钢结构设计原理知识点

1.刚结构的特点：材料的强度高，塑性和韧性好；材质均匀，和力学计算的假定比较符合；钢结构制造简便，施工周期短；钢结构的质量轻；钢材耐腐蚀性差；钢材耐热但不耐火（钢结构对缺陷较为敏感；钢结构的变形有时会控制设计；钢结构对生态环境的影响小）2. 钢结构应用范围：（技术角度）大跨度结构；重型厂房结构；受动力荷载影响的结构；可拆卸的结构；高耸结构和高层建筑；容器和其他构筑物；轻型钢结构3.钢结构的极限状态：承载能力极限状态，正常使用极限状态4.压应力是使构件失稳的原因5.超静定梁或跨框架可以允出现许在受力最大的截面全面塑性，形成所谓塑性铰6.索和拱配合使用，常称为杂交结构7. 钢材的基本的性能：①较高的强度：屈服点fy抗拉强度fu 级较高②足够的变形能力：塑性和韧性性能好③良好的加工性能：具有良好的可焊性8. 钢材三个重要的力学性能指标（1）屈服点（2）抗拉强度（3）伸长率9.冷弯性能是鉴定钢材在弯曲状态下的塑性应变能力和钢材质量的综合指标10.与抵抗冲击作用有关的钢材的性能是韧性11.碳含量在0.12%~0.20%范围内的碳素钢，可焊性最好（钢：C<2%；铸铁：C>2%）12.反映钢材质量的主要力学指标是屈服强度、抗拉强度、伸长率、冲击韧性、冷弯性能13.有益元素：Mn、Si；有害元素：S、P、O、P14.250︒C附近有兰脆现象，260~320︒C时有徐变现象15.钢材的主要破坏形式：塑性破坏（延性破坏）脆性破坏（脆性断裂）损伤累积破坏疲劳破坏16.A级钢不提供冲击韧性保证，B、C、D、E分别提供20︒/0︒、-20︒、-40︒的冲击韧性17.选材考虑因素：荷载性质、应力状态、连接方法、工作环境、供货价格18.热轧H型钢：宽翼缘H型钢（HW）、中翼缘H型钢（HM）窄翼缘H型钢（HN）19.钢梁：型钢梁、组合梁20.荷载较大高度受限的梁，可考虑采用双腹板的箱型梁，有较大的抗扭刚度21.承载能力极限状态计算内容：截面强度、构件的整体稳定、局部稳定22.吊车梁应力循环次数n>50000时要进行疲劳验算23.单跨简支梁中截面出现塑性铰，即发生强度破坏；超静定梁出现塑性铰后，仍能继续承载24.单轴对称截面有实腹式和格构式25.塑形设计只用于不直接承受动力荷载的固端梁和连续梁26.计算拉弯（压弯）时3种强度计算准则：边缘纤维屈服准则、全截面屈服准则、部分发展塑性准则27.横梁对柱的约束作用取决于横梁的线刚度I0/L和柱的线刚度I/H的比值K0,即K0=I0H/IL28.超出正常使用极限状态：影响正常使用或外观的变形、影响正常使用或耐久性能的局部破坏、影响正常使用或耐久性能的震动、影响正常使用或耐久性能的其他特定状态29.连接的要求：足够的强度、刚度和延性30.连接方法：焊接、铆接和普通螺栓连接、高强度螺栓连接31. 常用焊接方法：电弧焊、电渣焊、气体保护焊和电阻焊等32. 焊缝连接的优缺点：优点：省工省材、任何形状的构件均可直接连接、密封性好，刚度大缺点：材质劣化、残余应力、残余变形、一裂即坏、低温冷脆33. 焊缝等级分三级：三级焊缝：外观检查；二级焊缝：在外观检查的基础上再做无损检验，；一级焊缝：在外观检查的基础上用超声波检验每条焊缝全部长度，以便揭示焊缝内部缺陷34. 焊缝型式：对接焊缝和角焊缝35. 施焊分类（位置）：俯焊（最好）、立焊、横焊和仰焊（最差）36.角焊缝的焊脚尺寸h f应不小于1.5t^0.5,t为较厚焊件的厚度（mm）；hf应不大于较薄焊件厚度的1.2倍37. 残余应力对结构性能的影响：对结构静力强度的影响、对结构刚度的影响、对压杆稳定的影响4、对低温冷脆的影响、对疲劳强度的影响38.高强度螺栓连接的性能等级：10.9级、8.8级。

