水工钢结构-2.钢结构的材料和计算方法
钢结构计算公式范文
钢结构计算公式范文钢结构计算是指在给定的设计要求下，通过计算来确定结构的强度、稳定性和刚度的计算过程。
钢结构计算的公式包括了对材料的强度、截面的几何特性、结构的整体行为等方面的计算公式。
下面是关于钢结构计算的一些常用公式。
1.钢材料的强度计算：-屈服强度计算公式：σy=Fy/AFy为屈服强度，A为截面面积。
-抗拉强度计算公式：σt=P/AP为拉力，A为截面面积。
-简支梁弯曲强度计算公式：σb=M/FM为弯矩，F为截面模量。
-柱强度计算公式：σc=P/AP为压力，A为截面面积。
2.截面的几何特性计算：- 截面面积计算公式：A=bhb为截面宽度，h为截面高度。
- 惯性矩计算公式：I=bh^3/12b为截面宽度，h为截面高度。
- 二次单跨截面模量计算公式：W=(bh^2)/6b为截面宽度，h为截面高度。
3.结构整体行为计算：-弯曲计算公式：M=EI/ρM为弯矩，E为弹性模量，I为惯性矩，ρ为曲率半径。
-稳定性计算公式：Fe=π^2EI/L^2E为弹性模量，I为惯性矩，L为构件长度。
4.连接节点计算：-焊接强度计算公式：σw=0.7Fw/√nFw为焊接材料的强度，n为焊缝数。
-螺栓强度计算公式：τb=Fb/AsFb为螺栓的抗剪强度，As为螺栓的剪力面积。
5.桥梁结构计算：-铰接支座计算公式：F=KC/LK为支座刚度系数，C为桥梁曲率，L为跨度。
- 悬臂梁计算公式：σmax=(3F*L)/(2A*b)F为悬臂梁跨度上的集中力，L为悬臂梁长度，A为梁的截面积，b为梁的宽度。
以上仅为一些常用的钢结构计算公式，实际设计中还需要根据具体情况，结合其他因素进行综合计算。
钢结构计算的公式是为了满足设计要求和确保结构的强度、稳定性和刚度的安全性。
在进行钢结构计算时，需要根据国家相关的设计规范和标准，结合具体项目要求，选择合适的计算公式进行计算。
水工钢结构知识点总结
水工钢结构知识点总结一、水工钢结构概述水工钢结构是指在水利工程中采用的各类钢结构，主要包括船闸、船坞、水库闸门、船闸启闭机、转塔起重机、泵站结构、水电站机堆和输电塔等。
水工钢结构是由钢材制成的构件，在不同的水利工程中起到不同的作用，主要用于支撑、承载、散流、起重、导流、封闭等用途。
水工钢结构具有以下特点：1. 耐久性：水工钢结构采用高强度钢材制成，具有良好的抗风、抗震、抗腐蚀和耐磨性能，能够长期使用。
2. 稳定性：水工钢结构通过合理的结构设计和制作工艺，能够承受水体的冲击和外部负荷，保持稳定性。
3. 灵活性：水工钢结构制作工艺简单，安装方便，可根据实际需要进行调整和改进。
4. 节约成本：相对于传统的混凝土结构，水工钢结构不仅施工周期短，而且对地基的要求低，能够节约成本。
5. 维护保养方便：水工钢结构无需频繁的维护和保养，只需要定期检查和修复即可保持良好的使用状态。
二、水工钢结构的常见类型及主要特点1. 船闸船闸是一种利用液体或气体压力来升降船只的设施，通常由闸室、闸门和启闭机组成。
水工钢结构在船闸中主要用于制作闸门和启闭机，具有结构紧凑、承载能力强、运行稳定、安全可靠的特点。
2. 船坞船坞是一种容纳、冲洗和维修船只的设施，通常由坞门、船坞壁、决泄闸门、船坞地坪等组成。
水工钢结构在船坞中主要用于制作坞门和船坞壁，具有强度高、密封性好、运行平稳、使用寿命长的特点。
3. 水库闸门水库闸门是一种控制水流、调节水位、防洪排涝的设施，通常由闸门、门型结构、启闭机构等组成。
水工钢结构在水库闸门中主要用于制作闸门和门型结构，具有抗风、抗压、抗腐蚀、使用寿命长的特点。
4. 船闸启闭机船闸启闭机是用来控制船闸闸门开合的设备，通常由主机、副机、传动装置、限位装置等组成。
