《工程结构设计原理讲稿6675.pptx》由会员分享，可在线阅读，更多相关《工程结构设计原理讲稿6675.pptx（166页珍藏版）》请在taowenge.com淘文阁网|工程机械CAD图纸|机械工程制图|CAD装配图下载|SolidWorks_CaTia_CAD_UG_PROE_设计图分享下载上搜索。
1、第二讲：绪论（第二讲：绪论（9/12）二、二、混凝土结构（混凝土结构（4/4）2、钢筋和混凝土结合成一体，共同发挥作用。发挥材料优势（混凝土的压、钢筋的拉），取长补短。是一种复合材料构件，工作过程相对复杂。优点：耐久性好；耐火性好；可模性好、整体性好。可就地取材。缺点：自重大；抗裂差；施工环节多周期长；拆除、改造难度大。第二讲：绪论（第二讲：绪论（10/12）三、三、钢结构（钢结构（1/1）1、钢结构的构成是用钢板、角钢、工字钢、槽钢、钢管和圆钢等钢材通过焊接等有效的连接方式，所形成的结构。单一材料构件，材料理想，工作原理简单。2、优点：强度和强度质量比高；材质均匀、性能好，结构可靠性高。施工
2、简便、工期短。延性好、抗震能力强。易于改造和加固。缺点：耐腐蚀性差；耐火性差；钢材价格相对较高。第二讲：绪论（第二讲：绪论（11/12）四、砌体结构四、砌体结构（1/1）1、砌体结构的组成砌体结构是用砖、石或砌块，用砂浆等胶结材料砌筑的结构。是一种复合材料构件，工作过程相对复杂。2、优点：耐久性好；耐火性好；就地取材；施工技术要求低；造价低廉。缺点：强度低，砂浆与砖石之间的粘接力较弱；自重大；砌筑工作量大，劳动强度高。粘土用量大，不利于持续发展。第三讲：第三讲：计算原则（计算原则（5/28）一、结构上的作用（一、结构上的作用（4/5）4荷载的代表值(1)实质：以确定值（代表值）表达不确定的随机
3、变量，便于设计时，定量描述和运算。(2)取值原则：根据荷载概率分布特征,控制保证率。第三讲：第三讲：计算原则（计算原则（6/28）一、结构上的作用（一、结构上的作用（5/5）(2)代表值取值 永久荷载的代表值标准值：取分布的平均值，保证率50%；可变荷载的代表值 标准值：基本代表值，保证率尚未统一；准永久值：对可变荷载稳定性的描述，等于标准值乘准永久值系数；组合值：两种或（以上）可变荷载作用时，都以标准值出现的概率小，因此对标准值乘以组合系数进行折减。第三讲：第三讲：计算原则（计算原则（1）下一讲的主要内容下一讲的主要内容1、抗力的不定因素及取值2、结构的功能3、极限状态 第四讲：计算原则（第
4、四讲：计算原则（2）上一讲的主要内容上一讲的主要内容1、作用及作用效应作用：引起结构内力和变形的一切原因。作用效应：作用在结构上产生的内力和变形等。2、作用的分类按时间分：永久作用；可变作用；偶然作用。按位置分：固定作用、可动作用。按反应分：静态作用、动态作用：3、荷载的随机性及代表值目的：以确定值（代表值）表达不确定的随机变量；种类：标准值、准永久值、组合值。第四讲：第四讲：计算原则（计算原则（7/28）二、结构的抗力二、结构的抗力（1/2）1、抗力及其不定因素 抗力：抵抗作用效应的能力 性质：与时间有关的随机过程材料的性能，结构尺寸等都是随机变量；有些材料的力学性能是随时间变化的。简化：忽
5、略随时间的变化，用随机变量模型描述。抗力不定性主要因素：材料性能的不定性几参数的不定性计算模式的不定性第四讲：第四讲：计算原则（计算原则（8/28）二、结构的抗力二、结构的抗力（2/2）2、材料强度的标准值(1)实质：以确定值（标准值）表达不确定值，便于应用。(2)标准值取值：根据材料强度概率分布的0.05分位值，即95%保证率的要求确定。3、抗力的概率分布模式(假设)对数正态分布第四讲：第四讲：计算原则（计算原则（9/28）三、结构功能和极限状态（三、结构功能和极限状态（1/2）1、结构的功能（1）安全性：要求结构承担正常施工和正常使用条件下，可能出现的各种作用，而不产生破坏。并且在偶然事件
6、发生时以及发生后，能保持必需的整体稳定性，不至于因局部损坏而产生连续破坏。（2）适用性：要求结构在正常使用时满足正常的要求，具有良好的工作性能。（3）耐久性要求结构在正常使用和维护下，在规定的使用期内，能够满足安全和使用功能要求。如材料的老化、腐蚀等不能超过规定的限制等。第四讲：第四讲：计算原则（计算原则（10/28）三、结构功能和极限状态（三、结构功能和极限状态（2/2）2、极限状态(1)定义：极限状态是判别结构是否能够满足其功能要求的标准，指结构或结构一部分处于失效边缘的状态。(2)分类：承载能力极限状态是判别结构是否满足安全性要求的标准，指结构或结构构件达到最大承载能力或不适于继续加载的
