【正文】 長從純鐵體中析出，并形成自由氨化物而存在于純鐵體晶粒間的滑動面上，阻止了純鐵體晶粒間的滑移，因而約束了塑性發(fā)展的緣故。當(dāng)溫度超過300℃時，鋼材的fy、fu和E開始顯著下降，而δ開始顯著增大，鋼材產(chǎn)生徐變；當(dāng)溫度超過400℃時，強(qiáng)度和彈性模量都急劇降低；到600℃時其承載能力幾乎完全喪失。3. 殘余應(yīng)力熱軋型鋼中的熱軋殘余應(yīng)力是因其熱軋后不均勻冷卻而產(chǎn)生的，先冷卻部位要阻止后冷卻部位的自由收縮，從而產(chǎn)生復(fù)雜的殘余應(yīng)力分布。特殊鎮(zhèn)靜鋼通常是用硅脫氧后再用鋁補(bǔ)充脫氧，并能形成細(xì)晶粒。沸騰鋼是在爐中和盛鋼桶中的熔煉鋼液中僅用弱脫氧劑錳鐵進(jìn)行脫氧，鑄錠時鋼液中仍有一氧化碳(CO)等氣體大量逸出，致使鋼液劇烈“沸騰”，故稱沸騰鋼。焊接結(jié)構(gòu)鋼材的硫含量，～%。但是過量的錳含量會使鋼材塑性降低。 影響鋼材力學(xué)性能的主要因素決定鋼材機(jī)械和加工工藝等性能的主要因素是鋼材的化學(xué)成分及其微觀組織結(jié)構(gòu)，與鋼材的冶煉、澆注、軋制等生產(chǎn)工藝過程也有密切的關(guān)系?！督ㄖ摻Y(jié)構(gòu)焊接技術(shù)規(guī)程》JGJ 81200J 2182002的167。冷彎性能合格的鋼材才具有良好的常溫加工工藝性能。2. 塑性：鋼材受力斷裂過程中發(fā)生不能恢復(fù)的殘余變形的能力。2. 脆性破壞沒有塑性變形或只有很小塑性變形即發(fā)生的破壞，斷口平直，斷面呈晶粒狀。第三層次的鋼結(jié)構(gòu)制作、焊接、運輸和安裝方面的要求只作簡單介紹。4 熟悉鋼與混凝土組合梁、鋼與混凝土組合結(jié)構(gòu)的特點及其設(shè)計原理。5 掌握鋼結(jié)構(gòu)疲勞計算及其構(gòu)造要求。第2節(jié)　　鋼材 鋼材的破壞形式所謂塑性材料是指由于材料原始性能以及在常溫、靜載并一次加荷的工作條件之下能在破壞前發(fā)生較大塑性變形的材料。由于變形極小易造成突然破壞。指標(biāo)：伸長率　 　　　說明：因標(biāo)距不同，有δ5(l0=5d)和δ10(l0=10d)，但后一種已基本上不再采用，一則兩者共存容易產(chǎn)生混淆，二則可節(jié)省試件鋼材。4. 韌性：鋼材在沖擊荷載作用下，變形和斷裂過程中吸收機(jī)械能的能力。：建筑鋼結(jié)構(gòu)工程焊接難度可分為一般、較難和難三種情況。此外，鋼結(jié)構(gòu)的加工、構(gòu)造、尺寸、受力狀態(tài)、及其所處的環(huán)境溫度等對其鋼材的機(jī)械性能也有重要的影響。硅是熔煉鎮(zhèn)靜鋼的常用脫氧劑，且能使鋼中純鐵體晶粒細(xì)小和散布均勻，適量的硅可提高鋼材的強(qiáng)度，對塑性、冷彎性能、沖擊韌性和焊接性無顯著不良影響。磷也是一種有害的元素，其有害作用主要是使鋼在低溫時韌性降低容易產(chǎn)生脆性破壞，稱為“冷脆”現(xiàn)象；在高溫時也使塑性變差。