《钢结构基础》课程总结

《钢结构基础》是一门重要的专业课程，通过对这门专业课程的学习我们要达到以下几点目标：掌握钢结构的特点和钢结构的应用范围；理解钢结构按极限状态的设计方法，掌握其设计表达式的应用；初步了解钢结构的主要结构形式；了解钢结构在我国的发展趋势；为进一步深入学习钢结构知识打下基础。

一、钢结构的概念、特点及应用

由型钢和钢板连接成基本构件，然后运至现场组装成整体结构形式，称为钢结构。钢结构具有以下集中特点：①轻质高强；②塑性韧性好；③施工周期短；④材质均匀；⑤气密性和水密性好；⑥耐腐蚀性差；⑦耐火但不耐热；⑧低温冷脆。

钢结构的合理应用范围主要取决于钢结构本身的特性，从技术角度看，钢结构的合理应用范围包括以下几个方面：①大跨度结构；②重型厂房结构；③受动力荷载影响的结构；④可拆卸的结构；⑤高耸结构和高层建筑；⑥容器和其他构筑物；⑦轻型钢结构。

二、钢结构的极限状态

《钢结构设计规范》除疲劳计算外，采用以概率理论为基础的极限状态设计方法，用分项系数的设计表达式进行计算。当结构或其组成部分超过某一特定状态就不能满足设计规定的某一功能要求时，此特定状态就称为该功能的极限状态。     

1、承载能力极限状态：包括构件和连接的强度破坏、疲劳破坏和因过度变形而不适于继续承载，结构和构件丧失稳定，结构转变为机动体系和结构倾覆。 

2、正常使用极限状态：包括影响结构、构件和非结构构件正常使用或外观的变形，影响正常使用的振动，影响正常使用或耐久性能的局部损坏。

三、钢结构的材料 

1．对钢结构用钢的基本要求 

（1）较高的抗拉强度，和屈服点；         

（2）较高的塑性和韧性；  

（3）良好的工艺性能； 

（4）根据具体工作条件，有时还要求钢材具有适应低温、高温和腐蚀性环境的能力。     

2．钢材的主要性能

（1）强度性能     

比例极限；屈服点；抗拉强度或极限强度。

（2）塑性性能     

伸长率：试件被拉断时的绝对变形值与试件原标距之比的百分数，称为伸长率。

（3）冷弯性能    

冷弯性能由冷弯试验确定。试验时使试件弯成l80°，如试件外表面不出现裂纹和分层，即为合格。冷弯性能合格是鉴定钢材在弯曲状态下的塑性应变能力和钢材质量的综合指标。 

（4）冲击韧性    

韧性是钢材强度和塑性的综合指标。由于低温对钢材的脆性破坏有显著影响，在寒冷地区建造的结构不但要求钢材具有常温（20℃）冲击韧性指标，还要求具有负温（0℃、-20℃或-40℃）冲击韧性指标，以保证结构具有足够的抗脆性破坏能力。

3.钢材的选择 

选择钢材时考虑的因素有：     

1）结构的重要性：重要结构应考虑选用质量好的钢材；一般工业与民用建筑结构，可选用普通质量的钢材。

2）荷载情况：直接承受动力荷载的结构和强烈地震区的结构，应选用综合性能好的钢材；一般承受静力荷载的结构则可选用价格较低的Q235钢。     

3）连接方法：焊接结构对材质的要求应严格一些。 

4）结构所处的温度和环境：在低温条件下工作的结构，尤其是焊接结构，应选用具有良好抗低温脆断性能的镇静钢。 

5）钢材厚度：厚度大的焊接结构应采用材质较好的钢材。

四、轴心受力构件

（一）轴心受力构件的强度和刚度

1．轴心受力构件的强度计算

轴心受力构件的强度是以截面的平均应力达到钢材的屈服点为承载力极限状态   

                           

2．轴心受力构件的刚度计算   

轴心受力构件的刚度是以限制其长细比保证

                                            

（二）轴心受压构件的整体稳定

1．理想轴心受压构件的屈曲形式

理想轴心受压构件可能以三种屈曲形式丧失稳定：

①弯曲屈曲  双轴对称截面构件最常见的屈曲形式。

②扭转屈曲  长度较小的十字形截面构件可能发生的扭转屈曲。

③弯扭屈曲  单轴对称截面杆件绕对称轴屈曲时发生弯扭屈曲。

2．理想轴心受压构件的弯曲屈曲临界力

若只考虑弯曲变形，临界力公式即为著名的欧拉临界力公式，表达式为

 N_E==  

（三）轴心受压构件的局部稳定

一般组成轴心受力构件的板件的厚度与板的宽度相比都较小，如果这些板件过薄，则在压力作用下，板件将离开平面位置而发生凸曲现象，这种现象称为板件丧失局部稳定。

五、钢结构的连接

（一）螺栓连接

螺栓连接分普通螺栓连接和高强度螺栓连接两大类

1、普通螺栓连接 

普通螺栓分为A、B、C三级。A级与B级为精制螺栓，C级为粗制螺栓。A、B级精制螺栓表面光滑，尺寸准确，对成孔质量要求高，制作和安装复杂，价格较高，已很少在钢结构中采用。A、B级精制螺栓的区别仅是螺栓杆长度不同。C级螺栓一般可用于沿螺栓杆轴受拉的连接中，以及次要结构的抗剪连接或安装时的临时固定。

