【正文】 起的體積改變，其形狀基本保持不變，故其形狀改變應(yīng)變能密度很小，致使塑性變形遭到遏制。但是，由于高應(yīng)力會(huì)在鋼材中聚積很大的體積改變應(yīng)變能，一旦應(yīng)力達(dá)到材料極限強(qiáng)度時(shí)，便發(fā)生無明顯變形征兆的突然劇烈的脆性破壞。應(yīng)力集中不僅使應(yīng)力成倍地提高，而且產(chǎn)生的是同號(hào)應(yīng)力場(chǎng)，所以十分不利。當(dāng)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中采用不銹鋼時(shí)，也可用該式計(jì)算抗剪強(qiáng)度設(shè)計(jì)值(抗力分項(xiàng)系數(shù)γR＝)。 鋼材的品種、牌號(hào)及其選用1. 品種和牌號(hào)(1) 碳素結(jié)構(gòu)鋼Q235—A(B、C、D)另外還有規(guī)范沒正式列入的Q29Q460。(3) 高層建筑結(jié)構(gòu)用鋼板Q235GJ、(Q345 GJ、Q235GJZ、Q345 GJZ)—C(D、E) 質(zhì)量等級(jí)：C　 0℃　沖擊功Akv≥34J　　　　　D?。?0℃　沖擊功Akv≥34J　　　　　E?。?0℃　沖擊功Akv≥34J Z為厚度方向性能級(jí)別Z1Z25和Z35的縮寫。(4) 寶鋼集團(tuán)新開發(fā)的耐火耐候鋼，其耐候性為普通鋼的2～8倍，其耐火性能為600℃時(shí)，鋼材的屈服點(diǎn)降低幅度不超過30%，而價(jià)格只比普通鋼貴10%。2. 鋼材選用(1) 鋼材選用的基本原則(167。2) 荷載特征 結(jié)構(gòu)所受荷載可為靜力或動(dòng)力的；經(jīng)常作用、有時(shí)作用或偶然出現(xiàn)(如地震)的；經(jīng)常滿載或不經(jīng)常滿載的等。對(duì)直接承受動(dòng)力荷載的結(jié)構(gòu)構(gòu)件應(yīng)選用質(zhì)量和韌性較好的鋼材；對(duì)承受靜力或間接動(dòng)力荷載的結(jié)構(gòu)構(gòu)件可采用一般質(zhì)量的鋼材。靜定結(jié)構(gòu)沒有內(nèi)力重分布，應(yīng)選用較好的鋼材，而超靜定結(jié)構(gòu)可以利用塑性內(nèi)力重分布，可選用一般質(zhì)量鋼材。單路徑傳力應(yīng)選用優(yōu)質(zhì)鋼材，而多路徑傳力時(shí)可選用普通鋼材。5) 連接方法 鋼結(jié)構(gòu)連接可為焊接或非焊接(螺栓或鉚釘)。因此，焊接結(jié)構(gòu)鋼材的質(zhì)量要求應(yīng)高于同樣情況的非焊接結(jié)構(gòu)鋼材，碳、硫、磷等有害元素的含量應(yīng)較低，塑性和韌性應(yīng)較好。因此，構(gòu)件厚度大的焊接結(jié)構(gòu)應(yīng)采用質(zhì)量好的鋼材。因此，對(duì)經(jīng)常處于或可能處于較低負(fù)溫下工作的鋼結(jié)構(gòu)、尤其是焊接結(jié)構(gòu)，應(yīng)選用化學(xué)成分和機(jī)械性能質(zhì)量較好和脆性轉(zhuǎn)變溫度低于結(jié)構(gòu)工作環(huán)境溫度的鋼材?！〔粦?yīng)采用Q235沸騰鋼的承重結(jié)構(gòu)和構(gòu)件；2) 167。焊接承重結(jié)構(gòu)以及重要的非焊接承重結(jié)構(gòu)采用的鋼材還應(yīng)具有冷彎試驗(yàn)的合格保證。　對(duì)需要驗(yàn)算疲勞的焊接和非焊接結(jié)構(gòu)分別提出了對(duì)韌性的要求。鋼結(jié)構(gòu)所用鋼材主要是熱軋成型的鋼板和型鋼等，還有采用冷加工成型的冷彎薄壁型鋼，近年來還發(fā)展生產(chǎn)了冷壓或冷軋成型的壓型鋼板，用于屋面板、樓板和墻板等，常有很好的效果。