這種鋼鑄錠后冷卻速度快，易使氣泡殘留在鋼錠內(nèi)；同時存在硫、磷等雜質(zhì)“偏析”現(xiàn)象，而且易使軋制鋼材產(chǎn)生分層易層狀撕裂。我國碳素結(jié)構(gòu)鋼中的Q235－D鋼，以及橋梁用鋼如Q345q鋼等屬特殊鎮(zhèn)靜鋼。焊接過程則會在鋼構(gòu)件或鋼結(jié)構(gòu)中產(chǎn)生比軋制更嚴(yán)重的殘余應(yīng)力。鋼材的溫度由常溫下降特別是在負(fù)溫度范圍內(nèi)時，鋼材的強(qiáng)度(fy、fu)等雖有提高，但塑性和韌性降低、脆性增加。不同種類鋼材的時效硬化過程的時間長短很不相同，可從幾小時到數(shù)十年。應(yīng)力集中引起孔槽邊緣處局部的應(yīng)力高峰；當(dāng)結(jié)構(gòu)所受靜力荷載(軸心拉力為例)時，應(yīng)力集中一般不影響截面的靜力塑性承載力，但是較嚴(yán)重的應(yīng)力集中、特別是在動力荷載作用下，加上殘余應(yīng)力和鋼材加工的冷作硬化等不利因素的影響，常是結(jié)構(gòu)、尤其在低溫環(huán)境下工作的結(jié)構(gòu)發(fā)生脆性破壞的重要原因。σ＜fy時鋼材在彈性狀態(tài)下工作；當(dāng)σ≥ fy時則在塑性狀態(tài)下工作。因而，即使各主應(yīng)力值很高，材料也很難進(jìn)入屈服和有明顯的變形。F(Z、TZ)質(zhì)量等級：A　沒有韌性(沖擊功)要求　　　　　B　 20℃　 沖擊功Akv≥27J　　　　　C　 0℃　沖擊功Akv≥27J　　　　　D?。?0℃　沖擊功Akv≥27J脫氧程度：F　　沸騰鋼Z　　鎮(zhèn)靜鋼，一般省略不標(biāo)，代表A、B、C三級TZ　 特殊鎮(zhèn)靜鋼，一般省略不標(biāo)，代表D級(2) 低合金(高強(qiáng)度)結(jié)構(gòu)鋼Q345(Q390、Q420)—A(B、C、D、E) 質(zhì)量等級：A　沒有韌性(沖擊功)要求　　　　　B　 20℃　 沖擊功Akv≥34J　　　　　C　 0℃　沖擊功Akv≥34J　　　　　D?。?0℃　沖擊功Akv≥34J　　　　　E　－40℃　沖擊功Akv≥27J脫氧程度：A、B、C級都是鎮(zhèn)靜鋼　D、E都是特殊鎮(zhèn)靜鋼。主要是防止脆性斷裂)1) 結(jié)構(gòu)的重要性　安全等級高者應(yīng)選用較好的鋼材。4) 應(yīng)力狀態(tài)拉應(yīng)力容易使構(gòu)件斷裂，所以受拉和受彎的構(gòu)件應(yīng)選用較好的鋼材，而受壓或壓彎構(gòu)件的鋼材可選用一般質(zhì)量鋼材。(3) 鋼結(jié)構(gòu)的鋼材選用和保證項目要求1) 167。1. 鋼板鋼板分厚鋼板(厚度＞4mm)和薄鋼板(厚度≤4mm)兩種，尺寸規(guī)格以鋼板符號和寬度厚度(mm)表示，如—2008。我國生產(chǎn)的最大規(guī)格為L20024和L20012518。因此H型鋼在寬度方向(即對弱軸)的慣性矩和回轉(zhuǎn)半徑比前兩種工字鋼顯著增大，相應(yīng)的剛度和穩(wěn)定性也顯著增大(但仍弱于高度方向)。5. 冷彎薄壁型鋼～6mm熱軋鋼板或鋼帶經(jīng)冷加工成型，同一截面各部分的厚度相同，截面各角頂處呈圓弧形。