钢结构设计方法与工程实例解析研讨班PPT3

2.1.3 型钢的应用及可选用的规格
第二章：钢结构的材料选用
3.工字钢 工宇钢有普通工字钢和轻型工字钢两种。它主要用于在其腹板平面 内受弯的构件，或由几个工字钢组成的组合构件。由于它两个主轴方向的 惯性矩和回转半径相差较大，不宜单独用作轴心受压构件或承受斜弯曲和 双向弯曲的构件。 普通工字钢用号数表示，号数即为其截面高度的厘米数，20号以上 的工字钢，同一号数有三种腹板厚度，分别为a、b、c三类。如I32a即表 示截面高度为320mm，其腹板厚度为a类。a类腹板最薄、翼缘最窄，b类 较厚较宽，c类最厚最宽。同样高度的轻型工字钢的翼缘要比普通工字钢 的翼缘宽而薄，腹板亦薄但回转半径略大，重量较轻。轻型工字钢可用汉 语拼音字母符号“Q”表示，如QI40，即表示截面高度为400mm的轻型 工字钢。普通工字钢的最大号数为I63。轻型工字钢的通常长度为5～9m。
第二章：钢结构的材料选用
2.1.1 对建筑钢结构所用钢材的要求
第二章：钢结构的材料选用
1. 较高的强度 2. 足够的变形能力 3. 良好的加工性能 4. 特定条件下的附加要求 在上述各项要求基础上，尚应考虑市场钢材的供应情况及价格。
2.1.2 钢材分类及选用
第二章：钢结构的材料选用
1.钢材分类 （1）碳素结构钢 碳素结构钢分为三个牌号，即Q195、Q235和Q275，Q代表钢材 屈服强度的字母，其后数值表示屈服强度大小，如Q235表示屈服强度 为235MPa的钢材。数值后附加质量等级和脱氧方法符号，Q235和 Q275两个牌号依次又分为A、B、C、D四种不同质量等级，A级最差， D级最好。A、B级按脱氧方法可分为沸腾钢（F），半镇静钢（b）或镇 静钢（Z），C级钢为镇静钢，D级钢为特殊镇静钢（TZ），Z和TZ在牌 号中省略不写。
2.1.3 型钢的应用及可选用的规格
第二章：钢结构的材料选用
2.角钢 角钢有等边角钢和不等边角钢两种，可以用来组成独立的受力构件， 或作为受力构件之间的连接零件。等肢角钢以肢宽和肢厚表示，如 L100×10即为肢宽100mm，肢厚10mm的等边角钢。不等边角钢是以两肢 的宽度和肢厚表示，如L100×80×8即为长肢宽lOOmm，短肢宽为 80mm，肢厚8mm的不等边角钢。我国目前生产的最大等边角钢的肢宽为 200mm，最大不等边角钢两个肢宽分别为200mm和125mm。角钢通常的 长度一般为4~19m。
2.2.1螺栓
第二章：钢结构的材料选用
高强度螺栓的设计应按行业标准《钢结构高强度螺栓连接技术规程》 JGJ 82-2011要求进行。
2.2.1螺栓
第二章：钢结构的材料选用
高强度螺栓的设计应按行业标准《钢结构高强度螺栓连接技术规程》 JGJ 82-2011要求进行。
2.2.1螺栓
第二章：钢结构的材料选用
焊接钢结构钢材的选用及要求
项 号
荷载性 质
焊 接 结 构 结构类别 工作环境温度 钢材牌号及质量等级 高于-30℃ 一般承重 结构 低（等）于-30℃ Q235Q· F（或B· Z） Q345B Q390B Q235B· Z Q345C（或B） Q390C（或B） 力学性能保证项目 化学成分保证项目
2.2.3 圆柱头栓钉
第二章：钢结构的材料选用
普通平焊用瓷环——B1型
穿透平焊用瓷环——B2型
B1圆柱头焊钉用瓷环尺寸
焊钉公称直径 d 10 13 16 19 22 25 D min 10.3 13.4 16.5 19.5 23 26 max 10.8 13.9 17 20 23.5 26.5 D1 14 18 23.5 27 30 38 D2 18 23 27 31.5 36.5 41.5 H 11 12 17 18 18.5 22
2.1.3 型钢的应用及可选用的规格
第二章：钢结构的材料选用
4.槽钢 槽钢分普通槽钢和轻型槽钢两种，亦是以截面高度厘米数表示，如 [12，即截面高度为120mm；Q[22a，即轻型槽钢，其截面高度为220mm， a类（腹板较薄）。槽钢伸出肢较大，可用于屋盖檩条，承受斜弯曲或双 向弯曲。另外，槽钢翼缘内表面的斜度较小，安装螺栓比工字型钢容易。 由于槽钢的腹板较厚，所以槽钢组成的构件用钢量较大。轻型槽钢的翼缘 比普通槽钢的翼缘宽而薄，回转半径大，重量相对轻一些。槽钢号数最大 为40号，通常长度为5～19m。
2.1.3 型钢的应用及可选用的规格
第二章：钢结构的材料选用
有薄板、厚板、特厚板和扁钢（带钢）等，其规格如下： （l）薄钢板一般用冷轧法轧制，厚度0.35～4mm，宽度500～1800mm， 长度为4～6m； （2）厚钢板，厚度4.5～60mm（亦有将4.5～20mm称为中厚板， >20mm称为厚板的），宽度700～3000mm，长度4～12m； （3）特厚板，板厚大于60mm，宽度为600～3800mm，长度4～9m； （4）扁钢，厚度4～60mm，宽度为120～200mm，长度3～9m。 厚钢板用作梁、柱、实腹式框架等构件的腹板和翼缘，以及桁架中的 节点板。特厚板用于高层钢结构箱形柱等。薄钢板主要是用来制造冷弯薄 壁型钢。扁钢可作为组合梁的翼缘板、各种构件的连接板、桁架节点板和 零件等。 图纸中对钢板规格采用“—宽×厚×长”或“—宽×厚”表示方法， 如—50×8×3100，—450×8。