鋼結(jié)構(gòu)中主要用熱軋厚鋼板。扁鋼是寬度兩邊均為軋制邊的鋼板型式，寬度10～200mm，厚度3～30mm。2. 熱軋型鋼常用熱軋型鋼有角鋼、工字鋼、槽鋼等。(1) 角鋼分等邊和不等邊角鋼兩種，規(guī)格以角鋼符號(hào)L和邊寬厚度(等邊角鋼)或長(zhǎng)邊寬短邊寬厚度(不等邊角鋼)(均為mm)表示，如L906和L125808。(2) 工字鋼和H型鋼分普通、輕型和寬翼緣工字鋼三種，其中寬翼緣工字鋼常稱H型鋼。規(guī)格以工字鋼符號(hào)(輕型時(shí)前面加注“Q”)和截面高度(cm)表示，如 I50a(普通)、QI50(輕型)。我國(guó)生產(chǎn)的普通工字鋼規(guī)格有I10～63a；20或32號(hào)以上時(shí)同一型號(hào)中又分為a、b上或a、b、c規(guī)格，其中每級(jí)的腹板和相應(yīng)翼緣寬度遞增2mm。H型鋼的翼緣較為寬展(寬度較大規(guī)格中可與高度相等)并為等厚度。我國(guó) H型鋼分寬翼緣H型鋼(HW)、中翼緣H型鋼(HM)和窄翼緣H型鋼(HN)，還有H型鋼樁(HP)。(3) 槽鋼截面寬度比高度小得多，故寬度方向的截面慣性矩和回轉(zhuǎn)半徑比高度方向小得多。焊接鋼管由鋼帶彎曲焊成，價(jià)格相對(duì)較低。4. 熱軋圓鋼輕型鋼結(jié)構(gòu)中常用圓鋼，規(guī)格以直徑表示，如Φ16。冷彎薄壁型鋼的截面型式和尺寸可按工程要求合理設(shè)計(jì)；與相同截面積的熱軋型鋼相比，其截面輪廓尺寸相對(duì)較大而壁較薄，使截面慣性矩和回轉(zhuǎn)半徑較大，因而受力性能較好并節(jié)省鋼材。冷彎薄壁型鋼的規(guī)格用字母“B”(薄)、形狀符號(hào)和“長(zhǎng)邊寬(或高度)短邊寬(或?qū)挾?卷邊寬度厚度”(長(zhǎng)短邊寬相等時(shí)只注一個(gè)邊寬，卷邊寬度只用于卷邊型鋼)。6. 壓型鋼板由熱軋薄鋼板經(jīng)冷壓或冷軋成型，具有較大寬度，其曲折外形大大增加了鋼板在其平面外的慣性矩、剛度和抗彎能力，應(yīng)用日漸廣泛。它具有重量輕、強(qiáng)度和剛度大、施工簡(jiǎn)便和美觀等優(yōu)點(diǎn)。壓型鋼板通?？蓧夯蜍埑蒝形、肋形、加勁的肋形、波形或其它需要的外形。 基本設(shè)計(jì)規(guī)定1. 設(shè)計(jì)原則(兩個(gè)極限狀態(tài))：承載能力的極限狀態(tài)：強(qiáng)度和穩(wěn)定(采用荷載設(shè)計(jì)值計(jì)算)、疲勞(卻仍然采用荷載標(biāo)準(zhǔn)值計(jì)算)；正常使用的極限狀態(tài)：變形(采用荷載設(shè)計(jì)值計(jì)算)2. 荷載和荷載效應(yīng)計(jì)算(1) 167。對(duì)設(shè)計(jì)使用年限為25 年的結(jié)構(gòu)構(gòu)件。(2) 167。在一般情況下，本規(guī)范中的輕級(jí)工作制相當(dāng)于Al～A3 級(jí)；中級(jí)工作制相當(dāng)于A4～A5級(jí)；重級(jí)工作制相當(dāng)于A6～A8級(jí)，其中A8屬于特重級(jí)。 計(jì)算冶煉車間或其他類似車間的工作平臺(tái)結(jié)構(gòu)時(shí)，由檢修材料所產(chǎn)生的荷載，可乘以下列折減系數(shù)：主梁： ；柱(包括基礎(chǔ)): 。 結(jié)構(gòu)的計(jì)算模型和基本假定應(yīng)盡量與構(gòu)件連接的實(shí)際性能相符合。 建筑結(jié)構(gòu)的內(nèi)力一般按結(jié)構(gòu)靜力學(xué)方法進(jìn)行彈性分析，符合本規(guī)范第9 章的超靜定結(jié)構(gòu)，可采用塑性分析。167。