7、变形。正常使用极限状态：是判别结构是否满足正常使用和耐久性要求的标准，指结构或构件达到正常使用或耐久性的某些规定限值。第五讲：计算原则（第五讲：计算原则（3）上一讲的主要内容上一讲的主要内容1、抗力及其不定因素及材料强度的标准值标准值的实质：以确定值表达不确定值，便于应用。标准值取值：具有95%保证率的强度值。2、结构的功能安全性、适用性和耐久性3、极限状态 目的：判别结构是否能够满足功能要求；分类：承载能力极限状态和正常使用极限状态。第五讲：第五讲：计算原则（计算原则（11/28）四、设计计算原则（四、设计计算原则（1/11）1、功能函数与极限状态方程(1)功能函数Z=R-S=g(X1,X2
8、,X3.Xn)(2)结果分析 Z=R-S0：处于可靠状态；Z=R-S0 问题：R和S为随机变量，功能函数值Z是随机变量绝对保证R大于S不可能！第五讲：第五讲：计算原则（计算原则（12/28）四、设计计算原则（四、设计计算原则（2/11）解决方法：控制可靠度，绝大多数情况下：RS允许极少数情况下：R0）脉冲循环(=0)异号循环(0)完全对称循环（-1）循环次数:应力比一定时，疲劳强度与荷载的循环次数有关。第第12讲：讲：材料的性能材料的性能(7/34)一、钢材的物理力学性能（一、钢材的物理力学性能（6/13）疲劳极限：当最大应力小于某一数值，反复荷载循环无穷次，材料也不会破坏。疲劳曲线(试验结果
9、)循环N次 包络线ABCD简化疲劳曲线ABCD的方程BCD(拉为主)AB(压为主)第第12讲：讲：材料的性能材料的性能(8/34)一、钢材的物理力学性能（一、钢材的物理力学性能（7/13）3影响钢材性能的一般因素(1)化学成分 碳：提高强度；但塑性，可焊性、耐锈蚀性等劣化。锰：提高强度，改善脆性；但对可焊性和耐锈力不利。硅：提高强度，但含量过高，对塑性可焊性耐锈力不利。硫：高温时变脆，降低塑性韧性抗疲劳能力和耐锈能力。磷：提高强度和耐锈力，低温变脆，降低塑性可焊性等。(2)钢材缺陷 偏析:钢中化学成分的不一致性和不均匀性 裂纹：先天的裂纹，或是微观的或是宏观的 分层：在厚度方向分成多层，各层相
10、互连接，并不脱离 夹杂物：尤其是硫化物和氧化物等第第13讲：讲：材料的性能材料的性能（3）上一讲的主要内容上一讲的主要内容1、反复荷载下钢材的疲劳影响因素：应力循环特征、循环次数疲劳破坏、疲劳极限、疲劳强度和疲劳曲线2、化学成分对钢材性能的影响3、钢材缺陷对钢材性能的影响 第第13讲：讲：材料的性能材料的性能(10/34)一、钢材的物理力学性能（一、钢材的物理力学性能（9/13）(4)温度 在正常温度下：基本不随温度变化 在高温度下：温度升高，强度、弹性模量均有下降趋势 蓝脆现象：250左右，抗拉强度反而提高，塑性和韧性下降。在低温时：温度降低，强度略提高，塑性等下降，有脆性倾向。冷脆现象：当
11、温度降低至某一温度以下时，材料变脆。第第13讲：讲：材料的性能材料的性能(11/34)一、钢材的物理力学性能（一、钢材的物理力学性能（10/13）(5)应力集中 现象：当构件内部缺陷或截面形状等改变时，应力分布 不均匀，出现局部高峰应力，促使钢材变脆。影响因素：截面变化愈剧烈，应力集中现象愈明显。第第13讲：讲：材料的性能材料的性能(12/34)一、钢材的物理力学性能（一、钢材的物理力学性能（11/13）4、结构对钢材的要求及钢材的分类(1)结构对钢材的要求 具有较高的屈服强度和极限强度；具有良好的塑性和韧性 具有良好的工艺加工性能；良好的耐锈蚀能力 与混凝土良好的粘结力(2)钢材的选择：结构
12、或构件的类型及重要性；作用的性质（静力和动力作用）；连接方式（焊接、铆接或螺栓连接）；工作环境（温度和腐蚀等）。第第13讲：讲：材料的性能材料的性能(13/34)一、钢材的物理力学性能（一、钢材的物理力学性能（12/13）(3)结构用钢材的分类 碳素钢：强度等级：按屈服强度分五个品种，Q195Q275。质量等级：A、B、C、D四级，对冲击韧性要求不同 脱氧方式：镇静、半镇静、沸腾和特殊镇静，用ZbF和TZ示例：Q235Bb表示屈服强度为235，B级半镇静钢 低合金钢：强度等级：按屈服强度分五个品种，Q295Q460。质量等级：A、B、C、D、E五级，对冲击韧性要求不同 脱氧方式：镇静和特殊镇静
