完整版)钢结构知识点总结

完整版)钢结构知识点总结第一章：钢结构的特点和应用范围钢结构具有自重较轻、可靠性高、抗震抗冲击性好、制造工业化程度高、塑性和韧性好、密闭性好、强度高等特点。

因此，它适用于大跨度结构、高层建筑、工业建筑、轻质结构、高耸结构、活动式结构、可拆卸或移动的结构、和大直径管道等领域。

结构设计的目的是确保安全性、耐久性和适用性。

荷载效应S和结构抗力R是影响结构可靠性的重要因素，而功能函数Z=R-S则用于描述结构完成预定功能状态。

极限状态设计方法包括承载能力极限状态和正常使用极限状态。

第二章：钢结构的材料钢材按照脱氧方法分为沸腾钢、半镇静钢、镇静钢、脱氧剂硅和锰。

热轧型钢是通过加热钢锭至1200-1300度，然后通过轧钢机将其轧制成所需形状和尺寸的钢材。

钢材的热处理方法包括淬火、正火和回火。

钢材疲劳是指在反复荷载下，在应力低于钢材抗拉强度甚至低于屈服点时突然断裂，属于脆性破坏。

焊接结构的应力幅和非焊接结构的应力幅和应力比是导致钢材疲劳的主要原因。

钢材的强度设计值按厚度划分是因为随着厚度或直径的减小，钢材的致密性较好，强素提高，塑性也提高，存在大缺陷的几率较小。

碳、硫和磷对钢材的性能有不同的影响。

钢结构的连接方法及其特点钢结构常用的连接方法包括焊缝连接、螺栓连接和铆接。

其中，焊缝连接适用于刚接和除直接承受动力荷载的结构外的大多数情况，具有构造简单、节约钢材、加工方便等优点，但也存在脆性增大、产生残余应力及残余变形等缺点。

螺栓连接适用于铰接，可以使用普通螺栓连接和高强度螺栓连接，具有现场作业快、容易拆除、维修方便等优点，但会增加制造工作量，削弱构件截面，比焊接多费钢材。

铆接适用于受力较小的情况下，具有塑性和韧性好、传力可靠、易于检查和保证等优点，但工艺复杂，用钢量多。

4.钢材牌号的表示方法国际上钢号的表示方法一般包括三个部分，即字首符号、钢材的强度值和钢材的质量等级。

以Q235-E43、Q345-E50、Q390、Q420-E55为例，43代表焊缝熔敷金属或对接焊缝的抗拉强度。

电弧焊产生电弧热，加热金属并融化，电阻焊利用电流的电阻产生的热量。

5.焊缝设计及验算在焊缝设计中，对焊脚尺寸和计算长度有最大和最小的构造要求，以防止焊缝过烧焊件、焊缝冷裂、应力沿焊缝长度不均匀分布以及焊缝沿长度缺陷几率增加。

对于正面角焊缝，需要考虑强度设计值增大系数βf的情况，而侧面角焊缝和直接承受动力荷载的情况下则不需要考虑。

6.焊接残余应力和残余变形的减少焊接应力和变形产生的主要原因是焊接过程中，对焊件的不均匀加热和冷却。

为了减少焊接残余应力和残余变形，可以采用预热、控制焊接温度、采用适当的焊接顺序、采用补偿焊接等方法。

焊接时需要注意以下几点：首先，要合理安排焊接位置，避免焊缝过多；其次，焊缝尺寸应适当，不宜过大或过小；第三，焊缝数量应该尽量减少，避免垂直交叉；第四，应尽量避免在母材厚度方向的收缩应力。

焊接残余应力会对构件产生影响，包括降低构件的刚度和稳定性，降低疲劳强度，使其更容易发生低温冷脆等。

在螺栓排列时，需要考虑受力、构造和施工要求。

端距、栓距和线距应根据受力要求确定，以避免产生应力集中和截面削弱。

螺栓间距不宜过大，尤其是在受压板件连接时，栓距过大会导致凸曲现象和接触面不紧密。

同时，栓距也应该有足够的距离，以便于转动扳手，拧紧螺母。

普通螺栓连接在受剪时依靠螺栓栓杆承压和抗剪传递剪力，而高强度螺栓除了材料强度高之外，还施加很大的预拉力，使被连接板件的接触面之间产生压紧力，因而板件之间存在很大的摩擦力。

