713钢结构可能的破坏形式及连接PPT课件
2. 侧面角焊缝的受力性能及破坏形态
侧面角焊缝主要受 剪，因两端应力集 中，剪应力分布不 均匀。
3. 正面角焊缝的受力性能及破坏形态
有效面
正面角焊缝有效面上受有正应力和剪应力作用，分 布不均匀。 通常正焊缝的强度是侧焊缝的1.35~1.55倍。
1. 三最大、焊角脚尺焊寸缝尺寸的构造要求
➢焊角尺寸不宜过大，以避免焊缝冷却收缩而若产t生2<t1较大的焊接残余 变形，且热影响扩大，容易产生脆裂，较薄焊件容易烧穿。
第7章 钢结构
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总体概述
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2
内容提要
钢结构材料 破坏形式 钢结构的连接 轴心受力构件 受弯构件
钢结构特点
强度高而自重轻 塑性和韧性好 材质均匀，可靠性好 制造方便，工业化程度高 密闭性能好 耐腐蚀性差 耐火性差 在低温条件下，可能发生脆性断裂
7.3.1 钢结构的连接方法
焊接连接
螺栓连接：普通螺栓连接和高强螺栓连接
铆钉连接
各自的优缺点 1. 焊缝连接：对钢材从任何方位、角度和形状相交都能方便适用
，一般不需要附加连接板、连接角钢等零件，也不需要在钢材 上开孔，不使截面受削弱，因而构造简单，节省钢材，制作方 便，并易于 采用自动化操作，生产效率高；焊缝连接的刚度大 ，密封性好。塑性和韧性较差，脆性较大，疲劳强度低，另外 ，焊缝质量缺陷也是影响连接质量的不利因素。
4
7.1 钢结构材料
钢的种类和代号
结构用钢： 普通碳素钢（低碳C≤ 0.25 ﹪) 合金钢（低合金，合金元素<5 ﹪)
1、碳素结构钢 主要五种：Q195、Q215、Q235、Q265、Q275 钢号表示方法举例： Q235－A ·F Q235－B ·b Q235－C Q235－D Q — 屈服点，235 —表示fy=235 N / mm2 A — 无冲击要求 B — 20 ℃冲击功 ＝27J C — 0 ℃冲击功 ＝27J D— -20 ℃冲击功 ＝27J
2. 弯曲变形
在弯矩作用下：
M
Ww
ftw
或fcw
在剪力作用下：
VSW IWt
fvw
对于工字形截面梁对接焊接接头，还应对同时受有较大 正应力和较大剪应力处（腹板和翼缘的交点），按折算 应力验算
232 1.1ftw
7.3.4 角焊缝连接
无需加工坡口，施焊比较方便。 传力线曲折，受力情况复杂，有应力集中现
象，比较费料。
33
一、角焊缝的形式
按截面形状分为普通形、凸形（平坡形）和凹形，等边和 不等边形
焊脚尺寸和 有效厚度
一般情况下采用普通形，普通形应力集中严重，传力线弯折。在直 接承受动力荷载的结构中，侧面角焊缝可采用等边凹形角焊缝；对 于正面角焊缝，也可采用平坡凸形角焊缝。
二、角焊缝的布置和受力
1. 按焊缝受力方向和位置
F — 沸腾，b — 半镇静
5
2、低合金钢： Q295、 Q345 、Q390、Q420、Q460：含Mn
、V等合金元素
选用钢材的原则： ➢ 结构重要性 ➢ 荷载特性 ➢ 连接方法 ➢ 工作温度 ➢ 钢材厚度
• 钢材和连接的强度设计值：表7-1～7-4
6
• 钢材规格
1、钢板：
厚钢板：厚4～60mm, 宽600～3000mm 薄钢板：厚0.35～4mm, 宽500～ 1500mm 扁钢： 厚3～60mm, 宽100～200mm
2. 铆钉连接：塑性、韧性和整体性好，连接变形小，传力可靠， 疲劳性能好，质量也便于检查，特别适用于重型和直接承受动 力荷载的结构。铆钉的连接的构造复杂，用钢量大，施工麻烦 ，打铆时噪声大，劳动条件差。
3. 螺栓连接：安装方便，特别适于工地安装连接；也便于拆卸， 适用于需要装卸结构的连接和临时性连接。但需要在板件上开 孔和拼装时对孔
5）电阻点 焊
焊接变形
正确施焊
错误
正确
按被二连、接焊钢材缝连接的形式
