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713钢结构可能的破坏形式及连接PPT课件

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钢结构的破坏形式资料

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

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

钢结构A-3.钢结构的连接(焊缝)PPT课件

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。

3 钢结构的破坏形式

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。

钢结构件PPT课件

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?
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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

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。
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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

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

钢结构ppt课件.ppt

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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
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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