壓型鋼板表面可以涂漆、鍍鋅、涂有機(jī)層(亦稱彩色鋼板)；有保溫要求時尚可與保溫材料結(jié)合制成組合板也稱復(fù)合板或夾心板)。 新增計算重級工作制吊車梁(或吊車桁架)及其制動結(jié)構(gòu)的強(qiáng)度、穩(wěn)定性以及連接(吊車梁或吊車桁架、制動結(jié)構(gòu)、柱相互間的連接)的強(qiáng)度時，應(yīng)考慮由吊車擺動引起的橫向水平力(此水平力不與荷載規(guī)范規(guī)定的橫向水平荷載同時考慮)注：現(xiàn)行國家標(biāo)準(zhǔn)《起重機(jī)設(shè)計規(guī)范》GB/ T3811將吊車工作級別劃分為Al～A8級。采用彈性分析的結(jié)構(gòu)中，構(gòu)件截面允許有塑性變形發(fā)展。2) 對的框架結(jié)構(gòu)宜采用二階彈性分析，此時應(yīng)在每層柱頂附加考慮由公式()計算的假想水平力Hni ?！?67。鋼材的疲勞試驗表明，當(dāng)鋼材、試件、試驗環(huán)境條件相同、并應(yīng)力比ρ為定值時，最大應(yīng)力σmax隨疲勞破壞時應(yīng)力循環(huán)次數(shù)n的增加而降低，且曲線具有平行于n軸的漸近線。因此，對焊接結(jié)構(gòu)采用應(yīng)力幅Δσ來計算疲勞強(qiáng)度比采用名義應(yīng)力比ρ的應(yīng)力和最大應(yīng)力σmax更為合理，試驗和分析研究都證實了這一點。⑤ 附錄E中，構(gòu)件和連接計算部位的應(yīng)力集中越嚴(yán)重，殘余應(yīng)力越大，疲勞類別就越高，疲勞強(qiáng)度就越低，故應(yīng)在構(gòu)造和形狀等方面盡量減少應(yīng)力集中程度。 構(gòu)造要求167。實際工程中主要采用C級普通螺栓，其優(yōu)點是施工方便，便于拆遷，但剪切變形大；高強(qiáng)度螺栓：受拉連接，變形小，強(qiáng)度高。自動焊：Q235: A、B、C級F4A0H08A，D級F4A2H08A；Q345: F50F501H08A、H08MnA、H10Mn2；Q390: F501 H08MnA、H10MnH08MnMoA；Q420: F601 H10MnH08MnMoA。2 當(dāng)對接焊縫和T 形對接與角接組合焊縫無法采用引弧板和引出板施焊時，每條焊縫的長度計算時應(yīng)各減去2t。當(dāng)焊件厚度等于或小于4mm 時，則最小焊腳尺寸應(yīng)與焊件厚度相同?！?67。角鋼組合k1k2等邊角鋼不等邊角鋼，長邊相連不等邊角鋼，短邊相連 進(jìn)十法精確到10mm。2. 計算(1) 受剪連接1) 破壞形式：①螺栓桿被剪斷②螺栓孔承壓破壞③構(gòu)件端部被剪壞④構(gòu)件凈截面強(qiáng)度破壞其中①和②通過螺栓連接計算來防止，③通過限制端距來防止，④通過構(gòu)件凈截面強(qiáng)度計算防止。由于高強(qiáng)度螺栓材料無明顯的屈服點，現(xiàn)改為用抗拉強(qiáng)度fu代替fy作為強(qiáng)度控制值，(：∵fy= fu，∴P保持不變；：∵fy= fu，∴ fu = )。