【正文】 沅江橋、貴州的盤江橋、四川的瀘定橋。 ? 公用與民用建筑： 首都體育館（跨度 99m平板）；上海體育館（直徑110m平板網(wǎng)架結構）；秦俑陳列館（跨度 70m的三鉸拱鋼結構） 。 5 鋼結構的發(fā)展 華北電力大學 《 鋼結構 》 鋼結構的發(fā)展趨勢 1. 高性能鋼材的研制 2. 設計方法和計算理論的改進 3. 結構形式的革新 167。 167。 5 鋼結構的發(fā)展 華北電力大學 《 鋼結構 》 2. 設計方法和計算理論的改進 《 統(tǒng)一標準 》 和現(xiàn)行 《 鋼規(guī) 》 都要求采用以概率論為基礎的極限狀態(tài)設計法，這是通過大量理論研究和試驗分析取得的成果，但是還有很多問題需要進一步研究和完善，有大量的工作需要繼續(xù)完成。 網(wǎng)架一類的桿件多而超靜定結構次數(shù)又多的空間結構 大跨度懸索結構和斜拉結構 預應力鋼結構 鋼和混凝土組合結構 （ 2） 結構形式革新的另一種形式是把梁、拱、懸索等不同受力類型的結構融于同一結構。 （ 4） 高層建筑鋼結構的研究 近年來，我國已建成一批高層建筑，如： 上海錦江飯店分館 （ 153m） 深圳發(fā)展中心大廈 （ 165m） 北京京廣中心大廈 （ 208m） 我國鋼結構事業(yè)發(fā)展很快，結構革新在科研、設計、材料、制造加工、安裝建設等方面還有許多工作要做。 2 影響鋼材機械性能的主要因素 ?167。 6 鋼結構的計算方法 華北電力大學 《 鋼結構 》 167。 1 鋼材的主要性能 華北電力大學 《 鋼結構 》 二、鋼材的主要性能 ? 強度 － fy 強度設計標準值，設計依據(jù)； fu鋼材的最大承載強度，安全儲備。 167。 1 鋼材的主要性能 華北電力大學 《 鋼結構 》 167。 ? S：含量 ↑ 使強度 ↑ 塑性、韌性、冷彎性能、可焊性 ↓ ； 高溫時使鋼材變脆－ 熱脆現(xiàn)象 。 167。 167。 2 影響鋼材性能的主要因素 華北電力大學 《 鋼結構 》 殘余應力的影響 ? 鋼材在軋制、焊接、切割等過程中會產(chǎn)生在構件內(nèi)部自相平衡的內(nèi)力 ,殘余應力雖對構件的強度無影響，但對構件的變形（剛度）、疲勞以及穩(wěn)定承載力產(chǎn)生不利影響 。 ? 需要說明：鋼材在 300o左右時，強度提高，塑性、韌性下降，鋼材表面呈藍色，這一反覆現(xiàn)象稱之為 藍脆現(xiàn)象 。 ? 負溫影響 ? 隨著溫度的降低鋼材的強度提高，塑性、韌性降低，脆性增大，稱之為 低溫冷脆 ，當溫度降至某一特定溫度時鋼材的脆性急劇增大，稱此溫度點為 轉脆溫度 。破壞時塑性變形極小。 與疲勞破壞有關的幾個概念 應力集中 鋼結構構件中存在的孔洞、槽口、凹角、裂縫、厚度變化、形狀變化、內(nèi)部缺陷等使一些區(qū)域產(chǎn)生局部高峰應力的現(xiàn)象。 ?應力幅 應力幅表示應力變化的幅度，用△ ? =?max ?min表示，應力幅總是正值。 3 鋼材的疲勞 華北電力大學 《 鋼結構 》 取此 ?? 作為容許應力幅 , 并將 m 調(diào)成整數(shù) , 記為 ? ? ???1????????nC （ 1 1 4 ） 式中 n —— 應力循環(huán)次數(shù)； C 、 ? —— 系數(shù)，根據(jù) 構件和連接類別 按 表 1 3 采用 。 3 鋼材的疲勞 華北電力大學 《 鋼結構 》 167。 結構用鋼宜選碳素結構鋼中的 Q235及低合金鋼中的 Q34Q390、 Q420四種鋼材。 2. 一般承重結構應有 fu、 fy、 δ5以及 C（ ≤%）、 S、 P的極限含量合格保證；焊接及重要的非焊接承重結構還應具備冷彎 180o合格保證（ C≤%）；承受動力荷載需要驗算結構疲勞強度時 ,還應根據(jù)具體情況增加對 αk的不同要求。 ? 冷彎薄壁型鋼：采用薄鋼板冷軋制成。 （ 2） 適用性 結構在正常使用條件下，滿足預定使用要求的能力。 6 鋼結構的計算方法 ? 