钢结构设计全套教学课件.ppt

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1、第一章 绪论 1.1.1 钢结构的特点1.1.1 钢结构的特点钢结构的特点1.2.塑性塑性、韧性好韧性好3.材质均匀材质均匀、性能稳定性能稳定4.5.重量轻重量轻6.耐腐蚀性差耐腐蚀性差7.耐热不耐火耐热不耐火.1第一章 绪论 1.1.2 钢结构的应用1.1.2 钢结构的应用钢结构的应用1大：大：大跨度结构大跨度结构2重：重：重型工业厂房重型工业厂房3高：高：高层建筑、高耸结构高层建筑、高耸结构4动：动：受动荷载作用的厂房受动荷载作用的厂房5轻：轻：荷载较小的轻钢结构荷载较小的轻钢结构6:可拆装的结构可拆装的结构7:容器和其它构筑物容器和其它构筑物 2第一章 绪论1.2 钢结构的设计方法1.2

2、 钢结构的设计方法钢结构的设计方法u 设计方法：设计方法：以概率理论为基础的以概率理论为基础的极限状态设计方法极限状态设计方法 u 计算疲劳计算疲劳仍采用仍采用容许应力幅法容许应力幅法u 计算计算强度、稳定、连接强度、稳定、连接用用荷载荷载设计值设计值u 计算计算疲劳、变形疲劳、变形用用荷载荷载标准值标准值u 对于对于直接直接承受承受动力荷载动力荷载的结构：的结构：在计算在计算强度和稳定强度和稳定时，动力荷载设计值时，动力荷载设计值应应乘乘动力系数动力系数 在计算在计算疲劳和变形疲劳和变形时，动力荷载标准值时，动力荷载标准值不应不应乘乘动力系数动力系数31.2.1 钢结构的极限状态 1：承载能

3、力极限状态 2：正常使用极限状态1.2.2 概率极限状态设计法 1：功能函数 Z=R S 2：结构的可靠度 PS=P（Z 0）3：失效概率 Pf =P（Z 0.6时，应用b代替b。b的计算公式同焊接工字形等截面简支梁，但公式中的b查规范表B.4；y=l1/iy(l1为悬臂梁的悬伸长度）。当求得的b0.6时，应用b代替。54第四章 单个构件的承载力-稳定4.2 受弯构件的整体稳定4.2.3:梁整体稳定的保证梁整体稳定的保证规范规定，当符合下列情况之一时，不必计算梁的整体稳定：规范规定，当符合下列情况之一时，不必计算梁的整体稳定：1.1.有刚性铺板密铺在梁的受压翼缘并与其牢固连接，能阻止梁有刚性铺

4、板密铺在梁的受压翼缘并与其牢固连接，能阻止梁受压翼缘的侧向侧移时；受压翼缘的侧向侧移时；2.2.工字形截面简支梁受压翼缘的自由长度工字形截面简支梁受压翼缘的自由长度 与其宽度与其宽度 之比不超过之比不超过P119P119，表，表4-74-7所规定的数值时；所规定的数值时；3.3.箱形截面简支梁，其截面尺寸满足箱形截面简支梁，其截面尺寸满足 时。时。55第四章 单个构件的承载力-稳定4.3 压弯构件的整体稳定稳定4.3 压弯构件的整体稳定压弯构件的整体稳定压弯构件的失稳压弯构件的失稳 弯矩作用平面内的弯曲失稳弯矩作用平面内的弯曲失稳 弯矩作用平面外的弯扭失稳弯矩作用平面外的弯扭失稳4.3.1:弯

5、矩作用平面内的整体稳定弯矩作用平面内的整体稳定一一.双轴对称截面压弯构件弯矩作用双轴对称截面压弯构件弯矩作用平面内平面内的整体稳定计算的整体稳定计算 公式：公式：56第四章 单个构件的承载力-稳定4.3 压弯构件的整体稳定规范对等效弯矩系数规范对等效弯矩系数 的取值作了以下规定：的取值作了以下规定：（1 1）无横向荷载但有端弯矩作用时：）无横向荷载但有端弯矩作用时：同向曲率取同向曲率取“”，反向曲率（有反弯点）取，反向曲率（有反弯点）取“”（2 2）有端弯矩和横向荷载同时作用时：）有端弯矩和横向荷载同时作用时：（3 3）无端弯矩但有横向荷载作用时：）无端弯矩但有横向荷载作用时：2.2.有侧移框

6、架柱和悬臂构件有侧移框架柱和悬臂构件 1.1.无侧移框架柱和两端支承的构件无侧移框架柱和两端支承的构件57第四章 单个构件的承载力-稳定4.3 压弯构件的整体稳定二二.单轴对称截面压弯构件在弯矩作用单轴对称截面压弯构件在弯矩作用平面内平面内的稳定计算公式：的稳定计算公式：W1x受压区边缘的毛截面抵抗矩，W1x=Ix/y1W2x受拉区边缘的毛截面抵抗矩，W2x=Ix/y21x与W1x相应的截面塑性发展系数2x与W2x相应的截面塑性发展系数58第四章 单个构件的承载力-稳定4.3 压弯构件的整体稳定4.3.2:弯矩作用平面外的稳定弯矩作用平面外的稳定压弯构件弯矩作用压弯构件弯矩作用平面外平面外的稳

