项目9-钢结构设计

单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,陕西铁路工程职业技术学院,陕西铁路工程职业技术学院,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,道路桥梁工程技术专业,钢筋混凝土结构计算,Calculation of Reinforced Concrete Structures,钢结构设计,2,项目任务,钢结构的,特点,；,钢结构的,发展；,钢结构对材料的要求及,主要性能,；,钢结构的,连接方式,。,目标,能够,了解,钢结构,的特点,能够,认识,钢,结构的发展方向及主要性能,目标,能够,掌握,钢结构的连接方法及各自的特点,目标,3,能力目标,重点和难点,识别钢结构与砼结构异同,下图是什么？,钢结构是将钢板、圆钢、钢管、钢索、各种型钢等钢材，经加工、连接、安装而组成的工程结构。,4,思考,图,9,.,1 2008,北京奥运会国家体育场“鸟巢”,.,钢结构有哪些特点？,.,钢结构与砼结构有何区别？,5,任务一：,认识,钢结构,钢材的强度高于砼,6,7,制造简单，施工方便，装配性好,8,钢桥,9,埃菲尔铁塔,位于香港九龙综合开发区，建筑面积,51.09,万平方米，,101,层，高度,490,米，钢结构总重,3.2,万吨。中国香港第一高楼。,10,香港环球贸易广场,中央电视台新台址建设工程,CCTV,主楼建筑高度,234m,，地上,52,层，总建筑面积,50,万。主楼由两座整体向内双向倾斜的塔楼通过底部裙楼和顶部的,L,型悬臂连成一体，构成一个折角门式建筑，塔楼从底部到顶部倾斜距离达,36.955m,。外框筒由双向倾斜,6,的重型钢柱、边梁和支撑形成的以蝶形节点为主的三角形网状结构体系。,11,钢材特点,钢材强度高,塑性好、韧性高,材料匀质各向同性，计算可靠,焊接性能好,制造简单，施工方便，宜于装配,密闭不渗漏,易于锈蚀，应采取防护,耐热性好，防火性差。,答案解析,12,.,砼特点：,就地取材,造价低,耐久性好,耐火性好,可模性好,整体性好,自重大,抗裂性差,.,钢结构的发展趋势有哪些？,.,能否举例说出几种代表建筑？,13,任务二：,了解钢结构的发展趋势,钢结构的特发展趋势,高效能钢材的研究和应用,结构和构件计算的研究和改进,结构形式的革新,预应力钢结构的应用,空间结构的发展,钢混凝土组合结构的应用,高层钢结构的研究和应用,优化原理的应用,新型节点的应用,高效能钢材的研究和应用,南京大胜关长江大桥,是世界首座六线铁路大桥，,钢结构总量高达三十六万吨,，首次采用了,Q420qE,级高强度、高韧性与良好焊接性能的新型钢材,，主桥钢梁首次采用了三片主桁承重结构、正交异性钢桥面板，研制使用了四百吨全回转浮吊、大扭矩钻机、七十吨变坡爬行架梁吊机和高七十余米、重两千余吨的三层吊索塔架等大量新材料、新结构、新设备、新工艺。,15,结构和构件计算的研究和改进,现行钢结构设计规范采用以,概率理论为基础的极限状态设计方法,，用,可靠指标度量结构的可靠度,，以,分项系数的设计表达式进行计算,。,运用各种工程计算软件。,16,结构形式的革新,薄壁型钢结构,悬索结构,膜结构,树状结构,开合结构,折叠结构,悬挂结构等,17,预应力钢结构的应用,张弦梁,18,弦支穹顶,空间结构的发展,19,国家大剧院,钢混凝土组合结构的应用,20,高层钢结构的研究和应用,21,优化原理的应用,由于电子计算机的逐步普及，促使结构优化设计得到相应的发展。,我国编制的钢吊车梁标准图集，就是把耗钢量最小的条件作为目标函数，把强度、刚度、稳定性等作为约束条件，用计算解得优化的截面尺寸，比过去的标准设计节省钢材,5%,10%,。,目前优化设计已逐步推广到塔桅结构、空间结构设计等方面。,22,新型节点的应用,23,图,9.6,新型节点的应用,(a),螺栓球节点,(b),焊接球节点,(c),铸钢节点,(d),树状结构节点,(e),相贯节点,.,钢材的主要性能有哪些？,.,钢结构连接方式有哪些，各有何特点？,24,任务三：了解钢材的,主要性能,及掌握钢结构,连接方式,【,钢结构材料的要求,】,强度要求,塑性、韧度要求,耐疲劳及适用性要求,冷、热加工性能及焊接要求,生产与价格要求,解析,【,钢材破坏形式及主要性能,】,破坏形式,塑性破坏,脆性破坏,主要性能,力学性能,焊接性能,耐久性能,钢结构的连接,26,(a),焊缝连接,;(b),铆钉连接,;(c),螺栓连接,图,9.7,钢结构的连接方法,焊缝连接,优点：,构造简单，任何形式的构件都可直接相连；用料经济，不削弱截面；制作加工方便，可实现自动化操作；连接的密闭性好，结构刚度大。,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使受压构件承载力降低；焊接结构对裂纹很敏感，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。