水工钢结构在船闸启闭机中主要用于制作主机和副机，具有启闭速度快、运行平稳、载荷能力高的特点。
5. 转塔起重机转塔起重机是一种用来起重和转动货物的设备，通常由塔架、回转机构、升降机构、起重机构等组成。
钢结构计算方法~
钢结构工程量计算规则一、工程量计算规则钢结构工程的工程量计算统一按《钢结构工程量计算规则》计算，套用定额时工程项目内容结合《2006年公司产品内部结算定额》、《钢结构安装施工定额》的有关说明。
本计算规则中未列的项目或对计算方法有异议，请编制补充计算规则，并及时与营销管理中心商务部联系，经公司相关部门审核后统一颁发。
1、圆钢每m重量=0.00617×直径×直径2、方钢每m重量=0.00786×边宽×边宽3、六角钢每m重量=0.0068×对边直径×对边直径4、八角钢每m重量=0.0065×直径×直径5、螺纹钢每m重量=0.00617×直径×直径6、等边角钢每m重量=边宽×边厚×0.0157、扁钢每m重量=0.00785×厚度×宽度8、无缝钢管每m重量=0.02466×壁厚×(外径-壁厚)9、电焊钢每m重量=无缝钢管10、钢板每㎡重量=7.85×厚度11、黄铜管：每米重量=0.02670*壁厚*（外径-壁厚）12、紫铜管：每米重量=0.02796*壁厚*（外径-壁厚)13、铝花纹板：每平方米重量=2.96*厚度14、有色金属比重：紫铜板8.9黄铜板8.5锌板7.2铅板11.3715、有色金属板材的计算公式为：每平方米重量=比重*厚度方管: 每米重量=(边长+边长)×2×厚×0.00785不等边角钢每米重量=0.00785×边厚(长边宽+短边宽--边厚)工字钢每米重量=0.00785×腰厚[高+f（腿宽-腰厚）]槽钢每米重量=0.00785×腰厚[高+e（腿宽-腰厚）]文案大全文案大全文案大全文案大全文案大全文案大全文案大全文案大全文案大全文案大全文案大全文案大全文案大全文案大全文案大全文案大全高层4钢梁箱型梁T箱型梁：梁实际净长*该规格的理论重量箱型梁理论重量：〔B*厚度*7.85kg/m3*2+（A－2a）*厚度*7.85kg/m3*2〕1、箱型梁内的隔板、夹板等节点板参照借点详图计算，工程量并入梁内计算2、如单个加劲板或隔板、夹板等节点板孔洞面积在0.3m2以内的不扣除孔洞面积；如在0.3m2以上需扣除孔洞面积3、总重：单根箱型梁重量*根数（参照钢梁布置图）高层5 异型梁截面尺寸不规则的钢梁或者如曲梁等T组成异型梁的各构件相应计算规则计算1、在计算异型梁工程量时按照图纸节点详图把相关的节点板工程量计算出来（如节点板形状为不规则或多边形钢板以其最小外接矩形面积*板厚*7.85kg/m3）。
钢结构的一些计算方法及公式
1-1框架柱的截面尺寸确定方法(1)现浇框架柱的混凝土强度等级，当抗震等级为一级时，不得低于C30;抗震等级为二至四级及非抗震设计时，不低于C20,设防烈度8 度时不宜大于C70,9度时不宜大于C60。
(2)框架柱截面尺寸，可根据柱支承的楼层面积计算由竖向荷载产生的轴力设计值`N V(荷载分项系数可取1.25),按下列公式估算柱截面积`A O`,然后再确定柱边长。
1)仪有风荷载作用或无地震作用组合时N=(10.5~1. 1)N V (5-15)A C^≥`(N)/(F C)~ (5-16)2)有水平地震作用组合时N=Z`N V^ (5-17)_Z为增大系数，框架结构外柱取1.3,不等跨内柱取1.25,等跨内柱取1.2;框剪结构外柱取1.1~1.2,内桩取1.0.有地震作用组合时柱所需截面面积为‘A C^≥`(N)/(M NF C)~ (5-18)其中^F C^为混凝土轴心抗压强度设计值，MN为柱轴压比限值当不能满足公式(5-16)、(5-18)时，应增大柱截面或提高混凝土强度等级。