7、定计算公式：的稳定计算公式：59第四章 单个构件的承载力-稳定4.3 压弯构件的整体稳定1.1.工字形截面（含工字形截面（含H H型钢型钢 ）：均匀弯曲梁的整体稳定系数均匀弯曲梁的整体稳定系数 的近似计算公式的近似计算公式2.T2.T形截面形截面 ：（2 2）弯矩使翼缘受拉时）弯矩使翼缘受拉时3.3.箱形截面箱形截面：注：以上公式已考虑了构件的弹塑性失稳问题，注：以上公式已考虑了构件的弹塑性失稳问题，时不必换时不必换 算算（1 1）弯矩使翼缘受压时）弯矩使翼缘受压时60第四章 单个构件的承载力-稳定4.4 板件的稳定4.4 4.4 板件的稳定板件的稳定构件的局部稳定构件的局部稳定 2.2.薄板

8、的临界荷载薄板的临界荷载均匀压应力作用下，板件的临界应力为：均匀压应力作用下，板件的临界应力为：4.4.14.4.1：轴心受压构件的板件稳定：轴心受压构件的板件稳定1.1.1.基本概念基本概念 在均匀压力的作用下，当压力达到某一数值时，板在均匀压力的作用下，当压力达到某一数值时，板件不能维持平面平衡状态而产生突曲现象，板件屈曲。因为板件件不能维持平面平衡状态而产生突曲现象，板件屈曲。因为板件只是构件的一部分，所以把这种屈曲现象称为丧失局部稳定只是构件的一部分，所以把这种屈曲现象称为丧失局部稳定(P137)(P137)61第四章 单个构件的承载力-稳定4.4 板件的稳定3.3.轴心压杆的局部稳定

9、轴心压杆的局部稳定-板件宽厚比板件宽厚比 轴心压杆局部稳定计算采用轴心压杆局部稳定计算采用等稳定准则等稳定准则，即保证板件的局部，即保证板件的局部失稳临界应力不小于构件整体稳定的临界应力。失稳临界应力不小于构件整体稳定的临界应力。以工字形截面轴压构件为例：（以工字形截面轴压构件为例：（P140P140）（1 1）翼缘板）翼缘板三边简支，一边自由的均匀受压板三边简支，一边自由的均匀受压板62第四章 单个构件的承载力-稳定（2 2）腹板）腹板两边简支，两边弹性嵌固的均匀受压板两边简支，两边弹性嵌固的均匀受压板4.4 板件的稳定63第四章 单个构件的承载力-稳定4.4 板件的稳定4.4.2 4.4.

10、2 受弯构件的板件稳定受弯构件的板件稳定1.1.翼缘板的局部稳定翼缘板的局部稳定64第四章 单个构件的承载力-稳定4.4 板件的稳定 梁受压翼缘板的局部稳定计算采用等强度准则，即保证受压梁受压翼缘板的局部稳定计算采用等强度准则，即保证受压翼缘的局部失稳临界应力不低于钢材的屈服强度。翼缘的局部失稳临界应力不低于钢材的屈服强度。a.a.工字形截面梁的受压翼缘工字形截面梁的受压翼缘 三边简支，一边自由的均匀受压板三边简支，一边自由的均匀受压板65第四章 单个构件的承载力-稳定4.4 板件的稳定b.b.箱形截面梁的受压翼缘箱形截面梁的受压翼缘 受压翼缘的局部稳定不满足时，受压翼缘的局部稳定不满足时，可

11、加大翼缘板的厚度。可加大翼缘板的厚度。四边简支的均匀受压板四边简支的均匀受压板66第四章 单个构件的承载力-稳定4.4 板件的稳定2 2、腹板的局部稳定、腹板的局部稳定 梁腹板受到梁腹板受到弯曲正应力、剪应力和弯曲正应力、剪应力和局部压应力局部压应力的作用。在这些应力的作用下，的作用。在这些应力的作用下，梁腹板的失稳形式如图所示。梁腹板的失稳形式如图所示。67第四章 单个构件的承载力-稳定4.4 板件的稳定a.a.提高粱腹板局部稳定的措施提高粱腹板局部稳定的措施 横向加劲肋横向加劲肋：防止由：防止由剪应力剪应力和和局部压应力局部压应力引起的腹板失稳；引起的腹板失稳；纵向加劲肋纵向加劲肋：防止由

12、：防止由弯曲压应力弯曲压应力引起的腹板失稳，通常布置引起的腹板失稳，通常布置 在受压区；在受压区；短加劲肋短加劲肋：防止由防止由局部压应力局部压应力引起的腹板失稳，布置在受引起的腹板失稳，布置在受 压区。同时布置有横向加劲肋和纵向加劲肋时，压区。同时布置有横向加劲肋和纵向加劲肋时，断纵不断横断纵不断横。加大腹板厚度加大腹板厚度不经济不经济 设置加劲肋设置加劲肋经济有效经济有效 对承受静载或间接动载的受弯构件，宜对承受静载或间接动载的受弯构件，宜考虑腹板屈曲后强度考虑腹板屈曲后强度。对直接承受动力荷载的梁，提高粱腹板局部稳定可采取以下对直接承受动力荷载的梁，提高粱腹板局部稳定可采取以下措施：措施

