取相應于n=5106次的疲勞強度作為鋼材的耐久疲勞強度；相應于其它循環(huán)次數(shù)的疲勞強度σmax稱條件疲勞強度。疲勞破壞時，截面上的應力低于鋼材的抗拉強度，甚至低于其屈服強度；破壞斷口較整齊，其表面有較清楚的疲勞紋理，該紋理顯示以某點為中心向外呈半橢圓狀放射型的海濱沙灘痕跡般的現(xiàn)象；通常沒有明顯的變形，呈現(xiàn)出突然的脆性破壞特征。167?？偟氖前炎冃我?guī)定放松，并給設(shè)計人員以更大的決定權(quán)。一階彎矩：二階彎矩： (常說的PΔ效應)二階彎矩可等效為一假想水平力H′產(chǎn)生　　一階和二階總彎矩：　　二階彎矩示意圖3. 強度設(shè)計值折減系數(shù)167。167。 框架結(jié)構(gòu)中，梁與柱的剛性連接應符合受力過程中梁柱間交角不變的假定，同時連接應具有充分的強度承受交匯構(gòu)件端部傳遞的所有最不利內(nèi)力。167。167。注：對支承輕屋面的構(gòu)件或結(jié)構(gòu)(檁條、屋架、框架等)，當僅有一個可變荷載且受荷水平投影面積超過60m2時。～，對樓板可達2～3mm以上；波高一般為10～200mm；由承重和使用要求確定。主要用于屋面板、墻板、樓板(常在其上另澆混凝土或鋼筋混凝土疊合面層成為組合樓板，用于多層及高層房屋結(jié)構(gòu))等。但因壁較薄，對銹蝕影響較為敏感。鋼管截面對稱并面積分布合理，各方向的慣性矩和回轉(zhuǎn)半徑相同且較大，故受力性能尤其是軸心受壓時較好；同時其曲線外形使其對風、浪、冰的阻力較?。坏珒r格較貴且連接構(gòu)造常較復雜。型號用截面公稱高度(mm)表示，也可用高度H寬度B腹板厚度d翼緣厚度t(mm)表示。輕型I字鋼規(guī)格有QI10～70b；18～30號和 70號另有翼緣寬度和厚度或腹板厚度略為增大的a或a、b規(guī)格。普通、輕型工字鋼截面的寬度比高度小得多，故寬度方向(即對弱軸)的截面慣性矩和回轉(zhuǎn)半徑比高度方向(即對強軸)小得多。供應最大長度約19m。薄鋼板用于制作冷彎薄壁型鋼或輕型結(jié)構(gòu)中受力較小零件；通常為熱軋，也可冷軋成型；可以平板狀態(tài)或卷狀(稱為鋼帶)交貨。 常用鋼材的規(guī)格由工廠生產(chǎn)供應的鋼板和型鋼等有成套的截面型式和一定的尺寸間隔，稱為鋼材規(guī)格?！娭菩詶l文，明確承重結(jié)構(gòu)采用的鋼材應具有抗拉強度、伸長率、屈服強度和硫、磷含量的合格保證，對焊接結(jié)構(gòu)尚應具有碳含量的合格保證。7) 結(jié)構(gòu)的工作環(huán)境溫度鋼材的塑性和韌性隨溫度的降低而降低，在低溫尤其是脆性轉(zhuǎn)變溫度區(qū)時韌性急劇降低，容易發(fā)生脆性斷裂。對于焊接結(jié)構(gòu)，焊接使構(gòu)件內(nèi)產(chǎn)生很高的焊接殘余應力；焊接構(gòu)造和很難避免的焊接缺陷常使結(jié)構(gòu)存在類裂紋性損傷；焊接結(jié)構(gòu)的整體連續(xù)性和剛性較好易使缺陷或裂紋互相貫穿擴展；此外，碳和硫的含量過高會嚴重影響鋼材的焊接性?？缍却蟮膽撨x用好的鋼材。應根據(jù)荷載的上述特點選用適當?shù)匿摬?，并提出必要的質(zhì)量保證項目要求。有條件時，應優(yōu)先采用耐為耐候鋼，以提高結(jié)構(gòu)的安全性和耐久性。 在受力大的承重鋼結(jié)構(gòu)中采用Q345，可較Q235鋼節(jié)省鋼材15～25%。8. 重復荷載在重復荷載作用下，鋼材容易產(chǎn)生疲勞破壞。當τxy=τyz=τzx=0 σx= fy　σy =0　　σz=－ fy σeq= fy＞fy 鋼材進入塑性工作狀態(tài)說明，同號應力場作用，鋼材的強度提高，但塑性下降；異號應力場作用，鋼材的強度下降，但塑性提高。討論：(1) 如果在六個應力分量σx、σy、σz、τxy、τyz、τzx中有的不存在，則計算時取其0；(2) 鋼材的屈服僅取決于三向主應力的差的平方和的大小，而不是三向主應力的自身值。