梁與柱鉸接時(shí)，應(yīng)使連接具有充分的轉(zhuǎn)動(dòng)能力，且能有效地傳遞橫向剪力與軸心力。但該條實(shí)行起來比較困難，國(guó)家鳥巢體育館就已經(jīng)做了相應(yīng)的節(jié)點(diǎn)性能試驗(yàn)。 框架結(jié)構(gòu)內(nèi)力分析宜符合下列規(guī)定：1) 框架結(jié)構(gòu)可采用一階彈性分析。說明：l 當(dāng)按公式()計(jì)算的α2i＞ 時(shí)，即，說明框架側(cè)向剛度太小，二階效應(yīng)太大，宜增大框架結(jié)構(gòu)的剛度。　單面連接的單角鋼、無墊板的單面施焊對(duì)接焊縫、高空安裝焊縫進(jìn)行強(qiáng)度折減?！?67。5. 一般構(gòu)造規(guī)定167。規(guī)定鋼板的最小厚度為4mm(原規(guī)定5mm)，鋼管的最小厚度為3mm，角鋼兩邊之和不宜小于90mm，最小厚度為4mm(焊接結(jié)構(gòu))和5mm(螺栓連接)。6. 溫度區(qū)段的規(guī)定167。第3節(jié) 鋼材的疲勞和疲勞計(jì)算 影響鋼材的疲勞強(qiáng)度的主要因素鋼材在循環(huán)應(yīng)力多次反復(fù)作用下裂紋生成、擴(kuò)展以致斷裂破壞的現(xiàn)象稱為鋼材的疲勞或疲勞破壞。鋼材的疲勞破壞除了與鋼材質(zhì)量、構(gòu)件幾何尺寸和缺陷等因素有關(guān)外，主要因素有：1. 應(yīng)力集中程度(包括殘余應(yīng)力)2. 應(yīng)力幅Δσ(焊接部位：Δσ=σmax－σmin，非焊接部位為折算應(yīng)力幅：Δσ=σmax－，以拉為正)3. 應(yīng)力比ρ(非焊接部位，σmax和σmin分別為絕對(duì)值最大和最小應(yīng)力，并常以σmax的應(yīng)力為正)4. 應(yīng)力循環(huán)次數(shù)n。當(dāng)n趨于很大時(shí)，σmax趨于常數(shù)，表示應(yīng)力循環(huán)無窮多次試件不致發(fā)生疲勞破壞的循環(huán)應(yīng)力σmax的極限值，稱為鋼材的疲勞強(qiáng)度極限或耐久疲勞強(qiáng)度。在鋼材軋制和結(jié)構(gòu)制造過程中，構(gòu)件內(nèi)將產(chǎn)生殘余應(yīng)力。因此，結(jié)構(gòu)承受荷載時(shí)，截面上實(shí)際應(yīng)力將是荷載引起的應(yīng)力與其殘余應(yīng)力的疊加?？紤]fy是常數(shù)，所以只有應(yīng)力幅是變量。 疲勞計(jì)算1. 常幅循環(huán)應(yīng)力Δσ ≤[Δσ]焊接部位為應(yīng)力幅　Δσ =σmax－σmin非焊接部位為折算應(yīng)力幅　Δσ =σmax－　　C和n與構(gòu)件和連接的連接類別有關(guān)，根據(jù)規(guī)范附錄E確定，說明：① Δσ是廣義應(yīng)力幅，不僅代表正應(yīng)力幅，還代表剪應(yīng)力幅，具體根據(jù)計(jì)算部位確定是正應(yīng)力還是剪應(yīng)力。計(jì)算疲勞時(shí)，應(yīng)采用荷載的標(biāo)準(zhǔn)值，是因?yàn)閷?shí)質(zhì)上還在沿用容許應(yīng)力設(shè)計(jì)法(容許應(yīng)力幅，是現(xiàn)行鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范的一大缺點(diǎn))；167。③ 根據(jù)167。④ 容許應(yīng)力幅與鋼材品種和強(qiáng)度無關(guān)，所以如果尺寸和構(gòu)造完全一樣，則采用高強(qiáng)度鋼材并不能提高其疲勞強(qiáng)度。⑥ 根據(jù)167。2. 變幅循環(huán)應(yīng)力(1) 167。