《鋼結(jié)構(gòu)基本原理》土建教學(xué)PPT課件

《鋼結(jié)構(gòu)基本原理》土建教學(xué)PPT課件,鋼結(jié)構(gòu)基本原理,鋼結(jié)構(gòu),基本原理,土建,教學(xué),PPT,課件 鋼結(jié)構(gòu)基本原理鋼結(jié)構(gòu)基本原理系列課件系列課件第二章第二章鋼結(jié)構(gòu)鋼結(jié)構(gòu)鋼結(jié)構(gòu)鋼結(jié)構(gòu)的材料的材料的材料的材料鋼結(jié)構(gòu)基本原理鋼結(jié)構(gòu)基本原理系列課件系列課件塑性破壞塑性破壞脆性破壞脆性破壞鋼材的破壞鋼材的破壞鋼結(jié)構(gòu)基本原理鋼結(jié)構(gòu)基本原理系列課件系列課件一、強(qiáng)度一、強(qiáng)度強(qiáng)度強(qiáng)度 鋼材抵抗荷載的能力。鋼材的機(jī)械性能鋼材的機(jī)械性能鋼材的機(jī)械性能鋼材的機(jī)械性能 是鋼材在各種作用下反映的各種特性，包括強(qiáng)度、塑性和韌性等方面的內(nèi)容。1 鋼材的機(jī)械性能鋼材的機(jī)械性能鋼結(jié)構(gòu)基本原理鋼結(jié)構(gòu)基本原理系列課件系列課件圖2.1 碳素結(jié)構(gòu)鋼靜力拉伸曲線(Q235鋼)鋼結(jié)構(gòu)基本原理鋼結(jié)構(gòu)基本原理系列課件系列課件1.彈性階段：式中：fp 比例極限2.彈塑性階段：式中：fy 屈服點(diǎn)3.屈服階段：4.強(qiáng)化階段：式中：fu 抗拉強(qiáng)度鋼結(jié)構(gòu)基本原理鋼結(jié)構(gòu)基本原理系列課件系列課件5.頸縮階段：下降迅速當(dāng) fy 時(shí) 材料為完全彈性體當(dāng) fy 時(shí) 材料為完全塑性體(忽略應(yīng)變硬化作用)鋼結(jié)構(gòu)基本原理鋼結(jié)構(gòu)基本原理系列課件系列課件0fy圖2.2 理想彈塑性體的應(yīng)力應(yīng)變曲線鋼結(jié)構(gòu)基本原理鋼結(jié)構(gòu)基本原理系列課件系列課件定義鋼材強(qiáng)度的兩項(xiàng)重要指標(biāo)：fy 和 fu屈強(qiáng)比 fy/fu 鋼材強(qiáng)度儲(chǔ)備的參數(shù)，fy/fu ，強(qiáng)度儲(chǔ)備 鋼結(jié)構(gòu)基本原理鋼結(jié)構(gòu)基本原理系列課件系列課件二、塑性二、塑性塑性塑性 指鋼材破壞前產(chǎn)生塑性變形的能力。衡量標(biāo)準(zhǔn) 伸長(zhǎng)率 式中：l0 試件原標(biāo)距長(zhǎng)度，l0=5d0或l0=10d0；l1 試件拉斷后標(biāo)距的長(zhǎng)度。鋼結(jié)構(gòu)基本原理鋼結(jié)構(gòu)基本原理系列課件系列課件三、冷彎性能三、冷彎性能冷彎性能冷彎性能 衡量鋼材在常溫下冷加工彎曲時(shí)產(chǎn)生塑性變形的能力。鋼結(jié)構(gòu)基本原理鋼結(jié)構(gòu)基本原理系列課件系列課件圖2.3 冷彎性能試驗(yàn)鋼結(jié)構(gòu)基本原理鋼結(jié)構(gòu)基本原理系列課件系列課件四、韌性四、韌性韌性韌性 衡量鋼材抵抗脆性破壞的機(jī)械性能指標(biāo)，其物理意義是構(gòu)件在脆斷時(shí)所吸收的沖擊功(J)。