3) 同時受拉和受剪連接(2) 承壓型連接1) 受剪連接 (計算與普通C級螺栓完全相同) ① 破壞形式：與普通螺栓相同。常用的計算方法是假定受壓一側(cè)最外排螺栓軸線為中和軸，忽略端板與柱翼緣之間存在的壓力影響，對中和軸取矩，按下式計算抗拉強(qiáng)度：(ⅱ) 施加預(yù)拉力與高強(qiáng)度螺栓摩擦型連接計算同，不應(yīng)該考慮中和軸的移動。輕型圍護(hù)結(jié)構(gòu)采用冷彎薄壁的C形或Z形，其中Z形容易做成連續(xù)構(gòu)件，而C形則比較困難一些。fy 為鋼材牌號所指屈服點。3. 局部承壓當(dāng)梁上翼緣受有沿腹板平面作用的集中荷載、且該荷載處又未設(shè)置支承加勁肋時，腹板計算高度上邊緣的強(qiáng)度應(yīng)按下式計算： 式中 F——集中荷載，對動力荷載應(yīng)考慮動力系數(shù)；y——集中荷載增大系數(shù)；對重級工作制吊車梁，y=； 對其它梁，y=；lz——集中荷載在腹板計算高度上邊緣的假定分布長度，按下式計算： a——集中荷載沿梁跨度方向的支承長度，對鋼軌上的輪壓可取50mm ； hy——自梁頂面至腹板計算高度上邊緣的距離；hR——軌道的高度，對梁頂無軌道的梁hR = 0 ； f——鋼材的抗壓強(qiáng)度設(shè)計值。③ 在所有構(gòu)件的所有強(qiáng)度計算中，除梁的抗剪強(qiáng)度采用毛截面計算外，其余的全采用計算截面的凈截面計算。1．構(gòu)造保證(不必計算)(1) 有鋪板(各種鋼筋混凝土板和鋼板)密鋪在梁的受壓翼緣上并與其牢固相連、能阻止梁受壓翼緣的側(cè)向位移時。該條件一般很容易做到，所以如果不滿足，規(guī)范并未給出整體穩(wěn)定系數(shù)φb的計算公式。閉口截面的穩(wěn)定性比開口截面的穩(wěn)定性要好得多；梁的側(cè)向抗彎剛度EIy、抗扭剛度GIt、翹曲剛度EIω越大，其穩(wěn)定性越好。所有鋼材的彈性模量都相同，鋼梁失穩(wěn)的臨界彎矩與鋼材品種無關(guān)。1. 當(dāng)時，對有局部壓應(yīng)力(σc≠0)的梁，應(yīng)按構(gòu)造配置橫向加勁肋；但對無局部壓應(yīng)力(σc=0)的梁，可不配置加勁肋。② 各種加勁肋提高腹板局部穩(wěn)定性的主要作用：橫向加勁肋主要提高腹板受剪局部穩(wěn)定性(V的影響最明顯)，縱向加勁肋主要提高腹板受彎的局部穩(wěn)定性(M的影響最明顯)，短加勁肋主要提高腹板局部承壓的穩(wěn)定性(F的影響最明顯)。2) tcr按下列公式計算當(dāng)ls≤tcr=fv ()＜ls≤ ()當(dāng)ls＞ ()式中 ls——用于腹板受剪計算時的通用高厚比。驗算中取毛截面計算。2) tcr1按公式()計算，將式中的h0改為h1。3) sc,cr2按公式()計算，但式中的h2改為h2，當(dāng)a/h 2 時，取a/h = 2。說明：除非大跨度而且吊車額定起重量特別大等特殊情況，一般情況下寧愿加厚腹板也盡量不要設(shè)置短加勁肋。說明：① 用型鋼(H形鋼、工字鋼、槽鋼、肢尖焊于腹板的角鋼)做成的加勁肋，其截面慣性矩不得小于相應(yīng)鋼板加勁肋的慣性矩。