的相互位置分
平接、搭接、顶 接
（T接）
按所用焊缝本 身的构造分：
对接焊缝 角焊缝
对接焊缝
角焊缝
26
按施焊时焊缝在焊件之间的相对位置分
焊缝符号说明见P.271 表7.3.1
7.3.3 对接焊缝连接
一、对接焊缝的型式和构造 构造简单，传力直接，用料经济，当保证焊缝质量时，其
当采取不焊透的对接焊缝时，有效厚度不得小于
1.5 t
1. 二轴、心受对力接的对焊接缝焊连缝 接的计算
N lwt
ftw或fcw
t—在对接接头中为被连接两钢板的较小厚度，在T 形或角接接头中为对接焊缝所在面钢板的厚度 。
有效焊缝长度lw ：有引弧板按实际长度，无引弧板 按实际 长度减2hf mm计。
强度与主体金属强度相当；传力平顺均匀，没有明显的应力集中 ，对于承受动力荷载作用的结构最有有利。
对接焊缝的剖口型式，为了保证焊透。（坡口焊）
当焊件厚度 t ≤8mm，留直边缝c=0.5~2.0mm ；当t=8~20mm， 开单边V形缝，当t>20mm，可采用其它形式
对接焊缝两侧板件的宽度不同或厚度相差4mm以上时， 做斜角1：2.5，使截面过度缓和，减少应力集中
2、型钢：
角钢： 等边 L100 × 8
不等边 L140 × 90 × 8
工字钢 ： Ⅰ20a、 Ⅰ20b
H型钢和T型钢
槽钢 ： [ 30a [ 25b
7
7.2 钢结构可能的破坏形式
整体失稳 局部失稳 强度破坏 连接破坏
8
整体失稳
• 弯曲失稳 • 扭转失稳 • 弯扭失稳
扭转失稳
弯扭失稳
普通螺栓连接；高强度螺栓连接
7.3.2 焊缝连接
一、钢结构的焊接方法
通常采用电弧焊 特手点工电：弧焊
设备简单、操作灵 活，适用性和可达 性强度；生产效率 比自动、半自动焊 低，质量稍低并且 变异性大，施焊时 电弧光较强。
2）焊剂层下自动或半自动埋弧焊
3）二氧化碳气体保护自动或半自动 焊
4）电渣焊
局部失稳
整体失稳 局部失稳 强度破坏 连接破坏
7.3 钢结构的连接
钢结构连接必要性
1. 只有通过连接才能形 成整体结构
2. 连接设计应符合安全 可靠、节省钢材连接方法，各自的特点和适用 情况
掌握对接焊缝的强度计算和构造要求 掌握角焊缝连接的强度计算和构造要求 掌握普通螺栓连接的计算方法
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钢结构的破坏形式资料
3.4 结构的脆性断裂
脆性断裂是钢结构在静力和加载次数不多的动力作用 下发生的脆性破坏。结构或构件破坏前没有明显的变形和 征兆，破坏时产生的变形远比结构应有的变形能力小，吸 收能量很少，突然发生断裂破坏， 断口平齐、发亮，无机 会补救。
11
钢结构的可能破坏形式
3 钢结构的 可能破坏形式
3.5 结构的疲劳破坏
3 钢结构的 可能破坏形式
工程设计上采用控制长细比x或y≥5.07b/t，以防止扭转屈曲。
6
钢结构的可能破坏形式
截面为单轴对称（T 形截面）或无对称轴的轴 心受压构件绕对称轴失稳 时，由于截面形心和剪切 中心不重合，在发生弯曲 变形的同时必然伴随有扭 转变形，这种现象称为弯 扭失稳。
3 钢结构的 可能破坏形式
1
钢结构的可能破坏形式
3 钢结构的 可能破坏形式
3.1 结构的整体失稳破坏
稳定性：结构在荷载作用下处于平衡位置，微小外界挠动使其 偏离平衡位置，若外界挠动除去后仍能回复到初始平衡位置，则 是稳定的；若外界挠动除去后不能回复到初始平衡位置，且偏离 初始平衡位置逾来逾远，则是不稳定的；若外界挠动除去后不能 回复到初始平衡位置，仍能停留在新的平衡位置，则是临界状态， 也称随遇平衡。
（3）疲劳对缺陷十分敏感。
原因： 缺陷、微观裂纹、宏观裂纹。
注意：结构只有在循环拉应力作 用下才有可能发生疲劳破坏。
12
钢结构的可能破坏形式
疲劳断裂过程
裂纹形成
3 钢结构的 可能破坏形式
裂纹稳定扩展
裂纹失稳 扩展断裂
疲劳分类
高周疲劳（应力疲劳）