試驗表明，第四強度理論即形狀改變能密度理論給出的屈服條件能夠較好地描述接近于理想彈塑性體的鋼材的彈塑性工作性能。但注：直接承受動力荷載且需要進行疲勞計算的結(jié)構(gòu)，斜角坡度不應大于l:4(保留88規(guī)范規(guī)定)。例如：快餐面的湯料包的鋸齒形邊、消閑果的包裝袋的剪口、易拉罐的拉環(huán)開槽都是利用應力集中來輕易破壞包裝的。在應力集中的高峰應力區(qū)內(nèi)，通常存在著同號的平面或立體(三維)應力狀態(tài)，這種應力狀態(tài)常使鋼材的變形發(fā)展困難而導致脆性狀態(tài)破壞。6. 應力集中實際鋼結(jié)構(gòu)中常有孔洞、缺口等，致使構(gòu)件截面突然改變。鋼材隨時間進展將使屈服強度和抗拉強度提高、伸長率和沖擊韌性降低，稱為時效硬化。5. 冷加工和時效硬化鋼材應力超過彈性范圍后，其屈服強度會提高，塑性和伸長率會降低，稱為冷作硬化或應變硬化。當溫度在250℃左右時，鋼材fu的反而有較大提高，但這時的相應伸長率δ較低、沖擊韌性變差，鋼材呈脆性特征，稱為“藍脆”。別外鋼材的調(diào)直和加工也會以產(chǎn)生殘余應力?，F(xiàn)在一般都采用連鑄連軋生產(chǎn)工藝，為保證質(zhì)量，鎮(zhèn)靜鋼的生產(chǎn)比重已經(jīng)越來越高。這時鋼具有較好的熱塑性和可鍛焊性。半鎮(zhèn)靜鋼是在熔煉鋼液中加入少量強脫氧劑硅(或鋁)，脫氧程度、質(zhì)量和價格介于沸騰鋼和鎮(zhèn)靜鋼之間。鎮(zhèn)靜鋼是在熔煉鋼液中加入適量的強脫氧劑硅(或鋁)和錳等，進行較徹底脫氧，因而鋼液鑄錠時不再發(fā)生沸騰現(xiàn)象，故稱鎮(zhèn)靜鋼。鋼冶煉后因澆注方法(脫氧程度或方法)的不同而分為沸騰鋼、半鎮(zhèn)靜鋼、鎮(zhèn)靜鋼和特殊鎮(zhèn)靜鋼。氧、氮、氫均是有害的元素，通常是在鋼熔融時從空氣或水分子分解等進入鋼液。硫還將降低鋼材的塑性、沖擊韌性和可焊性。%(Q235鋼)%(Q345鋼)。適量的錳能顯著改善鋼材的冷脆性能，并提高屈服強度和抗拉強度，不明顯降低塑性和沖擊韌性；錳不僅對脫氧有益，還能與鋼中的硫在高溫下化合成熔點很高(約1600℃)的硫化錳(MnS)，減少“熱脆”現(xiàn)象。碳是影響鋼性能的主要元素。冷彎、沖擊功提供保證的材性越多，鋼材的價格也越貴。建筑鋼結(jié)構(gòu)工程的焊接難度可按下表區(qū)分 。指標：碳當量。是衡量鋼材抵抗因低溫、應力集中、沖擊荷載等作用而脆性斷裂的能力。定性指標：合格或不合格。塑性越好，越不容易發(fā)生脆性斷裂，受力過程中，應力和內(nèi)力重分布就越充分，設(shè)計就越安全，破壞前的預兆越明顯。一則極限強度與屈服點之間的強度差作為儲備，留有強度余地；二則屈服點對應的應變(宏觀為變形)很小，可以滿足正常使用的要求，而極限強度對應的應變(變形)很要大近20倍左右，無法滿足正常使用的要求。應力所能達到的某些最大值，也是材料本構(gòu)關(guān)系曲線上的某些應力特征點。斷面呈纖維狀，破壞前有明顯預兆。即使原來塑性表現(xiàn)極好的鋼材，在很低的溫度之下受沖擊作用等情況下，也完全可能呈現(xiàn)脆性破壞。第二層次的內(nèi)容則作一般介紹，側(cè)重于鋼與混凝土組合梁的計算、塑性設(shè)計，簡單介紹鋼結(jié)構(gòu)的防銹、隔熱和防火措施。7 熟悉鋼結(jié)構(gòu)的防銹、隔熱和防火措施。3 掌握構(gòu)件的連接計算、構(gòu)造要求及其連接材料的選用。2 掌握受彎構(gòu)件的強度及其整體穩(wěn)定和局部穩(wěn)定計算；掌握軸心受力構(gòu)件和拉彎、壓彎構(gòu)件的計算。6 熟悉塑性設(shè)計的適用范圍和計算方法。2．授課安排在這一天半的時間里，著重講解第一層次要求掌握的內(nèi)容，其中主要是鋼結(jié)構(gòu)材料、基本構(gòu)件的計算、連接和疲勞構(gòu)造和計算的部分，鋼結(jié)構(gòu)體系的布置原則和主要構(gòu)造則不專列介紹，而是融合到前述的內(nèi)容里起介紹。