13、：68第四章 单个构件的承载力-稳定4.4 板件的稳定69第四章 单个构件的承载力-稳定4.4 板件的稳定 考虑到几种应力同时作用的情况，并考虑工程设计经验，规考虑到几种应力同时作用的情况，并考虑工程设计经验，规范对在梁腹板上配置加劲肋作了以下规定：范对在梁腹板上配置加劲肋作了以下规定：（1 1）：当）：当h h0 0/t/tw w80 235/fy80 235/fy时，无局部压应力（时，无局部压应力（c c=0=0）时，一）时，一般可不配置加劲肋。有局部压应力（般可不配置加劲肋。有局部压应力（c c00）时，按构造要求配）时，按构造要求配置置横向加劲肋横向加劲肋。加劲肋间距应满足。加劲肋间距

14、应满足0.5h0.5h0 0a2ha2h0 0。（2 2）：当）：当h h0 0/t/tw w80 235/fy80 235/fy时，一般应按计算要求配置时，一般应按计算要求配置横向加劲横向加劲肋肋。（3 3）：当）：当h h0 0/t/tw w150 235/fy150 235/fy（受压翼缘扭转未受到约束）或（受压翼缘扭转未受到约束）或h h0 0/t/tw w150 235/fy150 235/fy（受压翼缘扭转受到约束）或仅配置横向加劲（受压翼缘扭转受到约束）或仅配置横向加劲肋还不足以满足腹板局部稳定要求时，均应配置肋还不足以满足腹板局部稳定要求时，均应配置纵向加劲肋纵向加劲肋。必。必

15、要时尚应在受压区配置要时尚应在受压区配置短加劲肋短加劲肋，并均应按规定计算。，并均应按规定计算。（4 4）：在梁的支座处和上翼缘受有较大固定集中荷载处，宜布置）：在梁的支座处和上翼缘受有较大固定集中荷载处，宜布置 支承加劲肋支承加劲肋。b.腹板加劲肋的设置原则70第四章 单个构件的承载力-稳定4.4 板件的稳定c.c.腹板局部稳定计算腹板局部稳定计算 加劲肋有三种布置情况，分别进行腹板局部稳定验算。加劲肋有三种布置情况，分别进行腹板局部稳定验算。（1 1）仅用横向加劲肋加强的腹板）仅用横向加劲肋加强的腹板 71第四章 单个构件的承载力-稳定4.4 板件的稳定724.4 板件的稳定第四章 单个构

16、件的承载力-稳定734.4 板件的稳定第四章 单个构件的承载力-稳定744.4 板件的稳定（2 2）同时用横向加劲肋和纵向加劲肋加强的腹板）同时用横向加劲肋和纵向加劲肋加强的腹板应分别计算区格应分别计算区格和区格和区格的局部稳定性的局部稳定性第四章 单个构件的承载力-稳定754.4 板件的稳定第四章 单个构件的承载力-稳定764.4 板件的稳定第四章 单个构件的承载力-稳定774.4 板件的稳定第四章 单个构件的承载力-稳定784.4 板件的稳定第四章 单个构件的承载力-稳定794.4 板件的稳定第四章 单个构件的承载力-稳定804.4 板件的稳定第四章 单个构件的承载力-稳定814.4 板件

17、的稳定第四章 单个构件的承载力-稳定824.4 板件的稳定第四章 单个构件的承载力-稳定（3 3）在受压翼缘与纵向加劲肋之间设有短加劲肋的区格）在受压翼缘与纵向加劲肋之间设有短加劲肋的区格834.4 板件的稳定第四章 单个构件的承载力-稳定844.4 板件的稳定第四章 单个构件的承载力-稳定854.4 板件的稳定第四章 单个构件的承载力-稳定864.4 板件的稳定第四章 单个构件的承载力-稳定 注：计算时，先布置加劲肋，再计算各区格的平均作用应注：计算时，先布置加劲肋，再计算各区格的平均作用应力和相应的临界应力，使其满足稳定条件。力和相应的临界应力，使其满足稳定条件。874.4 板件的稳定第四

18、章 单个构件的承载力-稳定d.d.加劲肋的构造和尺寸加劲肋的构造和尺寸884.4 板件的稳定第四章 单个构件的承载力-稳定894.4 板件的稳定第四章 单个构件的承载力-稳定904.4 板件的稳定第四章 单个构件的承载力-稳定e.e.支承加劲肋的计算支承加劲肋的计算1.1.按轴心压杆计算支承加劲肋在按轴心压杆计算支承加劲肋在腹板平面外的稳定性腹板平面外的稳定性。2.2.支承加劲肋的支承加劲肋的端面承压强度端面承压强度 按下式计算：按下式计算：3.3.支承加劲肋与腹板的支承加劲肋与腹板的连接焊缝连接焊缝，应按承受全部集中力或支座反，应按承受全部集中力或支座反 力进行计算，假定应力沿焊缝长度均匀分

19、布。力进行计算，假定应力沿焊缝长度均匀分布。支承加劲肋支承加劲肋承受固定集中荷载或支座反力的横向加劲肋。承受固定集中荷载或支座反力的横向加劲肋。91第四章 单个构件的承载力-稳定4.4 板件的稳定4.4.3:4.4.3:压弯构件的板件稳定压弯构件的板件稳定1.1.翼缘板的局部稳定翼缘板的局部稳定根据受压最大的翼缘和构件等稳定的原则，根据受压最大的翼缘和构件等稳定的原则，压弯构件的翼缘一般都在弹塑性状态屈曲，压弯构件的翼缘一般都在弹塑性状态屈曲，翼缘宽厚比的容许值为：翼缘宽厚比的容许值为：b/t13 235/fyb/t13 235/fy当强度和稳定计算中取当强度和稳定计算中取x x=1.0=1.