2、高强度螺栓连接     

高强度螺栓连接有摩擦型连接和承压型连接两种类型。 

（1）摩擦型连接：只依靠被连接板件间强大的摩擦力传力，以摩擦力被克服作为连接承载力的极限状态。为了提高摩擦力，对被连接件的接触面应进行处理。 

（2）承压型连接：允许接触面发生相对滑移，以栓杆被剪坏或被承压破坏作为连接承载力的极限状态。     

高强度螺栓性能等级包括8.8级和10.9两种。摩擦型连接的螺栓孔径比螺栓公称直径d大1.5-2.0mm，承压型连接的螺栓孔径比螺栓公称直径d大1.0-1.5mm；承压型连接的承载力比摩擦型连接高，可节约螺栓。但剪切变形大，故不得用于承受动力荷载的结构中。

（二）焊接

钢结构中一般采用的焊接方法有：电弧焊、电渣焊、气体保护焊和电阻焊等。

1、焊缝连接的优缺点

（1）优点：焊件间可直接相连，构造简单，制作加工方便；不削弱截面，用料经济；连接的密闭性好，结构刚度大；可实现自动化操作，提高焊接结构的质量。

（2）缺点：在焊缝附近的热影响区内，钢材的材质变脆；焊接残余应力和变形使受压构件承载力降低；焊接结构对裂纹很敏感，低温时冷脆的问题较为突出。

2、焊缝的形式

（1）角焊缝

角焊缝按其截面形式可分为直角角焊缝和斜角角焊缝。两焊脚边的夹角为90°的焊缝称为直角角焊缝，直角边边长hf称为角焊缝的焊脚尺寸，he＝0.7hf为直角角焊缝的计算厚度。斜角角焊缝常用于钢漏斗和钢管结构中。对于夹角大于135°或小于60°的斜角角焊缝，不宜用作受力焊缝（钢管结构除外）。

（2）对接焊缝

坡口形式与焊件厚度有关。当焊件厚度很小（手工焊6mm，埋弧焊10mm）时，可用直边缝。对于一般厚度（t=10～20mm）的焊件可采用具有斜坡口的单边V形或V形焊缝。斜坡口和离缝c共同组成一个焊条能够运转的施焊空间，使焊缝易于焊透；钝边p有托住熔化金属的作用。对于较厚的焊件（t＞20mm），则采用U形、K形和X形坡口。对于V形缝和U形缝需对焊缝根部进行补焊。对接焊缝坡口形式的选用，应根据板厚和施工条件按现行标准《建筑结构焊接规程》的要求进行。凡T形，十字形或角接接头的对接焊缝称之为对接与角接组合焊缝。

 

第二篇：钢结构课程总结

                                         

钢结构基础

课程总结

专业班级：    11级工程管理（1）班                 

姓    名：                                                  

学    号：                                                                           

指导教师：                                                 

   

 

      

      

           

20年  月  日     

钢结构基础课程总结

本学期，我又接触了一门专业课程———《钢结构基础》。这门课程的前几节课中，主要是对钢结构的一个概述，主要上的是一些概念性的东西，所以以为这门课程不会很难，但是直到上到后面第三、四、七这几章的时候才发现这门课程没有想象中的简单，还是需要花一些时间来学习的。通过这门课程的学习，我发现这门课程和材料力学联系的很紧密，但是由于在大一的时候材料力学这门课程学习的时候不是很扎实，所以听起钢结构这门课程还是有点吃力的，所以，为了学好这门课程，只有结合材料力学来学习钢结构基础这门课程。通过学习，总算对钢结构这门课程的学习内容有了一定的了解。以下即是我对《钢结构基础》这门课程的课程总结。

第一章内容关于钢结构的一个概述。首先，主要是讲钢结构的特点和应用。钢结构有以下特点：材料的强度高，塑性和韧性好；材质均匀，和力学计算的假定比较符合；钢结构制造简便，施工周期短；钢结构质量轻；钢结构耐腐蚀性差；钢材耐热但不耐火。钢结构的应用范围主要有以下八个方面：大跨度结构；重型厂房结构；受动力荷载影响的结构；可拆卸的结构；高耸结构和高层建筑；容器和其他构筑物；轻型钢结构；钢和砼组合结构。其次，是钢结构的极限状态，钢结构的极限状态包括承载能力极限状态和正常使用极限状态。承载能力极限状态是指结构或构件达到了最大承载能力或出现不适于继续承载的变形，正常使用极限状态是指结构或构件达到了正常使用或耐久性能的某项规定限值。