鋼結(jié)構(gòu)基本原理鋼結(jié)構(gòu)基本原理系列課件系列課件圖2.4 沖擊韌性試驗(yàn)及試件缺口形式鋼結(jié)構(gòu)基本原理鋼結(jié)構(gòu)基本原理系列課件系列課件一、化學(xué)成分的影響一、化學(xué)成分的影響鋼的基本元素Fe(占99%)C和其它元素2 影響鋼材機(jī)械性能的因素影響鋼材機(jī)械性能的因素鋼結(jié)構(gòu)基本原理鋼結(jié)構(gòu)基本原理系列課件系列課件C C：對(duì)鋼材的強(qiáng)度、塑性、韌性和可焊性有決定性的影響。隨含C量增加，鋼材抗拉強(qiáng)度和屈服強(qiáng)度提高，但其他性能均降低。SiSi：是一種脫氧劑，適量的Si可提高強(qiáng)度，但對(duì)塑性、韌性、冷彎性能及可焊性無不良影響。MnMn：脫氧劑，適量時(shí)可有效提高鋼材強(qiáng)度，并提高熱脆性能。鋼結(jié)構(gòu)基本原理鋼結(jié)構(gòu)基本原理系列課件系列課件S S：有害元素，在高溫下(8001200)時(shí)使鋼材變脆，稱為熱脆。P P：有害元素，雖然不提高鋼材強(qiáng)度和抗銹蝕能力，但嚴(yán)重降低鋼材的塑性、韌性，且在低溫時(shí)使鋼材變脆，稱為冷脆。O,NO,N：有害元素，O的影響與S相似，N的影響與P相似。鋼結(jié)構(gòu)基本原理鋼結(jié)構(gòu)基本原理系列課件系列課件二、冶煉、澆注和軋制的影響二、冶煉、澆注和軋制的影響1.冶煉方法堿性平爐煉鋼法頂吹氧氣轉(zhuǎn)爐煉鋼法鋼材質(zhì)量大體相當(dāng)堿性側(cè)吹轉(zhuǎn)爐煉鋼法 鋼材質(zhì)量較差，已不用于承重結(jié)構(gòu)鋼結(jié)構(gòu)基本原理鋼結(jié)構(gòu)基本原理系列課件系列課件2.澆注方法沸騰鋼半鎮(zhèn)靜鋼鎮(zhèn)靜鋼脫氧程度鋼材質(zhì)量?jī)r(jià)格3.軋制 可使鋼材結(jié)晶致密，消除冶煉過程中的部分缺陷，質(zhì)量較高。鋼結(jié)構(gòu)基本原理鋼結(jié)構(gòu)基本原理系列課件系列課件三、鋼材的硬化三、鋼材的硬化時(shí)效硬化冷作硬化(應(yīng)變硬化)鋼結(jié)構(gòu)基本原理鋼結(jié)構(gòu)基本原理系列課件系列課件1.時(shí)效硬化時(shí)效硬化 鋼材隨時(shí)間進(jìn)展將使屈服強(qiáng)度和抗拉強(qiáng)度提高，伸長(zhǎng)率和沖擊韌性降低，這種現(xiàn)象稱時(shí)效硬化。鋼結(jié)構(gòu)基本原理鋼結(jié)構(gòu)基本原理系列課件系列課件2.冷作硬化冷作硬化 鋼材在彈塑性階段或塑性階段卸荷后再重復(fù)加載時(shí)，其屈服點(diǎn)將提高，即彈性范圍增大，而塑性和韌性降低，這種現(xiàn)象稱為冷作硬化。鋼結(jié)構(gòu)基本原理鋼結(jié)構(gòu)基本原理系列課件系列課件四、溫度的影響四、溫度的影響圖2.5 溫度對(duì)鋼材機(jī)械性能的影響400500600300200100040506030201000100100200300400500600fufyE(%)fu、fy(N/mm2),E(kN/mm2)鋼結(jié)構(gòu)基本原理鋼結(jié)構(gòu)基本原理系列課件系列課件250 fu 提高而塑性和韌性下降(藍(lán)脆現(xiàn)象)；300 fy、fu、E 顯著下降；600 鋼材承載能力幾乎為零。