13、钢 热处理钢第第13讲：讲：材料的性能材料的性能(14/34)一、钢材的物理力学性能（一、钢材的物理力学性能（13/13）(4)(4)钢材的规格钢材的规格钢板钢板：以“宽度厚度长度”或“宽度厚度”表示型钢型钢：角钢角钢：等边“L肢宽厚度”；不等边“L长肢宽短肢宽厚度”工字钢工字钢：普通工字钢以I+截面的高度；轻型工字钢前面加Q 槽钢槽钢：有普通槽钢和轻型槽钢两种，用截面的高度编号 H H型钢型钢：热扎和焊接两种，“高度*宽度*腹板厚度*翼缘厚度”钢管钢管：有热轧无缝钢管和焊接钢管。以“外径壁厚”表示薄壁型钢薄壁型钢：用薄钢板冷轧而成，形式及尺寸可以变化。钢筋钢筋 按照表面形状按照表面形状：有光
14、面钢筋和变形钢筋 钢筋种类钢筋种类：热轧钢筋：分HRB235、HRB335和HRB400或RRB400三级，符号+直径 预应力钢丝：有光面碳素、螺旋肋和三面刻痕钢丝三种，符号+直径 预应力钢绞线：多根钢丝绞合制成。“1股数公称直径”表示 热处理钢筋：HT+钢筋表示第第15讲：讲：材料的性能材料的性能(21/34)二、混凝土的物理力学性能（二、混凝土的物理力学性能（7/11）(2)长期荷载下混凝土的变形混凝土的徐变现象：在荷载长期作用下，变形将随时间而增加；原因：凝胶体的粘性流动，内部微裂缝不断产生和发展等影响：导致变形增大，应力重分布和内力分布等。混凝土徐变曲线特点：开始增长较快，以后逐渐减慢
15、，逐渐趋于稳定(收敛)卸载时变形恢复:瞬时弹性恢复、弹性后效，永久应变第第15讲：讲：材料的性能材料的性能(22/34)二、混凝土的物理力学性能（二、混凝土的物理力学性能（8/11）影响徐变的主要因素应力水平：应力越大，徐变也越大 应力小于0.5fc，线性徐变；大于0.5fc，非线性徐变。龄期：加载时龄期越短，徐变越大 组成：水泥用量越多，水灰比越大，徐变也越大；骨料强度和弹性模量越高，徐变越小。养护和使用环境：养护温度高，湿度大，徐变越小；受力后环境温度越高，湿度低，徐变就越大。第第16讲：讲：材料的性能材料的性能(23/34)二、混凝土的物理力学性能（二、混凝土的物理力学性能（9/11）(
16、3)重复荷载下混凝土性能一次重复加载下加载：随应力增加应变增加卸载：不重复加载轨迹，有弹性后效和残余变形多次重复加载下峰值小于疲劳强度：每循环成环，面积逐渐减少，至直线；峰值大于疲劳强度：开始与小应力的相似；成直线后，凸凹方向改变，斜率降低，裂缝和变形严重混凝土疲劳破坏：因荷载重复作用而引起的破坏混凝土疲劳强度：疲劳破坏需要重复荷载的最小应力峰值(4)混凝土的收缩、膨胀和温度变形第第16讲：讲：材料的性能材料的性能(25/34)二、混凝土的物理力学性能（二、混凝土的物理力学性能（11/11）有关的设计问题钢筋端部的锚固裂缝间应力的传递裂缝截面：拉力为零离开一段距离：混凝土有拉力两条裂缝中间：混
17、凝土拉力最大(2)粘结力的组成 化学吸附 摩擦 机械咬合 附加咬合等作用第第17讲：讲：材料的性能材料的性能（7）上一讲的主要内容上一讲的主要内容1、重复荷载下混凝土性能 一次和多次重复加载下的变形曲线 混凝土疲劳破坏和混凝土疲劳强度2、钢筋与混凝土粘结力 粘结力作用 粘结力组成3、与粘结有关的设计问题 钢筋端部的锚固 裂缝间应力的传递第第17讲：讲：材料的性能材料的性能(26/34)三、砌体的物理力学性能（三、砌体的物理力学性能（1/8）1、砌体的材料及种类(1)块体材料砖 普通砖：240mm115mm53mm实心 空心砖：全国无统一规格分级：按极限抗压强度为6级，以“MU+极限强度”表示砌
18、块按材料分：粉煤灰、煤渣混凝土和混凝土等按内部结构分：有实心的，也有空心的按尺寸分：小型900mm 分级：按照极限抗压强度分5级，以“MU+极限强度”石材 按照加工的程度：分细料石、粗料石和毛料石。分级：按极限抗压强度，分9级，以“MU+极限强度”第第17讲：讲：材料的性能材料的性能(27/34)三、砌体的物理力学性能（三、砌体的物理力学性能（2/8）(2)砂浆作用：使块体连成整体；抹平块体表面；填补块体间缝隙；分类：按照组成成分：无塑性掺合料的水泥砂浆、有塑性掺合 料的混合砂浆、不含水泥的砂浆按照重力密度：大于1.5t/m3重砂浆，小于1.5t/m3轻砂浆分级：按抗压极限强度分7级，以“M+
