2钢结构材料 21结构钢材的破坏形式: 塑性破坏 脆性破坏 22钢结构对钢材性能的要求 (1)较高的强度:屈服强度(屈服点)和抗拉强度G (2)良好的塑性:伸长率 (3)韧性好冲击韧性值Cn 钢结构材料 (4)可焊性好 (5)合格的冷弯性能 23影响钢材性能的主要因素 (1)化学成分 钢材由各种化学成分组成的,其基本元素为铁(Fe),碳素结构钢中铁占99%。碳和其它元 素仅占1%,但对钢材的性能有着决定性的影响。普通低合金钢中还含有低于5%的合金元素。 碳(C)、硫(S)、磷(P)、氧(O)和氮(N)、锰(Mn)、硅(Si)
2 钢结构材料 2.1 结构钢材的破坏形式: 塑性破坏 脆性破坏 2.2 钢结构对钢材性能的要求 (1) 较高的强度: 屈服强度（屈服点）fy和抗拉强度fu (2) 良好的塑性: 伸长率 钢材拉伸图 (3) 韧性好 :冲击韧性值Cv 冲击韧性图 (4) 可焊性好 (5) 合格的冷弯性能 2.3 影响钢材性能的主要因素 (1) 化学成分 钢材由各种化学成分组成的，其基本元素为铁（Fe），碳素结构钢中铁占99%。碳和其它元 素仅占1%，但对钢材的性能有着决定性的影响。普通低合金钢中还含有低于5%的合金元素。 2 钢 结 构 材 料 碳（C）、硫（S）、磷（P）、氧（O）和氮（N）、锰（Mn）、硅（Si）
(2)冶炼、轧制、热处理 (3)钢材的硬化 时效硬化 冷作硬化 (4)温度的影响 (5)复杂应力状态 (6)应力集中 (7)反复荷载作用 钢结构材料 24结构钢材种类及其选择 (1)钢材的种类和牌号 碳素结构钢的牌号由代表屈服点的字母Q、屈服点的数值(Nmm2)、质量等级符号和脱氧方 法符号等四个部分按顺序组成。如Q235-AF表示屈服强度为235N/mm2的A级沸腾钢; Q235-Bb表示屈服强度为235N/mm2的B级半镇静钢;Q235-C表示屈服强度为235N/mm2的C 级镇静钢。 低合金高强度结构钢 低合金钢是在冶炼过程中添加一种或几种少量合金元素,其总量低于5%的钢材。其牌号与碳 素结构钢牌号的表示方法相同,常用的低合金钢有Q345、Q390、Q420等
(2) 冶炼、轧制、热处理 (3) 钢材的硬化 时效硬化 冷作硬化 (4) 温度的影响 (5) 复杂应力状态 (6) 应力集中 (7) 反复荷载作用 2.4 结构钢材种类及其选择 (1) 钢材的种类和牌号 碳素结构钢的牌号由代表屈服点的字母Q、屈服点的数值（N/mm2）、质量等级符号和脱氧方 法符号等四个部分按顺序组成。如Q235－AF表示屈服强度为235N／mm2的A级沸腾钢； Q235-Bb表示屈服强度为235N／mm2的B级半镇静钢；Q235-C表示屈服强度为235N／mm2的C 级镇静钢。 低合金高强度结构钢 低合金钢是在冶炼过程中添加一种或几种少量合金元素，其总量低于5％的钢材。其牌号与碳 素结构钢牌号的表示方法相同，常用的低合金钢有Q345、Q390、Q420等。 2 钢 结 构 材 料
低合金钢的脱氧方法为镇静钢或特殊镇静钢。 Q345-B表示屈服强度为345N/mm?的B级镇静钢;Q390-D表示屈服强度为390N/mm?的D 级特殊镇静钢。 碳素结构钢和低合金钢都可以采取适当的热处理(如调质处理进一步提高其强度。例如用 于制造髙强度螺栓的45号优质碳素钢以及40硼(40B)、20锰钛硼(20MTB)就是通过调质 处理提高强度的。 (2)钢材的选用原则 钢材选用的原则是既要使结构安全可靠和满足使用要求,又要最大可能节约钢材和降低 造价。为保证承重结构的承载力和防止在一定条件下可能出现的脆性破坏,应综合考虑下列 因素:结构的重要性、荷载的性质、连接方法、结构的工作环境、钢材厚度 (3)钢材的规格 钢结构材料 钢结构所用钢材主要为热轧成型的钢板、型钢,以及冷弯成型的薄壁型钢等。 