【正文】 基本成份為 Fe，炭鋼中含量占 99％， C、 Si、 Mn為雜質(zhì)元素， S、 P、 N、 O為冶煉過(guò)程中不易除盡的有害元素。 ? 鋼材中的 C、 N，隨著時(shí)間的增長(zhǎng)和溫度的變化，而形成碳化物和氮化物，使鋼材變脆的 “ 老化 ” 現(xiàn)象稱之為 時(shí)效硬化 。 負(fù)溫影響（ P27，圖 ） 隨著溫度的降低鋼材的強(qiáng)度提高，塑性、韌性降低，脆性增大，稱之為 低溫冷脆 ，當(dāng)溫度降至某一特定溫度時(shí)鋼材的脆性急劇增大，稱此溫度點(diǎn)為 轉(zhuǎn)脆溫度 。 m inm a x ??? ???425130 0 1 1 0 0 1 0 1 0 1 0 1 1 0 1 0 0 0 1 0 1 0 0 1 0 1 1 ﹙3﹚ 疲勞計(jì)算類別：不同類別鋼構(gòu)件或連接的疲勞 強(qiáng)度各不相同。對(duì)重級(jí)工作制硬鉤吊車 。 425130 0 1 1 0 0 1 0 1 0 1 0 1 1 0 1 0 0 0 1 0 1 0 0 1 0 1 1? 3 鋼材的規(guī)格 鋼結(jié)構(gòu)采用的鋼材有鋼板、型鋼以及冷彎成型的薄壁型鋼。 425130 0 1 1 0 0 1 0 1 0 1 0 1 1 0 1 0 0 0 1 0 1 0 0 1 0 1 1一、鋼結(jié)構(gòu)常用焊接方法 A、焊條的選擇： 焊條應(yīng)與焊件鋼材相適應(yīng)。 缺點(diǎn)：設(shè)備投資大，施工位置受限等。 425130 0 1 1 0 0 1 0 1 0 1 0 1 1 0 1 0 0 0 1 0 1 0 0 1 0 1 1 《 鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范 》 （ GB500172022）中，對(duì)焊縫質(zhì)量等級(jí)的選用有如下規(guī)定： (1) 需要進(jìn)行疲勞計(jì)算的構(gòu)件中，垂直于作用力方向的橫向?qū)雍缚p受拉時(shí)應(yīng)為一級(jí)，受壓時(shí)應(yīng)為二級(jí)。 (3)t20mm時(shí)，宜采用 U形、 K形、 X形坡口。 角焊縫的構(gòu)造與計(jì)算 直角角焊縫、斜角角焊縫 （ 1） 直角角焊縫 hf h f 凹面式 425130 0 1 1 0 0 1 0 1 0 1 0 1 1 0 1 0 0 0 1 0 1 0 0 1 0 1 1（ 2） 斜角角焊縫 對(duì)于 α 135o或 α 60o斜角角焊縫 ,除鋼管結(jié)構(gòu)外 ,不宜用作受力焊縫。故為了使焊縫具有一定的承載力，規(guī)范規(guī)定： mmhl fw 408 且不得小于?425130 0 1 1 0 0 1 0 1 0 1 0 1 1 0 1 0 0 0 1 0 1 0 0 1 0 1 1 側(cè)面角焊縫在彈性工作階段沿長(zhǎng)度方向受力不均，兩端大而中間小。 ????? Wffe fhbN ?)173()(39。 C、 沿厚度方向的焊接殘余應(yīng)力。 425130 0 1 1 0 0 1 0 1 0 1 0 1 1 0 1 0 0 0 1 0 1 0 0 1 0 1 1)153( ??? ? wffewf fhlN ??軸心力作用時(shí)蓋板連接的角焊縫計(jì)算 對(duì)于正面角焊縫， τ f=0，由 3—10式得： 對(duì)于側(cè)面角焊縫， σ f=0，由 3—5式得： )143( ??? ? wfewf fhlN?425130 0 1 1 0 0 1 0 1 0 1 0 1 1 0 1 0 0 0 1 0 1 0 0 1 0 1 1 以上各式中： he=； lw—角焊縫計(jì)算長(zhǎng)度，考慮起滅弧缺陷時(shí)，每條焊縫取其 實(shí)際長(zhǎng)度減去 2hf。 