20、0时，时，b/tb/t可放宽到可放宽到15 235/fy15 235/fy2.2.腹板的局部稳定腹板的局部稳定 当当000 01.61.6时，时，h h0 0/t/tw w（16160 0+0.5+0.5+25+25）235/fy 235/fy 当当1.61.60 02.02.0时，时，h h0 0/t/tw w（48480 0+0.5+0.5-26.2-26.2）235/fy 235/fy 92第四章 单个构件的承载力-稳定4.4 板件的稳定其中，其中，是构件弯矩作用平面内的长细比，当是构件弯矩作用平面内的长细比，当30100100时，取时，取=100=100。0 0是与腹板上下边缘的最大压

21、是与腹板上下边缘的最大压应力和最小应力有关的应力梯度，应力和最小应力有关的应力梯度，0 0=（maxmax-minmin)/)/maxmax 在宽度很大的实腹式压弯构件中腹板的在宽度很大的实腹式压弯构件中腹板的高厚比不满足要求时，可采取下列措施：高厚比不满足要求时，可采取下列措施：、当腹板高度较小时，可加大腹板厚度；、当腹板高度较小时，可加大腹板厚度；、当腹板高度较大时：、当腹板高度较大时：a.a.设置纵向加劲肋。设置纵向加劲肋。h h0 0取翼缘与纵向加劲肋取翼缘与纵向加劲肋之间的距离。之间的距离。b.b.考虑腹板部分退出工作，取腹板两侧与翼考虑腹板部分退出工作，取腹板两侧与翼缘相连接的各宽

22、缘相连接的各宽c=20tc=20tw w 235/fy 235/fy，作为腹板，作为腹板的有效截面，然后进行构件的整体稳定计算的有效截面，然后进行构件的整体稳定计算但计算其长细比时仍按整个截面考虑。但计算其长细比时仍按整个截面考虑。93钢结构设计原理第五章 整体结构中的压杆和压弯构件5.1 桁架中压杆的计算长度桁架中压杆的计算长度5.2 框架柱的计算长度框架柱的计算长度 结构和构件丧失稳定属于整体性问题。需要通过整体分析来确定它们的临界荷载。不过，为了计算方便，目前在设计工作中的作法是把所计算的受压构件（或压弯构件）从结构中分离出来计算，计算时考虑结构其他部分对它的约束作用，并用计算长度来体现

23、这种约束。94第五章 整体结构中的压杆和压弯构件 5.1 桁架中压杆的计算长度5.1:5.1:桁架中压杆的计算长度桁架中压杆的计算长度5.1.15.1.1、弦杆和单系腹杆弦杆和单系腹杆的计算长度的计算长度 按下表确定：按下表确定：弯曲方向弯曲方向 弦弦 杆杆 腹腹 杆杆支座竖杆和支座斜杆支座竖杆和支座斜杆其他腹杆其他腹杆在桁架平面内在桁架平面内l l 0.8l 在桁架平面外在桁架平面外 l1 l l 在斜平面在斜平面 -l 0.9l 5.1.25.1.2、变内力杆件变内力杆件的计算长度的计算长度 按下式确定：按下式确定：l0 0=l1 1(0.75+0.25N(0.75+0.25N2 2/N/

24、N1 1)0.5)0.5l1 15.1.35.1.3、交叉腹杆交叉腹杆的计算长度的计算长度 参见参见P171P17195第五章 整体结构中的压杆和压弯构件5.25.2：框架柱的计算长度：框架柱的计算长度5.2.15.2.1、等截面框架柱的计算长度、等截面框架柱的计算长度一：在框架平面内的计算长度一：在框架平面内的计算长度 按下式计算：按下式计算：l0 0=HH 计算长度系数计算长度系数根据相交于柱上端、下端的横梁线刚度之和根据相交于柱上端、下端的横梁线刚度之和 与柱线刚度之和的比值与柱线刚度之和的比值K K1 1、K K2 2按按P341P341、P342P342附表确定。附表确定。二：在框架

25、平面外的计算长度二：在框架平面外的计算长度 等截面框架柱在框架平面外的计算长度取侧向支承点间的距等截面框架柱在框架平面外的计算长度取侧向支承点间的距 离。离。5.2.25.2.2、变截面阶形柱的计算长度、变截面阶形柱的计算长度一：在框架平面内的计算长度一：在框架平面内的计算长度 下段柱：下段柱：H H0202=2 2H H2 2 上段柱：上段柱：H H0101=1 1H H1 1 计算长度系数计算长度系数2 2根据上段柱、下段柱的线刚度比值根据上段柱、下段柱的线刚度比值K K1 1和参和参 数数1 1按按P343P343附表确定。附表确定。5.2 框架柱的计算长度96第五章 整体结构中的压杆和

