鋼結(jié)構(gòu)基本原理第一章 緒論1、 鋼結(jié)構(gòu)的優(yōu)點： （1） 強度高、重量輕； （2） 材性好，可靠度高； （3） 工業(yè)化程度高，工期短； （4） 密封性好； （5） 抗震性能好； （6） 耐熱性較好； 2、 鋼結(jié)構(gòu)的缺點： （1） 鋼材價格相對較貴； （2） 耐銹蝕性差； （3） 耐火性差； 第二章 鋼結(jié)構(gòu)材料1、 鋼結(jié)構(gòu)對鋼材的要求： （1） 有較高的強度； （2） 塑性好； （3） 沖擊韌性好； （4） 冷加工性能好； （5） 可焊性好； （6） 耐久性好； 2、 屈服點和流幅是鋼材的很重要的兩個力學(xué)性能指標，前者是表示鋼材強度指標，后者表示鋼材塑性變形指標。 3、 鋼材的工作性能： （1） 在設(shè)計時取屈服點為鋼材可以達到的最大應(yīng)力； （2） 鋼材符合理想的彈塑性本構(gòu)； （3） 鋼材破壞前的塑性變形很大，差不多等于彈性變形的200倍； （4） 屈強比可以看做衡量鋼材強度儲備的一個系數(shù)，屈強比越低鋼材的安全儲備越大。 4、 伸長率不能代表鋼材的最大塑性變形能力，但測量斷面收縮率時容易產(chǎn)生較大的誤差。 5、 鋼材的塑性指標比強度指標更為重要，塑性可以調(diào)節(jié)初始缺陷。 6、 時效現(xiàn)象：在間歇反復(fù)荷載下，鋼材屈服點提高，韌性降低，并且極限強度也稍微提高。 7、 疲勞：多次反復(fù)加荷后，鋼材的強度下降。 8、 第四強度理論（折算應(yīng)力）：

編輯

9、 鋼材的抗剪屈服點為抗拉屈服點的0.58倍。 10、 韌性：鋼材在塑性變形和斷裂過程中吸收能量的能力，是衡量鋼材抗沖擊性能的指標。 11、 冷彎性能：鋼材在冷加工產(chǎn)生塑性變形時，對發(fā)生裂縫的抵抗能力，是衡量鋼材力學(xué)性能的綜合性指標。

12、

13、 可焊性好是指焊縫安全、可靠、不發(fā)生焊接裂縫，焊接接頭和焊縫的沖擊韌性以及熱影響區(qū)的延伸性（塑性）和力學(xué)性能都不低于母材。

14、 碳當量是衡量普通低合金鋼中各元素對焊后母材的碳化反應(yīng)的綜合性能。

15、 塑性破壞：也稱延性破壞。

16、 脆性破壞：破壞前無明顯變形，平均應(yīng)力小。

17、 剪應(yīng)力先超過晶粒的抗剪能力，將發(fā)生塑性破壞；拉應(yīng)力先超過晶粒的抗拉能力，將發(fā)生脆性破壞。

18、 影響鋼材脆斷的直接因素是裂紋尺寸、作用力和材料的韌性。

19、 提高鋼材抗脆斷性能的主要措施：

（1） 加強施焊工藝管理；

（2） 焊縫不宜過分集中，施焊時不宜過強約束，避免產(chǎn)生過大殘余應(yīng)力；

（3） 進行合理細部構(gòu)造設(shè)計，避免產(chǎn)生應(yīng)力集中；

（4） 選擇合理的鋼材；

20、 疲勞破壞：鋼材在連續(xù)反復(fù)荷載作用下，應(yīng)力雖然還低于極限強度，甚至還低于屈服點，也會發(fā)生破壞。屬于反復(fù)荷載作用下的脆性破壞。