工作应力小于fy，没有明显的塑性变形， 寿命n≥5×104次。如吊车梁、桥梁、海洋平 台在日常荷载下的疲劳破坏
脆性断裂是钢结构在静力和加载次数不多的动力作用 下发生的脆性破坏。结构或构件破坏前没有明显的变形和 征兆，破坏时产生的变形远比结构应有的变形能力小，吸 收能量很少，突然发生断裂破坏， 断口平齐、发亮，无机 会补救。
11
钢结构的可能破坏形式
3 钢结构的 可能破坏形式
3.5 结构的疲劳破坏
3 钢结构的 可能破坏形式
工程设计上采用控制长细比x或y≥5.07b/t，以防止扭转屈曲。
6
钢结构的可能破坏形式
截面为单轴对称（T 形截面）或无对称轴的轴 心受压构件绕对称轴失稳 时，由于截面形心和剪切 中心不重合，在发生弯曲 变形的同时必然伴随有扭 转变形，这种现象称为弯 扭失稳。
3 钢结构的 可能破坏形式
1
钢结构的可能破坏形式
3 钢结构的 可能破坏形式
3.1 结构的整体失稳破坏
稳定性：结构在荷载作用下处于平衡位置，微小外界挠动使其 偏离平衡位置，若外界挠动除去后仍能回复到初始平衡位置，则 是稳定的；若外界挠动除去后不能回复到初始平衡位置，且偏离 初始平衡位置逾来逾远，则是不稳定的；若外界挠动除去后不能 回复到初始平衡位置，仍能停留在新的平衡位置，则是临界状态， 也称随遇平衡。
（3）疲劳对缺陷十分敏感。
原因： 缺陷、微观裂纹、宏观裂纹。
注意：结构只有在循环拉应力作 用下才有可能发生疲劳破坏。
12
钢结构的可能破坏形式
疲劳断裂过程
裂纹形成
3 钢结构的 可能破坏形式
裂纹稳定扩展
裂纹失稳 扩展断裂
疲劳分类
高周疲劳（应力疲劳）
工作应力小于fy，没有明显的塑性变形， 寿命n≥5×104次。如吊车梁、桥梁、海洋平 台在日常荷载下的疲劳破坏
钢结构课件：钢结构的连接共71页文档
钢结构课件：钢结构的连接
41、实际上，我们想要的不是针对犯 罪的法 律，而 是针对 疯狂的 法律。 ——马 克·吐温 42、法律的力量应当跟随着公民，就 像影子 跟随着 身Байду номын сангаас一 样。— —贝卡 利亚 43、法律和制度必须跟上人类思想进 步。— —杰弗 逊 44、人类受制于法律，法律受制于情 理。— —托·富 勒
END
45、法律的制定是为了保证每一个人 自由发 挥自己 的才能 ，而不 是为了 束缚他 的才能 。—— 罗伯斯 庇尔
16、业余生活要有意义，不要越轨。——华盛顿 17、一个人即使已登上顶峰，也仍要自强不息。——罗素·贝克 18、最大的挑战和突破在于用人，而用人最大的突破在于信任人。——马云 19、自己活着，就是为了使别人过得更美好。——雷锋 20、要掌握书，莫被书掌握；要为生而读，莫为读而生。——布尔沃
41、实际上，我们想要的不是针对犯 罪的法 律，而 是针对 疯狂的 法律。 ——马 克·吐温 42、法律的力量应当跟随着公民，就 像影子 跟随着 身Байду номын сангаас一 样。— —贝卡 利亚 43、法律和制度必须跟上人类思想进 步。— —杰弗 逊 44、人类受制于法律，法律受制于情 理。— —托·富 勒
END
45、法律的制定是为了保证每一个人 自由发 挥自己 的才能 ，而不 是为了 束缚他 的才能 。—— 罗伯斯 庇尔
16、业余生活要有意义，不要越轨。——华盛顿 17、一个人即使已登上顶峰，也仍要自强不息。——罗素·贝克 18、最大的挑战和突破在于用人，而用人最大的突破在于信任人。——马云 19、自己活着，就是为了使别人过得更美好。——雷锋 20、要掌握书，莫被书掌握；要为生而读，莫为读而生。——布尔沃
钢结构A-3.钢结构的连接(焊缝)PPT课件
计算时假定有效截面上应力均匀
分布。
直角角焊缝截面
2）有效截面上的应力状态
在外力作用下，直角角焊缝有效截面上有三个应力：
—正应力，与焊缝长度方向（面外垂直） ∥—剪应力，与焊缝长度方向（面内平行） —剪应力，与焊缝长度方向（面内垂直）
