[分享]最全面的钢结构学习总结(一)

发表于2019-09-19    465人浏览    1人跟帖    复制链接  只看楼主


最全面的钢结构学习总结(一)_1
最全面的钢结构学习总结(一)_2


知识点


1、建筑钢材有两种可能的破坏形式
塑性破坏和脆性破坏,二者的特征可从塑性变形、名义应力、断口形式三方面来理解。影响脆性破坏的因素有有害化学元素、冶金缺陷等,但总的来看,钢材的质量、应力集中和低温的影响比较大。防止脆性破坏必须合理设计、正确制造和正确使用三者的相互配合。
2、钢材的σ-ε曲线在下列标准条件下获得的:
Ⅰ)标准试件(无应力集中);
Ⅱ)静荷载一次拉伸到破坏;
Ⅲ)试验温度为20°C。
按建筑钢材的σ-ε曲线其工作可分为弹性、弹塑性、塑性和强化四个阶段,并将其简化成理想弹塑性体。从拉伸试验得到抗拉强度fu、屈服强度fy、伸长率δ5三个钢材基本性能指标,fu、fy是静力强度指标,δ5是钢材在静荷载作用下塑性性能指标。承重结构钢材都应具有这三个指标合格的保证,对重要或需要冷加工的构件,其钢材尚应具有冷弯试验的合格保证。
3、冲击韧性Cv
冲击韧性Cv是表示钢材在动力荷载作用下抵抗脆性断裂能力指标,对直接承受较大动力荷载的结构应提出相应冲击韧性要求。



4、应力
钢材在静荷载作用下,单向应力时,要求截面最大应力不超过屈服点;复杂应力状态时,要求折算应力δeq不超过fy。
5、理解各种因素对钢材性能的不利影响
对化学成分要分清有利元素和有害元素,应特别注意碳、硫、磷的影响。重视应力集中产生的影响,其后果是导致局部产生双向或三向受拉的应力状态,使钢材变脆。应通过合理的构造措施(如平缓过度)尽量避免应力集中。
6、正确选择钢材和提出合理指标要求
规范推荐Q235、16Mn、16Mnq、15MnV、15MnVq钢为承重结构钢,理解它们牌号的表示方法,冶金工厂对材质应保证的项目和能附加保证的项目,掌握根据设计结构的具体条件正确选择钢材和提出合理指标要求的方法。
7、掌握钢板和型钢的表示方法
见附录。



附:钢结构牌号


钢结构牌号
GB/T5613-1995标准中对铸钢规定了两种牌号表示方法
1)以屈服强度和抗拉强度力学性能为主的牌号表示方法,如ZG200-400等。ZG是代表铸钢的符号,200和400分别是屈服强度和抗拉强度的最低值( MPa).
2)以化学成分为主的牌号表示方法,如ZG20Cr13等。Cr为铬元素符号,20为平均碳含量(以万分之几计),13为铬平均含量(质量分数)(%)。
另加一些字母和符号分别表示不同的含义,如ZD345―570为一般工程与结构用低合金铸钢;ZG200―400H为焊接结构有用碳素铸钢;ZGMn 13为铸钢。
拓展

钢结构用钢主要有两种:低碳素结构钢和低合金高强度结构钢。
低合金高强结构钢的牌号最低由Q295开始,而碳素结构钢最高的牌号是Q275截止,尽管对公称屈服点的含义解释相同,但数值并无重复且恰好衔接。
1、碳素结构钢的牌号为:Q×××(A~D)+脱氧方式。其中Q×××表示屈服强度;A~D表示冲击韧性质量等级由底到高;在灌注过程中,由脱氧程度不同分镇静钢〖TZ、Z〗,半镇静钢〖b〗,沸腾钢〖F〗。对于Q235来说,A、B两级可以是(Z、b、F),C级只能是(Z),D级只能是(TZ)。
2、低合金高强度结构钢:在冶炼过程中添加少量几种合金元素,使钢的强度明显提高,其中合金含量低于5%,故称为低合金高强度结构钢;牌号表示与碳素结构钢相同,质量等级按冲击韧性分为 A~E 5个等级。低合金高强度结构钢的A、B级为镇静钢,C、D、E级为特殊镇静钢。