(3)柱截耐尺寸：非抗震设计时，不宜小于250MM,抗震设计时，不宜小于300MM;圆柱截面直径不宜小于350MM;柱剪跨比宜大于2; 柱截面高宽比不宜大于3。
框架柱剪跨比可按下式计算：A=M/(V`H O`) (5-19)式中A——框架柱的剪跨比。
反弯点位于柱高中部的框架柱，可取柱净高与2倍柱截面有效高度之比值；M-柱端截面组合的弯矩计算值，可取上、下端的较大值；V-柱端截面与组台弯矩计算值对应的组合剪力计算值；H O^——计算方向上截面有效高度。
(4)柱的剪跨比宜大于2,以避免产生剪切破坏。
在设计中，楼梯间、设备层等部位难以避免短柱时，除应验算柱的受剪承载力以外，还应采取措施提高其延性和抗剪能力(5)框架柱截面尺寸应满足抗剪(即剪压比)要求。
矩形截面柱应符合下列要求；无地震组合时N C^≤`0.25B CF CBH O (5-20)N C^≤(1)/(R RE)~(0.2)`B CF CBH O` (5-21)N C^≤(1)/(R RE)(0. 15)`B CF CBH O (5-22)式中`v C`——框架柱的剪力设计值；F C`——混凝土轴心抗压强度设计值；B、`H O`——柱截面宽度和截面有效高度；R RE`----承载力抗震调整系数为085;B C` ——当≤C50时，`B C`取1 . 0;C80时，`B C^取0 . 8;_ _ _C50～C80之间时，取其内插值。
钢结构思考题
考试题型1、填空题20分3、选择题20分2、简答题20分3、论述思考题20分4、计算题20分水工钢结构思考题绪论1、钢结构的概念。
2、钢结构的特点和运用。
第一章钢结构的材料和计算方法1、结合钢材一次单向拉伸时应力-应变曲线，分析钢材工作时的几个阶段，以及各阶段的应力-应变变化特点。
2、为什么通常取屈服点f y作为钢材强度的标准值，而不取抗拉强度f u？3、影响钢材力学性能的主要因素。
4、如何验算疲劳强度？什么情况下可以不必验算钢材的疲劳？5、钢结构常用钢材的钢号和轧成钢材的规格。
6、钢结构的计算方法有哪些？有何异同？第二章钢结构的连接1、钢结构常用的连接方法和各自的优缺点。
2、对接焊缝和角焊缝的特点、构造、计算方法。
3、角钢与节点板连接时，为什么要有两侧焊缝内力分配系数？它是根据什么确定的？4、普通螺栓的工作原理、构造、计算方法。
5、焊接残余应力与残余变形的成因是什么？焊接残余应力对构件的影响是什么？如何减少焊接残余应力和焊接残余变形？6、螺栓群在扭矩作用下，在弹性受力阶段受力最大的螺栓其内力值是在什么假定下求得的？第三章钢梁1、钢梁有几种形式？应用情况如何？钢梁截面为什么常用工字形而不用矩形截面？2、钢梁的塑性发展理论，以及采用塑性理论时的限制条件。
3、钢梁丧失整体稳定的原因是什么？整体稳定临界应力受哪几个因素影响？如何提高和保证钢梁的整体稳定性？4、钢梁整体稳定系数的定义、整体稳定的验算方法，以及可不验算钢梁整体稳定的情况。
5、组合梁的最小梁高、经济梁高、建筑梁高。
6、焊接组合梁的设计包括哪几项内容？应满足哪些基本要求？7、轧成梁和组合梁的设计步骤和方法。
8、组合梁腹板支承区段和跨中区段的局部稳定性有何异同？在什么情况下应设置横向加劲肋或纵向加劲肋？9、试从薄板失稳时的屈曲形状和临界应力公式两方面来阐明横加劲肋和纵向加劲肋的作用。
10、梁格连接有哪几种构造形式？11、梁的支座有哪几种形式？第四章钢柱与钢压杆1、理想轴心压杆与实际轴心压杆有何区别？在实际轴心压杆的稳定计算中是怎样考虑这些因素的？2、残余应力对压杆的稳定性有何影响？3、轴心受压格构式构件对实轴和对虚轴的稳定计算有何不同？4、格构式受压构件的缀条和缀板的作用。