国际标准化组织（ISO）推荐 下式确定角焊缝的极限强度
d ∥
第三章 钢结构的连接
Connections
连接的类型 Connection types
钢结构是由各种构件连接而成。 常用的连接方法：
Welded Connections 焊接连接—对接焊缝、角焊缝 Bolted Connections 螺栓连接—普通螺栓、高强螺栓 Rivets 铆钉连接 Fasteners 紧固件连接
工省料，经济； 2 焊接结构密封性好，刚度大和整体性好； 3 可用于钢管间的Y形和T形复杂连接。
缺陷：在附近的主体金属中形成“热影响区”（大致5~6mm)，易导致材 质变脆；
焊缝易存在各种缺陷：
焊接残余应力、
焊接残余应变、 局部裂纹、
裂纹
焊瘤
烧穿 弧坑 气孔
咬边、气孔、夹渣、
母材被烧穿等。
夹渣
咬边
未熔合
施工要求：
《钢结构工程施工及验收规范》规定对焊缝施焊时，应在焊 缝的两端设置引弧板，引弧板将焊缝引出的长度：埋弧焊大于 50mm，手工电弧焊和气体保护焊大于20mm。
当设置引弧板有困难时，可不设引弧板，但焊缝长度等于实 际长度减去2t (t为焊件的较小厚度）。
焊接完毕，用气割将引弧板切除，并将焊件边缘修磨平整， 严禁用锤敲掉引弧板。
一般情况下，按一、二级焊缝质量要求时，且有引弧板，对接 焊缝的强度没有必要验算。
分布。
直角角焊缝截面
2）有效截面上的应力状态
在外力作用下，直角角焊缝有效截面上有三个应力：
—正应力，与焊缝长度方向（面外垂直） ∥—剪应力，与焊缝长度方向（面内平行） —剪应力，与焊缝长度方向（面内垂直）
国际标准化组织（ISO）推荐 下式确定角焊缝的极限强度
d ∥
第三章 钢结构的连接
Connections
连接的类型 Connection types
钢结构是由各种构件连接而成。 常用的连接方法：
Welded Connections 焊接连接—对接焊缝、角焊缝 Bolted Connections 螺栓连接—普通螺栓、高强螺栓 Rivets 铆钉连接 Fasteners 紧固件连接
工省料，经济； 2 焊接结构密封性好，刚度大和整体性好； 3 可用于钢管间的Y形和T形复杂连接。
缺陷：在附近的主体金属中形成“热影响区”（大致5~6mm)，易导致材 质变脆；
焊缝易存在各种缺陷：
焊接残余应力、
焊接残余应变、 局部裂纹、
裂纹
焊瘤
烧穿 弧坑 气孔
咬边、气孔、夹渣、
母材被烧穿等。
夹渣
咬边
未熔合
施工要求：
《钢结构工程施工及验收规范》规定对焊缝施焊时，应在焊 缝的两端设置引弧板，引弧板将焊缝引出的长度：埋弧焊大于 50mm，手工电弧焊和气体保护焊大于20mm。
当设置引弧板有困难时，可不设引弧板，但焊缝长度等于实 际长度减去2t (t为焊件的较小厚度）。
焊接完毕，用气割将引弧板切除，并将焊件边缘修磨平整， 严禁用锤敲掉引弧板。
一般情况下，按一、二级焊缝质量要求时，且有引弧板，对接 焊缝的强度没有必要验算。
3 钢结构的破坏形式
18
钢结构的可能破坏形式
3 钢结构的 可能破坏形式
正确制造
(1) 严格按照设计要求进行制作，不得随意进行钢材代换，不得随意将 螺栓连接该为焊接连接，不得随意加大焊缝厚度。 (2) 为了避免冷作硬化现象的发生，应采用钻孔或冲孔后再扩钻的方 法，以及对剪切边进行刨边。 (3) 为了减少焊接残余应力导致的应力集中，应该制定合理的焊接工艺 和技术措施，并由考试合格的焊工施焊，必要时可采用热处理方法 消除主要构件中的焊接残余应力。 (4) 焊接中不得在构件上任意打火起弧，影响焊接的质量，应按照规范 的要求进行。
N增大到一定数值(Ncr)
N继续增大(>Ncr)
不稳定平 衡状态
3
钢结构的可能破坏形式
3 钢结构的 可能破坏形式
理想的轴心受压构件(杆件挺直、荷载无偏心、无初始 应力、无初弯曲、无初偏心、截面均匀等）的失稳形式分为:
弯曲失稳 扭转失稳 弯扭失稳
4
钢结构的可能破坏形式
3 钢结构的 可能破坏形式