21、 疲勞極限：應(yīng)力循環(huán)即使反復(fù)無窮多次，試件仍然不會破壞。

22、 損傷：塑性損傷、疲勞損傷、材質(zhì)變化、蠕變損傷等。

23、 化學(xué)成分影響鋼材性能：

（1） 碳：屈服點和抗拉強度提高；但塑性和韌性，特別是低溫沖擊韌性下降，可焊性、耐腐蝕性能、疲勞強度和冷彎性能明顯下降。

（2） 硅：用以制成質(zhì)量較高的鎮(zhèn)靜鋼。適量硅可大為提高強度，而對塑性、沖擊韌性、冷彎性能及可焊性無明顯影響；過多則降低性能。

（3） 錳：適量提高強度，消除熱脆，改善冷脆傾向；過量使鋼材脆硬，降低抗銹性和可焊性。

（4） 釩：提高強度和抗銹性，不顯著降低塑性，有時有硬化作用。

（5） 硫：大大降低塑性、沖擊韌性、疲勞強度和抗銹性，高溫變脆產(chǎn)生裂縫——熱脆。

（6） 磷：提高強度和抗銹性，但嚴重降低塑性、沖擊韌性、冷彎性能，冷脆。

（7） 氧和氮：氧熱脆，氮冷脆。

24、 沸騰鋼：錳作脫氧劑，塑性、韌性、可焊性較差，容易發(fā)時效和變脆。

25、 鎮(zhèn)靜鋼：硅作脫氧劑，成品率低，成本較高，屈服點高、沖擊韌性好、冷彎性能、可焊性、抗銹性好，時效敏感性較小。

26、 鋼材經(jīng)熱軋后，由于不均勻冷卻會產(chǎn)生殘余應(yīng)力，一般在冷卻較慢處產(chǎn)生拉應(yīng)力，冷卻早的地方產(chǎn)生壓應(yīng)力。殘余應(yīng)力自平衡。

27、 硬化：在重復(fù)荷載作用下，鋼材彈性極限有所提高。

28、 藍脆現(xiàn)象：在250℃左右時，鋼材抗拉強度提高而沖擊韌性下降。

29、 低溫冷脆：當溫度下降到某一數(shù)值時，鋼材的沖擊韌性突然急劇下降，試件斷口發(fā)生脆性破壞。

30、 在一般情況下，由于結(jié)構(gòu)鋼材的塑性較好，當內(nèi)力增大時，應(yīng)力分布不均勻的現(xiàn)象會逐漸平緩。

31、 選用鋼材的原則：

（1） 結(jié)構(gòu)的類型及重要性；

（2） 荷載的性質(zhì)；

（3） 連接方法；

（4） 結(jié)構(gòu)的工作溫度；

（5） 結(jié)構(gòu)的受力性質(zhì)；

（6） 結(jié)構(gòu)形式和鋼材厚度；

第三章 鋼結(jié)構(gòu)的可能破壞形式

1、 鋼結(jié)構(gòu)可能的破壞形式：

（1） 結(jié)構(gòu)的整體失穩(wěn)；

（2） 結(jié)構(gòu)和構(gòu)件的局部失穩(wěn)；

（3） 結(jié)構(gòu)的塑性破壞；

（4） 結(jié)構(gòu)的脆性斷裂；

（5） 結(jié)構(gòu)的疲勞破壞；

（6） 結(jié)構(gòu)的損傷累積破壞；

第四章 受拉構(gòu)件及索

編輯切換為居中

編輯

第五章 軸心受壓構(gòu)件

1、 一般情況下軸心受壓構(gòu)件的失穩(wěn)形態(tài)：

a) 雙軸對稱：工字型、H形，只出現(xiàn)彎曲失穩(wěn)；

b) 單軸對稱：不對稱工字型、T形、槽形，繞非對稱軸彎曲失穩(wěn)；繞對稱軸彎扭失穩(wěn)；

c) 無對稱軸：不等肢L形，彎扭失穩(wěn)；

d) 中心對稱：十字型、Z形，扭轉(zhuǎn)失穩(wěn)。

2、 軸心受壓構(gòu)件的強度：

3、 整體穩(wěn)定：

a) 歐拉臨界力（理想彈性軸心壓桿）：

b) 極限承載力：

c) 格構(gòu)式構(gòu)件換算長細比

按公式計算

4、 局部穩(wěn)定：

a) 穩(wěn)定系數(shù)k按支座條件取對應(yīng)值

b) 板屈曲后還會有很大的承載能力，其屈曲后強度來源于板面內(nèi)橫向的薄膜張力。

c) 實腹構(gòu)件局部失穩(wěn)通過寬厚比板件來控制。

d) 為保證格構(gòu)柱單肢穩(wěn)定性不低于整體，其長細比

編輯

a) 軋制截面不需要驗算局部穩(wěn)定，自動滿足；

第六章 受彎構(gòu)件

1、 受彎構(gòu)件的主要破壞形式：

a) 截面強度破壞：邊緣屈服后根據(jù)彈性核大小判斷承載力；制作處受剪破壞；

b) 整體失穩(wěn)：彎矩作用平面內(nèi)、彎矩作用平面外；

c) 局部失穩(wěn)：分為彈性和彈塑性；彈性局部失穩(wěn)說明受彎構(gòu)件局部遭到破壞，承載性能開始惡化，但不一定作為構(gòu)件整體遭到破壞的判別標準。

編輯切換為居中

6、 剪力中心：彎曲中心、扭轉(zhuǎn)中心，截面發(fā)生扭轉(zhuǎn)的旋轉(zhuǎn)中心；設(shè)計時應(yīng)使橫向力作用線靠近剪力中心。

7、 自由扭轉(zhuǎn)：截面應(yīng)力為扭轉(zhuǎn)引起的剪應(yīng)力；單位長度的扭轉(zhuǎn)角處處相等

a) 截面上受等值反響的一對扭矩作用；

b) 構(gòu)件端部截面的縱向纖維不受約束。

8、 約束扭轉(zhuǎn)：上下翼緣存在等值反向的雙力矩。

9、 翹曲：約束扭轉(zhuǎn)時，構(gòu)件截面不再保持為平面。

10、 整體失穩(wěn)，影響臨界彎矩的主要因素：

因素

臨界彎矩

側(cè)向抗彎剛度、抗扭剛度、抗翹曲剛度

+

構(gòu)件跨度

-

截面不對稱程度

+

荷載作用方式系數(shù)