鋼結(jié)構(gòu)基本原理鋼結(jié)構(gòu)基本原理系列課件系列課件五、復(fù)雜應(yīng)力作用的影響五、復(fù)雜應(yīng)力作用的影響圖2.6 復(fù)雜應(yīng)力作用狀態(tài)鋼結(jié)構(gòu)基本原理鋼結(jié)構(gòu)基本原理系列課件系列課件定義：eq fy 彈性狀態(tài)eq fy 塑性狀態(tài)鋼結(jié)構(gòu)基本原理鋼結(jié)構(gòu)基本原理系列課件系列課件圖2.7 平面應(yīng)力狀態(tài)2112yxyxyxxxyxyy 平面應(yīng)力狀態(tài)鋼結(jié)構(gòu)基本原理鋼結(jié)構(gòu)基本原理系列課件系列課件 普通梁中，只有和作用，即 x=，xy=和 y=0鋼結(jié)構(gòu)基本原理鋼結(jié)構(gòu)基本原理系列課件系列課件 純剪時(shí)式中：fv 鋼材抗剪強(qiáng)度設(shè)計(jì)值。i=0 (i=x,y,z)鋼結(jié)構(gòu)基本原理鋼結(jié)構(gòu)基本原理系列課件系列課件六、應(yīng)力集中影響六、應(yīng)力集中影響(a)鋼結(jié)構(gòu)基本原理鋼結(jié)構(gòu)基本原理系列課件系列課件圖2.8 應(yīng)力集中對(duì)鋼材性 能 的 影 響(b)(c)鋼結(jié)構(gòu)基本原理鋼結(jié)構(gòu)基本原理系列課件系列課件 在靜力荷載作用下，對(duì)截面強(qiáng)度無影響。應(yīng)力集中處使材料處于復(fù)雜應(yīng)力狀態(tài)，降低其塑性。應(yīng)力集中程度取決于物件的形狀變化。鋼結(jié)構(gòu)基本原理鋼結(jié)構(gòu)基本原理系列課件系列課件3 鋼材的種類和選用鋼材的種類和選用一、鋼材的種類一、鋼材的種類 按用途分結(jié)構(gòu)鋼工具鋼特殊用鋼鋼結(jié)構(gòu)基本原理鋼結(jié)構(gòu)基本原理系列課件系列課件 按化學(xué)成分分碳素鋼合金鋼低碳鋼(C 0.25%)中碳鋼(0.25%0.6%)低合金鋼中合金鋼高合金鋼鋼結(jié)構(gòu)基本原理鋼結(jié)構(gòu)基本原理系列課件系列課件 按澆注方法沸騰鋼半鎮(zhèn)靜鋼鎮(zhèn)靜鋼鋼結(jié)構(gòu)基本原理鋼結(jié)構(gòu)基本原理系列課件系列課件二、鋼材的牌號(hào)二、鋼材的牌號(hào)1.碳素結(jié)構(gòu)鋼碳素結(jié)構(gòu)鋼Q 脫氧方式屈服點(diǎn)的“屈”字的首寫拼音字母鋼材的屈服點(diǎn)質(zhì)量等級(jí)分A,B,C,D四個(gè)等級(jí)，(質(zhì)量D級(jí)最好)沸騰鋼(F)半鎮(zhèn)靜鋼(b)鎮(zhèn)靜鋼(z)(通常省略不寫)如：Q235A F，Q235C鋼結(jié)構(gòu)基本原理鋼結(jié)構(gòu)基本原理系列課件系列課件2.低合金結(jié)構(gòu)鋼低合金結(jié)構(gòu)鋼合金元素符號(hào)合金元素符號(hào)平均含碳量的萬分?jǐn)?shù)合金元素的平均含量(小于1.5%時(shí)可不標(biāo)出，高于1.5%標(biāo)出其百分?jǐn)?shù)的整數(shù)，如2、3等)。