實(shí)際上，由于ni較難確定，故難以用()計(jì)算Dse，實(shí)際工程設(shè)計(jì)一般采用下列近似方法計(jì)算。、中級(jí)工作制吊車桁架的疲勞可作為常幅疲勞，按下式計(jì)算： 式中　af——欠載效應(yīng)的等效系數(shù)，；——循環(huán)次數(shù)n為2106次的容許應(yīng)力幅， 采用?！?67。2. 合理制造：減小焊接應(yīng)力，刨邊，嚴(yán)格檢查。第4節(jié) 鋼結(jié)構(gòu)的連接 常用連接方法及其優(yōu)缺點(diǎn)1. 焊接：對(duì)接焊縫、角焊縫優(yōu)點(diǎn)：(1) 不需要打孔，省工省時(shí)，不削弱構(gòu)件截面；　　　(2) 構(gòu)造簡(jiǎn)單，適應(yīng)性強(qiáng)；(對(duì)接焊縫傳力平順，動(dòng)力性能好，但施工較煩)　　　(3) 密封性好，剛度大。2. 螺栓連接普通螺栓：有A級(jí)、B級(jí)和C級(jí)，其中A、B級(jí)為精制螺栓，C級(jí)為粗制螺栓。受剪連接：摩擦型連接，受力性能好，變形小，剛度大，動(dòng)力性能好；　　　　　承壓型連接，承載力高，但變形大。)。)。手工焊：Q235:采用E43系列型焊條；Q345:采用E50系列型焊條；Q390、Q420:采用E55系列型焊條。2. 計(jì)算167。(1) 在對(duì)接接頭和T形接頭中，垂直于軸心拉力或軸心壓力的對(duì)接焊縫或?qū)优c角接組合焊縫，其強(qiáng)度應(yīng)按下式計(jì)算： () 式中 N——軸心拉力或軸心壓力；lw——焊縫長(zhǎng)度；無引弧板和引出板施焊時(shí)，每條焊縫的長(zhǎng)度計(jì)算時(shí)應(yīng)各減去2t。焊縫質(zhì)量要求：167。但在同時(shí)受有較大正應(yīng)力和剪應(yīng)力處(例如梁腹板橫向?qū)雍缚p的端部)，應(yīng)按下式計(jì)算折算應(yīng)力： 注：l 當(dāng)直縫強(qiáng)度不夠時(shí)，可改用斜焊縫對(duì)接，只要焊縫與作用力間的夾角θ符合tanθ≤，其強(qiáng)度可不計(jì)算。 角焊縫的構(gòu)造和計(jì)算1. 構(gòu)造(1) 角焊縫兩焊腳邊的夾角(167。夾角α 135176。的斜角角焊縫，不宜用作受力焊縫(鋼管結(jié)構(gòu)除外)。)：1) 最小焊腳尺寸 (一般焊縫)對(duì)埋弧自動(dòng)焊，最小焊腳尺寸可減小1mm；對(duì)T形連接的單面角焊縫，應(yīng)增加1mm。2) 最大焊腳尺寸hfmax=板件(厚度為t)邊緣的角焊縫最大焊腳尺寸，尚應(yīng)符合下列要求： 3) 側(cè)面角焊縫或正面角焊縫的最小計(jì)算長(zhǎng)度lwmin= 8hf ≥ 40mm。若內(nèi)力沿側(cè)面角焊縫全長(zhǎng)分布時(shí)，其計(jì)算長(zhǎng)度不受此限。)5) 角焊縫的兩焊腳尺寸一般為相等。(3) 角焊縫的其它構(gòu)造要求見167。2. 計(jì)算(1) 角焊縫的基本計(jì)算公式(167。并非真正的正應(yīng)力；τf——按焊縫有效截面計(jì)算，沿焊縫長(zhǎng)度方向的剪應(yīng)力，即τf∥lw，且τf確是切應(yīng)力；——角焊縫的強(qiáng)度設(shè)計(jì)值；βf——正面角焊縫的強(qiáng)度設(shè)計(jì)值增大系數(shù)：對(duì)承受靜力荷載和間接承受動(dòng)力荷載的結(jié)構(gòu)，βf =；對(duì)直接承受動(dòng)力荷載的結(jié)構(gòu)，βf = 1. 0。