當(dāng) t2≤4mm 時(shí) , hf,min=t2 二、角焊縫的構(gòu)造 425130 0 1 1 0 0 1 0 1 0 1 0 1 1 0 1 0 0 0 1 0 1 0 0 1 0 1 1 最大焊腳尺寸 hf,max 為了避免焊縫處局部過(guò)熱，減小焊件的焊接殘余應(yīng)力和殘余變形， hf,max應(yīng)滿足以下要求 : hf,max≤ 1（鋼管結(jié)構(gòu)除外） 式中 : t1較薄焊件厚度。 （ 1）板件間對(duì)接連接 425130 0 1 1 0 0 1 0 1 0 1 0 1 1 0 1 0 0 0 1 0 1 0 0 1 0 1 1（ 2） 工字形截面梁對(duì)接連接計(jì)算 M V 1 焊縫截面 A、對(duì)于焊縫的 σ max和 τ max應(yīng)滿足式 32和 33要求； σ max τ σ1 τ1 τ max B、對(duì)于翼緣與腹板交接點(diǎn)焊縫 （ 1點(diǎn)）， 其折算應(yīng) 力尚應(yīng)滿足下式要求： )43( 2121 ??? wtf??—考慮最大折算應(yīng)力只在局部出現(xiàn)的強(qiáng)度增大系數(shù)。 t焊件厚度 (1)當(dāng) :t6mm(手工焊 ),t10mm(埋弧焊 )時(shí)可不做坡 口 ,采用直邊縫 。 425130 0 1 1 0 0 1 0 1 0 1 0 1 1 0 1 0 0 0 1 0 1 0 0 1 0 1 1《 鋼結(jié)構(gòu)工程施工及驗(yàn)收規(guī)范 》 規(guī)定： 焊縫按其檢驗(yàn)方法和質(zhì)量要求分為一級(jí)、二級(jí) 和三級(jí)。 優(yōu)點(diǎn)：方便，特別在高空和野外作業(yè)，小型焊接； Q235鋼選擇 E43型焊條（ E4300E4328) C、優(yōu)、缺點(diǎn) 425130 0 1 1 0 0 1 0 1 0 1 0 1 1 0 1 0 0 0 1 0 1 0 0 1 0 1 1（自動(dòng)或半自動(dòng)） 、 、 、 、 、 、 、 、 、 、 、 、 、 、 、 、 、 、 、 焊絲轉(zhuǎn)盤 送絲器 焊劑漏斗 焊劑 熔渣 焊件 埋弧自動(dòng)焊 425130 0 1 1 0 0 1 0 1 0 1 0 1 1 0 1 0 0 0 1 0 1 0 0 1 0 1 1A、焊絲的選擇應(yīng)與焊件等強(qiáng)度。 鋼結(jié)構(gòu)的連接方法及其特點(diǎn) 對(duì)接焊縫連接 優(yōu)點(diǎn)：不削弱截面，方便施工，連接剛度大； 缺點(diǎn)：材質(zhì)易脆，存在殘余應(yīng)力，對(duì)裂紋敏感。選材時(shí)應(yīng)根據(jù)結(jié)構(gòu)的重要性 、 荷載性質(zhì) （靜、動(dòng)）、 連接方法 、結(jié)構(gòu)所處的 溫度和環(huán)境 、 鋼材的厚度 等因素來(lái)綜合考慮以選擇適宜鋼材。試驗(yàn)表明，常幅疲勞的容許應(yīng)力幅與循環(huán)次數(shù) n的關(guān)系，采用對(duì)數(shù)坐標(biāo)時(shí)，大體是一多 為 1/ 的直線。疲勞破壞屬于脆性破壞。 需要說(shuō)明：鋼材在 300o左右時(shí)，強(qiáng)度提高，塑性、韌性下降，鋼材表面呈藍(lán)色，這一反覆現(xiàn)象稱之為 藍(lán)脆現(xiàn)象 。 冷作硬化與時(shí)效硬化 ? 由于某種因素的影響而使鋼材強(qiáng)度提高，塑性、韌性下降，增加脆性的現(xiàn)象稱之為 硬化現(xiàn)象 。 