19、极限强度”表示砌体对砂浆的基本要求符合强度和耐久性要求；应具有一定的可塑性，在砌筑时容易且较均匀地铺开；应具有足够的保水性，即在运输和砌筑时保持质量的能力。第第17讲：讲：材料的性能材料的性能(28/34)三、砌体的物理力学性能（三、砌体的物理力学性能（3/8）(3)砌体的种类 砌体是由块体用砂浆砌筑成的整体。砖砌体：实心砌体，或空心砌体，有一顺一顶或三顺一顶砌筑法。石砌体：料石、毛石和毛石混凝土砌体。砌块砌体砌块排列是要有规律性，减少通缝。配筋砌体:在砌体内配置适量的钢筋，形成配筋砌体，如 在水平灰缝中配置网状钢筋，形成网状配筋砌体；在砌体外或预留槽内配置纵向筋形成组合砌体。第第17讲：讲：
20、材料的性能材料的性能(29/34)三、砌体的物理力学性能（三、砌体的物理力学性能（4/8）2、砌体的力学性能(1)砌体的抗压强度破坏过程及应力特点受力全过程：第一阶段：自受力到单块砖内出现竖向裂缝；第二阶段：单块砖内裂缝发展，连接并穿过若干皮砖 第三阶段：裂缝贯通，把砌体分成若干1/2砖立柱，失稳应力特点：不仅存在压应力，而且有弯曲应力和剪切应力，以及横向拉压应力第第17讲：讲：材料的性能材料的性能(30/34)三、砌体的物理力学性能（三、砌体的物理力学性能（5/8）原因分析：水平灰缝厚度和密实度不均匀砖表面力分布不均匀且上下不对应横向变形时相互约束 受压时横向膨胀，砖和砂浆 横向变形系数不同
21、，相互约束。弹性地基梁作用 砂浆层受压将产生压缩变形，砖就象在弹性地基上的梁，其内部将产生弯曲应力和剪应力竖向灰缝处的应力集中第第19讲：讲：构件连接（构件连接（4 4）4 41 1n工程结构是由各种基本构件通过连接组成的整体结构物，使其实现共同工作。n钢结构：钢板、型钢等组成的基本构件（工厂制作）现场安装（吊装、连接）结构整体。n钢筋混凝土结构：有现浇、装配式和装配整体式三种施工方法。钢筋的接长、预制构件（预制楼板、叠合梁、叠合板等）的拼装也存在大量的连接。4.1钢结构钢结构连接连接n1.焊接；2.螺栓连接（普通螺栓、高强度螺栓）；3.铆钉连接。第第19讲：讲：构件连接（构件连接（4 4）4
22、 42 2n特点：1.焊接：不削弱构件断面，节省材料，经济；构造简单，加工简便且易实现自动化操作，提高焊接质量；连接刚度大，密闭性好，整体性好。焊缝附近的材质变脆；焊件中存在焊接残余应力和残余变形，对结构的承载能力有不利影响；焊接结构对裂纹很敏感，尤其是在低温下更易发生脆性断裂。2.螺栓：普通螺栓分为A、B、C三级；高强度螺栓由中碳钢或低合金钢等经热处理后制成，强度较高。我国高强度螺栓的强度级别可分为8.8级（8.8S）和10.9级（10.9S）。高强度螺栓的连接分为摩擦型和承压型连接。螺栓连接简便、快速，可拆卸，常用于现场的安装连接中。但对构件断面有所削弱。第第19讲：讲：构件连接（构件连接
23、（4 4）4 43 3焊接焊接焊接（电弧焊）分为手工电弧焊、自动或半自动埋弧焊和气体保护焊等。原理：焊接连接和焊缝形式：平接、搭接和顶接（T形）三种 1.对接焊缝；2.角焊缝。焊缝的符号（形式、尺寸和要求）第第19讲：讲：构件连接（构件连接（4 4）4 44 4n焊缝的强度和质量等级（附表I32）n1.焊缝质量直接影响连接的强度。如果焊缝质量优良，焊缝中不存在任何缺陷，焊缝金属的强度高于焊件母材，破坏部位多位于焊缝附近热影响区的母材上。焊缝中可能有气孔、夹渣、咬边、未焊透等缺陷。焊缝缺陷将削弱焊缝的受力面积，并在缺陷处产生应力集中，对结构受力很不利。因此，对焊缝进行质量检查很重要。n2.焊缝质
24、量等级分为三级，其中一、二级焊缝除外观缺陷检查外，还需要进行内部无损探伤。n3.三级受拉对接焊缝强度应折减。n4.合理选用焊缝种类等级。n5.焊条选用：Q235E43xx；nQ345E50 xx；Q390E55xx第第20讲：讲：构件连接（构件连接（4 4）4 47 7对接焊缝的计算和构造对接焊缝的计算和构造对接焊缝充满整个被连接件的截面，可视为焊件截面的延续，焊缝中的应力分布情况基本与焊件原有情况相似，对接焊缝的有效截面与焊件的截面相同。焊缝应力可以由材料力学的有关计算公式进行计算。对接焊缝两端的起弧、灭弧处，常因不能焊透而出现凹形焊口或存在缺陷，以致该处由于应力集中易出现裂纹。因此，施焊时
25、应在焊缝两端设置引弧板，对于一般受静力荷载的结构，也可不设引弧板，但令焊缝的计算长度比实际长度减小10mm。轴心受力的对接焊缝计算：第第20讲：讲：构件连接（构件连接（4 4）4 48 8n当采用引弧板时，对接焊缝抗压、抗剪和一、二级焊缝抗拉强度与母材相等，在焊件强度保证的条件下可不必计算焊缝强度；只在三级焊缝受拉力作用时才需按上式进行验算。n如果采用直缝不能满足强度要求时，可采用斜对接焊缝以增加焊缝长度。根据试验结果，当焊缝与作用力间的夹角满足：时，斜焊缝强度不低于母材强度，可不再验算。第第20讲：讲：构件连接（构件连接（4 4）4 41010n对接焊缝构造n1.根据焊件板厚、焊接工艺要求和