引言概述正文内容一、材料选择1. 钢材的选用受到产地、品种、规格等因素的影响，需进行材料强度参数确定。

2. 钢材的强度决定了结构的安全性能，需要进行材料强度计算和验算。

3. 钢材的可焊性和抗腐蚀性是选材的重要考虑因素，需要针对具体环境条件进行选择。

4. 钢材的优点和缺点要充分考虑，以及与其他材料的搭配使用等。

二、结构荷载分析1. 了解结构受力情况，包括重力荷载、风荷载、地震荷载等，以确保结构的稳定性和安全性。

2. 结构计算中需要考虑临时荷载和施工荷载的影响。

3. 结构荷载的合理分配和作用点位置的确定是设计中的重要问题，需要进行详尽的分析。

4. 结构荷载的分析和计算方法需要按照国家标准和规范进行，确保结构稳定可靠。

5. 结构荷载的不确定性和变化性要在设计中进行充分考虑和处理。

三、刚度和稳定性分析1. 结构的刚度和稳定性是保证结构工作性能的重要指标，需要进行详细分析和计算。

2. 刚度分析包括刚度计算、初始刚度和变形刚度等的确定，确保结构刚度满足要求。

3. 稳定性分析主要包括压杆稳定性和整体稳定性等的分析和计算，确保结构的安全性。

4. 刚度和稳定性分析需要运用工程力学原理和理论进行计算和验算，确保结构设计的准确性和可行性。

5. 刚度和稳定性分析还需要考虑结构的非线性和动力响应等因素，以保证结构的合理设计。

四、连接设计和验算1. 连接设计是指钢结构中各板材、构件之间的连接方式和连接件的选择等。

2. 连接设计需要满足强度、刚度和稳定性等要求，以确保结构的可靠性。

3. 连接件的选型需要根据结构荷载、使用环境和材料特性等进行综合考虑。

4. 连接验算主要包括连接件的强度和刚度验算，以及焊接连接的焊缝强度验算。

5. 连接设计和验算需要按照国家和行业标准进行，确保连接的安全性和可行性。

五、防火设计1. 钢结构在火灾中的安全性是防火设计的重要考虑因素。

2. 钢结构的防火设计主要包括防火涂料、防火板和防火涂层等的选择和施工。

钢结构设计知识点
一、钢结构的主要材料
钢结构主要使用钢材、木材和混凝土等材料。

其中，钢材更为常用，
分为结构钢、钢筋和钢板。

结构钢包括H型钢，槽钢，角钢，方钢，工字钢，圆钢等。

钢筋包括热轧钢筋，冷成型钢筋，冷轧和热轧挤压桁架钢筋等。

钢板种类较多，主要有热轧钢板、冷轧钢板、容器钢板、夹层钢板、
钢管等。

二、钢结构设计原则
1、要求钢结构设计的基本原则是：设计符合技术规范，安全可靠，
结构紧凑，重量轻，结构刚性好，抗震性能好。

2、在其中一杆件或连接部位的剪切强度设计中，要消除泊松失稳机制，确保设计强度和稳定性。

3、要求各支座及杆件连接的设计方案、连接件类型及尺寸要符合有
关规范的规定，各支座、杆件及连接件应经过力学分析，确保结构可靠性。

4、结构连接要求结实牢固，能够利用好材料的钢性能，使用方便，
保持良好的外观。

三、钢结构设计步骤
1、钢结构设计的第一步是分析设计条件，即明确结构用途和其要求
的荷载、尺寸、重量等，根据设计要求制定设计方案。

2、钢结构设计的第二步是确定荷载、结构成形方式、材。

钢结构设计原理目录第一章：概述 (3)1、简述钢结构的特点？ (3)2、钢结构设计的基本要求 (3)3、钢结构的发展趋势 (3)第二章：钢结构的材料 (3)1、钢结构对钢材性能的要求 (3)2、简述Q235钢的破坏过程，并在应力-应变曲线中标明主要参数？ (3)3、钢材的力学指标包括哪几项？ (3)4、解释概念:强度，塑性，韧性，冷弯性能，冲击韧性、可焊性 (3)5、低合金高强度结构钢的屈服强度是如何确定的？ (3)6、说明设计时静力承载力的指标依据，为什么这样规定？ (3)7、钢板中为什么薄板性能优于厚板，钢材屈服强度与厚度有关系吗？ (3)8、钢材抗剪屈服强度和抗拉屈服强度的关系？ (3)9、解释概念:应力集中，残余应力，冷加工硬化和时效硬化，蓝脆，冷脆，热脆 (4)10、三向或者双向拉应力场为什么容易引起脆性断裂？ (4)11、钢结构材料的破坏形式有哪几种？各具有怎样的破坏特点？ (4)12、简述钢材脆性断裂的主要因素？如何避免出现脆性断裂？ (4)13、应力集中容易引起脆性断裂的原因？ (4)14、什么是疲劳破坏？简述疲劳破坏的发展活成以及影响疲劳强度的主要因素？ (4)15、解释钢材牌号的含义:Q235BF，Q235-D，ZG230-450，20MnTiB (4)16、钢结构设计规范推荐钢材是哪几种？ (4)17、钢材的质量等级是根据哪一项要求划分的？ (4)18、选择钢材时需要考虑哪些因素？ (4)第三章：钢结构设计方法 (4)1、简要说明结构设计所采用过的方法。