《 統(tǒng)一標準 》 ：結構可靠度 —— 結構在規(guī)定的時間內(nèi)、在規(guī)定的條件下，完成預定功能的概率。 結構設計概述 167。 水工鋼結構的設計 ?半概率法 （ 1957年～ 1988年） 華北電力大學 《 鋼結構 》 ? 概率論為基礎 ? 概率極限狀態(tài)設計方法 ? 結構可靠度研究由以經(jīng)驗為基礎的定性分析階段推進到以概率論和數(shù)理統(tǒng)計為基礎的定量分析階段 ? 近似的概率設計法 （分析中忽略和簡化了基本變量隨時間變化的關系，所以確定基本變量分布時有相當程度的近似性，且進行了線性化簡化計算 ） ?概率極限狀態(tài)設計 (一次二階矩 )法 （ 1988年～ ） 華北電力大學 《 鋼結構 》 ?極限狀態(tài) ： 實質上是結構可靠與不可靠的界限，故也可稱為“界限狀態(tài)”；對于結構的各種極限狀態(tài)，均應規(guī)定明確的標志或限值 ? 兩類極限狀態(tài) ： （ 1） 承載能力極限狀態(tài) 包括：構件和連接的強度破壞、疲勞破壞和因過度變形而不適于繼續(xù)承載，結構和構件喪失穩(wěn)定，結構轉變?yōu)闄C動體系和結構傾覆 （ 2） 正常使用極限狀態(tài) 包括：影響結構、構件和非結構構件正常使用或耐久性能的局部損壞（包括組合結構中混凝土裂縫） ?概率極限狀態(tài)設計法 （ 1988年～ ） 華北電力大學 《 鋼結構 》 ?功能函數(shù) 式中 Z=g(﹒ ) —— 結構的功能函數(shù)； xi(i=1,2,……n) —— 影響結構或構件可靠度的基本變量 僅有作用效應 S和結構抗力 R兩個基本變量時結構的功能函數(shù)可表為： 荷載效應 S：取決于各種荷載（恒載、活載、風、地震作用、溫度變化等） 結構或構件的承載力或抗力 R：取決于材料、構件的幾何特性等 ?概率極限狀態(tài)設計法 （ 1988年～ ） 華北電力大學 《 鋼結構 》 由于 R和 S都是隨機變量，其函數(shù) Z也是一個隨機變量。 KG G K Q Q KRR SS??????簡單荷載分項系數(shù)設計式： RK —— 抗力標準值 SGK—— 按標準值計算的永久荷載（ G）效應值 SQK—— 按標準值計算的可變荷載（ Q）效應值 γ —— 分項系數(shù) 式中： 華北電力大學 《 鋼結構 》 ? 一般情況下荷載分項系數(shù)： γ G＝ ； γ Q＝ ? 永久荷載效應對結構有利時： γ G＝ ? 可變荷載大于 4kN/m2時： γ Q＝ ? 抗力分項系數(shù)： Q235鋼： γ R＝ ； Q34 Q390； Q420鋼： γ R＝ 其中：鋼材強度設計值 f—— 鋼材強度除以對應的抗力分項系數(shù)，即 分項系數(shù) γ 以可靠指標 β為基礎用概率統(tǒng)計方法求出。 3 對接焊縫連接的構造和計算 ?167。 1 連接的類型 華北電力大學 《 鋼結構 》 鉚釘連接 ? 鉚釘連接（ riveted connections）的制造有熱鉚和冷鉚二種方法。 鉚釘打好后，釘桿由高溫逐漸冷卻而發(fā)生收縮，但被釘頭之間的鋼板阻止住，所以釘桿中產(chǎn)生了 收縮拉應力 ，對鋼板則產(chǎn)生 壓縮系緊力 。 1 連接的類型 華北電力大學 《 鋼結構 》 167。 2 焊接方法和焊縫強度 電弧焊 華北電力大學 《 鋼結構 》 手工電弧焊示意圖 167。 2 焊接方法和焊縫強度 華北電力大學 《 鋼結構 》 ? 利用二氧化碳氣體或其他惰性氣體作為保護介質，保證了焊接過程的穩(wěn)定性 ? 速度快，焊縫強度高于手工電弧焊，塑性、抗腐蝕性好 氣體保護焊 167。 2 焊接方法和焊縫強度 華北電力大學 《 鋼結構 》 ? 按長度方向的布置分 ： ? 連續(xù)角焊縫 ： 受力性能較好，主要的角焊縫形式 ? 間斷角焊縫 ： 容易引起應力集中只能用于一些次要構件的連接或受力很小的連接中 連續(xù)角焊縫 間斷角焊縫 167。