26、施工条件对焊件边缘加工合适的坡口；n2.对受力较大的重要对接焊缝应尽可能采用引弧板；n3.不同宽度和厚度的钢板拼接。n a直边缝；b单边V形缝；nc双边V形缝；dU形缝；neK形缝；fX形缝第第21讲：讲：构件连接（构件连接（4 4）4 41313角焊缝的构造与计算角焊缝的构造与计算n1.当焊缝轴线与外力作用方向平行时，称为侧面角焊缝，又称侧缝；2.垂直时，称为正面角焊缝，又称端缝；3.呈夹角时，称为斜焊缝。角焊缝的受力性能和强度与受力方向有直接关系。n直角角焊缝截面形式：角焊缝较小的焊脚尺寸为hf 有效高度为he=0.7 hf，忽略了焊缝余高和熔深第第21讲：讲：构件连接（构件连接（4 4）
27、4 41414角焊缝的受力性能角焊缝的受力性能n侧面角焊缝主要承受剪力作用，塑性较好，强度较低。在弹性阶段，侧缝剪应力沿焊缝程度方向分布不均匀，两端大而中间小。n破坏面通常在焊缝的最小截面（45o斜截面）。破坏起点在侧缝两端，该处出现裂缝后，迅速蔓延扩展，使焊缝断裂。第第21讲：讲：构件连接（构件连接（4 4）4 41515角焊缝的受力性能角焊缝的受力性能n端缝的应力状态比侧缝复杂的多，应力集中较明显。焊缝的根部出现应力高峰，易于开裂。n破坏时首先在焊缝根部开裂，然后扩展至整个焊缝截面。n根据试验结果，端缝的强度比侧缝高，但塑性较差，根部又存在很大的收缩应力，性质较脆。第第21讲：讲：构件连接
28、（构件连接（4 4）4 41616角焊缝的强度角焊缝的强度n无论是侧缝与端缝，焊缝计算时一律取与焊脚边呈45o的斜面为计算截面，即焊缝有效厚度0.7hf。计算截面上平均破坏应力为焊缝强度（力除以焊缝破坏面积）。n焊脚尺寸（mm）正面角焊缝（N/mm2）侧面角焊缝（N/mm2）4 432.5 326.0 8 362.2 270.0 12 332.0 250.0n规范规定的角焊缝设计强度是侧面角焊缝的强度，不分抗拉、抗压和抗剪，不分焊缝级别均采用相同的值，例如Q235钢材，ffw=160N/mm2。第第22讲：讲：构件连接（构件连接（4 4）4 42525角焊缝的构造角焊缝的构造焊脚尺寸和焊缝计算
29、长度 1.最小焊脚尺寸：焊缝冷却过快而变脆，容易产生裂纹；2.最大焊脚尺寸：防止“过烧”现象，焊接残余变形和残余应力；3.最小焊缝长度：和 mm；4.最大计算长度：不宜大于60（承受静力荷载或间接承受动力荷载时）或40（承受动力荷载时）；第第22讲：讲：构件连接（构件连接（4 4）4 42626角焊缝的构造角焊缝的构造构造措施：第第23讲：讲：构件连接（构件连接（4 4）上一讲内容上一讲内容 4 426261 1、角焊缝的分类与受力特征角焊缝的分类与受力特征2 2、角焊缝的强度与计算假定角焊缝的强度与计算假定3 3、角焊缝的计算公式、角焊缝的计算公式第第23讲：讲：构件连接（构件连接（4 4）
30、4 42727角焊缝的构造角焊缝的构造焊脚尺寸和焊缝计算长度 1.最小焊脚尺寸：焊缝冷却过快而变脆，容易产生裂纹；2.最大焊脚尺寸：防止“过烧”现象，焊接残余变形和残余应力；3.最小焊缝长度：和 mm；4.最大计算长度：不宜大于60（承受静力荷载或间接承受动力荷载时）或40（承受动力荷载时）；第第23讲：讲：构件连接（构件连接（4 4）4 42828角焊缝的构造角焊缝的构造构造措施：第第23讲：讲：构件连接（构件连接（4 4）4 43333焊接残余应力和残余变形焊接残余应力和残余变形减小焊接残余应力和焊接残余变形的方法：第第24讲：讲：构件连接（构件连接（4 4）4 43636普通螺栓的构造与
31、计算普通螺栓的构造与计算普通螺栓的形式和规格 1.粗牙普通螺纹，其代号用字母M与公称直径表示，工程中常用M16、M20、(M22)和M24。2.C级螺栓的螺孔采用类孔，M16M24螺栓的孔径比螺栓公称直径大1.5mm。第第24讲：讲：构件连接（构件连接（4 4）4 43737普通螺栓的构造与计算普通螺栓的构造与计算螺栓的排列 采用并列和错列两种形式 1.受力要求；2.构造要求；3.施工要求。规定螺栓的最大、最小 容许距离。第第24讲：讲：构件连接（构件连接（4 4）4 43838普通螺栓连接的受力性能普通螺栓连接的受力性能螺栓传力方式分为 1.受剪螺栓连接剪力螺栓；2.受拉螺栓连接拉力螺栓；3