《钢结构设计规范》主要采用何种设计方法？其中的疲劳设计采用何种方法？ (4)2、结构可靠性的含义是什么？它包含哪些功能要求？什么是结构的可靠度？可靠指标的含义？如何确定结构的可靠指标？ (5)3、“作用”和“荷载”有什么区别？影响结构可靠性的因素有哪些？ (5)4、什么是结构的极限状态？结构的极限状态是如何分类的？ (5)5、荷载标准值，荷载设计值有何区别？如何应用？ (5)6、试述疲劳强度，应力幅，应力比的含义，并绘图说明各种类型的应力循环。

《钢结构设计原理》概念复习重点提纲第一章绪论1、钢结构的特点，应用范围。

第二章钢结构的材料1、钢结构对材料性能的基本要求是什么？GB50017—2003推荐承重结构宜采用哪四种钢材（或哪四种钢材符合钢结构对材料性能的基本要求）？2、简述钢材的主要机械性能（物理力学性能）指标。

检验这些力学性能的试验主要有哪些？3、影响钢材力学性能的主要因素有哪些？4、各种钢号的表示法及代表的意义。

5、选择钢材时应考虑的主要因素是什么。

第三章钢结构的连接和节点构造1、目前我国常用的连接方法有哪些？各有什么特点？2、焊缝缺陷有哪些？焊缝三级质量检验标准？3、角焊缝的尺寸限制：写出h fmin，h fmax，L w min，L wmax的值，为什么要有这些限制？4、简述残余应力的影响。

5、对于抗剪螺栓连接，何谓“解钮扣相象”？计算中如何考虑？6、绘图说明抗剪螺栓连接的三个工作阶段，并说明普通螺栓连接、承压型高强螺栓连接、摩擦型高强螺栓连接的承载能力极限状态（设计准则）。

7、普通螺栓抗剪连接可能的破坏形式、设计中如何考虑？8、螺栓连接（普通螺栓、承压型高强螺栓、摩擦型高强螺栓）传递各种内力的计算（计算假定、计算方法等）。

第四、五章受弯构件1、以双轴对称工字形梁为例，画出梁四个工作阶段的正应力分布并加以说明；我国规范设计分别是以何阶段为依据的？2、写出GB50017—2003规定的梁正应力、剪应力、复合应力计算公式。

3、梁正应力验算，考虑梁截面有一定程度的塑性变形的计算有哪些条件？4、梁的局部压应力验算条件、验算部位、假定、计算公式及其各符号的含义。

若σc > f，你如何处理？5、简述梁整体稳定的概念（现象及原因），并分析影响梁整体稳定性的主要因素，提高梁整体稳定性的途径和不要验算梁整体稳定的条件。

6、为什么当钢梁整体稳定系数Ψb > 0.6时，要用Ψb′来代替Ψb？7、组合梁翼缘采用限制宽厚比的办法来保证其板件的局部稳定，写出对于截面不同的强度计算方法，翼缘宽厚比的限值。