4. 韌性－沖擊韌性 α k， 鋼材在一定溫度下塑變及斷裂過(guò)程中吸收能量的能力，用于表征鋼材承受動(dòng)力荷載的能力（動(dòng)力指標(biāo)），按常溫（ 20o）、零溫（ 0o） 、負(fù)溫（ 20o、 40o）區(qū)分 。 較高的強(qiáng)度：結(jié)構(gòu)的承載力大，所需的截面小，結(jié)構(gòu)的自重輕； 較好的塑性及韌性：塑性好，不易發(fā)生脆性破壞；韌性好，利于承受動(dòng)力荷載； 良好的加工性能與耐久性：包括可焊性、冷彎性能以及耐腐性能； 據(jù)上要求 ,《 鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范 》 GB500172022推薦承重結(jié)構(gòu)用鋼宜采用：炭素結(jié)構(gòu)鋼中的 Q235鋼及低合金高強(qiáng)結(jié)構(gòu)鋼中的 Q34 Q390和 Q420鋼四種鋼材。 ? 超群大廈 (Bionic Tower)約合 1200米、有 300層樓，容納約10萬(wàn)人造價(jià)是 150億美元。正建的 2022奧運(yùn)會(huì)主場(chǎng)館鳥巢（圖 ）等。 1996年建成的地上 88層、450m高的馬來(lái)西亞吉隆坡石油大廈（圖）；于 1998年動(dòng)工、 2022年 12月正式開放的地下 5層，地上 101層 508m高的臺(tái)北 101大廈（圖 ），被視為世界新“地標(biāo)”，在高度方面向極限沖刺。 18世紀(jì) 80年代熟鐵型材問(wèn)世， 19世紀(jì) 30年代采用軋制方法制造鐵軌， 19世紀(jì) 20～ 30年代鉚釘連接技術(shù)導(dǎo)致鉚接熟鐵結(jié)構(gòu)的誕生。但對(duì)于端面承壓和連接，則 ，其中為極限強(qiáng)度， = (2) 對(duì)于正常使用極限狀態(tài)，應(yīng)據(jù)不同的設(shè)計(jì)要求，采用荷載的標(biāo)準(zhǔn)組合、頻遇組合或準(zhǔn)永久組合。結(jié)構(gòu)的極限狀態(tài)可分為兩類： (1)承載能力極限狀態(tài) 結(jié)構(gòu)或構(gòu)件達(dá)到最大承載能力或達(dá)到不適于繼續(xù)承載的變形 時(shí)的極限狀態(tài)，它包括強(qiáng)度、穩(wěn)定和疲勞等計(jì)算。 425130 0 1 1 0 0 1 0 1 0 1 0 1 1 0 1 0 0 0 1 0 1 0 0 1 0 1 1二 極限狀態(tài)設(shè)計(jì)法 (limitstate design method) 極限狀態(tài)設(shè)計(jì)法問(wèn)世于 20世紀(jì) 50年代。 鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)應(yīng)遵循的一般原則是“技術(shù)先進(jìn)、經(jīng)濟(jì)合理、安全適用、確保質(zhì)量”。例如，辦公樓、賓館、住宅等。 站在現(xiàn)代建筑結(jié)構(gòu)技術(shù)的發(fā)展前沿，可以說(shuō)世界上沒(méi)有不能實(shí)現(xiàn)的結(jié)構(gòu)，只有不合理的結(jié)構(gòu)。因此，可用于建造氣密性和水密性要求高的氣罐、油罐和高壓容器。 425130 0 1 1 0 0 1 0 1 0 1 0 1 1 0 1 0 0 0 1 0 1 0 0 1 0 1 1 可焊性是鋼結(jié)構(gòu)的獨(dú)特優(yōu)點(diǎn)。第一章 緒論 425130 0 1 1 0 0 1 0 1 0 1 0 1 1 0 1 0 0 0 1 0 1 0 0 1 0 1 1 不同材料形成的結(jié)構(gòu)有各自的特點(diǎn)。