26、压弯构件 5.2 框架柱的计算长度 计算长度系数计算长度系数1 1按下式确定：按下式确定：1 1=2 2/1 1二：在框架平面外的计算长度二：在框架平面外的计算长度 变截面阶形柱在框架平面外的计算长度取侧向支承点间的距变截面阶形柱在框架平面外的计算长度取侧向支承点间的距 离。离。5.2.35.2.3、框架平面内稳定的其他问题、框架平面内稳定的其他问题 在确定下列情况的框架柱计算长度系数时应考虑：在确定下列情况的框架柱计算长度系数时应考虑：a.a.附有摇摆柱（两端铰接柱）的无支撑纯框架柱和弱支撑框架附有摇摆柱（两端铰接柱）的无支撑纯框架柱和弱支撑框架柱的计算长度系数应乘以增大系数柱的计算长度系数

27、应乘以增大系数:=1+=1+(N Nl l/H Hl l)/)/(N Nf f/H Hf f)摇摆柱的计算长度取其几何长度。摇摆柱的计算长度取其几何长度。b.b.当与计算柱同层的其他柱或与计算柱连续的上下层柱的稳定当与计算柱同层的其他柱或与计算柱连续的上下层柱的稳定承载力有潜力时，可利用这些柱的支持作用，对计算柱的计算承载力有潜力时，可利用这些柱的支持作用，对计算柱的计算长度系数进行折减，提供支持作用的柱的计算长度则应相应增大长度系数进行折减，提供支持作用的柱的计算长度则应相应增大 c.c.当梁与柱的连接为半刚性构造时，确定柱计算长度应考虑当梁与柱的连接为半刚性构造时，确定柱计算长度应考虑节点

28、连接的特性。节点连接的特性。97钢结构设计原理第六章 钢结构的正常使用极限状态6.1 正常使用极限状态的概念及特点正常使用极限状态的概念及特点6.2 拉杆、压杆的刚度要求拉杆、压杆的刚度要求6.3 梁和桁架的变形限制梁和桁架的变形限制6.4 钢框架的变形限制钢框架的变形限制6.5 振动的限制振动的限制98第六章 钢结构的正常使用极限状态 6.1 正常使用极限状态的概念及特点6.16.1：正常使用极限状态的：正常使用极限状态的概念概念及及特点特点6.1.16.1.1、正常使用极限状态的概念正常使用极限状态的概念 正常使用极限状态对应于结构或构件达到正常使用或耐久正常使用极限状态对应于结构或构件达

29、到正常使用或耐久 性能的某项规定限值。性能的某项规定限值。6.1.26.1.2、正常使用极限状态的内容、正常使用极限状态的内容 a.a.影响正常使用或外观的变形；影响正常使用或外观的变形；b.b.影响正常使用或耐久性能的局部破坏（包括裂缝）；影响正常使用或耐久性能的局部破坏（包括裂缝）；c.c.影响正常使用或耐久性的振动；影响正常使用或耐久性的振动；d.d.影响正常使用或耐久性能的其他特定状态。影响正常使用或耐久性能的其他特定状态。6.26.2：拉杆、压杆的：拉杆、压杆的刚度刚度要求要求 为了满足正常使用的要求，设计时必须保证拉杆、压杆的长细为了满足正常使用的要求，设计时必须保证拉杆、压杆的长

30、细比不超过规范规定的容许值：比不超过规范规定的容许值：maxmax 为规范规定的容许长细比，参见为规范规定的容许长细比，参见P184P184表表6-16-1和和6-26-2。maxmax=(=(l0 0/i)maxmax为构件的长细比。为构件的长细比。99第六章 钢结构的正常使用极限状态 6.3 梁和桁架的变形限制 6.3:6.3:梁和桁架的梁和桁架的变形变形限制限制 为了满足正常使用要求，设计时必须保证梁和桁架的挠度不为了满足正常使用要求，设计时必须保证梁和桁架的挠度不超过规范规定的容许值：超过规范规定的容许值：为受弯构件在标准荷载作用下所产生的最大挠度或跨中挠为受弯构件在标准荷载作用下所产

31、生的最大挠度或跨中挠度，按结构力学的方法求解。度，按结构力学的方法求解。为规范规定的容许挠度，参见为规范规定的容许挠度，参见P185P185表表6-46-4。6.46.4：钢框架的：钢框架的变形变形限制限制 单层厂房钢框架的变形限制主要是柱顶侧移，规范规定的容单层厂房钢框架的变形限制主要是柱顶侧移，规范规定的容许变形限值参见许变形限值参见P186P186表表6-56-5和和6-66-6。多层及高层框架结构的变形限制包括：一是限制结构顶点位多层及高层框架结构的变形限制包括：一是限制结构顶点位置的侧移，二是限制层间侧移。具体限值参见高层民用建筑钢置的侧移，二是限制层间侧移。具体限值参见高层民用建筑

32、钢结构技术规程。结构技术规程。6.56.5：振动振动的限制的限制6.5.1 6.5.1 振动的种类及原因：振动的种类及原因：a.a.人群活动或设备产生的楼板竖向振动；人群活动或设备产生的楼板竖向振动；100第六章 钢结构的正常使用极限状态 6.5 振动的限制 b.b.地震引起的结构物的水平和竖向振动；地震引起的结构物的水平和竖向振动；c.c.风荷载引起的结构物的水平振动。风荷载引起的结构物的水平振动。6.5.2 6.5.2 防止振动的措施：防止振动的措施：对地震引起的振动及风荷载引起的振动对结构强度和稳对地震引起的振动及风荷载引起的振动对结构强度和稳 定性的影响在承载能力极限状态的有关计算中予