但鋼材的塑性變形能力不僅取決于鋼材的化學成份，熔煉與軋制過程，也取決于所處的工作條件。和垂直的兩部分組成)，45176。 基本性能及指標1. 強度：鋼材在外力作用下，抵抗過大(塑性)變形和斷裂的能力。通常取屈服點作為強度標準值，而且取受拉和受壓的屈服點相同。斷面收縮率　 后者與標距無關(guān)，表征塑性較前者更好，但測量誤差較大。將試件冷彎180o而不出現(xiàn)裂紋或分層。綜合反映鋼材的內(nèi)在質(zhì)量及力學性能，是強度和塑性的綜合指標(σ～ε曲線和坐標軸圍成的面積)?！　　“┕すに嚭褪芰π阅軆蓚€方面的可焊性。施工單位在承擔鋼結(jié)構(gòu)焊接工程時應具備與焊接難度相適應的技術(shù)條件。冷彎五項保證：屈服點fy(σs)、極限強度fu(σb)、伸長率、180176。1. 化學成分鋼的主要化學成分是鐵(Fe)，在普通碳素鋼中約占99％。錳在碳素鋼中是作為脫氧劑加入的元素，～%；在低合金錳鋼中是作為合金元素。過量的硅則將降低鋼材的塑性、沖擊韌性、抗銹蝕能力和焊接性。含硫量高的鋼材在800～1200℃熱軋時很出現(xiàn)裂紋，稱為“熱脆”現(xiàn)象。因此，結(jié)構(gòu)鋼材中也應嚴格限制磷含量，～%。2. 冶煉、澆注、軋制過程目前鋼結(jié)構(gòu)用鋼主要是由氧氣轉(zhuǎn)爐冶煉而成的。但是，沸騰鋼生產(chǎn)工藝簡單價格便宜，質(zhì)量能滿足一般次要承重鋼結(jié)構(gòu)的要求，因而還在繼續(xù)應用。但鎮(zhèn)靜鋼需要用強脫氧劑，鑄錠時要保溫，切頭率較高，因而價格較高。由鑄錠軋制鋼材，是把鋼錠再加熱至1200～1300℃的高溫后進行的。規(guī)范對各鋼種鋼材按厚度或直徑進行分組：厚度或直徑越小的鋼材，強度就越高。熱軋和焊接殘余應力統(tǒng)稱為熱殘余應力，其一般分布規(guī)律是未升溫或先冷卻的部位是殘余壓應力，后冷卻的部位是殘余拉應力。4. 溫度的影響當溫度升高時，鋼材的屈服強度fy、抗拉強度fu和彈性模量E的總趨勢是降低的，但在150℃以下時變化不大。鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計中選用鋼材時應使其脆性轉(zhuǎn)變溫度區(qū)的下限溫度低于結(jié)構(gòu)所處的工作環(huán)境溫度，且具有足夠的沖擊韌性值。因此，鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計中一般不利用冷作硬化對鋼材屈服強度的提高，而且對直接承受較大動力荷載的鋼結(jié)構(gòu)還應設(shè)法免除冷作硬化的影響，例如刨去鋼板因剪切形成的冷作硬化邊緣金屬等。為加快測定鋼材時效后的機械性能，常先使鋼材產(chǎn)生約10％的塑性變形、再加熱到一定的溫度、然后冷卻到室溫進行試驗，這樣可大大縮短鋼材的時效過程，這稱為人工時效。一般平面問題的圓孔邊應力集中系數(shù)為3，槽孔尖端處的應力集中程度比圓孔邊緣要高得多[β = 1+(a/b)，a和b分別為橢圓的長短半軸]。所以設(shè)計時應盡量減免構(gòu)件截面的急劇改變，以減小應力集中，從構(gòu)造上防止構(gòu)件的脆性破壞。 在對接焊縫的拼接處：當焊件的寬度不同或厚度在一側(cè)相差4mm以上時，應分別在寬度方向或厚度方向從一側(cè)或兩側(cè)做成坡度不大于1:；當厚度不同時，焊縫坡口形式應根據(jù)較薄焊件厚度取用。在實際鋼結(jié)構(gòu)中，鋼材常是在雙向或三向的復雜應力狀態(tài)下工作，這時鋼材的屈服與六個應力分量都有關(guān)?；颚襡q＜fy 材料處于彈性工作狀態(tài)σeq ≥ fy 材料進入塑性工作狀態(tài)σeq——為折算應力fy　——為鋼材單向拉伸(壓縮)的屈服點。但是，由于高應力會在鋼材中聚積很大的體積改變應變能，一旦應力達到材料極限強度時，便發(fā)生無明顯變形征兆的突然劇烈的脆