第二章是钢结构的材料。首先是讲用作钢结构的刚才所必须具有的性能：较高的强度，足够的变形能力，良好的加工性能，另外，根据结构的具体工作条件，在必要时还应该具有适应低温、有害介质侵蚀以及重复荷载作用等的性能。其次，讲的就是钢材的主要性能极其鉴定，其中讲了反映钢材质量的五大力学指标：屈服强度，抗拉强度，伸长率，冷弯性能及冲击韧性。其次就是讲影响钢材性能的因素，这些因素包括化学成分的影响、成才过程的影响、冷加工硬化的影响、温度的影响和应力集中的影响。其中，在成才过程中还要注意其冶金缺陷，冶金缺陷包括偏析、非金属夹杂、气孔、裂纹和分层，偏析是指金属结晶后化学成分分布不均匀，非金属夹杂是指钢中含有如硫化物等杂质，气孔是指浇铸时由氧化亚铁与炭所生成的一氧化碳气体不能充分逸出而滞留在钢锭中形成的微小空洞，裂纹是由于冷却不均导致的，分层是由于非金属夹杂导致的。最后就是建筑钢材的类别及钢材的选用，其中要注意钢材选择时应考虑的因素：结构或构件的重要性，荷载性质（动载或静载），连接方法（焊接、铆接和螺栓连接）和工作条件。

第三章是构件的截面承载力———强度。首先是轴心受力构件的截面形式，主要有以下三种：热轧型钢截面，冷弯薄壁型钢截面，组合截面，其中，组合截面包括实腹式组合截面和格构式组合截面。其次是轴心受力构件的强度，对于轴心受拉构件可以通过公式来保证其强度，对于轴心受压构件的承载力一般是通过稳定来决定。第三个就是梁的强度计算，梁的强度计算有以下几个方面内容：梁的弯曲正应力，梁的剪应力，梁的扭转，梁的局部压应力和组合应力。第四个内容就是按强度条件选择梁截面，包括初选截面和强度验算，按强度条件选择梁截面主要是在满足抗弯能力条件下如何选出经济合理的截面，截面首先考虑是否有合适的轧制型钢截面。最后一个主要内容就是拉弯和压弯构件的应用和强度计算。

第四章内容是单个构件的承载能力———稳定性。首先是稳定的类别，根据屈曲后性能分为如下三类：稳定分岔屈曲，不稳定分岔屈曲和跃越屈曲。其次就是稳定问题的特点：多样性、整体性和相关性。第三个内容是轴心受压的整体稳定性，其中影响轴心受压构件的整体稳定性的主要因素有截面的纵向残余应力、构件的初弯曲、荷载作用点的初偏心和构件的端部约束条件。对轴心受压构件的整体稳定可以通过以下公式计算：来计算。另外影响轴心受压构件稳定系数的因素有长细比、截面类型（截面的一种初始缺陷）和钢号。第四个内容是实腹式柱和格构式柱的截面选择计算。第五个内容是梁的弯扭失稳。对于梁符合下列任一情况时，都不必计算梁的整体稳定性：有铺板（各种钢筋混凝土板和钢板）密铺在梁的受压翼缘上并与其牢固相连接，能阻止梁受压翼缘的侧向位移时；H型钢或工字型截面简支梁受压翼缘的自由长度与其宽度之比不超过规定限值时；箱型截面简支梁其截面尺寸满足h/b₀<=6且l₁/b₀不超过95(235/f_y)时，不必计算梁的整体稳定性。最后一个内容就是关于板件的稳定和屈曲后强度的利用。

第七章是钢结构的连接和节点构造。首先是钢结构连接的要求是连接部位应有足够的强度、刚度和延性，钢结构的连接方法可分为焊接、铆接、普通螺栓连接和高强度螺栓连接，其中对于普通螺栓连接抗剪时是依靠孔壁承压和栓杆抗剪来传力，高强度螺栓摩擦型连接只利用摩擦传力这一工作阶段。第二个内容是钢材焊接时的焊缝连接形式及焊缝形式。焊缝的连接形式按被连接构件间的相对位置分为平接、搭接、T型连接和角接四种，这些连接所采用的焊缝形式主要有对接焊缝和角焊缝。对接焊缝按所受力的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为正面角焊缝，平行于力作用方向的称为侧面角焊缝。焊缝按施焊位置分有俯焊、立焊、横焊和仰焊几种，俯焊的质量最易保证。第三个内容是对接焊缝的构造和计算，包括轴心受力的对接焊缝计算、受弯受剪的对接焊缝计算和轴力、弯矩、剪力共同作用时计算。第四个内容是角焊缝的构造和计算。最后一个内容是普通螺栓连接的构造和计算。这一部分一个主要内容是普通螺栓连接受剪的破坏情况：螺栓杆剪断、螺栓孔挤压变形、板件被拉断、板件被剪断以及螺栓杆弯曲，对于前三种破坏可以通过计算来保证，后面两种情况通过构造要求来保证。

    以上即为对《钢结构基础》这门课程的课程总结。以上课程总结只是对所学各章节的一些主要内容进行总结。