钢板 钢板有薄钢板(厚度0.35~4mm)、厚钢板(厚度4.560mm)、特厚板(板厚>60mm) 和扁钢(厚度460mm,宽度为12-200mm)等。钢板用“一宽×厚×长”或“一宽×厚”表示 单位为mm,如—450×8×3100,-450×8。 型钢 钢结构常用的型钢是角钢、工字型钢、槽钢和H型钢、钢管等。除H型钢和钢管有热轧和 焊接成型外,其余型钢均为热轧成型 冷弯薄壁型钢 冷弯薄壁型钢采用薄钢板冷轧制成。其壁厚一般为1.5~-12mm,但承重结构受力构件的壁厚不 宜小于2mm。薄壁型钢能充分利用钢材的强度以节约钢材,在轻钢结构中得到广泛应用。常 用冷弯薄壁型钢截面型式有等边角钢、卷边等边角钢、Z型钢、卷边Z型钢、槽钢、卷边槽钢 (C型钢)、钢管等
低合金钢的脱氧方法为镇静钢或特殊镇静钢。 Q345-B表示屈服强度为345N／mm2的B级镇静钢；Q390－D表示屈服强度为390N／mm2的D 级特殊镇静钢。 碳素结构钢和低合金钢都可以采取适当的热处理(如调质处理)进一步提高其强度。例如用 于制造高强度螺栓的45号优质碳素钢以及40硼（40B）、20锰钛硼（20MnTiB）就是通过调质 处理提高强度的。 (2) 钢材的选用原则 钢材选用的原则是既要使结构安全可靠和满足使用要求，又要最大可能节约钢材和降低 造价。为保证承重结构的承载力和防止在一定条件下可能出现的脆性破坏，应综合考虑下列 因素：结构的重要性、荷载的性质、连接方法、结构的工作环境、钢材厚度 （3）钢材的规格 钢结构所用钢材主要为热轧成型的钢板、型钢，以及冷弯成型的薄壁型钢等。 钢板 钢板有薄钢板（厚度0.35~4mm）、厚钢板（厚度4.5~60mm）、特厚板（板厚＞60mm） 和扁钢(厚度4~60mm，宽度为12~200mm)等。钢板用“—宽×厚×长”或“—宽×厚”表示， 单位为mm，如—450×8×3100，—450×8。 型钢 钢结构常用的型钢是角钢、工字型钢、槽钢和H型钢、钢管等。除H型钢和钢管有热轧和 焊接成型外，其余型钢均为热轧成型。 冷弯薄壁型钢 冷弯薄壁型钢采用薄钢板冷轧制成。其壁厚一般为1.5~12mm，但承重结构受力构件的壁厚不 宜小于2mm。薄壁型钢能充分利用钢材的强度以节约钢材，在轻钢结构中得到广泛应用。常 用冷弯薄壁型钢截面型式有等边角钢]、卷边等边角钢、Z型钢、卷边Z型钢、槽钢、卷边槽钢 （C型钢）、钢管等。 2 钢 结 构 材 料
3钢结构的连接设计 3.1钢结构的连接方法 在传力过程中,连接部位应有足够的强度。被连接件间应保持正确的位置,以满足传力和使 用要求。 钢结构的连接通常有焊接,铆接和螺栓连接三种方式() 3.2焊接连接的特性 钢结构常用的焊接方法有电弧焊,电渣焊、气体保护焊和电阻焊等 焊缝连接形式按构件的相对位置可分为平接、搭接、T形连接和角接四种。() 钢结构的连接设计一 焊缝形式主要有对接焊缝和角焊缝。其中对接焊缝按受力方向可分为对接正焊缝和对接斜焊 缝;角焊缝长度方冋垂直于力作用方冋的称正面角焊缝,平行于力作用方向的称侧面角焊缝 焊缝缺陷和焊缝等级 焊缝中可能存在裂纹、气孔、烧穿、夹渣、未焊透、咬边、焊瘤等缺陷。() 《钢结构工程施工质量验收规范》(GB5α205)规定,焊缝依其质量检査标准分为三级,其中 级焊缝只要求通过外观检査,即检査焊缝实际尺寸是否符合设计要求和有无看得见的裂纹,咬 边等缺陷。对于重要结构或要求焊缝金属强度等于被焊金属强度的对接焊缝,必须进行一级或二 级质量检验,即在外观检査的基础上再做无损检验。其中二级要求用超声波检验每条焊缝的20% 长度,且不小于200mm;一级要求用超声波检验每条焊缝全部长度,以便揭示焊缝内部缺陷 焊缝代号 焊缝符号主要由图形符号、辅助符号和引出线等部分组成。()()