說明：① 當(dāng)突緣加勁肋兩邊是軋制或剪切邊時，按軸心受壓構(gòu)件截面分類是c類截面，但考慮梁腹板的連續(xù)性約束可按b類截面計算其穩(wěn)定。()推導(dǎo)如下：圖 翼緣彎矩計算示意圖∵ ∴(1) Meu應(yīng)按下列公式計算： () ()式中 ae——梁截面模量考慮腹板有效高度的折減系數(shù)； Ix——按梁截面全部有效算得的繞x軸的慣性矩； hc——按梁截面全部有效算得的腹板受壓區(qū)高度；gx——梁截面塑性發(fā)展系數(shù)；r——腹板受壓區(qū)有效高度系數(shù)。③ 在腹板一側(cè)配置的加勁肋，其截面慣性矩應(yīng)按與加勁肋相連的腹板邊緣為軸線進(jìn)行計算。) 加勁肋宜在腹板兩側(cè)成對配置，也可單側(cè)配置，但支承加勁肋、重級工作制吊車梁的加勁肋不應(yīng)單側(cè)配置。②　該區(qū)格與僅設(shè)橫向加勁肋一樣，都是計算橫向加勁肋間距，所以腹板計算區(qū)格也與僅設(shè)置橫向加勁肋計算中一樣取剪力較大的支座邊腹板區(qū)格。當(dāng)梁受壓翼緣扭轉(zhuǎn)受到約束時： ()當(dāng)梁受壓翼緣扭轉(zhuǎn)未受到約束時： ()說明：① 因為縱向加勁肋主要提高腹板受彎的局部穩(wěn)定性，其間距h1主要由彎曲應(yīng)力決定，所以一般應(yīng)取彎矩較大的腹板區(qū)格計算(如簡支梁的跨中腹板區(qū)格)。這與鋼筋混凝土受彎構(gòu)件斜截面抗剪計算中要驗算最小截面相類似，不能無限度地加密箍筋來提高其抗剪承載力?！躠/h0≤ () ＜a/h0≤ ()說明：① 橫向加勁肋的間距a，一般可由構(gòu)造要求和整除梁的跨度初選(amin=， amax=2h0(當(dāng)σc=0且h0/tw≤100時，amax=)。(二) 當(dāng)時，尚應(yīng)按下列規(guī)定(167。其中，當(dāng) (受壓翼緣扭轉(zhuǎn)受到約束，如連有剛性鋪板、制動板或焊有鋼軌時)或(受壓翼緣扭轉(zhuǎn)未受到約束時)，或按計算需要時，應(yīng)在彎曲應(yīng)力較大區(qū)格的受壓區(qū)增加配置縱向加勁肋。另外，如果利用來計算鋼梁的整體穩(wěn)定，盡管式中出現(xiàn)f，但梁整體穩(wěn)定計算公式()可改寫成：，這就是式()的來處，說明σcr與鋼材品種無關(guān)。如書本不同方向的受彎。雙向受彎的H 型鋼截面或工字形截面構(gòu)件 (167。(2) H型鋼或等截面工字形簡支梁受壓翼緣的自由長度l1與其寬度b1之比l1/b1l1/b1≤[l1/b1][l1/b1]。(撓度)v≤[v]說明：① 撓度容許值按規(guī)范附錄B取用，但(167。說明：① 腹板的計算高度h0；對軋制型鋼梁，為腹板與上、下翼緣相接處兩內(nèi)弧起點間的趾離；對焊接組合梁，為腹板高度。當(dāng)加強(qiáng)受壓翼緣時，受拉翼緣先進(jìn)入塑性，還可以利用塑性，只要受壓翼緣即可(這時)。梁系的布置方式有簡式、普通和復(fù)式等。后一式是考慮Nt的存在，會使P減小，