【文章內(nèi)容簡介】 缺陷焊合，使金屬晶體組織密實，晶粒細化，消除纖維組織缺陷，使鋼材的力學性能提高。 冷作硬化與時效硬化 ? 由于某種因素的影響而使鋼材強度提高，塑性、韌性下降，增加脆性的現(xiàn)象稱之為 硬化現(xiàn)象 。 ? 冷加工時（常溫進行彎折、沖孔剪切等），鋼材發(fā)生塑性變形從而使鋼材變硬的現(xiàn)象稱之為 冷作硬化 。 ? 鋼材中的 C、 N，隨著時間的增長和溫度的變化，而形成碳化物和氮化物，使鋼材變脆的 “ 老化 ” 現(xiàn)象稱之為 時效硬化 。 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復雜應力與應力集中的影響 鋼材在多向同號應力場作用下，一向的變形受到另一向的限制，而使鋼材強度增加，塑性、韌性下降，異號應力場時則相反。 鋼構件由于截面的改變以及孔洞、凹槽、裂紋等原因而使構件內(nèi)產(chǎn)生應力集中，應力集中實際為：局部應力增大并多為同號應力場。 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（ P26,圖 ） ,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（后續(xù)章節(jié)中將詳細介紹） 。 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溫度的影響 溫度的影響，一般可分正溫與負溫影響兩部分 。 正溫影響 總體影響規(guī)律為溫度上升，鋼材的強度降低，塑性、韌性提高，這一現(xiàn)象稱之為 熱塑現(xiàn)象 ，溫度達 600o左右時，鋼材的強度幾乎降至為零，而塑性、韌性極大，易于進行熱加工，此溫度稱之為 熱煅溫度 。 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 。鋼材在 300o以上時應采取 隔熱措施 。 負溫影響（ P27，圖 ） 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(zhuǎn)脆溫度 。 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第五節(jié)復雜應力作用下的屈服條件 在單向拉力試驗中，單向應力達到屈服點時，鋼材即進入塑性狀態(tài)。在復雜應力作用下，鋼材由彈性狀態(tài)轉(zhuǎn)入塑性狀態(tài)的條件是按能量強度理論計算的折算應力 與單相應力下的屈服點相比較來判斷： 當 時為彈性狀態(tài)； 時為塑性狀態(tài)。 如三向應力有一向應力很?。ㄈ绾穸容^小，厚度方向的應力可忽略不計）或為零時，則屬于平面應力狀態(tài)，上式成為 red?? ? ? ?2zx2yz2xyxzzyyx2z2y2xr e d 3 ????????????? ?????????yred f?? yred f??2xyyx2y2xr e d 3?????? ????red?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? 在一般的梁中，只存在正應力 和剪應力 ，則： ? 當只有剪應力時， 則： ? ? 由此得： ? ? 因此，鋼結構設計規(guī)范確定鋼材抗剪強度為 抗拉設計強度的 。 ? 當平面或立體應力皆為拉應力時，材料破壞時沒有明顯的塑性變形產(chǎn)生，即材料處于脆性狀態(tài)。 ? ?0??y2r e d f33 ??? ???22r e d 3??? ??yy 3f ???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第六節(jié) 鋼材的疲勞和疲勞計算 1 疲勞破壞：鋼材在循環(huán)應力多次反復作用下裂紋生成，擴展以至斷裂破壞的現(xiàn)象稱為鋼材的疲勞或疲勞破壞。疲勞破壞屬于脆性破壞。 2 疲勞計算類別及參數(shù)取值： ﹙1﹚ 應力譜 循環(huán)荷載在鋼材內(nèi)應起的反復循環(huán)應力隨時間變化的曲線即為應力譜 ﹙2﹚ 應力幅 試驗與分析證明應力幅相同的情況下，最大最小應力無論是較高或較低，以及應力比是較大或較小，對疲勞強度基本不起作用。 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﹚ 疲勞計算類別：不同類別鋼構件或連接的疲勞 強度各不相同。按其疲勞性能的高低歸并為八個疲勞計算類別，并對每個類別規(guī)定了相應的參數(shù)取值。其中一類疲勞性能最好，八類最差。需要指出，疲勞破壞應力幅或疲勞允許應力幅主要取決于 應力循環(huán)次數(shù)以及構件或連接的具體構造細節(jié)和應力集中程度 . 3 疲勞曲線：對于不同的構件和連接用不同的應力幅 在疲勞試驗機上進行常幅循環(huán)應力試驗可得試件發(fā)生疲勞破壞時的應力循環(huán)次數(shù) n，將足夠多的試驗點連接起來，便得到 曲線，即疲勞曲線。 4 鋼構件和連接的疲勞計算 : 規(guī)范規(guī)定當應力變化的循環(huán)次數(shù)大于等于十萬次（ n≧ ）時，應對應力循環(huán)中出現(xiàn)的拉應力的部位進行疲勞計算，對不出現(xiàn)拉應力的部位一般不計算疲勞，計算疲勞時，不乘分項系數(shù)，也不乘動力系數(shù)，按彈性方法計算其應力。 ??n???510425130 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 5 常幅疲勞的容許應力幅： 實際上試驗數(shù)據(jù)是分布在實線兩側有一定寬度的分布帶，鋼結構規(guī)范規(guī)定容許應力幅取分散帶的下限，即平行于實線但偏左 k倍的標準差的疲勞屈線。試驗表明，常幅疲勞的容許應力幅與循環(huán)次數(shù) n的關系，采用對數(shù)坐標時，大體是一多 為 1/ 的直線。 式中 c, 系數(shù)，按疲勞計算類別查表 n應力循環(huán)系數(shù) ?? ? ??1nc?????????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? 6 常幅疲勞計算 : 焊接部位 非焊接部位 拉應力時取正號，壓應力時取正號 7 變幅疲勞計算： 當疲勞應力幅變化時，按照線性疲勞累積損傷原則，將隨機變化的應力幅折算成等效常應力幅，然后按常應力幅疲勞計算： ? ??? ???m inm a x ??? ???m i nm a x ??? ???? ? ???? /1iiie nn???????? ??? ? ?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? 式中： 以應力循環(huán)次數(shù)表示的結構預期使用壽命 預期壽命內(nèi)相應力幅的應力循環(huán)次數(shù) 8 吊車梁的變幅計算： 吊車梁引起變幅的荷載主要是吊車荷載，疲勞計算時通常以經(jīng)常發(fā)生的一臺吊車標準值計算應力幅，規(guī)范規(guī)定的計算公式為： 次數(shù)效應系數(shù)。對重級工作制硬鉤吊車 。重級工作制軟鉤吊車 ；中級工作制吊車 ? inin? ? 6102Nf ????? ???f? ?? ?? ??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第七節(jié) 建筑結構用鋼的種類與選擇 一、鋼材的牌號表示方法及結構用鋼的種類 鋼材牌號由： “ Q、屈服點值、質(zhì)量等級、脫氧方法 ”四部分組成。 Q：表示 “ 屈 ” 字拼音首位字母，意為 “ 屈服強度 ” ； 質(zhì)量等級：分 A~E五級（字序越高質(zhì)量越好）； 脫氧方法： F－沸騰鋼； Z－鎮(zhèn)靜鋼（一般省略）； b－半鎮(zhèn)靜鋼； TZ－特殊鎮(zhèn)靜鋼。 注：炭素結構鋼分： A、 B、 C、 D 四級，含所有脫氧方法；低合金結構鋼分： A、 B、 C、 D、 E五級，只有鎮(zhèn)靜鋼和特殊鎮(zhèn)靜鋼。 如前所述建筑結構用鋼，宜選炭素結構鋼中的 Q235及低合金鋼中的 Q34 Q390、 Q420四種鋼材。 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、建筑結構用鋼的選擇 1. 鋼材的質(zhì)量和性能，由鋼材力學性能中的抗拉強度 fu、屈服強度 fy、伸長率 δ 5（ δ 10）、冷彎 180o及沖擊韌性 α k，化學成分 C、 S、 P等 的極限含量，以及冶煉脫氧方法來衡量。選材時應根據(jù)結構的重要性 、 荷載性質(zhì) （靜、動）、 連接方法 、結構所處的 溫度和環(huán)境 、 鋼材的厚度 等因素來綜合考慮以選擇適宜鋼材。 2. 一般承重結構應有 fu、 fy、 δ 5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 α k的不同要求。 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 鋼結構采用的鋼材有鋼板、型鋼以及冷彎成型的薄壁型鋼。 （ 1）鋼板有厚鋼板（厚度 4～ 60㎜ ）和薄鋼板（厚度為 ～ 4㎜ ）扁鋼（厚度為 4 ～ 60 ㎜ ） （ 2）型鋼 常用的型鋼有角鋼、工字鋼、槽鋼和鋼管。普通型鋼是由鋼材熱軋而成，型鋼截面形式合理，材料在截面上分布對受力最為有利。由于其形狀較為簡單種類和尺寸分級較少，所以便于軋制 ，而且構件間相互連接也 比較方便，因此型鋼是鋼結構中采用的主要鋼材。 （ 3）薄壁型鋼是用薄鋼板，經(jīng)模壓或彎曲而制成，其截面形式及尺寸可按合理方案設計，能充分利用鋼材的強度節(jié)約鋼材，所以已在我國逐步推管使用。 第三章 鋼結構的連接 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 1一、 焊縫連接 167。 鋼結構的連接方法及其特點 對接焊縫連接 優(yōu)點：不削弱截面，方便施工，連接剛度大； 缺點：材質(zhì)易脆，存在殘余應力，對裂紋敏感。 角焊縫連接 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 1三、螺栓連接 優(yōu)點：連接剛度大，傳力可靠； 分為： 普通螺栓連接 高強度螺栓連接 二、鉚釘連接 缺點：對施工技術要求很高，勞動強度大，施工條件差， 施工速度慢。 425130 0 1 1 0 0 1 0 1 0 1 0 1 1 0 1 0 0 0 1 0 1 0 0