+

橫向荷載作用位置

+

支承對位移的約束程度

+

11、 可以不進行整體穩(wěn)定計算的情況：

a) 有足夠剛度的鋪板覆蓋在受彎構(gòu)件的受壓翼緣上并與其牢固連接，能有效阻止受壓醫(yī)院的側(cè)向變形；

b) 受彎構(gòu)件的自由長度小于某一臨界值。

12、 局部穩(wěn)定設(shè)計準則：

a) 板件局部失穩(wěn)的臨界應(yīng)力不小于材料的屈服強度；

b) 板件局部失穩(wěn)的臨界應(yīng)力不小于構(gòu)件的整體穩(wěn)定臨界應(yīng)力；

c) 板件局部失穩(wěn)的臨界應(yīng)力不小于實際工作應(yīng)力。（最經(jīng)濟）

13、 桁架機制：有橫向加勁肋的簡支梁受剪局部失穩(wěn)后，主壓應(yīng)力不變，主拉應(yīng)力增加。梁的上下翼緣猶如上下弦桿，橫向加勁肋如同受壓豎桿，失穩(wěn)區(qū)段內(nèi)的斜向張拉力帶則起到受拉斜桿的作用。

14、 反復(fù)荷載、塑性設(shè)計中，不考慮利用屈曲后強度。

第七章 壓彎構(gòu)件

1、 破壞形式

強度破壞

整體失穩(wěn)

局部失穩(wěn)

與受彎構(gòu)件類似

平面內(nèi)失穩(wěn)、平面外失穩(wěn)

類似于軸心受力構(gòu)件

2、 強度

3、 整體穩(wěn)定

a) 平面內(nèi)整體穩(wěn)定性

i. 寬厚比相當大的板件組成的截面（冷彎薄壁型構(gòu)件），在全截面發(fā)展塑性的可能性較小，一般以邊緣屈服準則作為設(shè)計準則。

ii. 確定平面內(nèi)穩(wěn)定性的兩種方式：試驗數(shù)據(jù)統(tǒng)計、力學(xué)模型數(shù)值分析

iii. 平面內(nèi)穩(wěn)定承載力計算方式：

名稱

公式

特點

單項表達式

值受影響因素較多，使用不便。

相關(guān)公式

部分發(fā)展塑性

b) 平面外整體穩(wěn)定性

i. 平面外整體失穩(wěn)呈現(xiàn)彎扭狀態(tài)。

ii. 計算公式：

c) 格構(gòu)式構(gòu)件

單肢穩(wěn)定

對于綴條，可以按軸心受力構(gòu)件計算單肢在各桿軸力作用下的穩(wěn)定性。對于綴板，平面內(nèi)穩(wěn)定需考慮剪力引起的局部彎矩。

綴條穩(wěn)定

與軸心受壓類似

4、 局部穩(wěn)定

a) 設(shè)計準則：

i. 不允許發(fā)生局部失穩(wěn)

ii. 考慮利用屈曲后強度

第八章 鋼結(jié)構(gòu)的連接

1、 焊接方式

電弧焊

最常用，不同鋼種焊接，宜用與低強度鋼材相適應(yīng)的焊條

電渣焊

電弧焊的一種，常用于高層建筑等鋼結(jié)構(gòu)中箱型柱的內(nèi)部橫隔板與柱的焊接

電阻焊

適用于板疊厚度不超過12mm

氣焊

薄鋼板、小型結(jié)構(gòu)

2、 焊接形式

a) 對接焊縫：直縫、斜縫；

b) 角焊縫：側(cè)縫、端縫。

3、 焊接結(jié)構(gòu)的優(yōu)缺點

a) 優(yōu)點

i. 不需要打孔鉆眼，省工省時，截面不受到削弱；

ii. 不限形狀、無輔助零件、構(gòu)造簡單、傳力路線短、適應(yīng)面廣；

iii. 氣密性、水密性好，結(jié)構(gòu)剛性大，整體性好；

b) 缺點：

i. 熱影響區(qū)使鋼材變脆；

ii. 殘余應(yīng)力容易發(fā)生脆性破壞，降低壓桿穩(wěn)定的臨界荷載，影響尺寸和形狀；

iii. 局部裂縫易擴散到整體；

編輯切換為居中

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1、 剪力螺栓的破壞形式：

a) 螺桿剪斷破壞；

b) 鋼板孔壁擠壓破壞；

c) 凈截面斷裂；

d) 邊緣沖切破壞；

e) 彎曲破壞；

2、 普通螺栓計算：

編輯切換為居中

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