螺栓群在扭矩作用下，在弹性受力阶段的最大螺栓内力值可以在以下假定下求得：被连接板件为绝对刚性体，螺栓为弹性体，各螺栓绕螺栓群的形心旋转，使螺栓沿垂直于旋转半径的方向受剪，各螺栓所受的剪力大小与旋转半径成正比。

高强度螺栓分为摩擦型和承压型两种，其承受剪力的准则不同。

摩擦型高强螺栓以摩擦力为准则，承压型高强螺栓以杆身不被剪坏或板件不被压坏为准则。

摩擦型高强螺栓绝对不能滑动，而承压型高强螺栓可以滑动，最终破坏相当于普通螺栓破坏。

建筑结构的主构件一般采用高强螺栓连接，而普通螺栓则适用于次要结构部位。

轴心受压构件的整体稳定计算应以极限承载力Nu为依据。

为了考虑不同的截面形状和尺寸、加工条件和残余应力的分布及大小，以及不同的屈曲方向，可以采用数值分析法计算构件的Nu值，得到四类曲线，再根据曲线将截面形式分成四种不同的类型。

在轴心受压构件的整体稳定性计算中，应确保构件承受轴心压力的设计值N不大于构件的极限承载力Nu，并引入抗力分项系数γR。

对于局部稳定计算，钢结构中的轴心受压构件通常由若干矩形平面薄板组成，因此设计时应考虑板件的宽度和厚度之比，以及截面的回转半径。

目前有两种设计原则：一是不允许出现局部失稳，二是允许出现局部失稳，但压应力不应超过板件发挥屈曲后强度极限承载力。

对于高厚比不满足要求的轴心受压构件腹板，可以采用纵向加劲肋加强。

加劲板件、部分加劲板件和非加劲板件都是常见的轴心受压构件设计形式。

在设计轴心受压构件时，需要满足强度、刚度、整体稳定和局部稳定的要求，对于格构式还应满足分支稳定要求，并对缀材进行设计。

同时，应尽量远离主轴线，采用对称截面，构造简单，便于制作和连接，并选择可供应的钢材规格。

实腹式轴心受压构件有型钢构件和组合截面构件两类。

在制作费用和经济效益方面，型钢构件更为优先。

对于轧制H 型钢，由于其两个方向长细比比较接近，经济，设计轴心受压实腹柱优先采用。

但是，提高轴心压杆钢材的抗压强度设计值并不能提高其稳定承载能力。

在正常条件下，轴心受压柱不仅要满足强度条件，还必须满足构件受力的稳定性要求。

通常情况下，其极限承载力是由稳定条件决定的。

影响轴心受压杆件整体稳定的因素主要有构件的长细比λ、截面形状、钢材种类等因素。

因此，仅提高轴心受压柱的钢材抗压强度是不能提高其稳定承载能力的。

轴心受力构件的稳定系数ψ按截面形式和对应轴分成4类是因为稳定承载力和多种因素有关。

根据常用截面形式、板厚、屈曲方向和加工条件，经过数理统计和可靠度分析，可以将其归纳为4种。

同一截面关于两个形心主轴方向对承载力的影响是不同的。

轴心受压构件翼缘和腹板的局部稳定计算公式中，λ为什么不取两方向长细比的较小值？因为考虑板的局部失稳不先于杆件的整体失稳的原则σ≤σcr，杆件整体失稳计算中σcr=ψf，ψ对应的是较大的长细比。