33、以考虑。定性的影响在承载能力极限状态的有关计算中予以考虑。对设备引起的振动在设计或选用设备时采用适当的隔振对设备引起的振动在设计或选用设备时采用适当的隔振 措施加以解决。措施加以解决。对人群活动引起的楼板振动采用限制其自振频率的办法对人群活动引起的楼板振动采用限制其自振频率的办法 计算公式为：计算公式为：f f=1/(0.178=1/(0.178)15Hz)15Hz，为永久荷载产生为永久荷载产生 的挠度，以厘米为单位。的挠度，以厘米为单位。101钢结构设计原理第七章 钢结构的连接和节点构造7.1 钢结构对连接的要求及连接方法钢结构对连接的要求及连接方法7.2 焊接连接的特性焊接连接的特性7.3

34、 对接焊缝的构造和计算对接焊缝的构造和计算7.4 角焊缝的构造和计算角焊缝的构造和计算7.5 普通螺栓连接的构造和计算普通螺栓连接的构造和计算7.6 高强度螺栓连接的构造和计算高强度螺栓连接的构造和计算7.7 节点构造节点构造102第三章 钢结构的连接7.1 钢结构对连接的要求及连接方法7.1 钢结构对连接的要求及连接方法钢结构对连接的要求及连接方法7.1.17.1.1、钢结构对连接的要求、钢结构对连接的要求 钢结构是由钢板、型钢通过必要的连接组成构件，各构件再钢结构是由钢板、型钢通过必要的连接组成构件，各构件再通过一定的安装连接而形成整体结构。通过一定的安装连接而形成整体结构。连接设计的要求

35、：连接设计的要求：a.a.连接的设计应与结构内力分析时的假定相一致；连接的设计应与结构内力分析时的假定相一致；b.b.结构的荷载，内力组合应能提供连接的最不利受力工况；结构的荷载，内力组合应能提供连接的最不利受力工况；c.c.连接的构造应传力直接，受力明确。并尽可能避免严重的连接的构造应传力直接，受力明确。并尽可能避免严重的 应力集中；应力集中；d.d.连接的计算模型应能考虑刚度不同的零件建的变形协调；连接的计算模型应能考虑刚度不同的零件建的变形协调；e.e.连接的节点应尽可能避免偏心，不能完全避免时应考虑偏连接的节点应尽可能避免偏心，不能完全避免时应考虑偏 心的影响；心的影响；f.f.避免在

36、结构内产生过大的残余应力，尤其是约束造成的残避免在结构内产生过大的残余应力，尤其是约束造成的残 余盈利，避免焊缝过于集中；余盈利，避免焊缝过于集中；g.g.厚钢板沿厚度方向受力容易出现层间撕裂，节点设计时应厚钢板沿厚度方向受力容易出现层间撕裂，节点设计时应 予以充分注意；予以充分注意；h.h.连接的构造应便于制作、安装，综合造价低。连接的构造应便于制作、安装，综合造价低。103第三章 钢结构的连接3.1 钢结构的连接方法7.1.2 7.1.2 钢结构的连接方法钢结构的连接方法焊缝连接焊缝连接铆钉连接铆钉连接螺栓连接螺栓连接 焊接连接焊接连接 应用最广泛应用最广泛 优点：优点：不削弱截面，方便施

37、工，连接刚度大，密闭性好；不削弱截面，方便施工，连接刚度大，密闭性好；缺点：缺点：材质易脆，存在残余应力，对裂纹敏感，疲劳性能差。材质易脆，存在残余应力，对裂纹敏感，疲劳性能差。螺栓连接螺栓连接 应用较广泛应用较广泛优点：优点：装拆方便，高强螺栓摩擦型连接的动力、疲劳性能较好。装拆方便，高强螺栓摩擦型连接的动力、疲劳性能较好。缺点：缺点：削弱了截面。削弱了截面。铆钉连接铆钉连接 已基本淘汰已基本淘汰优点：优点：传力可靠，塑性、韧性好，动力性能好。传力可靠，塑性、韧性好，动力性能好。缺点：缺点：施工不便，费工费料。施工不便，费工费料。104第七章 钢结构的连接7.2 焊接连接的特性7.2 7.2

38、 焊缝连接的特性焊缝连接的特性电弧焊电弧焊7.2.17.2.1、常用焊接方法、常用焊接方法电弧焊、电阻焊、电渣焊、气体保护焊电弧焊、电阻焊、电渣焊、气体保护焊1.1.手工电弧焊手工电弧焊 优点：方便，特别在高空和野外作业；优点：方便，特别在高空和野外作业；缺点：质量波动大，要求焊工等级高，劳动强度大，效率低。缺点：质量波动大，要求焊工等级高，劳动强度大，效率低。焊条：焊条：E43E43适用于适用于Q235Q235钢钢 E50E50适用于适用于Q345Q345钢钢 E55E55适用于适用于Q390Q390钢，钢，Q420Q420钢钢其中其中4343，5050，5555熔敷金属的最小抗拉强度，单位