如：16Mn，15MnV鋼結(jié)構(gòu)基本原理鋼結(jié)構(gòu)基本原理系列課件系列課件三、鋼材的選用三、鋼材的選用1.結(jié)構(gòu)的重要性2.荷載特征3.連接方法4.工作條件鋼結(jié)構(gòu)基本原理鋼結(jié)構(gòu)基本原理系列課件系列課件四、鋼材的規(guī)格四、鋼材的規(guī)格(一一)鋼板鋼板表示方法：表示方法：寬度寬度 厚度厚度 如：如：300 10鋼結(jié)構(gòu)基本原理鋼結(jié)構(gòu)基本原理系列課件系列課件鋼結(jié)構(gòu)基本原理鋼結(jié)構(gòu)基本原理系列課件系列課件厚鋼板厚鋼板厚鋼板厚鋼板：厚度厚度4.560mm,寬度寬度6003000mm,長(zhǎng)度長(zhǎng)度412m薄鋼板薄鋼板薄鋼板薄鋼板：厚度厚度0.354.0mm,寬度寬度5001500mm,長(zhǎng)度長(zhǎng)度0.54m扁鋼扁鋼扁鋼扁鋼：寬度兩邊均為軋制邊的鋼板型式，寬寬度兩邊均為軋制邊的鋼板型式，寬度度1020mm,厚度厚度330mm。鋼結(jié)構(gòu)基本原理鋼結(jié)構(gòu)基本原理系列課件系列課件(二二)熱軋型鋼熱軋型鋼角鋼、槽鋼、工字鋼、角鋼、槽鋼、工字鋼、H型型鋼。鋼。1.角鋼角鋼分等邊和不等邊兩種。分等邊和不等邊兩種。等邊：等邊：寬寬 厚厚 如：如：90 6不等邊：不等邊：長(zhǎng)長(zhǎng) 寬寬 厚厚 如：如：125 80 8鋼結(jié)構(gòu)基本原理鋼結(jié)構(gòu)基本原理系列課件系列課件鋼結(jié)構(gòu)基本原理鋼結(jié)構(gòu)基本原理系列課件系列課件2.工字鋼工字鋼分普通工字鋼和輕型工字鋼兩種。分普通工字鋼和輕型工字鋼兩種。如如 I 36a普通工字鋼：普通工字鋼：I 截面高度的厘米數(shù)截面高度的厘米數(shù)截面類型截面類型(a,b兩類兩類)如如 QI 50a輕型工字鋼：輕型工字鋼：QI 截面類型截面類型(a,b,c三類三類)鋼結(jié)構(gòu)基本原理鋼結(jié)構(gòu)基本原理系列課件系列課件3.H型型鋼鋼如：如：HK320a表示方法：表示方法：截面公稱高度以截面公稱高度以mm計(jì)計(jì)規(guī)格以規(guī)格以a,b,c 表示表示寬翼緣寬翼緣H型鋼型鋼(HK)窄翼緣窄翼緣H型鋼型鋼(HZ)H型鋼樁型鋼樁(HU)熱軋熱軋H型鋼分為寬、中、窄翼緣型鋼分為寬、中、窄翼緣H型鋼，它們的代號(hào)型鋼，它們的代號(hào)分別為分別為HW、HM和和HN。標(biāo)注方法與槽鋼相同，但。標(biāo)注方法與槽鋼相同，但代號(hào)代號(hào)“”應(yīng)改變?yōu)閼?yīng)改變?yōu)椤盚”，例如，例如HW260a、HM360、鋼結(jié)構(gòu)基本原理鋼結(jié)構(gòu)基本原理系列課件系列課件4.槽鋼槽鋼普通槽鋼和輕型槽鋼。普通槽鋼和輕型槽鋼。表示方法：表示方法：截面高度的厘米數(shù)截面高度的厘米數(shù)截面類型分截面類型分a,b兩類兩類截面類型分截面類型分a,b,c三類三類普通槽鋼：普通槽鋼：如如 32a輕型槽鋼：輕型槽鋼：Q 如如Q 32a鋼結(jié)構(gòu)基本原理鋼結(jié)構(gòu)基本原理系列課件系列課件(三三)鋼管鋼管熱軋無縫鋼管熱軋無縫鋼管焊接鋼管焊接鋼管表示方法：表示方法：外徑外徑 