钢结构基本原理教案
土木工程2007 级《钢结构基本原理》教案极限强度f
u
(σ
b
)
弹性:钢材在外力作用下产生变形,在外力取消后恢复原状的性能。
指标:比例极限f
p
,弹性极限f
e
,弹性模量E
σ<f
y
理想的弹性体:变形小且可恢复,且有强度储备
σ≥ f
y
理想的塑性体:变形大且不可恢复,也没有强度储备
所以一般可将钢材视为理想的弹塑性材料。通常取屈服点作为强度标准值,而且取受拉
和受压的屈服点相同。一则极限强度与屈服点之间的强度差作为储备,留有强度余地;二则
屈服点对应的应变(宏观为变形)很小,可以满足正常使用的要求,而极限强度对应的应变(变
形)很要大近20 倍左右,无法满足正常使用的要求。
2. 塑性:钢材受力断裂过程中发生不能恢复的残余变形的能力。
指标:伸长率
1 0
0
100%
l l
l
说明:因标距不同,有δ
5
(l
0
=5d)和δ
10
(l
0
=10d),但后一种已基本上不再采用,一则
两者共存容易产生混淆,二则可节省试件钢材。
断面收缩率
0 1
0
100%
A A
A
后者与标距无关,表征塑性较前者更好,但测量误差较大。塑性越好,越不容易发生脆
性断裂,受力过程中,应力和内力重分布就越充分,设计就越安全,破坏前的预兆越明显。Z
向(厚度方向性能)钢板就是采用厚度方向拉伸的断面收缩率作为性能级别的划分依据。
3. 冷弯性能:常温下钢材承受弯曲加工变形的能力。
将试件冷弯180
o
而不出现裂纹或分层。
定性指标:合格或不合格。
冷弯性能合格的钢材才具有良好的常温加工工艺性能。
4. 韧性:钢材在冲击荷载作用下,变形和断裂过程中吸收机械能的能力。
综合反映钢材的内在质量及力学性能,是强度和塑性的综合指标(σ~ε 曲线和坐标轴围成
的面积)。是衡量钢材抵抗因低温、应力集中、冲击荷载等作用而脆性断裂的能力。
指标:冲击功A
kv
原为梅氏(Mesnager)U 形缺口试件,现采用夏比(Charpy) V 形缺口试件。
5. 可焊性:反映钢材焊接的可行性及焊缝的受力性能。
包含施工工艺和受力性能两个方面的可焊性。
指标:碳当量。
《建筑钢结构焊接技术规程》JGJ 81-2002、J 218-2002 的§2.0.1:建筑钢结构工程焊接难
度可分为一般、较难和难三种情况。施工单位在承担钢结构焊接工程时应具备与焊接难度相
适应的技术条件。建筑钢结构工程的焊接难度可按下表区分 。
表2.0.1 建筑钢结构工程的焊接难度区分原则
焊接难度
影响因素
焊接难度
节点复杂程
度和拘束度
板厚(mm) 受力状态
钢材碳当量
①
C
eq
(%)
一般
简单对接、角接,
焊缝能自由收缩
t<30 一般静载拉、压 <0.38
. 4 .
土木工程2007 级《钢结构基本原理》教案
焊接难度
影响因素
焊接难度
节点复杂程
度和拘束度
板厚(mm) 受力状态
钢材碳当量
①
C
eq
(%)
较难
复杂节点或已施加
限制收缩变形的措施
30 ≤ t ≤ 80
静载且板厚方向
受拉或间接动载
0.38~0.45
难
复杂节点或局部返
修条件而使焊缝不能
自由收缩
t>80
直接动载、抗震设
防烈度大于8 度
>0.45
注:①按国际焊接学会(IIW)计算公式,
eq
Mn Cr+Mo+V Cu+Ni
C =C+ + +
6 5 15
% %
(适用于非调质钢)
6. 耐久性:钢材在长期使用后的力学性能。
耐腐蚀性
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