钢结构的材料和计算方法课件
(2)弹塑性阶段σ与ε呈非线性关系，切线模量Et＝dσ/dε, Et随 应力增大而减小，当σ= fy 时，Et=0。
(3)塑性阶段也称屈服阶段，σ= fy后钢材暂时不能承受更大的荷 载，且伴随产生很大的变形，因此钢结构设计取fy作为强度极限
承载力的标志。
(4)强化阶段 试件能承受的最大拉应力fu为钢材的抗拉强度。取fy 作为强度极限承载力的标志，fu就成为材料的强度储备。
• 近几十年来，我国利用丰富的矿产资源，发展了一 批适合我国资源情祝的低合金钢，列入冶金工业部 部领标准的钢号有21种。其中16锰钢是我国试制成 功的第一个低合金钢钢种。它是以我国富有的硅、 锰为主要合金元素，生产工艺简单，综合性能良好、 焊接质量稳定强度较高。
• 另外尚有一些专用性的钢材，如适于承受动力荷载 的桥梁钢常用的钢号有16锰桥钢，系在16锰钢生产 的基础上，加铝进一步脱氧。它的结晶颗粒细、含 硫、碘等有害杂质少，焊接性能和低温下的冲击韧 性都比16锰钢好。
1、单向拉伸时的性能
钢的工作大致可划分为：弹性、弹塑性、塑性（屈 服）、强化和颈缩四个阶段。
标准试件在室温（100C～350C) 、以满足静力加载的
加载速度一次加载所得钢材的应力σ～ ε应变曲线
显示的钢材机械性能如下：
钢结构的材料和计算方法
6
(1)弹性阶段σ≤fp，σ与ε呈线性关系，称该直线的斜率E为钢材 的弹性模量。在钢结构设计中，对所有钢材统一取E
3.人工时效 使钢材产生10%的塑性变形，再加热到 200～300 oC，然后冷却到室温进行试验。这样可使 时效在几小时内完成。
4.设计要求 钢结构设计一般不利用冷加工硬化造成 的强度提高，而且对直接承受动力荷载的钢结构还应 设法消除冷加工硬化的影响，如将局部硬化部分用刨 边或扩钻予以消除。
水工钢结构
第一章绪论1、钢结构的特点优点：自重轻、可靠性高、抗振性，抗冲击性好、工业化程度高、可以准确快速装配、容易做成密封结构缺点：易腐蚀、耐火性差、价格相对较贵2、钢结构在水工中的应用有哪些活动式结构、装拆式结构、板结构、高耸结构、大跨度结构、海工钢结构第二章钢结构的材料和计算方法1、钢结构的破坏形式塑性破坏、脆性破坏2、软钢的单向拉伸试验四个阶段：弹性及弹塑性阶段，塑性阶段，自强阶段，颈缩阶段四个性能指标：屈服强度，抗拉强度，比例极限，伸长率看课本第9页图2-13、冷弯试验可以检验钢材内部颗粒组织情况和非金属夹渣夹层等缺陷。
可以反映钢材的塑性，检验钢材的冷弯性能，是衡量钢材质量的一个综合性指标。
4、冲击韧性试件吸收的冲击功越大，材料断裂时吸收的能量越多，材料的冲击韧性越好。
5、钢材的防腐蚀措施涂料防护、喷镀保护、电化学保护6、化学成分对钢材的影响碳含量越多，钢材的屈服强度和抗拉强度越高，而塑性和韧性，特别是低温冲击韧性下降。
同时钢材的焊接性能、疲劳强度、抗锈蚀性下降。
氧和硫引起“热脆”，氮和磷引起“冷脆”，锰、硅、钒、硼为有益元素7、钢材浇铸过程中因脱氧程度不同分类沸腾钢（F）、半镇静钢（b）、镇静钢（Z）、特殊镇静钢(TZ)8、复杂应力对钢材的影响？同号危险，异号安全9、什么是应力集中？影响如何？（概念作为了解）概念：在缺陷或截面变化附近，主应力迹线曲折、密集，出现应力高峰的现象。
影响：形成了同号应力状态。
裂缝最危险，椭圆比圆危险10、什么是硬化？冷作硬化VS时效硬化（概念作为了解）概念：钢材强度增强，塑性和韧性降低的现象叫硬化。
分为冷作硬化和时效硬化。
冷作硬化属于人为；时效硬化不属于人为。
11、温度对钢材的影响课本17页图2-812、钢材的疲劳破坏主要取决于：钢材的质量、构件的几何尺寸和缺陷、应力循环特征和循环次数。