(2) σf和τf計(jì)算1) 承受形心力作用(相對(duì)焊縫而言，構(gòu)件是軸力或剪力) 式中 he——角焊縫的計(jì)算厚度，對(duì)直角角焊縫he=，hf為焊腳尺寸；lw——角焊縫的計(jì)算長(zhǎng)度，對(duì)每條焊縫取其實(shí)際長(zhǎng)度減去2hf；鋼管構(gòu)件承受軸力，端焊縫按上式計(jì)算，而雙角鋼承受軸力則較復(fù)雜，具體計(jì)算如下 。內(nèi)力分配系數(shù)分別為k1和k2，見下表。 進(jìn)十法精確到10mm。 進(jìn)十法精確到10mm。2) 承受扭矩T和形心力N(橫向)、V(豎向)所謂扭矩是指其平面與計(jì)算平面平行的力矩。 普通螺栓連接的構(gòu)造和計(jì)算1. 構(gòu)造直徑：M1M1M1M1MM2M2M30螺栓孔： M1M1M16 d0=d+1mmM1MM24 d0=d+M2M30 d0=d+2mm性能等級(jí)：、排列考慮構(gòu)造要求、受力要求和施工要求。2) 單個(gè)螺栓受剪承載力螺栓桿被剪斷的承載力設(shè)計(jì)值 螺栓孔承壓破壞的承載力設(shè)計(jì)值 實(shí)際計(jì)算以兩者中的較小者控制： 當(dāng)連接一側(cè)兩端排螺栓的距離l0較大時(shí)，與側(cè)面角焊縫的應(yīng)力分布相類似，也是兩頭大中間小，所以也應(yīng)該進(jìn)行折減：當(dāng) 15d0＜l0 ≤60d0時(shí)，折減系數(shù)當(dāng) l0＞60d0時(shí)，折減系數(shù) 3) 螺栓群受剪計(jì)算① 承受形心力N 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) 單個(gè)螺栓受拉承載力設(shè)計(jì)值 3) 螺栓群受拉計(jì)算① 承受形心力 一般按上式計(jì)算所需要的螺栓數(shù)： 再按排列構(gòu)造要求布置螺栓。常用的計(jì)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(duì)中和軸取矩，按下式計(jì)算抗拉強(qiáng)度： 高強(qiáng)度螺栓連接的構(gòu)造和計(jì)算1. 構(gòu)造直徑： MM2M2M30螺栓孔： MM24 d0=d+M2M30 d0=d+2mm性能等級(jí)：、：材料為435鋼，外形一般為大六角頭；：材料為20MnTiB，外形為扭剪型；40B、35VB外形為大六角頭；排列考慮構(gòu)造要求、受力要求和施工要求，與普通螺栓相同。由此得出的 ，使抗剪承載力比同直徑的粗制螺栓還低，不合理，且與薄鋼規(guī)范的規(guī)定不協(xié)調(diào)。說明：承壓型連接當(dāng)只承受拉力時(shí)，可不建立預(yù)拉力。② 單個(gè)螺栓受剪承載力設(shè)計(jì)值 當(dāng)連接一側(cè)兩端排螺栓的距離l0較大時(shí)，也應(yīng)該進(jìn)行折減：當(dāng) 15d0＜l0≤60d0時(shí)，折減系數(shù)；當(dāng) l0＞60d0時(shí)，折減系數(shù) .③ 螺栓群計(jì)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。如果連接件被拉開，當(dāng)然沒有任何摩擦力，也就不再是摩擦型連接了。ⅱ承受形心力N和彎矩M 　　　　　　 接觸面不脫開，就象普通構(gòu)件一樣，變形符合平截面假定，所以認(rèn)為中和軸不會(huì)移動(dòng)。② 單個(gè)螺栓受剪承載力設(shè)計(jì)值螺栓桿被剪斷的承載力設(shè)計(jì)值 若在有螺紋處受剪螺栓孔承壓破壞的承載力設(shè)計(jì)值 實(shí)際計(jì)算以兩者中的較小者控制：當(dāng)連接一側(cè)兩端排螺栓的距離l0較大時(shí)，承載力設(shè)計(jì)值也應(yīng)該進(jìn)行折減：當(dāng) 15d0＜l0≤60d0時(shí)，折減系數(shù)當(dāng)