钢结构基本原理教案

上传者：陈滋健
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上传时间：2015-04-21
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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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