在一定的循环次数下，发生疲劳破坏时的应力幅大小取决于：构件和连接类别。
13、疲劳计算应注意的问题疲劳计算时，作用于钢结构的荷载取标准值。
常见的钢结构计算公式
常见的钢结构计算公式钢结构是一种使用钢材构筑的建筑结构，具有高强度、刚度和耐久性。
在进行钢结构设计时，一般需要运用一系列的计算公式和方法，以确保结构的安全性和稳定性。
下面将介绍一些常见的钢结构计算公式。
1.弹性极限计算公式：在静力设计中，钢材的弹性极限可以通过以下公式计算：Fy = Ag × fy其中，Fy为弹性极限力；Ag为截面的毛面积；fy为材料的屈服点。
2.构件稳定性计算公式：钢结构构件在承受压力时会发生稳定性问题，所以需要计算其稳定性能。
常用的公式有：Pu = Fcr × Ag其中，Pu为构件的压力力；Fcr为构件的临界强度；Ag为构件的截面积。
3.弯曲计算公式：钢结构常常承受弯曲力，采用以下公式计算弯曲强度：Mcr = π² × E × I / L²其中，Mcr为构件的临界弯矩；E为弹性模量；I为截面的抵抗矩；L为构件的长度。
4.疲劳强度计算公式：钢结构在长期使用过程中可能出现疲劳破坏，需要计算其疲劳强度。
一般采用以下公式：S=K×Fs×Fc×Fi×S′其中，S为构件的疲劳强度；K为系数；Fs为构件的应力范围；Fc为理论疲劳强度调整系数；Fi为不同种类的载荷影响系数；S′为基本疲劳强度。
5.刚度计算公式：刚度是钢结构抵抗外力和变形的能力，可以通过以下公式计算：k=(4×E×I)/L其中，k为构件的刚度；E为弹性模量；I为截面的抵抗矩；L为构件的长度。
6.连接的计算公式：钢结构的连接通常通过螺栓、焊接等方式实现。
连接的承载能力可以通过以下公式计算：Rn=φ×An×Fv其中，Rn为连接的承载能力；φ为安全系数；An为焊接或螺栓连接的有效截面积；Fv为连接的剪切力。
这些是钢结构设计中一些常见的计算公式，但实际计算中还应考虑不同情景和特点，以及遵从相关的设计规范和标准。
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单向拉伸时钢材的力学性能指标
（1）屈服强度fy 应力应变曲线开始产生塑性流动时对应的 应力（取屈服阶段波动部分的应力最低值），它是衡量钢材 的承载能力和确定钢材强度设计值的重要指标。
（2）抗拉强度fu
应力应变曲线最高点对应的应力，它
是钢材破坏前所能承受的最大应力。 屈强比大好还是小好？
（3）伸长率δ
用轧钢机将钢锭轧成钢胚，再通过一系列不同形状和孔径的轧 机，轧成所需形状和尺寸的钢材。 钢材的热轧成型，压密钢的晶粒，改善钢的材质。薄的钢材， 辊轧次数多，压缩比大，因而屈服点及伸长率均大于厚板。 钢材的力学性能按板厚或直径分组。
3.应力集中的影响
在钢结构构件中不可避免的存在着孔洞、槽口、凹角、裂缝、厚度变 化、形状变化和内部缺陷等，此时截面中的应力分布不再保持均匀，而是 在一些区域产生局部高峰应力，形成所谓应力集中现象。
2、三向应力状态（Mises yield condition)
2 2 2 2 2 s eq s x s y s z2 - (s xs y s ys z s zs x ) 3( xy yz zx） f y
或 s eq
1 2 2 2 [(s x - s y ) 2 (s y - s z ) 2 (s z - s x ) 2 ] 3( xy yz zx） f y 2
冲击能 CV Pl (cos - cos )
P—摆锤重力 l — 摆长
附录一 表4
可焊性
好的可焊性是指焊接安全、可靠、不发生焊接裂缝，焊接接头 和焊缝的冲击韧性以及热影响区的塑性和力学性能都不低于母材。