39、熔敷金属的最小抗拉强度，单位电流种类，药皮及不同焊接位置，电流种类，药皮及不同焊接位置，E E（Electrode)Electrode)。不同钢种的钢材相焊接时，宜采用与低强度钢材相适应的焊条不同钢种的钢材相焊接时，宜采用与低强度钢材相适应的焊条105第七章 钢结构的连接7.2 焊接连接的特性 2.2.自动（半自动）埋弧电弧焊自动（半自动）埋弧电弧焊优点：质量好，效率高；优点：质量好，效率高；缺点：需要专用设备。缺点：需要专用设备。电阻焊电阻焊 利用电流通过焊件接触点表面的电阻所产生的热量来熔化金利用电流通过焊件接触点表面的电阻所产生的热量来熔化金属，再通过压力使其焊合。属，再通过压力使其焊合

40、。在一般钢结构中电阻焊只适用于板叠厚度不大于在一般钢结构中电阻焊只适用于板叠厚度不大于12mm12mm的焊接，对冷弯薄壁型钢构的焊接，对冷弯薄壁型钢构件，电阻焊可用来缀合壁厚不超过件，电阻焊可用来缀合壁厚不超过3.5mm3.5mm的构件。的构件。电渣焊电渣焊 利用电流通过熔渣所产生的电阻来熔化金属，焊丝作为电极利用电流通过熔渣所产生的电阻来熔化金属，焊丝作为电极伸入并穿过渣池，使渣池产生电阻热将焊件金属及焊丝熔化，沉伸入并穿过渣池，使渣池产生电阻热将焊件金属及焊丝熔化，沉积于熔池中，形成焊缝。积于熔池中，形成焊缝。电渣焊一般在立焊位置进行，目前多用熔嘴电渣焊，以管状焊条作为熔嘴，焊丝电渣焊一般

41、在立焊位置进行，目前多用熔嘴电渣焊，以管状焊条作为熔嘴，焊丝在管内递行。在管内递行。106第七章 钢结构的连接7.2 焊接连接的特性 气体保护焊气体保护焊 利用焊枪中喷出的惰性气体代替焊剂，使被熔化的金属不与利用焊枪中喷出的惰性气体代替焊剂，使被熔化的金属不与空气接触，电弧加热集中，熔化深度大，焊接速度快，焊缝强度空气接触，电弧加热集中，熔化深度大，焊接速度快，焊缝强度高，塑性好。高，塑性好。7.2.2 7.2.2 焊缝连接的优缺点焊缝连接的优缺点优点优点：、不需要再钢材上打孔钻眼，既省工，又不减损钢材、不需要再钢材上打孔钻眼，既省工，又不减损钢材 截面，使材料可以充分利用；截面，使材料可以充

42、分利用；、任何形状的构件都可以直接相连，不需要辅助零、任何形状的构件都可以直接相连，不需要辅助零 件，构造简单；件，构造简单；、焊缝连接的密封性好，结构刚度大。、焊缝连接的密封性好，结构刚度大。弱点弱点：、由于施焊时的高温作用，形成焊缝附近的热影响、由于施焊时的高温作用，形成焊缝附近的热影响 区，使钢材的金属组织和机械性能发生变化，材质变脆。区，使钢材的金属组织和机械性能发生变化，材质变脆。、焊接的残余应力使焊接结构发生脆性破坏的可能性、焊接的残余应力使焊接结构发生脆性破坏的可能性 增大，残余变形使其尺寸和形状发生变化，矫正费工。增大，残余变形使其尺寸和形状发生变化，矫正费工。、焊接结构对整体

43、性不利的一面是，局部裂缝一经发生、焊接结构对整体性不利的一面是，局部裂缝一经发生 便容易扩展到整体。焊接结构低温冷脆问题比较突出。便容易扩展到整体。焊接结构低温冷脆问题比较突出。107第七章 钢结构的连接7.2 焊接连接的特性7.2.37.2.3、焊缝缺陷和焊缝质量检验、焊缝缺陷和焊缝质量检验1.1.焊缝缺陷焊缝缺陷 裂纹、焊瘤、烧穿、弧坑、气孔等裂纹、焊瘤、烧穿、弧坑、气孔等2.2.焊缝质量检验焊缝质量检验 一级：外观检查、超声波检验每条焊缝全部长度、一级：外观检查、超声波检验每条焊缝全部长度、X X射线检查射线检查 二级：外观检查、超声波检验每条焊缝的二级：外观检查、超声波检验每条焊缝的2

44、0%20%长度长度 三级：外观检查三级：外观检查108第七章 钢结构的连接7.2 焊接连接的特性7.2.47.2.4、焊缝连接型式及焊缝型式、焊缝连接型式及焊缝型式1.1.焊缝连接形式焊缝连接形式对接连接（含用盖板的对接）、搭接连接、对接连接（含用盖板的对接）、搭接连接、T T形连接、角部连接形连接、角部连接109第七章 钢结构的连接7.2 焊接连接的特性2.2.焊缝形式焊缝形式焊缝型式：对接焊缝、角焊缝焊缝型式：对接焊缝、角焊缝 正正对接焊缝：焊缝对接焊缝：焊缝垂直垂直于力线于力线 对接焊缝对接焊缝 斜斜对接焊缝：焊缝对接焊缝：焊缝倾斜倾斜于力线于力线 正面正面角焊缝：焊缝角焊缝：焊缝垂直垂