產(chǎn)生裂紋的原因很多，如鋼材的化學成分不當；焊接工藝條件（如電流、電壓、焊速、施焊次序等）選擇不合適；焊件表面油污未清除干凈等。 華北電力大學 《 鋼結構 》 ?焊縫質量檢驗方法 ： 外觀檢查、超聲波探傷檢驗、 X射線檢驗 ?焊縫質量分三級 : ?一級焊縫需經(jīng)外觀檢查、超聲波探傷、 x射線檢驗都合格； ?二級焊縫需外觀檢查、超聲波探傷合格； ?三級焊縫需外觀檢查合格； ?焊縫質量檢查 華北電力大學 《 鋼結構 》 《 焊縫符號表示方法 》 (GB/T3241988)規(guī)定： 焊縫代號由引出線、圖形符號、輔助符號三部分組成。 ? 水工鋼閘門等水工鋼結構，應按 《 水利水電工程鋼閘門設計規(guī)范 》 的規(guī)定采用焊縫容許應力。 對接焊縫 (butt welds)的焊件常需做成坡口，故又叫坡口焊縫 (groove welds)。 華北電力大學 《 鋼結構 》 軸心受力的對接焊縫 直對接焊縫 華北電力大學 《 鋼結構 》 軸心受力的對接焊縫 當斜焊縫傾角 θ≤176。 3 角焊縫連接的構造和計算 華北電力大學 《 鋼結構 》 ? 按截面形式可分為 直角角焊縫 和 斜角角焊縫 角焊縫的形式和強度 直角角焊縫 斜角角焊縫 167。 3 角焊縫連接的構造和計算 華北電力大學 《 鋼結構 》 角焊縫的構造要求 華北電力大學 《 鋼結構 》 ? 有效厚度 he=橫截面的內(nèi)接等腰三角形的最短距離，即不考慮熔深和凸度 直角角焊縫強度計算的基本公式 當角焊縫的兩焊腳邊夾角為 90176。 3 角焊縫連接的構造和計算 華北電力大學 《 鋼結構 》 ?進一步簡化 ： （ ） 合應力 σf： 167。 3 角焊縫連接的構造和計算 華北電力大學 《 鋼結構 》 ? 分力法： ? 垂直于焊縫分力： Nx＝ Nsinθ ? 平行于焊縫分力： Ny ＝ Ncosθ ?承受斜向軸心力的角焊縫連接計算 （ ） 驗算強度 （ ） 華北電力大學 《 鋼結構 》 ? 直接法： ? 將公式（ ）以及 βf＝ （ ）中可得： （ ） 167。已知鋼板寬 B=270mm，厚度 t1=28mm，拼接蓋板厚度 t2=16mm。 3 角焊縫連接的構造和計算 華北電力大學 《 鋼結構 》 ?解： 角焊縫的焊腳尺寸 hf應根據(jù) 板件厚度 確定： 由于此處的焊縫在板件邊緣施焊，且拼接蓋板厚度 t2=16mm＞6mm， t2＜ t1，則： 取 hf＝ 10mm，查附表 ：ffw＝ 160N/mm2 167。菱形拼接蓋板的連接焊縫由端縫、側縫和斜焊縫組成。 3 角焊縫連接的構造和計算 華北電力大學 《 鋼結構 》 則各部分焊縫的承載力分別為： 華北電力大學 《 鋼結構 》 軸力 Nx 剪力 Ny 彎距 M＝ Nx e 承受彎距、軸心力、剪力聯(lián)合作用的角焊縫連接計算 A點應力最大，為控制點 ?彎矩、剪力、軸力共同作用下的頂接連接角焊縫 167。 華北電力大學 《 鋼結構 》 華北電力大學 《 鋼結構 》 豎向剪力 V＝ F 扭距 T＝ F（ e1+e2） ?承受扭矩剪力聯(lián)合作用三面圍焊角焊縫計算 按彈性理論假定： ?被連接件是絕對剛性的，它有繞焊縫形心 O旋轉的趨勢，而角焊縫本身是彈性的； ?角焊縫群上任一點的應力方向垂直于該點與形心的連線，且應力大小與連線長度 r成正比。 B、 橫向焊接殘余應力 — 垂直于焊縫長度方向 。對于低碳鋼和低合金鋼，該拉應力可以使鋼材達到 屈服強度 。焊縫冷卻時，后焊焊縫的收縮受先焊焊縫的限制而產(chǎn)生拉應力，而先焊焊縫產(chǎn)生 壓應力 ，因 應力自相平衡 ，更遠處焊縫則產(chǎn)生 拉應力 ； 應力分布與施焊方向有關 。因此，除了橫向和縱向焊接殘余應力 σ x,σ y 外，還存在沿厚度方向的焊接殘余應力 σ z，這三種應力形成同號 (受拉 )三向應力，大大 降低連接的塑性 。 5或 8表示 fu≥500 或 800N/mm2, fy/fu= 或 ； Ⅰ 類孔，孔徑 (do)栓桿直徑 (d)＝ ～ 。 2 . 鋼板邊緣與 剛性構件 ( 如角鋼、槽鋼 ) 相連的螺栓最大間距，可按中間排數(shù)值