无缺陷的轴心受压构件 （双轴对称的工型截面） 通常发生弯曲失稳，构 件的变形发生了性质上 的变化，即构件由直线 形式改变为弯曲形式， 且这种变化带有突然性。
σmax σmin
变幅疲劳计算: 吊车荷载作用 下的疲劳计算:
e
（a） σ
t
σmax
f 210
σmin
（b）
6
16t
钢结构的可能破坏形式 图 1-1 疲劳应力谱
3 钢结构的 可能破坏形式
疲劳破坏中一些值得注意的问题
（1）疲劳验算采用的是容许应力设计法，而不是以概率论为基础的 设计方法。这主要是因为焊接构件焊缝周围的力学性能非常复杂， 目前还没有较好试验或数值方法对其进行以概率论为基础的研究。 采用荷载标准值计算。 （2）对于只有压应力的应力循环作用，由于钢材内部缺陷不易开展， 则不会发生疲劳破坏，不必进行疲劳计算。 （3）国内外试验证明，大多数焊接连接类别的疲劳强度不受钢材强 度的影响，故可认为疲劳容许应力幅与钢种无关。 （4）提高疲劳强度和疲劳寿命的措施 （ａ）采取合理构造细节设计，尽可能减少应力集中； （ｂ）严格控制施工质量，减小初始裂纹尺寸； （ｃ）采取必要的工艺措施如打磨、敲打等。
钢结构的可能破坏形式
3 钢结构的 可能破坏形式
正确制造
(1) 严格按照设计要求进行制作，不得随意进行钢材代换，不得随意将 螺栓连接该为焊接连接，不得随意加大焊缝厚度。 (2) 为了避免冷作硬化现象的发生，应采用钻孔或冲孔后再扩钻的方 法，以及对剪切边进行刨边。 (3) 为了减少焊接残余应力导致的应力集中，应该制定合理的焊接工艺 和技术措施，并由考试合格的焊工施焊，必要时可采用热处理方法 消除主要构件中的焊接残余应力。 (4) 焊接中不得在构件上任意打火起弧，影响焊接的质量，应按照规范 的要求进行。
N增大到一定数值(Ncr)
N继续增大(>Ncr)
不稳定平 衡状态
3
钢结构的可能破坏形式
3 钢结构的 可能破坏形式
理想的轴心受压构件(杆件挺直、荷载无偏心、无初始 应力、无初弯曲、无初偏心、截面均匀等）的失稳形式分为:
弯曲失稳 扭转失稳 弯扭失稳
4
钢结构的可能破坏形式
3 钢结构的 可能破坏形式
无缺陷的轴心受压构件 （双轴对称的工型截面） 通常发生弯曲失稳，构 件的变形发生了性质上 的变化，即构件由直线 形式改变为弯曲形式， 且这种变化带有突然性。
σmax σmin
变幅疲劳计算: 吊车荷载作用 下的疲劳计算:
e
（a） σ
t
σmax
f 210
σmin
（b）
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16t
钢结构的可能破坏形式 图 1-1 疲劳应力谱
3 钢结构的 可能破坏形式
疲劳破坏中一些值得注意的问题
（1）疲劳验算采用的是容许应力设计法，而不是以概率论为基础的 设计方法。这主要是因为焊接构件焊缝周围的力学性能非常复杂， 目前还没有较好试验或数值方法对其进行以概率论为基础的研究。 采用荷载标准值计算。 （2）对于只有压应力的应力循环作用，由于钢材内部缺陷不易开展， 则不会发生疲劳破坏，不必进行疲劳计算。 （3）国内外试验证明，大多数焊接连接类别的疲劳强度不受钢材强 度的影响，故可认为疲劳容许应力幅与钢种无关。 （4）提高疲劳强度和疲劳寿命的措施 （ａ）采取合理构造细节设计，尽可能减少应力集中； （ｂ）严格控制施工质量，减小初始裂纹尺寸； （ｃ）采取必要的工艺措施如打磨、敲打等。
钢结构件PPT课件
➢ 焊缝质量等级 焊缝根据外观质量的不同要求和超声波检验范围的不同要求划分
为三个质量等级，其中一级者质量最好。
第3页/共47页
7.3 对接焊缝的构造和计 算
➢ 构造
不同厚度的钢板采用不同的坡口形式：既保证焊接质量又不过多 消耗物力和人力。
t ≤10mm
，不切坡口 ,V形或单边V形缝
t 10～20mm ，X形或K形缝
N A
2
≤
f
w f
思考：例题7.6保留［ 形焊缝，但改变算法，是否能够改为hf=7mm?