影响钢材可焊性的因素
钢材的可焊性受碳含量和合金元素含量的影响。碳含量在0.12%～0.20% 范围内的碳素钢，可焊性最好（如Q235B）ຫໍສະໝຸດ 碳含量再高可使焊缝和热影响 区变脆。
钢结构设计原理 Design Principles of Steel Structure
T0称为转变温度。界限温度
冲击断裂功
（1）冲击功曲线的反弯点
脆性破坏
两种破 坏均有 转变温 度区
塑性破坏
T1和T2分别为脆性转变温度
和全塑性转变温度。 （2）钢材由塑性破坏转变为 脆性破坏是在温度区间T1 ～ T2内完成的，此温度区间称为 钢材的脆性转变温度区。
钢材的主要性能 Materials behaviour
钢材的破坏形式
特 征 断口 后 果
构件应力超过屈服点， 常为杯 并且达到抗拉极限强 形，呈 塑性破坏 度后，构件产生明显 纤维状， （延性破坏） 的变形并断裂。 色泽发 常温及静态荷载作用 暗。 下，一般为塑性破坏。 破坏时构件有明显的 颈缩现象。 在破坏前有很 明显的变形， 并有较长的变 形持续时间， 便于发现和补 救。
正温范围： （1）温度在150℃以内，钢材材质变化很小，钢结构可用于温度不高于 150℃的场合。 （2）温度在250℃左右的区间内出现蓝脆现象，fu 有局部性提高，同时 塑性降至最低，材料有转脆倾向。 （3）当温度达到600℃时，钢材进入热塑性状态，强度下降严重，将丧失 承载能力。 负温范围：随着温度的降低，钢材的强度提高，而塑性和韧性降低，逐渐 变脆，称为钢材的低温冷脆。钢材的冲击韧性对温度的降低十分敏感。
3、平面纯剪应力状态
s eq 3 2 f y
fy 3 0.58 f y
同号应力
seq<fy
钢材处于弹性阶段，难以进入塑性状态。 三向拉应力时，直到破坏也没有明显的塑性变形产生，脆性 破坏。
异号应力
seq>fy
钢材易进入塑性状态，钢材强度降低，塑性变形大。 局部应力集中，在动荷载及低温条件下，易使钢材产生脆性 破坏。
4.钢材硬化
钢材硬化 冷作(应变)硬化
s s fy
时效硬化
s
应变时效
fy
fy fp e
0
fp
0
fp
e
0
e
N/mm2 800
δ% Ex103
80 220 210
600
E fu δ fy
60 200 40 190 180 20
400 200
170
160 600 T(0C)
5.温度的影响
0 200 400
O和N：钢材中的有害杂质。O使钢热脆，N使钢冷脆。
Mn：一种弱脱氧剂，可消除硫、氧对钢材的热脆影响，能改善冷脆性 能。强度、塑性和韧性无甚影响（含量不高时）。碳素结构钢 0.3-0.8%；低合金高强度结构钢 1.0-1.6%。
Si：作为脱氧剂加在低碳钢钢液中，制成质量较高的镇静钢。强度 、塑性和韧性无甚影响（含量不高时）。碳素结构钢 ≯0.3%；低合金高强度结构钢 ≯0.55%。 Cu，Ni，Cr，Nb：加入Cu和Ni可制成耐候钢，加入Ni和Cr可制成不锈 钢，在钢中添加微量的Cr、Nb等合金元素制成耐火钢。
试件断裂前的永久变形与原标定长度的百比。
Lo N d N
l1 - l 0 100 % l0
l0— 原标距长
L N d N
l1 —拉断后标距长度
d0 —试件直径
试件有两种标距：l0/ d0=5 和 l0/ d0=10 相应的伸长率用δ5
和δ10表示。
实际工程中以伸长率代表材料断裂前具有的塑性变形能力。
冷弯性能
钢材在冷加工（常温下加工） 产生塑性变形时，对发生裂缝 的抵抗能力。 鉴别指标：通过冷弯冲头加压。 当试件弯曲至180°时，检察试件 弯曲部分的外面、里面和侧面， 如果没有裂纹、断裂或分层，即 认为试件冷弯性能合格。