3、合金结构钢:包括优质钢、高级优质钢和特级优质钢;合金结构钢的牌号共77个,按主加合金元素划分为24个钢组。

牌号含义:合金结构钢的牌号由数字和合金元素化学符号组成。数字表示此钢平均含碳量是万分之几;继后的化学符号代表所加的合金元素,并后缀此元素平均含量的代表数码(对各合金元素平均含量代码的规定:当小于1.5%时一般不写,但当如此表示发生牌号雷同时须将合金元素含量高的后边标1,以示区别;当含量为1.5%~2.49%、2.50%~3.49%、3.50%~4.49%时分别写出2、3、4标示,含量再高时,以此类推)。

质量等级标记:在钢的牌号末尾应将所属冶金质量划定的等级按规定加注标记,优质钢不加、高级优质钢加 A 、特级优质钢加 E。



Q
钢材选择时要做到结构安全可靠,同时用材经济合理。影响钢材选择的因素:
A
1、结构或构件的重要性;
2、荷载性质(静载or动载);
3、连接方法(焊接、铆接or螺栓连接);
4、工作条件(温度or腐蚀介质)
对于重要结构、直接承受动荷载、处于低温条件下的结构及焊接结构,应选用质量较高的钢材。

     

轻钢与重钢的区别? 
首先,没有轻钢的叫法,轻钢相对于普钢。

轻型钢结构是一个很模糊的概念,没有严格的定义。  
判定结构为普钢与轻钢结构确实没有一个统一的标准,很多有经验的设计师或项目经理也常常不能完全说明白,但我们可以以一些数据综合考虑并加以判断: 
1、厂房行车起吊重量:大于等于25吨,可以认为为普钢结构了。 
2、每平米用钢量:大于等于50KG/M2,可认为是普钢结构。 
3、主要构件钢板厚度:大于等于10MM,轻钢结构用的较少。 
另外,还有一些参考值:如每平米造价,最大构件重量,最大跨度,结构形式,檐高等,以上这些在判断厂房是否为普钢或轻钢时可以提供经验数据,当然现在很多建筑都是轻、普钢都有。
但有一些我们可以较肯定的说是普钢,如:石化厂房设施、电厂厂房、大跨度的体育场馆、展览中心,高层或超高层钢结构。 
普通钢结构的范围很广,可以包含各种钢结构,不管荷载大小,甚至包括轻型钢结构的许多内容,轻型房屋钢结构技术规程只是针对其“轻”的特点而规定了一些更具体的内容,而且范围只局限在单层门式刚架。 
轻型钢结构是一个很模糊的概念,没有严格的定义。  
一般可以有两种理解。一种是现行《钢结构设计规范》中第十一章“圆钢、小角钢的轻型钢结构”,是指用圆钢和小于L45×4和L56×36×4的角钢制作的轻型钢结构,主要在钢材缺乏年代时用于不宜用钢筋混凝土结构制造的小型结构,现已基本上不大采用,所以这次钢结构设计规范修订中已基本上倾向去掉。
另一种是《门式刚架轻型房屋钢结构技术规程》所规定的具有轻型屋盖和轻型外墙的单层实腹门式刚架结构,这里的轻型主要是指围护是用轻质材料。
由此可见,轻钢与普钢之分不在结构本身的轻重,而在所承受的围护材料的轻重,而在结构设计概念上还是一致的。



  H型钢与工字钢的区别
最全面的钢结构学习总结(一)_3
1、工字型钢主要不论是普通型还是轻型的,由于截面尺寸均相对较高、较窄,故对截面两个主袖的惯性矩相差较大*因此,一般仅能直接用于在其腹板平面内受弯的构件或将其组成格构式受力构件。对轴心受压构件或在垂直于腹板平面还有弯曲的构件均不宜采用,这就使其在应用范围上有着很大的局限

2、 H型钢属于高效经济裁面型材(其它还有冷弯薄壁型钢、压型钢板等),由于 截面形状合理,它们能使钢材更高地发挥效能,提高承裁能力。不同于普通工字型的是H型钢的翼绣进行了加宽,且内、外表面通常是平行的,这样可便于用高强度螺桂和其他构件连接。其尺寸构成合理系列,型号齐全,便于设计选用。H型钢的轧制不同于普通工字钢仅用一套水平轧辊,由于其翼绦较宽且无斜度(或斜度很小),故须增设一组立式轧辊同时进行辊轧。因此,其轧制工艺和设备都比普通轧机复杂。 