第9页/共47页
7.5 焊接热效应
➢ 焊接残余应力的起因： (1) 热态塑性压缩 焊缝及其近旁的金属在施焊时处于高温，其膨胀要求受到约束 而不能实现，从而受到压缩。冷却时趋于缩得比原始长度短。这 种 缩短也受到一定程度的约束，乃形成高额的纵向残余拉应力。拉、 压残余应力在截面上平衡。 和纵向拉应力一起，还派生出横向残余应力。由于一般构件都 是纵向受力，横向残余应力不受人们关注。 厚板对焊时还产生厚度方向的残余应力，也是拉压并存。三轴 残余拉应力特别不利。
O T
以最下边一排螺栓轴线为中和轴。
上边螺栓受力最大。
N1M My1 m yi2 ≤Ntb
m为螺栓列数，图中m=2。
N
M 1
M
y1 yi
第17页/共47页
7.7 高强度螺栓连接
➢ 抗剪高强度螺栓连接的性能
剪力
高强度螺栓连接的特点：不仅材料强度 高，并且在拧紧时施加预拉力。预拉力使连
接板层之间产生挤压力。
和母材等强，无需计算。 质量等级为三级的对接焊缝，截面
强度计算公式和母材相同，只是强度设 计值略低。 ➢ 部分焊透的对接焊缝
为三个质量等级，其中一级者质量最好。
第3页/共47页
7.3 对接焊缝的构造和计 算
➢ 构造
不同厚度的钢板采用不同的坡口形式：既保证焊接质量又不过多 消耗物力和人力。
t ≤10mm
，不切坡口 ,V形或单边V形缝
t 10～20mm ，X形或K形缝
N A
2
≤
f
w f
思考：例题7.6保留［ 形焊缝，但改变算法，是否能够改为hf=7mm?
第9页/共47页
7.5 焊接热效应
➢ 焊接残余应力的起因： (1) 热态塑性压缩 焊缝及其近旁的金属在施焊时处于高温，其膨胀要求受到约束 而不能实现，从而受到压缩。冷却时趋于缩得比原始长度短。这 种 缩短也受到一定程度的约束，乃形成高额的纵向残余拉应力。拉、 压残余应力在截面上平衡。 和纵向拉应力一起，还派生出横向残余应力。由于一般构件都 是纵向受力，横向残余应力不受人们关注。 厚板对焊时还产生厚度方向的残余应力，也是拉压并存。三轴 残余拉应力特别不利。
O T
以最下边一排螺栓轴线为中和轴。
上边螺栓受力最大。
N1M My1 m yi2 ≤Ntb
m为螺栓列数，图中m=2。
N
M 1
M
y1 yi
第17页/共47页
7.7 高强度螺栓连接
➢ 抗剪高强度螺栓连接的性能
剪力
高强度螺栓连接的特点：不仅材料强度 高，并且在拧紧时施加预拉力。预拉力使连
接板层之间产生挤压力。
和母材等强，无需计算。 质量等级为三级的对接焊缝，截面
强度计算公式和母材相同，只是强度设 计值略低。 ➢ 部分焊透的对接焊缝
第三章 钢结构的破坏形式及计算方法
剧。当荷载反复循环达一定次数n（疲劳寿命）时，裂纹扩展
使得净截面承载力不足以承受外力作用时，构件突然断裂， 发生疲劳破坏。 疲劳破坏一般经历裂纹形成、裂纹缓慢扩展 和最后迅速断裂三个阶段。
重庆大学城市科技学院钢结构课件
Streel Stucture
第 三 章
二、疲劳计算 反复荷载作用产生的应力重复一周叫做一个循环。
失稳，又称屈曲。
重庆大学城市科技学院钢结构课件
Streel Stucture
第 三 章
第三章 钢结构的破坏形式及计算方法
第一节 钢结构的可能破坏形 式
三、板件局部失稳破坏
某些情况下，组成构件结构的板件的局部丧失稳定 会先于整体失稳出现。局部失稳的发生可能最终促成或 导致结构或构件的整体失稳，造成破坏。
Pf =P (z<0) Ps=P(z≥0)=1- Pf
设计使用年限分类
类别 1 2 3
4
设计使用年限 5 25 50
100