冷弯性能是判别钢材塑性变形能 力和冶金质量的综合指标。
冲击韧性：
带缺口的钢材试件，在冲击试验机上被摆锤击断时所能吸收的 机械能。 Mesnager 试件 Charpy 试件 夏比冲击韧性记为Cv 规范以夏比试件为准 Q235钢 CV=27 J 为合格 , Q345、Q390 、Q420钢 CV=34 J 为 合格。
①
②
③
25 φ10
100 φ10
ε
%
应力集中对σ-ε曲线关系的影响
复杂应力状态下钢材的屈服强度
Z
s
z
s
s
1
3
s
o
X
zx
zy
yx
yz
s
2
xy
xz
s
Y
y
x
s
2
单元体受复杂应力 （应力分量）
s
1
s
3
单元体主应力状态
复杂应力状态下的屈服条件（由第四强度理论确定） 1、平面应力状态
2 2 2 s eq s x s y - s xs y 3 xy f y
脆性破坏
在破坏前无明显变形， 突然发生的， 平直和 平均应力也小（一般 呈有光 危险性大，应 尽量避免。 都小于屈服点），没 泽的晶 有任何预兆。局部高 峰值应力可能使材料 粒。 局部拉断形成裂纹； 冲击振动荷载；低温 状态等可导致脆性破 坏。 钢结构设计原理 Design Principles of Steel Structure
Fe，C，S，P，N，O，Mn，Si，Cu，Ni，Cr，Nb
Fe：碳素钢约99%，合金钢约95%。 C：影响钢材的强度、塑性、韧性及可焊性。一般控制在0.22% 以下，在0.2%以下时，可焊性良好。 S：是钢材中的有害元素。在高温下使钢材变脆，即热脆现象。 塑性、韧性、可焊性、疲劳强度，含量不得超过0.045%。 P：是钢材中的有害元素。在低温时使钢材变脆，即冷脆现象。 塑性、韧性、可焊性、疲劳强度，含量不得超过0.045%。
(a)弹性阶段(OB段)
OA段：纯弹性阶段 s=Ee A点对应的应力： sp （比例极限） AB段：有一定的塑性 变形, 但整个 OB段卸载时, e=0 B点对应的应力： se （弹性极限）
s
E
B
su
D A C
sy sA
O
s Ee
单调拉伸应力-应变曲线
e
（b）屈服阶段[弹塑性阶段
塑性变形阶段（塑性流动）] （BCD)
b
设计文件中的标识方法：Q+屈服点数值+质量等级+脱氧方法 Q235钢分为A、B、C、D质量等级 ，Z TZ 可以省略。 Q235C 为镇静钢 Q235D 为特殊镇静钢 Q345、Q390、 Q420无沸腾钢和半镇静钢。名称中就无脱氧方法符号。 举例：Q235BF Q420B Q235C Q345A Q345B Q390D
第二章 钢结构的材料和计算方法
1、钢结构对材料的要求
钢结构设计原理
Design Principles of Steel Structure
规范推荐的结构用钢：
碳素结构钢 Q235 国标《碳素结构钢》GB/T 700-88 carbon structural steels 低合金高强度结构钢 Q345 Q390 Q420 high strength low alloy structural steels 国标《低合金结构钢》GB/T 1591-94 国标《桥梁用结构钢》GB/T 714-2000
特点：应力与应变不再成正比关系，应变增加很快，应力-应变曲线呈锯齿形波动， 出现应力不增加而应变仍然在继续发展。
塑性变形：卸载后试件
不能完全恢复原来的长
度。不能恢复的这一部 分变形称为塑性变形。 屈服点（屈服强度）： 屈服阶段曲线波动部分 的最低值。 流幅：屈服台阶，水平 段。
s
E
B
su
D A C
sy sA
E
B
F
su
D A C
sy sA
O
s Ee
e
B.对无明显屈服点的钢材