因此，鋼結(jié)構(gòu)實(shí)際受力情況與力學(xué)計(jì)算結(jié)果吻合好，可根據(jù)力學(xué)原理建立鋼結(jié)構(gòu)的計(jì)算方法。 (weldability)好 425130 0 1 1 0 0 1 0 1 0 1 0 1 1 0 1 0 0 0 1 0 1 0 0 1 0 1 1 鋼材本身組織致密，焊接的鋼結(jié)構(gòu)可以做到完全密閉，甚至鉚接或螺栓連接都可以做到。美國(guó)世貿(mào)大樓的坍塌充分 說(shuō)明了鋼結(jié)構(gòu)耐火性能差是一致命缺憾。 425130 0 1 1 0 0 1 0 1 0 1 0 1 1 0 1 0 0 0 1 0 1 0 0 1 0 1 1 (highrise structure) 高層結(jié)構(gòu)，尤其是超高層結(jié)構(gòu)能充分發(fā)揮鋼結(jié)構(gòu)強(qiáng)度高，塑性、韌性好，抗震性能優(yōu)越等優(yōu)點(diǎn)。 如高爐、運(yùn)輸通廊、棧橋、管道支架等。 式中： —由標(biāo)準(zhǔn)荷載與構(gòu)件截面尺寸所計(jì)算的應(yīng)力； ?? ?? —容許應(yīng)力 ??? = kfkkf—材料的標(biāo)準(zhǔn)強(qiáng)度，對(duì)于鋼材為屈服點(diǎn) ； yfk—安全系數(shù)。 425130 0 1 1 0 0 1 0 1 0 1 0 1 1 0 1 0 0 0 1 0 1 0 0 1 0 1 1 (limit state)定義及分類 當(dāng)結(jié)構(gòu)或其組成部分超過(guò)某一特定狀態(tài)就不能滿足設(shè)計(jì)規(guī)定的某一功能要求時(shí)，此特定狀態(tài)就稱為該功能的極限狀態(tài)。 ，為鋼材屈服點(diǎn)，為抗力分項(xiàng)系數(shù)，對(duì)于 Q235鋼： ；對(duì)于Q34 Q390和 Q420鋼： =。 鐵塔作為古代的一種宗教建筑，如建于967年的廣州光孝寺東鐵塔，共 7層，塔身高 ；建于 1061年的湖北荊州玉泉寺鐵塔（圖 ），共 17層，塔身高；山東濟(jì)寧鐵塔寺鐵塔；江蘇鎮(zhèn)江甘露寺鐵塔等，均以獨(dú)特的建筑造型和超凡的冶金技術(shù)，展示了我國(guó)勞動(dòng)人民的聰明智慧和我國(guó)古代金屬結(jié)構(gòu)的輝煌成就！ 425130 0 1 1 0 0 1 0 1 0 1 0 1 1 0 1 0 0 0 1 0 1 0 0 1 0 1 1圖 蘭津橋 圖 滬定大渡河橋 圖 玉泉寺鐵塔 18世紀(jì)末工業(yè)革命在歐洲興起，冶金技術(shù)的發(fā)展使鋼結(jié)構(gòu)在歐美的應(yīng)用快速增長(zhǎng)。代表性建筑有 1974年建成的 110層，高 443m的美國(guó)芝加哥西爾斯（ Sears）大廈（圖 ）； 1974年建成的 5層纖繩，高 645m的波蘭華沙長(zhǎng)波用桅桿； 1973年建成的高392m的蘇聯(lián)基輔自立式電視塔； 1975年建成的直徑 207m的美國(guó)新奧爾良超級(jí)穹頂； 80年代初建成的跨度 218m的新加波章宜機(jī)場(chǎng)飛機(jī)庫(kù)； 1981年建成的主跨 1410m的英國(guó)亨伯（ Humber）吊橋； 1998年 4月建成通車的中央跨長(zhǎng) 1991m的日本明石海峽吊橋（圖 ），實(shí)現(xiàn)了超大跨度的飛躍。正建的中國(guó)國(guó)家大劇院（圖 ）的鋼結(jié)構(gòu)東西跨度 ，南北跨度 ，高度，蛋殼面積 2 。其基座直徑約 1830米，大約 500層樓 ,容納約