,27,铆钉连接,铆钉连接由于构造复杂、费钢费工，现已很少采用。但是铆钉连接的塑性较好、韧度较高，传力可靠，质量易于检查，在一些重型和直接承受动力荷载的结构中，有时仍然采用。,28,螺栓连接,（,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,4.6,级：,抗拉强度不小于,400N/mm,2,，,屈服点与抗拉强度之比为,0.6,。,29,螺杆公称直径,/mm,12,16,20,22,24,27,30,螺栓孔公称直径,/mm,13.5,17.5,22,24,26,30,33,表,9,1 C,级螺栓孔径,螺栓连接,（,2,）,高强,螺栓连接,类型：,一种是只依靠摩擦阻力传力，并以剪力不超过接触面摩擦力作为设计准则，称为摩擦型连接；,另一种是允许接触面滑移，以连接达到破坏的极限承载力作为设计准则，称为承压型连接。,适用性,摩擦型连接螺栓的剪切变形小，弹性性能好、施工较简单、可拆卸、耐疲劳，特别适用于承受动力荷载的结构。,承压型连接的承载力高于摩擦型的，连接紧凑，但剪切变形大，故不得用于承受动力荷载的结构中。,30,焊接方法和焊缝连接形式,1.,钢结构常用焊接法,手工电弧焊,埋弧焊,气体保护焊,31,焊缝连接形式及焊缝形式,焊缝连接形式,32,(a),对接连接,;(b),用拼装盖板的对接连接,;,(c),搭接连接,;(d),、,(e)T,形连接；,(f),、,(g),角部连接,图,9.10,焊缝连接的形式,焊缝连接形式及焊缝形式,焊缝形式,33,(a),正对接焊缝,(b),斜对接焊缝,(c),角焊缝,图,9.11,焊缝形式,焊缝连接形式及焊缝形式,焊缝形式,34,图,9.12,连续角焊缝和间断角焊缝,焊缝连接形式及焊缝形式,焊缝形式,35,(a),平焊,(b),横焊,(c),立焊,(d),仰焊,图,9.13,焊缝施焊位置,焊缝缺陷及焊缝质量检验,（,1,）焊缝缺陷,常见的缺陷有裂纹、焊瘤、烧穿、弧坑、气孔、夹渣、咬边、未熔合、未焊透等,36,(a),裂纹,(b),焊瘤,(c),烧穿,(d),弧坑,(e),气孔,(f),夹渣,(g),咬边,(h),未熔合,(i),未焊透,图,9.14,焊缝缺陷,焊缝缺陷及焊缝质量检验,（,2,）焊缝质量检验,焊缝质量检验一般包括,外观检查,和,内部无损检验,，前者检验外观缺陷和几何尺寸，后者检查内部缺陷。,检验方法：,内部无损检验目前广泛采用,超声波检验,，其使用灵活、经济，对内部缺陷反应灵敏，但不易识别缺陷性质。有时还采用,磁粉检验,、,荧光检验,等较简单的方法作为辅助检验方法。此外还可采用,X,射线或,射线透照,或,拍片方法,，其中,X,射线方法应用较广,。,37,焊缝缺陷及焊缝质量检验,焊缝等级：,一级、二级和三级。,三级焊缝只要求对全部焊缝作外观检查且符合三级质量标准；,一级、二级焊缝则除外观检查外，还要求一定数量的超声波检验并符合相应级别的质量标准。,38,焊缝缺陷及焊缝质量检验,（,3,）焊缝质量等级的选用,需要进行疲劳计算的构件中，垂直于作用力方向的横向对接焊缝受拉时应为一级，受压时应为二级。,在不需要进行疲劳计算的构件中，由于三级对接焊缝的抗拉强度有较大变异性，其设计值为主体钢材的,85%,左右，所以，凡要求与母材等强度的受拉对接焊缝应不低于二级；受压时难免在其他因素影响下使焊缝中有拉应力存在，故宜为二级。,39,焊缝缺陷及焊缝质量检验,（,3,）焊缝质量等级的选用,重级工作制和起重量,的中级工作制吊车梁的腹板与上翼缘板之间，以及吊车桁架上弦杆与节点板之间的,T,形接头焊透的对接与角接组合焊缝，不应低于二级。,由于角焊缝的内部质量不易探测，故规定其质量等级一般为三级，只对直接承受动力荷载且需要验算疲劳和起重量,的中级工作制吊车梁才规定角焊缝的外观质量为二级。,40,角焊缝的构造,1.角焊缝的形式和强度,41,图,9.16,直角角焊缝截面,角焊缝的构造,角焊缝的形式和强度,42,图,9.17,斜角角焊缝截面,图,9.18,侧面角焊缝的应力状态,角焊缝的构造,2.角焊缝的构造要求,（1）最大焊脚尺寸要求,43,角焊缝的构造,2.角焊缝的构造要求,（2）最小焊脚尺寸,44,（,3,）侧面角焊缝的最大计算长度,角焊缝的构造,2.角焊缝的构造要求,（4）角焊缝的最小计算长度不得小以下值：,45,【,钢结构的连接,】,焊接,铆钉连接,螺栓连接,解析,【,焊接方法,】,手工电弧焊,埋弧焊,气体保护焊,本节小结,【,认识,钢结构,】,【,了解,并,掌握,钢结构连接,】,特点,发展趋势,材料要求,破坏形式及主要性能,钢结构连接方式；,焊接方法和焊缝连接形式,角焊缝构造,47,48,1.,钢结构有哪些特点；举例说明；,2.,钢结构的连接形式及各自的特点。,作 业 卡 片,谢谢收看,