示例 临时性结构 易于替换的结构构件 普通房屋和构筑物
纪念性建筑和特别重要的结构
Streel Stucture
重庆大学城市科技学院钢结构课件
第 三 章
三．设计表达式：
R
0
RK
0 R
GSGK
QSQK
RK
R
SSK
《钢结构设计规范(GB50017)》设计方法
R 0S
对于承载能力极限状态 采用应力表达式
n
0 ( GGK Q1 Q1K ci QiQiK ) f i2
正常使用极限状态
n
W WGK WQ1K W ci QiK [W ] i2
➢ 在完全压应力（不出现拉应力）循环中，由于压应力不会 使裂纹继续扩展，故规范规定此种情况可不进行疲劳计算。
使得净截面承载力不足以承受外力作用时，构件突然断裂， 发生疲劳破坏。 疲劳破坏一般经历裂纹形成、裂纹缓慢扩展 和最后迅速断裂三个阶段。
重庆大学城市科技学院钢结构课件
Streel Stucture
第 三 章
二、疲劳计算 反复荷载作用产生的应力重复一周叫做一个循环。
失稳，又称屈曲。
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Streel Stucture
第 三 章
第三章 钢结构的破坏形式及计算方法
第一节 钢结构的可能破坏形 式
三、板件局部失稳破坏
某些情况下，组成构件结构的板件的局部丧失稳定 会先于整体失稳出现。局部失稳的发生可能最终促成或 导致结构或构件的整体失稳，造成破坏。
Pf =P (z<0) Ps=P(z≥0)=1- Pf
设计使用年限分类
类别 1 2 3
4
设计使用年限 5 25 50
100
示例 临时性结构 易于替换的结构构件 普通房屋和构筑物
纪念性建筑和特别重要的结构
Streel Stucture
重庆大学城市科技学院钢结构课件
第 三 章
三．设计表达式：
R
0
RK
0 R
GSGK
QSQK
RK
R
SSK
《钢结构设计规范(GB50017)》设计方法
R 0S
对于承载能力极限状态 采用应力表达式
n
0 ( GGK Q1 Q1K ci QiQiK ) f i2
正常使用极限状态
n
W WGK WQ1K W ci QiK [W ] i2
➢ 在完全压应力（不出现拉应力）循环中，由于压应力不会 使裂纹继续扩展，故规范规定此种情况可不进行疲劳计算。
钢结构基本原理 3 钢结构的可能破坏形式
破坏原因：只考虑了压杆的弯曲屈曲，没有考 虑弯扭屈曲。
我国新修订的2004年钢结构规范中已考虑了பைடு நூலகம் 扭屈曲的相关设计理论。
❖大跨度波纹拱屋盖 我国东北、内蒙古、新疆曾有大量使用，用于仓 库、临时罩棚等设施。但有些结构在大雪后倒塌。 破坏原因：波纹拱的畸变屈曲没有给予很好的 考虑。
破坏后
❖宁波某轻钢门式刚架施工阶段倒塌。 破坏原因：施工顺序不当、未设置必要的支撑等。
解具有单值性
稳定 问题
与整个构件 的所有截面
均有关系
要考虑构件已变 形状态下的平衡 关系，属于二阶 分析
几何非线性 问题，叠加原
理不再适用
可能有多个平衡 位置(特征值)解具 有多值性。一般要 寻求最小临界力
2）判别稳定性的基本原则
❖对处于平衡状态的体系施加一个微小干扰，当
干扰撤去后，如体系恢复到原来的位置，该平衡 是稳定平衡，否则是不稳定的。
微扭）平衡状态。
相应的荷载NE——屈曲荷载、临界荷载、平衡分 岔荷载
稳定分岔失稳 此类稳定又可分为两类：不稳定分岔失稳
❖非理想轴压或压弯构件或结构的稳定(imperfect) 又称：极值点失稳或第二类稳定问题 (limit-load-instability)
