钢结构的特点.doc

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1、钢结构的特点：1.轻质高强2.塑性、韧性好3.各向同性，性能稳定4.可焊性5.不易渗漏6.制造简便，施工周期短7.耐腐蚀性差8.耐热但不耐火9.存在稳定性问题。应用范围：重型工业厂房，大跨度结构，高耸结构，和高层结构受动力荷载作用的结构，可拆卸和移动的结构，容器和管道，轻型钢结构其他建筑——支架等。钢结构的设计方法主要以概率极限状态设计法为主，对疲劳以及压力容器沿用以经验为主的容许应力设计法。钢材力学性能指标包括：抗拉强度FU反映钢材受拉时所能承受的极限应力，伸长率衡量钢材断裂前所具有的塑性形变能力指标，以试件破坏后在标定的长度内残余应

2、变表示，屈服点，断面收缩率衡量钢材塑性和韧性，冷弯性能判断钢材塑性变形能力和冶金质量和冲击韧性用于比较韧性的好坏。钢结构的破坏形式：1.塑性破坏。特征：构件应力超过屈服点，并且达到抗拉极限强度后，构件产生明显的变形。断口：色泽发暗。后果：在破坏前有很明显的变形，并有较长的变形持续时间，便于发现和补救。2.脆性破坏：在破坏前无明显变形，没有任何预兆。断口：平齐和呈有光泽的晶粒。后果：突然发生的，危险性大，应尽量避免。1）屈服点fy——应力应变曲线开始产生塑性流动时对应的应力（取屈服阶段波动部分的应力最低值），它是衡量钢材的承载能力和确定钢

3、材强度设计值的重要指标。（2）抗拉强度fu——应力应变曲线最高点对应的应力，它是钢材破坏前所能承受的最大应力。3）钢材的塑性——当应力超过屈服点后，钢材能产生显著的残余变形（塑性变形）而不立即断裂的性质。塑性好坏可用断面收缩率y和伸长率表示，通过静力拉伸试验得到。元素对钢结构性能的影响：碳（C）——钢材强度的主要来源，但是随其含量增加，强度增加，塑性、冷弯、冲击、抗疲劳降低，可焊性降低，抗腐蚀性降低。硫（S）——有害元素，引起热脆和分层。磷（P）——冷脆性。抗腐蚀性略有提高，但可焊性、塑性和韧性降低。锰（Mn）——合金元素。弱脱氧剂。与

4、S形成MnS，（熔点为1600℃），可以消除一部分S的有害作用，改善钢的冷脆倾向，但对焊接不利，不宜过多。硅（Si）——合金元素。是强脱氧剂，可细化精粒，提高强度，且不影响其它性能，但过量会恶化焊接性和抗锈性。钒（V）——合金元素。细化晶粒，提高强度，其碳化物具有高温稳定性，适用于受荷较大的焊接结构。氧（O）——有害杂质。降低钢材的力学性能，特别是降低韧性，还有促进钢材的时效敏感性，使热脆性增加，可焊性变差。氮（N）——有害杂质。使钢材塑性下降，韧性显著下降，加剧钢材的时效敏感性和冷脆性。冶金缺陷的影响：偏析金属结晶后化学成分分布不均匀

5、的现象。主要是硫、磷偏析，其后果是偏析区钢材的塑性、韧性、可焊性变坏。非金属夹杂指钢材中的非金属化合物，如硫化物、氧化物，他们使钢材性能变脆。裂纹钢材中存在的微观裂纹。气泡浇铸时由FeO和C作用所生成的CO气体不能充分逸出而滞留在钢锭那形成的微小空洞。分层浇铸时的非金属夹杂在轧制后可能造成钢材的分层。影响钢材性能的因素：化学成分的影响。冶金缺陷的影响，荷载的影响，构造缺陷的影响，温度的影响，硬化时间和间歇的影响，残余应力的影响。防止脆性断裂的方法：合理设计，正确制造，合理使用。钢材在循环荷载作用下，应力虽然低于极限强度，甚至低于屈服强度

6、，但仍然会发生断裂破坏，这种破坏形式就称为疲劳破坏。1.破坏过程：裂纹的形成----裂纹的扩展----最后的迅速断裂而破坏。2.破坏特点疲劳破坏时的应力小于钢材的屈服强度，钢材的塑性还没有展开，属于脆性破坏。疲劳破坏的断口与一般脆性破坏的断口不同。一般脆性破坏后的断口平直，呈有光泽的晶粒状或人字纹。而疲劳破坏的主要断口特征是放射和年轮状花纹。疲劳对缺陷十分敏感。影响疲劳破坏的主要因素：应力幅，循环次数，缺陷。提高疲劳强度和疲劳寿命的措施：（ａ）采取合理构造细节设计，尽可能减少应力集中；（ｂ）严格控制施工质量，减小初始裂纹尺寸；（ｃ）采取

7、必要的工艺措施如打磨、敲打等。连接：连接的形式有焊接连接，铆钉连接，螺栓连接，轻型钢结构用的紧固件连接。焊缝的连接形式有：对接，搭接，T形连接，角部连接。对接焊缝按受力方向分为正对接焊缝，和斜对接焊缝，角焊缝分为正面角焊缝，侧面角焊缝和斜角焊缝。焊缝连接优点：用料经济，不削弱截面；构造简单，任何形式的构件都可直接相连；连接的密闭性好，结构刚度大；制作加工方便，可实现自动化操作；焊缝连接缺点：在焊缝附近的热影响区内，钢材的金相组织发生改变，导致局部材质变脆；焊接残余应力和残余变形，对结构工作不利，使受压构件承载力降低；焊接结构对裂纹很敏感

8、，局部裂纹一旦发生，就容易扩展到整体，低温冷脆问题较为突出。焊接方法可以分为两大类，即熔化焊（手工电弧焊、自动埋弧焊、气焊、电渣焊）和压力焊。手工电弧焊设备简单，操作灵活方便，适用于任意空间位置的焊接，特别