热轧型钢制成的轴心受压构件需要进行局部稳定性验算，而H型钢也需要。

轴心受压构件需要进行刚度计算，以满足结构的正常使用要求。

当构件处于非竖直位置时，自重可使构件产生较大挠曲，在动力荷载作用时会发生较大的振动。

梁是主要承受弯矩或者弯矩与剪力共同作用的平面结构，分为实腹式和格构式两类。

钢梁按制作方法可分为型钢梁和组合梁两大类，其中型钢梁又可分为热轧型和冷成型两大类。

根据梁截面沿长度方向有无变化，分为等截面梁和变截面梁两类。

根据支撑情况分为简支梁、悬臂梁、连续梁，多采用简支梁，可以避免支座沉陷所产生的内力。

预应力梁可以使梁在工作荷载作用前产生反向弯曲，从而提高钢梁在外荷载作用下的承载能力。

钢梁在荷载作用下，可在一个主轴平面内受弯，称为单向弯曲梁，也可在两个主轴平面内受弯，称为双向弯曲梁或斜向弯曲梁。

梁格分为简单梁格、普通梁格和复式梁格。

在设计梁时，需要按照极限承载状态计算，包括强度、整体稳定和局部稳定三方面。

如果验算不满足要求，可以设置支承加劲肋来应对固定集中荷载作用。

拉弯和压弯构件是同时承受弯矩和轴心拉力或轴心压力的构件。

压弯构件称为梁，柱弯矩可由纵向荷载不通过截面形心的偏心所引起，也可由横向荷载引起，或由构件端部的转角约束产生的端部弯矩引起。

当弯矩只绕截面一个形心主轴时，称为单向拉弯构件或压弯构件。

当绕截面两个形心主轴都有弯矩时，称为双向拉弯构件或压弯构件。

截面形式分为实腹式和格构式两大类。

当弯矩较小且正负弯矩的绝对值大致相等或使用有特殊要求时，常采用双轴对称截面。

当构件的正负弯矩绝对值相差较大时，为了节省钢材，常采用单轴对称截面。

拉弯构件的破坏形式是其强度破坏，以截面出现塑性铰作为其承载力极限。

拉弯构件一般只进行强度和刚度计算，但当弯矩较大而拉力较小时，拉弯构件与梁的受力状态接近，也应考虑和计算构件的整体稳定以及受压板件或分肢的局部稳定。

截面抵抗矩（W）就是截面对其形心轴惯性矩与截面上最远点至形心轴距离的比值。

承重结构用钢材应保证的基本力学性能内容应是抗拉强度、屈服强度和伸长率。

在计算梁的正应力时，应该采用净截面的几何参数。

格构轴心受压柱设横隔的目的是保证柱截面几何形状不变、提高柱抗扭刚度和传递必要剪力。

为提高轴心受压构件的整体稳定，在杆件截面面积不变的情况下，杆件截面的形式应使其面积分布尽可能远离形心。

焊接工字型截面梁腹板设置加劲肋的目的是提高梁的局部稳定性。

钢结构用钢的含碳量一般不大于0.22%。

影响梁的整体稳定的主要因素有：梁的抗弯刚度、梁的抗扭刚度、端部约束条件、受压翼缘的自由长度和截面形式。

受弯构件的整体失稳是指受弯构件在弯矩作用下，上翼缘受压，下翼缘受拉，使其犹如受压构件和受拉构件的组合体。

当外荷载产生的翼缘压力达到一定值时，翼缘板只能绕自身的强轴发生平面内的屈曲，对整个梁来说上翼缘发生了侧向位移，同时带动相连的腹板和下翼缘发生侧向位移并伴有整个截面的扭转，这时我们称其发生了整体失稳。

格构式轴心受压构件的换算长细比是指将格构式截面转换为等效实腹式截面时，实腹式截面的高度与宽度之比。

在计算轴心受压构件的整体稳定时，需要按照临界应力相等的原则，将格构式构件换算为实腹式构件进行计算，同时采用弯曲失稳时的长细比来计算弯纽及扭转失稳。

钢梁强度计算一般包括弯曲正应力、剪应力、局部承压应力和折算应力四个方面。

为了提高钢梁的整体稳定性，可以采取增大受压区高度和增加侧向支撑等有效措施。

一些T型钢实际上是半个工字型钢。

对于组合梁的局稳公式，一般是按照局部失稳发生在翼板最大应力达到屈服之前的原则来确定的。

在支承加劲肋的验算中，需要考虑支撑加劲肋在腹板平面外的稳定性、切角后端部进截面强度以及与腹板焊缝连接等因素。

随着时间的增长，钢材的强度会提高，但塑性和韧性会下降，这种现象被称为时效硬化。

在自动埋弧焊接中，角焊缝的焊脚尺寸最小值为（1.5根号t-1）mm。

侧面角焊缝的最小计算长度应不小于8hf和40mm，最大计算长度在承受静载或间接动荷载时应不大于60hf，在承受动荷载时应不大于40hf。

钢材的抗剪强度屈服点是抗拉强度的0.58倍。

在焊接组合梁时，截面高度h需要考虑最大高度、最小高度和经济高度三个方面因素。

影响钢梁整体稳定的主要原因包括荷载类型、载作用点位置、梁截面形式、侧向支撑点位置和距离以及端部支撑条件等因素。