定义：平衡状态渐变，不发生分岔现象。 相应的荷载Nmax——失稳极限荷载或压溃荷载。
我国其它一些地方的门式刚架也发生过倒塌事故， 从设计、制作、到安装阶段都有可能出现问题。
§3-2-2 稳定问题分类
1）按平衡状态分
❖理想轴压或压弯构件或结构的稳定(perfect)
又称：分岔失稳或第一类稳定问题
(bifurcation instability) 定义：由原来的平衡状态变为一种新的微弯（或
我国新修订的2004年钢结构规范中已考虑了பைடு நூலகம் 扭屈曲的相关设计理论。
❖大跨度波纹拱屋盖 我国东北、内蒙古、新疆曾有大量使用，用于仓 库、临时罩棚等设施。但有些结构在大雪后倒塌。 破坏原因：波纹拱的畸变屈曲没有给予很好的 考虑。
破坏后
❖宁波某轻钢门式刚架施工阶段倒塌。 破坏原因：施工顺序不当、未设置必要的支撑等。
解具有单值性
稳定 问题
与整个构件 的所有截面
均有关系
要考虑构件已变 形状态下的平衡 关系，属于二阶 分析
几何非线性 问题，叠加原
理不再适用
可能有多个平衡 位置(特征值)解具 有多值性。一般要 寻求最小临界力
2）判别稳定性的基本原则
❖对处于平衡状态的体系施加一个微小干扰，当
干扰撤去后，如体系恢复到原来的位置，该平衡 是稳定平衡，否则是不稳定的。
微扭）平衡状态。
相应的荷载NE——屈曲荷载、临界荷载、平衡分 岔荷载
稳定分岔失稳 此类稳定又可分为两类：不稳定分岔失稳
❖非理想轴压或压弯构件或结构的稳定(imperfect) 又称：极值点失稳或第二类稳定问题 (limit-load-instability)
定义：平衡状态渐变，不发生分岔现象。 相应的荷载Nmax——失稳极限荷载或压溃荷载。
我国其它一些地方的门式刚架也发生过倒塌事故， 从设计、制作、到安装阶段都有可能出现问题。
§3-2-2 稳定问题分类
1）按平衡状态分
❖理想轴压或压弯构件或结构的稳定(perfect)
又称：分岔失稳或第一类稳定问题
(bifurcation instability) 定义：由原来的平衡状态变为一种新的微弯（或
钢结构ppt课件.ppt
二、钢结构的应用
1、重型结构及大跨度建筑结构。
二、钢结构的应用
2、多层、高层及超高层建筑结构。
二、钢结构的应用
3、塔桅等高耸结构。
二、钢结构的应用
4、钢－混凝土组合结构。
第二节 钢结构的设计方法
经济、安全、适用、耐久
颠覆 强度破坏
承载能力极 限状态 疲劳破坏
丧失稳定
极限状态设计法
变为可变体系
n
5、普通螺栓群偏心受剪承载力计算
Ni
N iF
F n
(NiTx )2
(NiF
NiTy )2
Nb v,min
NiT
T ri ri2
NiTx
T yi xi2 yi2
NiTy
T xi xi2 yi2
例题3、一厚度为12mm的钢板与H型钢柱的翼缘板（厚14mm） 通过8个C级普通螺栓连接，钢板均为Q345，螺栓直径为20mm， 孔径为21.5mm，F=200KN，e=100mm，螺栓水平间距为 120mm，竖向间距为80mm，验算螺栓强度。
3、按受力特点分：对接焊缝、角焊缝
三、高强度螺栓连接（摩擦型、承压型）
四、对接焊缝的计算
1、轴向受力的对接焊缝
N lwt
f
t
w或f
w c
2、对接焊缝承受弯矩和剪力共同作用
1、 max
Mymax Ix
ft
w或f
w c
2、
max
VSx I xt
f
w v
3、 2 3 2 1.1 ftw
第三节 角焊缝连接设计
一、角焊缝形式
侧面角焊缝 斜角焊缝
正面角焊缝
直角角焊缝
二、角焊缝截面形状