45、直于力线于力线 角焊缝角焊缝 侧面侧面角焊缝：焊缝角焊缝：焊缝平行平行于力线于力线 斜斜角焊缝角焊缝:焊缝焊缝倾斜倾斜于力线于力线按按受受力力方方向向划划分分110第七章 钢结构的连接7.2 焊接连接的特性按沿长度方向的布置划分按沿长度方向的布置划分角焊缝：连续角焊缝、间断角焊缝角焊缝：连续角焊缝、间断角焊缝按施焊位置划分按施焊位置划分平焊、横焊、立焊、仰焊平焊、横焊、立焊、仰焊平焊平焊立焊立焊横焊横焊仰焊仰焊111第七章 钢结构的连接7.2 焊接连接的特性7.2.57.2.5、焊缝的标注方法、焊缝的标注方法焊缝符号：指引线焊缝符号：指引线+基本符号基本符号+辅助符号辅助符号+补充符号补充符号

46、+焊缝尺焊缝尺 寸符号寸符号+补充要求补充要求焊缝符号表示方法GB32488，建筑结构制图标准GB/T501052001112第七章 钢结构的连接7.3 对接焊缝的构造与计算7.3 对接焊缝的构造和计算对接焊缝的构造和计算7.3.17.3.1、对接焊缝的构造、对接焊缝的构造用引弧板焊接用引弧板焊接对接焊缝的坡口形式对接焊缝的坡口形式钢板的拼接钢板的拼接4mm113第七章 钢结构的连接7.3 对接焊缝的构造与计算7.3.27.3.2、焊透的对接焊缝的计算、焊透的对接焊缝的计算 对接焊缝是构件截面的组成部分，焊缝中的应力分布情对接焊缝是构件截面的组成部分，焊缝中的应力分布情况与构件的情况相同，其计

47、算方法与构件的强度计算一样。况与构件的情况相同，其计算方法与构件的强度计算一样。1 1、轴心受力的对接焊缝计算、轴心受力的对接焊缝计算（1 1）正对接焊缝）正对接焊缝 通过一、二级焊缝质量检验的对接焊缝的强度可以认为通过一、二级焊缝质量检验的对接焊缝的强度可以认为与母材等强度，连接不必验算。与母材等强度，连接不必验算。114第七章 钢结构的连接7.3 对接焊缝的构造与计算（2 2）斜对接焊缝）斜对接焊缝如果用正对接焊缝不能满足强度要求，如果用正对接焊缝不能满足强度要求，可采用斜对接焊缝。可采用斜对接焊缝。115第七章 钢结构的连接7.3 对接焊缝的构造与计算2.2.承受弯矩和剪力共同作用的对接

48、焊缝计算承受弯矩和剪力共同作用的对接焊缝计算 分别验算分别验算最大正应力最大正应力和和最大剪应力最大剪应力，对于同时受有较大正，对于同时受有较大正应力和较大剪应力处，还应验算应力和较大剪应力处，还应验算折算应力折算应力。116第七章 钢结构的连接7.3 对接焊缝的构造与计算117第七章 钢结构的连接7.4 角焊缝的构造与计算7.4.1、角焊缝的形式和应力状态、角焊缝的形式和应力状态7.4 7.4 角焊缝的构造与计算角焊缝的构造与计算按截面形式划分按截面形式划分 直角角焊缝直角角焊缝角焊缝角焊缝 斜角角焊缝斜角角焊缝角焊缝的角焊缝的焊脚尺寸焊脚尺寸角焊缝的角焊缝的计算厚度计算厚度，对直角角焊缝：

49、，对直角角焊缝：角焊缝一般用直角角焊缝。夹角角焊缝一般用直角角焊缝。夹角 的斜角的斜角角焊缝，角焊缝，不宜不宜用作受力焊缝（钢管结构除外）用作受力焊缝（钢管结构除外）118第七章 钢结构的连接7.4 角焊缝的构造与计算按受力方向划分按受力方向划分1.1.正面角焊缝正面角焊缝：焊缝轴线：焊缝轴线垂直于垂直于力线力线2.2.1 1）应力状态复杂，存在正应力和剪应力，应力分布很不均匀）应力状态复杂，存在正应力和剪应力，应力分布很不均匀3.3.2 2）三种破坏情况，）三种破坏情况，abab面剪断、面剪断、bcbc面拉断、面拉断、aoao面开裂面开裂4.4.3 3）破坏强度高，塑性差）破坏强度高，塑性差

50、119第七章 钢结构的连接7.4 角焊缝的构造与计算2.2.侧面角焊缝侧面角焊缝：焊缝轴线：焊缝轴线平行于平行于力线力线1 1）主要受剪，剪应力分布不均匀，两端大，中间小，焊缝越长）主要受剪，剪应力分布不均匀，两端大，中间小，焊缝越长 剪应力分布越不均匀剪应力分布越不均匀2 2）剪断面常在）剪断面常在4545o o斜截面斜截面上上3 3）强度低，但塑性好）强度低，但塑性好正面角焊缝的强度是侧面角焊缝正面角焊缝的强度是侧面角焊缝强度的强度的1.351.351.551.55倍倍 3.3.斜角角焊缝斜角角焊缝：焊缝轴线：焊缝轴线倾斜于倾斜于力线力线120第七章 钢结构的连接7.4 角焊缝的构造与计算