总之H型钢是工字钢的换代产品,所以两者在实际应用中选择使用的标准是:尽量不用工字钢。



热轧和冷轧的区别
1、冷轧成型钢允许截面出现局部屈曲,从而可以充分利用杆件屈曲后的承载力;而热轧型钢不允许截面发生局部屈曲。 
2、热轧型钢和冷轧型钢残余应力产生的原因不同,所以截面上的分布也有很大差异。冷弯薄壁型钢截面上的残余应力分布是弯曲型的,而热扎型钢或焊接型钢截面上残余应力分布是薄膜型 
3、热轧型钢的自由扭转刚度比冷轧型钢高,所以热轧型钢的抗扭性能要优于冷轧型钢。
拓展

热轧优点
热轧的优点是可以破坏钢锭的铸造组织,细化钢材的晶粒,并消除显微组织的缺陷,从而使钢材组织密实,力学性能得到改善。这种改善主要体现在沿轧制方向上,从而使钢材在一定程度上不再是各向同性体;浇注时形成的气泡、裂纹和疏松,也可在高温和压力作用下被焊合。 
热轧缺点

一是经过热轧之后,钢材内部的非金属夹杂物(主要是硫化物和氧化物,还有硅酸盐)被压成薄片,出现分层(夹层)现象。分层使钢材沿厚度方向受拉的性能大大恶化,并且有可能在焊缝收缩时出现层间撕裂。焊缝收缩诱发的局部应变时常达到屈服点应变的数倍,比荷载引起的应变大得多。
二是不均匀冷却造成的残余应力。残余应力是在没有外力作用下内部自相平衡的应力,各种截面的热轧型钢都有这类残余应力,一般型钢截面尺寸越大,残余应力也越大。残余应力虽然是自相平衡的,但对钢构件在外力作用下的性能还是有一定影响。如对变形、稳定性、抗疲劳等方面都可能产生不利的作用。 

冷轧是指在常温下,经过冷拉、冷弯、冷拔等冷加工把钢板或钢带加工成各种型式的钢材。

冷轧优点
优点是成型速度快、产量高,且不损伤涂层,可以做成多种多样的截面形式,以适应使用条件的需要;冷轧可以使钢材产生很大的塑性变形,从而提高了钢材的屈服点。 

冷轧缺点

缺点一是虽然成型过程中没有经过热态塑性压缩,但截面内仍然存在残余应力,对钢材整体和局部屈曲的特性必然产生影响。 
二是冷轧型钢样式一般为开口截面,使得截面的自由扭转刚度较低。在受弯时容易出现扭转,受压时容易出现弯扭屈曲,抗扭性能较差。
 三是冷轧成型钢壁厚较小,在板件衔接的转角处又没有加厚,承受局部性的集中荷载的能力弱。




最全面的钢结构学习总结(一)_4
课后习题
1、建筑钢材有几种可能的破坏形式?各自的特征是什么?
2、说明将建筑钢材简化为理想弹塑性体的依据。并在以后学习构件强度计算时注意应用理想弹塑性体的概念。
3、建筑钢材有哪几项机械性能指标?每项性能指标衡量哪些方面的性能?
4、承重结构钢材至少要保证哪几项机械性能指标和化学成分含量符合要求?对何种结构尚需保证冷晚试验合格?甚至需提出相应的冲击任性Cv值要求?
5、碳含量对钢材机械性能的影响如何?什么结构的钢材需对碳含量加以限制?
6、硫,磷各对钢材性能的影响如何?
7、试述应力集中产生的原因、后果及设计中应如何考虑?
8、钢材机械性能为什么要按厚度或直径进行分组?
9、试总结哪些因素会使钢材变脆?
10、防止脆性破坏的有效方法是合理设计、正确制造和正确使用三个方面的相互配合。根据自己的理解试述在上述三方面中各自应包含哪些主要内容?
11、Q235钢四个质量等级在脱氧方法和机械性能方面各有什么不同?
12、试述低合金结构钢牌号表示方法及冶金工厂对所供应钢材应保证哪些项目,还可附加保证哪些项目?



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 发表于2019-09-19   |  只看该作者       筑龙币+10

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