32、.同时承受剪拉的螺栓连接受剪螺栓连接第第24讲：讲：构件连接（构件连接（4 4）4 43939普通螺栓连接的受力性能普通螺栓连接的受力性能栓杆剪断当螺栓直径较小而钢板相对较厚时可能发生孔壁挤压破坏当螺栓直径较大而钢板相对较薄时可能发生钢板拉断当钢板顺螺孔削弱过多可能发生端部钢板剪断当顺受力方向的端距过小时可能发生栓杆受弯破坏当螺栓过长时可能发生第第24讲：讲：构件连接（构件连接（4 4）4 44040普通螺栓连接的受力性能普通螺栓连接的受力性能后两种在选用最小容许端距2d0和使螺栓的夹紧长度不超过46倍螺栓直径的条件下，均不会产生。但对其他三种形式的破坏，则须通过计算来防止第第25讲：讲：构件
33、连接（构件连接（4 4）4 44747高强度螺栓连接的材料和施工方法高强度螺栓连接的材料和施工方法n螺栓的性能等级：10.9级和8.8级。n10.9S级螺栓材料为20MnTiB(适用规格M24)或35VB（M30）钢；8.8S级的为40B（M24）、45号（M22）或35号（M20）钢。螺栓孔:钻孔。n受力都是依靠螺栓对板叠强大的的法向压力，即紧固预拉力。控制螺栓的坚固程度，是保证连接质量的一个关键性因素。n紧固方法：1.扭矩法扭力扳手；2.拧掉梅花头扭剪型高强螺栓。n分初拧、终拧两个阶段。第第25讲：讲：构件连接（构件连接（4 4）4 44848高强度螺栓连接的材料和施工方法高强度螺栓连接的
34、材料和施工方法n例如M20，8.8级，紧固力（预拉力）P=110kN；n 10.9级，P=155kN。第第26讲：讲：构件连接（构件连接（4 4）4 45151高强度螺栓摩擦型连接高强度螺栓摩擦型连接受剪高强度螺栓连接的受力性能 1.单个高强度螺栓的抗剪承载力设计值：摩擦面的抗滑移系数主要与摩擦面的粗糙程度即构件接触面的处理方法有关。第第26讲：讲：构件连接（构件连接（4 4）4 45252高强度螺栓摩擦型连接高强度螺栓摩擦型连接受剪高强度螺栓群的连接计算 1.受剪高强度螺栓连接受力的分析方法和普通螺栓的一样，只须Nbmin 单个高强度螺栓摩擦型连接的抗剪承载力设计值Nbv。2.几种受力状态一
35、样；3.构件验算考虑孔前 传力效应，有利。第第26讲：讲：构件连接（构件连接（4 4）4 45353高强度螺栓摩擦型连接高强度螺栓摩擦型连接拉剪高强度螺栓连接的受力性能和计算 1.单个拉剪高强度螺栓的抗剪承载力设计值 Nt应满足Nt0.8P 2.拉剪高强度螺栓群连接计算 绕螺栓群形心转动第第26讲：讲：构件连接（构件连接（4 4）4 45454承压型高强度螺栓连接承压型高强度螺栓连接与普通螺栓连接的异同？1.产生滑移后由栓杆受剪和孔壁承压直至破坏达到承载能力极限状态，和普通螺栓连接的相同；受力状态相同；材料强度不同；2.承压型螺栓的受剪承载力设计值NbV，不得大于按摩型连接计算值的1.3倍，即
36、在正常使用状态连接不致产生滑移。第第26讲：讲：构件连接（构件连接（4 4）4 45555钢结构连接小结钢结构连接小结钢结构常用的连接方法为焊接和栓接。焊接是主要连接方法。栓接（普通螺栓和高强度螺栓连接）只在安装连接中应用较多。普通螺栓宜用于次要的受剪连接。摩擦型高强度螺栓则宜于主要部位和直接承受动力荷载的连接。角焊缝便于加工但受力性能较差，对接焊缝则反之。除制造时接料和重要部位的连接常采用对接焊缝外，一般多采用角焊缝。焊接应满足构造要求，还应作必要的强度计算。均可按危险点计算其所受的f（按焊缝有效截面计算的应力）和f代入公式计算。第第26讲：讲：构件连接（构件连接（4 4）4 45656钢结
37、构连接小结钢结构连接小结焊接残余应力和残余变形是焊接过程中局部加热和冷却，导致焊件不均匀膨胀和收缩而产生的。在焊缝附近的残余拉应力很高，常可达钢材屈服点fy。残余应力是自相平衡的内应力，故对结构的静力强度无影响，但使结构的刚度、稳定承载力和疲劳强度降低。螺栓连接应满足构造要求，还应作必要的强度计算。对受剪和受拉螺栓连接，均是计算其最不利螺栓所受的力（剪力或拉力）不大于单个螺栓的承载力设计值。高强度螺栓连接分摩擦型和承压型两类，摩擦型应用普遍。应考虑构件的孔前传力效应。第第26讲：讲：构件连接（构件连接（4 4）下一讲的主要内容下一讲的主要内容 4 45757钢筋混凝土构件连接1 1、钢筋的连接