3.1 钢结构的连接方法 在传力过程中，连接部位应有足够的强度。被连接件间应保持正确的位置，以满足传力和使 用要求。 钢结构的连接通常有焊接，铆接和螺栓连接三种方式（图3-1）。 3.2 焊接连接的特性 钢结构常用的焊接方法有电弧焊，电渣焊、气体保护焊和电阻焊等。 焊缝连接形式按构件的相对位置可分为平接、搭接、T形连接和角接四种。（图3-2） 焊缝形式主要有对接焊缝和角焊缝。其中对接焊缝按受力方向可分为对接正焊缝和对接斜焊 缝；角焊缝长度方向垂直于力作用方向的称正面角焊缝，平行于力作用方向的称侧面角焊缝。 焊缝缺陷和焊缝等级 焊缝中可能存在裂纹、气孔、烧穿、夹渣、未焊透、咬边、焊瘤等缺陷。（图3-3） 《钢结构工程施工质量验收规范》（GB50205）规定，焊缝依其质量检查标准分为三级，其中 三级焊缝只要求通过外观检查，即检查焊缝实际尺寸是否符合设计要求和有无看得见的裂纹，咬 边等缺陷。对于重要结构或要求焊缝金属强度等于被焊金属强度的对接焊缝，必须进行一级或二 级质量检验，即在外观检查的基础上再做无损检验。其中二级要求用超声波检验每条焊缝的20％ 长度，且不小于200mm；一级要求用超声波检验每条焊缝全部长度，以便揭示焊缝内部缺陷。 焊缝代号 焊缝符号主要由图形符号、辅助符号和引出线等部分组成。 （表3-1a） （表3-1b） 3 钢 结 构 的 连 接 设 计 3 钢结构的连接设计
33对接焊缝的构造和计算 对接焊缝按坡口形式分为I形缝、V形缝、带钝边单边ν形缝、带钝边ⅴ形缝(也叫Y形缝)、 带钝边U形缝、带钝边双单边V形缝和双Y形缝等」 对基焊缝计算 对接焊缝的应力分布情况基本上与焊件相同。可用计算焊件的方法计算对接焊缝。对于重要 的构件,按一、二级标准检验焊缝质量,焊缝和构件等强,不必另行计算,只有对三级焊缝,才 需要计算。 (1)轴心受力的对接焊缝 钢 a=N/(l1)s或^。 (3-1) 式中N轴心拉力或压力的设计值 的 ——焊缝计算长度,当釆用引弧板施焊时,取焊缝实际长度;当无法采用引弧板时,每条 连接设计 焊缝取实际长度减去2; t—在对接接头中为连接件的较小厚度,不考虑焊缝的余高;在T形接头中为腹板厚度 ∫,∫"-—对接焊缝的抗拉、抗压强度设计值。抗压焊缝和质量等级为一、二级的抗拉焊缝与母 材等强,三级抗拉焊缝强度为母材的85%。 (2)受弯、受剪的对接焊缝计算 =M/Ww≤f (3-2) z=V/(l1)≤八 (3-3)
3.3 对接焊缝的构造和计算 对接焊缝按坡口形式分为I形缝、V形缝、带钝边单边V形缝、带钝边V形缝（也叫Y形缝）、 带钝边U形缝、带钝边双单边V形缝和双Y形缝等。（图3-4） 对基焊缝计算 对接焊缝的应力分布情况基本上与焊件相同。可用计算焊件的方法计算对接焊缝。对于重要 的构件，按一、二级标准检验焊缝质量，焊缝和构件等强，不必另行计算，只有对三级焊缝，才 需要计算。 （1）轴心受力的对接焊缝 ＝N／（lwt）≤f w t或f w c (3-1) 式中 N ——轴心拉力或压力的设计值； lw ——焊缝计算长度，当采用引弧板施焊时，取焊缝实际长度；当无法采用引弧板时，每条 焊缝取实际长度减去2t； t ——在对接接头中为连接件的较小厚度，不考虑焊缝的余高；在T形接头中为腹板厚度; f t w， f c w——对接焊缝的抗拉、抗压强度设计值。抗压焊缝和质量等级为一、二级的抗拉焊缝与母 材等强，三级抗拉焊缝强度为母材的85%。 （2）受弯、受剪的对接焊缝计算 ＝M／Ww ≤ f w t (3-2) ＝VS／（Iwt ）≤ f w V (3-3) (3-4) 3 钢 结 构 的 连 接 设 计 w zs t 3 1.1f 2 B 2 = B +