壁厚壁厚鋼結(jié)構(gòu)基本原理鋼結(jié)構(gòu)基本原理系列課件系列課件(四四)冷彎薄壁型鋼冷彎薄壁型鋼表示方法：表示方法：B+形狀符號(hào)形狀符號(hào)+長(zhǎng)邊寬長(zhǎng)邊寬 短邊寬短邊寬 卷邊寬卷邊寬 厚度厚度如：如：B 120 50 20 2.5鋼結(jié)構(gòu)基本原理鋼結(jié)構(gòu)基本原理系列課件系列課件六、我國目前建筑鋼材存在的主要問題六、我國目前建筑鋼材存在的主要問題六、我國目前建筑鋼材存在的主要問題六、我國目前建筑鋼材存在的主要問題1 1厚板可焊性差，厚板可焊性差，Q345Q345等厚板焊接時(shí)，易出現(xiàn)層狀撕裂。應(yīng)采等厚板焊接時(shí)，易出現(xiàn)層狀撕裂。應(yīng)采用用Z Z向鋼，即向鋼，即厚度方向性能鋼板厚度方向性能鋼板GB5313GB5313，要求沿厚度方向有，要求沿厚度方向有良好的抗層狀撕裂性能，用厚度方向拉力試驗(yàn)的斷面收縮率來良好的抗層狀撕裂性能，用厚度方向拉力試驗(yàn)的斷面收縮率來評(píng)定。應(yīng)生產(chǎn)優(yōu)質(zhì)特厚鋼。評(píng)定。應(yīng)生產(chǎn)優(yōu)質(zhì)特厚鋼。2 2高強(qiáng)度低合金結(jié)構(gòu)鋼在冷彎薄壁型鋼中的應(yīng)用尚未解決好，高強(qiáng)度低合金結(jié)構(gòu)鋼在冷彎薄壁型鋼中的應(yīng)用尚未解決好，不能滿足輕型房屋鋼結(jié)構(gòu)的需要。主要應(yīng)解決其沖壓性差的問不能滿足輕型房屋鋼結(jié)構(gòu)的需要。主要應(yīng)解決其沖壓性差的問題。題。3 3我國現(xiàn)只能生產(chǎn)鍍鋅鋼板，不能生產(chǎn)抗腐蝕性能更好的鍍鋁我國現(xiàn)只能生產(chǎn)鍍鋅鋼板，不能生產(chǎn)抗腐蝕性能更好的鍍鋁鋅鋼板，需引進(jìn)生產(chǎn)線或?qū)＠麃斫鉀Q。鋅鋼板，需引進(jìn)生產(chǎn)線或?qū)＠麃斫鉀Q。鋼結(jié)構(gòu)基本原理鋼結(jié)構(gòu)基本原理系列課件系列課件六、我國目前建筑鋼材存在的主要問題六、我國目前建筑鋼材存在的主要問題六、我國目前建筑鋼材存在的主要問題六、我國目前建筑鋼材存在的主要問題4 4型材品種規(guī)格還不能滿足建筑需要。要開發(fā)生產(chǎn)薄壁熱軋型材品種規(guī)格還不能滿足建筑需要。要開發(fā)生產(chǎn)薄壁熱軋H H型鋼等。型鋼等。5 5建筑用高強(qiáng)度低合金結(jié)構(gòu)鋼品種太少，應(yīng)用比重較低。生產(chǎn)建筑用高強(qiáng)度低合金結(jié)構(gòu)鋼品種太少，應(yīng)用比重較低。生產(chǎn)耐火鋼。耐火鋼。鋼結(jié)構(gòu)基本原理鋼結(jié)構(gòu)基本原理系列課件系列課件第六節(jié)第六節(jié) 國外鋼材品種和鋼號(hào)簡(jiǎn)介國外鋼材品種和鋼號(hào)簡(jiǎn)介各國的鋼號(hào)基本上是以強(qiáng)度等級(jí)來劃分，表示方式為：各國的鋼號(hào)基本上是以強(qiáng)度等級(jí)來劃分，表示方式為：字首符號(hào)字首符號(hào)鋼材的強(qiáng)度值鋼材的強(qiáng)度值鋼材質(zhì)量等級(jí)鋼材質(zhì)量等級(jí)字首符號(hào)：字首符號(hào)：美國采用美國采用A(AlloyA(Alloy)；日本采用；日本采用SSSS（一般結(jié)構(gòu)用軋制鋼材，（一般結(jié)構(gòu)用軋制鋼材，第一個(gè)第一個(gè)S