38、2 2、预制板的连接3、预制构件（梁、柱）的连接第第27讲：讲：构件连接（构件连接（4 4）4 45959钢筋混凝土构件连接钢筋的连接 1.钢筋的接头可选用焊接接头、机械接头或搭接接头，重要受力钢筋的接头宜优先采用焊接接头或机械接头。2.钢筋焊接接头类型有闪光对接焊、电弧焊、电渣压力焊、气压焊等。3.机械接头有套管式轴向挤压接头、锥螺纹套管接头等。4.当受力钢筋直径22mm时，不宜采用非焊接的搭接接头 5.钢筋也可以采用搭接连接（搭接长度、位置）。第第27讲：讲：构件连接（构件连接（4 4）4 46060第第27讲：讲：构件连接（构件连接（4 4）4 46161钢筋混凝土构件连接第第27讲：讲
39、：构件连接（构件连接（4 4）4 46666柱与柱的连接 1.榫式连接：第第27讲：讲：构件连接（构件连接（4 4）4 46767柱与柱的连接 2.钢板套连接：第第27讲：讲：构件连接（构件连接（4 4）4 46868梁与柱的连接n刚性节点和铰接节点n1.钢筋混凝土明牛腿n 刚性连接第第27讲：讲：构件连接（构件连接（4 4）4 46969梁与柱的连接 2.齿槽式刚性连接（齿的尺寸）第第27讲：讲：构件连接（构件连接（4 4）4 47070梁与柱的连接 3.暗牛腿刚性连接（在节点处的剪力不大时采用）施工阶段：铰接；使用阶段：刚接。4.牛腿铰接连接（铰接连接一般用于梁端剪力较小的梁柱连接中。预制
40、梁搁置在牛腿上，梁端预埋钢板与柱预埋钢板仅构造连接，起固定作用）第第29讲：讲：受弯构件梁（受弯构件梁（5 5）5 51414钢筋混凝土梁的主要破坏类型n正截面强度破坏类型：（配筋率）n1.适筋破坏钢筋先屈服，混凝土后压碎（延性破坏）；n2.少筋破坏一裂就坏（脆性破坏）；n3.超筋破坏受压区混凝土先压碎而受拉区钢筋不屈服（破坏突然、脆性破坏）。第第29讲：讲：受弯构件梁（受弯构件梁（5 5）5 51515钢筋混凝土梁的主要破坏类型第第29讲：讲：受弯构件梁（受弯构件梁（5 5）5 51616钢筋混凝土梁的主要破坏类型n斜截面强度破坏类型：（配箍率、剪跨比）n斜向主拉应力极限拉应变值产生斜裂缝n
41、发生沿斜裂缝的斜截面强度破坏。n出现：剪压破坏、斜拉破坏和斜压破坏。第第29讲：讲：受弯构件梁（受弯构件梁（5 5）5 51717钢筋混凝土梁的主要破坏类型n正常使用极限状态还可能出现：n1.刚度不足，挠度过大；n2.裂缝过宽，影响使用和耐久性。第第29讲：讲：受弯构件梁（受弯构件梁（5 5）5 51818梁的设计思路梁的设计思路n按两种极限状态设计，保证梁的安全性、适用性和耐久性等功能要求。n一般先按承载能力极限状态进行设计计算，在确定几何尺寸、材料性能等基础上，再按正常使用极限状态方法进行验算。n以工程力学方法为基础，考虑材料的特性。n引入钢、混凝土材料的应力应变关系，沿用工程力学中的平截
42、面假定，解决变形协调关系，符合工程力学中的静力平衡条件。n根据基本概念，采取构造措施防止脆性破坏、失稳破坏、提高耐久性。第第28讲：讲：受弯构件梁（受弯构件梁（5 5）下一讲的主要内容下一讲的主要内容 5 519191 1、钢、钢受弯构件（梁）的设计要求设计要求2 2、钢受弯构件的强度、钢受弯构件的强度3、钢受弯构件的刚度第第30讲：讲：受弯构件梁（受弯构件梁（5 5）上一讲内容上一讲内容 5 520201 1、受弯构件（梁）的破坏类型破坏类型2 2、受弯构件的设计思路、受弯构件的设计思路第第30讲：讲：受弯构件梁（受弯构件梁（5 5）5 52121钢梁的设计要求n钢梁的设计应满足：强度、整体
43、稳定、局部稳定和刚度四个方面的要求。n前三项属于承载能力极限状态计算，采用荷载的设计值；第四项为正常使用极限状态的计算，计算挠度时按荷载的标准值进行第第30讲：讲：受弯构件梁（受弯构件梁（5 5）5 52222钢梁的强度n钢梁的强度计算包括：正应力、剪应力、局部压应力和折算应力四个方面。n第四项为正常使用极限状态的计算，计算挠度时按荷载的标准值进行第第30讲：讲：受弯构件梁（受弯构件梁（5 5）5 52626局部压应力n产生的原因和位置：n集中荷载作用截面；翼缘于腹板结合处（上、下）。n腹板的计算高度边缘n计算公式：nlZa+2hy第第30讲：讲：受弯构件梁（受弯构件梁（5 5）5 52727
44、折算应力n产生的原因和位置：n在弯矩、剪力都较大的截面，在腹板的计算高度边缘n同一点上同时产生的正应力、剪应力和局部压应力。n应按下式验算其折算应力：n、C分别为腹板计算n高度边缘处同一点上同时产n生的正应力、剪应力和局部压应力。第第30讲：讲：受弯构件梁（受弯构件梁（5 5）下一讲的主要内容下一讲的主要内容 5 529291 1、钢、钢受弯构件（梁）整体稳定概念2 2、影响、影响梁整体稳定的因素3、梁整体稳定的规范规定第第31讲：讲：受弯构件梁（受弯构件梁（5 5）5 53131钢梁的整体稳定n定义：梁在弯矩作用平面内弯曲，但当弯矩逐渐增加，达到某一数值时，窄而高的梁将在截面承载力尚未充分发