需验算疲 劳的结构
9
低于或等于-20℃
σs σb δ5 冷弯冲击功
C P S （或碳当量）
2.1.2 钢材分类及选用
第二章：钢结构的材料选用
2.1.3 型钢的应用及可选用的规格
第二章：钢结构的材料选用
型钢种类分以下几种： 1）H型钢 2）角钢 3）工字钢 4）槽钢 5）钢板
2.1.3 型钢的应用及可选用的规格
由此可知，当采用H型截面时，比热轧工字钢较为有利，面积小，重 量轻，同时提高了抗弯、抗剪的承载能力。
2.2.1螺栓
第二章：钢结构的材料选用
螺栓作为钢结构的主要连接紧固件，常用于钢结构制作和安装过程 中的构件间的连接、固定和定位等。连接螺栓可分为普通螺栓和高强度 螺栓两大类。其中，对高层建筑钢结构而言，高强度螺栓作为受力螺栓 则广泛应用，而普通螺栓仅作为临时安装之用。 1.高强度螺栓 高强度螺栓从外形上可分大六角头高强度螺栓和扭剪型高强度螺栓 两种，按强度性能等级分为8.8级、10. 9级，目前我国使用的高强度大六 角头螺栓有8.8级和10.9级两种，高强度扭剪型螺栓只有10.9级一种。强 度性能等级中整数部分的“8”或“10”表示螺栓热处理后的最低抗拉强 度fu为800N/mm（实际为830N/mm）或1000N/mm（实际为1040N/ mm）；小数点加后面数字即“0.8”或“0.9”表示螺栓经热处理后的 屈强比fy/fu（由于高强度螺栓钢材无明显屈服点，故取相当于残余应变 0.2%的条件屈服强度）。由此可知，8.8级和10.9级螺栓钢材经热处理 后的最低屈服强度分别为0.8*830=660N/mm和0.91×1040=940N/mm。
2.普通螺栓 普通螺栓可分为A、B、C级，A、B级称为精致螺栓，C级称为粗制 螺栓。他们应力分别符合现在国家标准《六角头螺栓—A和B级》（GB 5782）和《六角头螺栓—C级》（GB 5780）的规定。C级普通螺栓的材 料等级有4.6级、4.8级两种；A、B级普通螺栓的材料性能等级仅有8.8级 一种。
2.1.2 钢材分类及选用
第二章：钢结构的材料选用
（2）低合金高强度结构钢 低合金钢可明显提高钢材强度，使钢结构强度、刚度、稳定性三个 控制指标均能充分满足，尤其在大跨度或重负荷结构中优点更为突出， 一般比普通碳素钢节省钢材20%左右。当然，价格要高于普通碳素钢。 低合金钢牌号有Q295、Q345、Q345GJ、Q390、Q420和Q460 共六种，其中Q345、Q390和Q420各有A、B、C、D、E五个质量等级， Q295只要A、B两个质量等级，Q345GJ、Q460有C、D、E三个质H型钢的优点： 1）翼缘宽度大，提高绕弱轴方向的承载力。 2）上下平行翼缘的板便于连接构造。 3）比三块钢板焊接组成的H型钢质量高、价格也低。 H型钢的分类
2.1.3 型钢的应用及可选用的规格
第二章：钢结构的材料选用
桩用H型钢（HP），常用的其宽高比1:1，截面规格： 200mm×200mm~500mm×500mm，大多数这类H型钢的翼缘厚度同 腹板。
圆柱头栓钉的尺寸
圆柱头栓钉的规格及尺寸（mm）
公称直径 栓钉杆直径d 大头直径dk 大头厚度（最小值）K 熔化长度（参考值）WA 熔后公称长度l1 13 13 22 10 4 80、100、120 16 16 29 10 5 19 19 32 12 5 80、100、120 130、150、170 22 22 35 12 6 80、100、120、130 150、170、200
3
4
承受静 载及间 接动荷 载
σs σb δ5 冷弯冲击功
C P S
5 6 7 8 直接承 受动荷 载
不需验算 疲劳的结 构
高于-20℃ 低（等）于-20℃ 常温（≥0℃） 低于0℃但高于-20℃ Q235C Q345C Q390C Q235D Q345D Q390D
同等3项结构并增加冷弯 同等4项结构 同等4项结构，附加常温冲击功
1
2
承受静 载及间 接动荷 载
σs σb δ5
C P S
项 号
荷载性 质
焊 接 结 构 结构类别 工作环境温度 钢材牌号及质量等级 高于-20℃ 重要承重 结构 低（等）于-20℃ Q235B· Z Q345C（或B） Q390C（或B） Q235B· Z Q345C Q390C 力学性能保证项目 化学成分保证项目
如I32a，A=67.12cm2；Wx =692.5 cm3， rx=12.83 cm， ry=2.64 cm；H350×175， A=63.66 cm2；Wx =782 cm3， rx=14.7cm， ry=3.93cm。 两者之比为：A=63.66/67.12=O.948；B=782／692.5=1.129； rx=14.7/12.83=1.145； ry=3.95/2.64=1.488。