钢结构基本原理课件：第五章

N1Vy V/n
N1Tx
N1T
y1 r1
T1y xi2yi2
N1Ty
N1T
x1 r1
T1x xi2yi2
验算公式：
N 1N 1 T x2N 1 T yN 1 T y2N m b in
注意： y1≤3x时，N1T=N1XT=Ty1/Σyi2
x1≤3y时，N1T=N1yT=T. x1/Σxi2
应力集中：应力集中越严重，出现同号三相应力场的应力水平越接近，
钢材越趋于脆性。
温度：高温热塑性变形，低温冷脆（脆性温度转变区）
荷载类型：加载速度：低温脆性破坏
循环荷载 高周疲劳—— n514 0 fy
低周疲劳—— n＝ 120 ～ 5140 fy
疲劳：钢材在连续交变荷载作用下，会逐渐累积损伤、产生裂纹及裂纹
30
受拉螺栓连接：
1、受力：沿杆轴方向受拉。 破坏：栓杆被拉断。
2、单个螺栓受拉承载力设计值
Ntb Ae ftb
de2 4
ftb
f tb 值的由来：考虑橇杠作用，并对其进行简化，从 而采如用 ftb 0.8f 来考虑。
3、螺栓群受拉连拉计算。
1>轴心力：
n
N
N
b t
.
31
2>偏心力作用下
a.小偏心情况：螺栓群全部受拉。
逐渐扩展，直到最后破坏，这种现象称为疲劳。
疲劳破坏具有突然性，破坏前没有明显的宏观塑性变形，属于脆性断裂。 其破坏过程经历裂纹的产生、裂纹的缓慢扩展和最后迅速断裂三个阶段， 是延时断裂。
.
9
钢 柱 上 焊 接 牛 腿 （ 腹 板 和 翼 缘 ）
.
10
梁柱节点：梁分别连接在柱的腹板和翼缘（连接角钢与

应力幅：由于存在残余应力，r不能代表实际应力变化情况
Dmaxmin
最大拉应力
疲劳强度曲线：
最小拉应力或压应力 拉(+)压(-)
42
匀质材料疲劳强度与应力比的关系：
K 0 1 , 1
0 max K , 0 max K ,
min
r max
应力幅与应力循环次数关系：
max
断裂韧性KIC： KIC a0
KI<KIC 稳定，裂纹不扩散 KI=KIc 临界 KI>KIC 失稳，裂纹扩展
弹性断裂力学公式(张开位移理论)：
dI
2a
Ef y
d IC
稳定
d I d IC
不稳定
位移临界值 KIC EfydIC
40
影响脆性断裂的因素：裂纹尺寸、作用应力、材料韧性
提高抗脆断措施： 焊接施工管理，避免焊接裂纹、杂质 避免焊缝集中、采取措施避免或消除焊接残余应力 优化细部构造措施、避免应力集中 选择合理钢材，低温动力下工作时选用高等级钢
脆性破坏： 脆性断裂，应力<fy，无明显变形、无预兆，端口平直 拉应力超过晶粒抗拉能力。 强度理论 应力>fy破坏 ？不适用于脆性断裂 断裂力学理论 ！ I型裂纹：张开型 II型裂纹：滑移型 III型裂纹：撕开型
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弹性断裂力学公式：
系数 裂纹宽度一半 应力
应力强度因子：KI a
临界应力0：裂纹失稳扩展时应力
涂料 底层处理(抛丸除锈等) + 底漆 + 面漆 耐侯钢材 Cu-P-Ti-Re: 09CuPCrNi,16CuCr, 12MnCuCr
Cu-P-Ni-Cr: SMA400AW, AP, SMA490AW
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0.60 0.600
1.05 0.775
1.50 0.850
b 1.07 0.282 /b 1.0
表5.4 整体稳定系数Φ’b值
0.65 0.70 0.75 0.80 0.85 0.90 0.627 0.653 0.676 0.697 0.715 0.732
1.10 1.15 1.20 1.25 1.30 1.35 0.788 0.799 0.809 0.819 0.828 0.828
第5.4节 梁的局部稳定和腹板加劲肋设计
本节目录
1．梁的局部失稳概念 2．受压翼缘的局部稳定 3．腹板的局部稳定 4．加劲肋的构造和截面尺寸 5．支承加劲肋的计算
基本要求
1．理解梁的局部失稳的基本概念； 2．掌握保证梁受压翼缘稳定性的方法； 3．掌握保证腹板稳定的方法； 4．了解加劲肋构造和截面尺寸。
Mx My f
bWx yWy
梁的整体稳定系数φb计算方法： 1.双轴对称工字型截面简支梁受纯弯曲荷载作用 2.单轴对称工字型截面 3. Фb>0.6的情况
式中:
b
4320 Ah
2yWx
1 ( yt1 )2 235
4.4h f y
——梁在侧向支承点间对截面弱轴(y轴)的长 细比； ——受压翼缘的自由长度； ——梁的毛截面对y轴的截面回转半径； ——梁的毛截面面积； ——梁的截面高度和受压翼缘厚度。
(a)有刚性铺板；(b)无刚性铺板 1一横向平面支撑；2一纵向平面支撑；3一柱间垂直支撑；
4一主梁间垂直支撑；5一次梁；6一主梁
b bf t1
b
0
t1
h t
w
h
t
t
w
w
b
t1

铆钉连接
铆钉连接的优点
铆钉连接具有结构简单、承载能力高 、耐久性好等优点，适用于承受较大 载荷的结构。
铆钉连接的缺点
铆钉连接的分类
根据铆钉的类型和用途的不同，铆钉 连接可以分为实心铆钉连接、空心铆 钉连接等。
铆钉连接施工难度较大，可能对结构 造成损伤，且成本较高。
复合连接方式
复合连接方式的优点
复合连接方式结合了焊接、螺栓连接和铆钉连接的优点，具有更 高的承载能力和稳定性。
应用领域
桥梁、建筑、船舶、车辆等。
钢材的强度等级
Q235、Q345、Q390等。
钢材的力学性能
01
弹性模量
钢材在弹性阶段的应 力与应变之比。
02
屈服点
钢材在屈服阶段的最 小应力值。
03
抗拉强度
钢材在拉伸断裂时的 最大应力值。
04
冲击韧性
钢材抵抗冲击载荷的 能力。
钢材的加工性能
可塑性
钢材在塑性变形过程中 ，抵抗断裂的能力。
造成破坏。
结构失稳和倒塌
02
地震作用下，结构的支撑和连接部位可能发生失稳或断裂，导
致结构整体倒塌。
构件和连接的破坏
03
地震中，钢结构的梁、柱、节点和连接部位可能发生断裂、扭
曲或变形，导致结构失效。
钢结构的抗震设计
结构选型和布置
选择合适的结构形式和布置方式，使其具有较好 的抗震性能。
抗震承载力计算
根据地震烈度和结构重要性，计算结构的抗震承 载力，确保结构在地震中不发生严重破坏。
抗震构造措施
采取有效的抗震构造措施，如加强支撑、增加节 点连接等，提高结构的抗震能力。
抗震构造措施
加强梁柱节点、主次梁节点等关 键部位的连接，确保节点在地震 中不发生断裂或失效。