45、挥之前突然发生侧向的弯曲和扭转，使梁丧失继续承载的能力，这种现象即为梁的整体失稳。n问题关键：提高梁受压翼缘的侧向 稳定性是提高梁整体稳 定的有效方法。第第31讲：讲：受弯构件梁（受弯构件梁（5 5）5 53434影响梁整体稳定的主要因素 1、与荷载类型有关；纯弯：沿梁长方向弯矩图为矩形，受压翼缘的压应力沿梁长保持不变，梁易失稳；跨中集中荷载：弯矩图呈三角形，靠近支座处M减少，受压翼缘的压应力随之降低，提高了梁的整体稳定性。2、与荷载的作用位置有关；横向荷载作用在上翼缘，荷载的附加效应加大了截面的扭转，降低了梁的临界弯矩。反之，可提高梁的稳定性。第第31讲：讲：受弯构件梁（受弯构件梁（5 5）
46、5 53535影响梁整体稳定的主要因素 3、与梁的侧向刚度Ely有关 提高梁的侧向刚度EIy可以显蓍提高梁的临界弯矩，而增大梁的抗扭刚度GIt和抗翘曲刚度EIw虽然也可以提高Mcr，但效果不大。4、与受压翼缘的自由长度l1有关 减少l1可显著提高梁的临界弯矩Mcr，这可以通过增设梁的侧向支承来解决。无论跨中有无侧向支承，在支座处均应采取构造措施以防止梁端截面的扭转。第第31讲：讲：受弯构件梁（受弯构件梁（5 5）5 53636钢结构设计规范（GBJ17-88）规定n符合下列情况之一时，可不计算梁的整体稳定性。（1）有铺板（各种钢筋混凝土和钢板）密铺在梁在受压翼缘上并与其牢固相连、能阻止梁受压翼
47、缘的侧向位移时。（2）H型钢或工字形截面简支梁受压翼缘的自由长度l1与其宽度b1之比不超过下表所规定的数值时。当采取了必要的措施阻止梁受压翼缘发生侧向变形；或者使梁的整体稳定临界弯矩高于梁的屈服弯矩，此时验算了梁的抗弯强度后也就不需再验算梁的整体稳定。第第31讲：讲：受弯构件梁（受弯构件梁（5 5）5 53737nH型钢或工字形截面简支梁不需计算整体稳定性的最大l1/b1第第32讲：讲：受弯构件梁（受弯构件梁（5 5）5 54848型钢梁截面设计n首先由荷载计算出梁所承受的最大弯矩，并估算梁截面的抵抗矩，n1.当梁的整体稳定从构造上可保证时：n2.当梁的整体稳定从构造上不能保证时：n其中 可根
48、据荷载及跨度情况初步估计。n3.选择适当型钢截面，验算梁的弯曲正应力，局部压应力，整体稳定和刚度，一般型钢梁可不验算折算应力，也可不验算剪应力。第第33讲：讲：受弯构件梁（受弯构件梁（5 5）5 55151 组合梁截面设计n梁的内力较大时，需采用组合梁。常用的形式为由三块钢板焊成的工字形截面。一、截面选择：1、截面高度 最大高度hmax建筑高度；最小高度hmin刚度要求，根据容许挠度查表；经济高度hs 满足使用要求的前提下使梁的总用钢量为最小。单位：cm第第33讲：讲：受弯构件梁（受弯构件梁（5 5）5 55252 组合梁截面设计 实选h 应满足hminhhmax，且hhs。2、腹板厚度tw
49、抗剪强度要求 考虑局部稳定和构造因素 3、翼缘板尺寸 根据所需要的截面抵抗矩和选定的腹板尺寸 b1=(1315)h，且b1/t30。第第33讲：讲：受弯构件梁（受弯构件梁（5 5）5 55353 组合梁截面设计 二、截面验算：初选截面后，验算弯曲正应力，整体稳定，非均布荷载时还要验算梁的刚度，视情况还要验算局部压应力和折算应力。一般情况下，由于初选截面时已考虑了抗剪强度要求，通常可不必验算剪应力，截面验算时应考虑梁自重。第第34讲：讲：受弯构件梁（受弯构件梁（5 5）5 55858梁的局部稳定和加劲肋设计n为了提高梁的承载能力，节省材料，要尽可能选用较薄的板件，以使截面开展。但如果梁的翼缘和腹
50、板厚度不适当地减薄，则在荷载作用下有可能使板件产生出平面的翘曲，导致梁的局部失稳。n局部失稳的后果：n恶化工作条件，降低n构件的承载能力，动力n荷载作用下易引起疲劳n破坏。第第34讲：讲：受弯构件梁（受弯构件梁（5 5）5 56262矩形薄板的屈曲结论：1、与所受应力、支承情况和板的长宽比（a/b）有关外，还与板的宽厚比（b/t）的平方成反比。2、减小板宽可有效地提高，而减小板长的效果不大。另外，与钢材强度无关，采用高强度钢材并不能提高板的局部稳定性能。第第34讲：讲：受弯构件梁（受弯构件梁（5 5）5 56464梁翼缘板的局部稳定箱形截面在两腹板间的受压翼缘，按四边简支的纵向均匀受压板计算。