钢结构设计基本原理
1.强度原理
钢结构设计的首要原则是满足结构的强度要求。

强度主要包括抗弯强度、抗剪强度和抗轴向力强度等。

在设计过程中，需要根据结构受力状态
和受力形式，合理确定截面尺寸和钢材的强度指标。

同时，在力学上还需
要考虑局部变形和整体稳定性。

2.刚度原理
钢结构设计的第二个基本原理是满足结构的刚度要求。

刚度主要包括
抗水平位移和垂直位移的刚度。

钢结构一般采用刚性框架结构，通过合理
的柱、梁和节点布置，以及适当的截面形状和弹性模量，增加结构的刚度，提高结构的整体稳定性和工作性能。

3.抗震原理
钢结构设计的第三个基本原理是考虑结构的抗震要求。

钢结构的抗震
性能直接影响到结构的安全性和使用寿命。

在设计过程中，需要根据结构
的抗震等级、地震区位和设计地表加速度等参数，采用合适的抗震设计方
法和加固措施，以确保结构在地震作用下具有足够的抗震能力。

4.材料选择原理
钢结构设计的第四个基本原理是合理选择材料。

钢结构主要采用高强
度钢材，如Q235、Q345等，通过热轧、冷轧、焊接等工艺加工成型。

在
选择材料时，需要考虑到材料的强度、韧性、延展性和焊接性等性能，同
时还需要根据使用环境、抗腐蚀和阻燃要求等因素进行综合考虑。

5.工程经济原理
综上所述，钢结构设计的基本原理包括强度原理、刚度原理、抗震原理、材料选择原理和工程经济原理。

这些原理在钢结构设计中相互关联，需要综合考虑，以确保结构的安全性、稳定性和经济性。

钢结构设计的基本原理钢结构广泛应用于建筑、桥梁等工程领域，其设计的基本原理如下：1. 结构力学原理钢结构设计的基本原理之一是结构力学原理。

根据牛顿力学定律，结构中的力和力的分布决定着结构的响应和稳定性。

结构力学原理包括平衡条件、受力分析和内力计算等。

设计师需要合理使用力学理论，确定结构中的内力分布，从而满足结构的强度和稳定性要求。

2. 材料力学原理钢结构设计的基本原理之二是材料力学原理。

钢材具有高强度和良好的可塑性，其力学性能直接影响着结构的承载能力和安全性。

设计师需要了解钢材的强度、模量、屈服点等力学特性，并根据这些特性进行力学计算，以确定结构的材料使用要求。

3. 组件设计原理钢结构设计的基本原理之三是组件设计原理。

钢结构由多个组件组成，如梁、柱、横梁等。

设计师需要根据结构的荷载条件和要求，确定各个组件的尺寸、形状和连接方式。

组件设计原理包括强度校核、刚度控制和稳定性分析等方面，以确保结构的安全性和稳定性。

4. 构造系统原理钢结构设计的基本原理之四是构造系统原理。

不同的工程项目对钢结构的要求不同，因此设计师需要设计适应不同项目的构造系统。

构造系统原理包括选择合适的结构形式、优化结构构件的布置和设计适应性强的连接方式等。

通过合理选择构造系统，可以提高结构的承载能力和经济性。

5. 安全性原理钢结构设计的基本原理之五是安全性原理。

在设计过程中，设计师需要考虑结构的安全性，确保结构在正常使用和极限荷载条件下不发生失效。

安全性原理包括荷载分析、极限状态设计和疲劳分析等方面。

设计师需要根据不同的荷载情况和结构要求，进行合理的安全性计算和强度校核。

6. 规范和标准原则钢结构设计的基本原理之六是遵循规范和标准原则。

设计师在设计过程中应当遵守国家和行业规范，根据规范的要求进行设计计算和验算，以确保结构的合规性和安全性。

合理应用规范和标准可以提高设计效率和质量，减少结构失效的风险。

总结起来，钢结构设计的基本原理包括结构力学原理、材料力学原理、组件设计原理、构造系统原理、安全性原理以及规范和标准原则。

钢结构的特点：1.钢材强度高、塑性和韧性好2.钢结构的重量轻3.材质均匀，和力学计算的假定比较符合4.钢结构制作简便，施工工期短5.钢结构密闭性好6.钢结构耐腐蚀性差7.钢材耐热但不耐火8.钢结构可能发生脆性断裂钢结构的破坏形式钢材有两种性质完全不同的破坏形式，即塑性破坏和脆性破坏。

钢结构所用材料虽然有较高的塑性和韧性，但一般也存在发生塑性破坏的可能，在一定条件下，也具有脆性破坏的可能。

塑性破坏是由于变形过大，超过了材料或构件可能的应变能力而产生的，而且仅在构件的应力达到了钢材的抗拉强度fu 后才发生。

破坏前构件产生较大的塑性变形，断裂后的断口呈纤维状，色泽发暗。

在塑性破坏前，构件发生较大的塑性变形，且变形持续的时间较长，容易及时被发现而采取补救措施，不致引起严重后果。

另外，塑性变形后出现内里重分布，使结构中原先受力不等的部分应力趋于均匀，因而提高了结构的承载能力。

构件应力超过屈服点，并且达到抗拉极限强度后，构件产生明显的变形并断裂。

常温及静态荷载作用下，一般为塑性破坏。

破坏时构件有明显的颈缩现象。

常为杯形，呈纤维状，色泽发暗。

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。

脆性破坏前塑性变形很小，甚至没有塑性变形，计算应力可能小于钢材的屈服点fy ，断裂从应力集中处开始。

冶金和机械加工过程中产生的缺陷，特别是缺口和裂缝，常是断裂的发源地。

破坏前没有任 何预兆，破坏时突然发生的，断口平直并呈有光泽的晶粒状。

由于脆性破坏前没有明显的预兆，无法及时察觉和采取补救措施，而且个别构件的断裂常会引起整体结构塌毁，后果严重，损失较大，因此，在设计，施工和使用过程中，应特别注意防止钢结构的脆性破坏。

在破坏前无明显变形，平均应力也小（一般都小于屈服点），没有任何预兆。

局部高峰值应力可能使材料局部拉断形成裂纹；冲击振动荷载；低温状态等可导致脆性破坏。

平直和呈有光泽的晶粒。

突然发生的，危险性大，应尽量避免。