S為為SteelSteel的第一個(gè)字母）、的第一個(gè)字母）、SMSM（焊接結(jié)構(gòu)用軋制鋼材）、（焊接結(jié)構(gòu)用軋制鋼材）、SMASMA（焊接結(jié)構(gòu)用耐候性軋制鋼材）等；德國采用（焊接結(jié)構(gòu)用耐候性軋制鋼材）等；德國采用StSt（德文鋼（德文鋼StahlStahl）；意大利采用）；意大利采用FeFe；法國采用；法國采用A A、E E等；俄羅斯采用等；俄羅斯采用C C（俄（俄文鋼的第一個(gè)字母）；英國無字首符號(hào)。文鋼的第一個(gè)字母）；英國無字首符號(hào)。鋼結(jié)構(gòu)基本原理鋼結(jié)構(gòu)基本原理系列課件系列課件第六節(jié)第六節(jié) 國外鋼材品種和鋼號(hào)簡(jiǎn)介國外鋼材品種和鋼號(hào)簡(jiǎn)介各國的鋼號(hào)基本上是以強(qiáng)度等級(jí)來劃分，表示方式為：各國的鋼號(hào)基本上是以強(qiáng)度等級(jí)來劃分，表示方式為：字首符號(hào)字首符號(hào)鋼材的強(qiáng)度值鋼材的強(qiáng)度值鋼材質(zhì)量等級(jí)鋼材質(zhì)量等級(jí)字首符號(hào)：字首符號(hào)：鋼材的強(qiáng)度值：鋼材的強(qiáng)度值：?jiǎn)挝灰话銥閱挝灰话銥镹/mmN/mm2 2 ，但美國為，但美國為K Ksisi(千磅英寸千磅英寸2 2)。強(qiáng)度值有。強(qiáng)度值有的采用的采用f fu u，有的采用，有的采用f fy y 。ISOISO國際標(biāo)準(zhǔn)、歐共體各國、日本等國際標(biāo)準(zhǔn)、歐共體各國、日本等采用采用f fu u，美國、獨(dú)聯(lián)體各國等采用，美國、獨(dú)聯(lián)體各國等采用f fy y。鋼材質(zhì)量等級(jí)：鋼材質(zhì)量等級(jí)：分為分為A A、B B、C C、D D、E E等。等。鋼結(jié)構(gòu)基本原理鋼結(jié)構(gòu)基本原理系列課件系列課件 各國鋼材標(biāo)準(zhǔn)不同，很難明確地找出與我國鋼材品種之間各國鋼材標(biāo)準(zhǔn)不同，很難明確地找出與我國鋼材品種之間的相應(yīng)關(guān)系，正確做法是檢查它們提供的質(zhì)保書的相應(yīng)關(guān)系，正確做法是檢查它們提供的質(zhì)保書(化學(xué)成分和機(jī)化學(xué)成分和機(jī)械性能械性能)，以確定該鋼種與我國哪個(gè)鋼種是可代替的。以強(qiáng)度為，以確定該鋼種與我國哪個(gè)鋼種是可代替的。以強(qiáng)度為依據(jù)的各國鋼材與我國鋼材相應(yīng)關(guān)系列于下表依據(jù)的各國鋼材與我國鋼材相應(yīng)關(guān)系列于下表 。各國鋼材品種與我國鋼材品種對(duì)應(yīng)表中國美 國 日 本英 國法 國德 國俄羅斯 235A36 SS400 SM400 SMA400 40E24St37C235Q345A572-50SM490YA SM490YBSM520 50DE36St44C345Q390A572-60 SM57050FA50St50C390Q420A572-65 A60St60C440