k
E (能) A(净面积)
钢材的冷弯性能 三、钢的可焊性、抗蚀性和防腐措施 钢的可焊性、抗蚀性和防腐措施是钢经焊接后质量如何是否有裂缝，夹渣， 强度是否低以焊接前。 焊接结构的失事往往是由于钢材的可焊性不良，在低温或受动载时发生脆断，
故对于重要的受动载结构，应对所用钢材进行可焊性的鉴定。 钢材的锈蚀使承载力降低。 影响因素：①环境；②结构型式（最好不要做成 L ） ；③材料种类 防锈措施：①刷漆；②镀锌、铬；③电化学保护。
y 向也产生了应力。力线密的地方，应力↑如果取孔边附近一块单元来看。虽是平
向受力，但由于应力集中产生了 y 向的力，强度虽然提高了，但塑性变坏了，局部 地方就会变脆， y 阻止了 x 方向的变形，要增加变形，就得加大 x ，所以强度提 高了。但我们不能利用所增加的强度，我们害怕钢材变脆，应力集中是我们不希 望的，应尽量避免，例如构件截面突变的应做成渐变的。 四、间歇重复荷载的影响（冷作硬化） ①定义，由于先前加荷载残余变形使钢的弹性范围极高和塑性降低的现象， 如冷拉钢丝。 ②不利之处， 钢材变脆。 ③对冲孔，切割等冷加工的措施。 五、连续性重复荷载的影响——钢的疲劳 1、一般概念，疲劳是一种常见的现象，在每次转变中都使它的法向应力由拉
时，钢的弹性模量会下降，强度减小，使钢结构失去工作能力，因而接近高温的 结构需要增加隔热措施。 二、钢结构的应用 1、 大跨度： 如武汉长江大桥 50 年代建代， 正桥钢桁架为 9 孔， 每孔跨度 128m， 正桥全长 1155.5m。又如北京人民大会堂，很多重要结构都采用了钢结构，其中万 人会议厅跨度达 61m，重庆北碚朝阳桥，嘉陵江大桥（88 米一跨）都是钢结构的 桥。61 年北京工人体育馆采用 94m 的屋盖结构，能容纳 1.5 万人；67 年首都体育 馆采用跨度 99m 的平板网架结构，1.5 万人；73 年上海体育馆采用平板网架结构 110m。 2、活动式结构：如钢闸门，起重机等，对于这一类需要移动和转动的结构， 可以充分发挥自重较轻的优点，从而能大大降低启闭设备的造价和运转所需要的 动力，同时也发挥钢材抗振性能好的优点，因为活动或结构不可避免地要承受一 定的动荷载。 3、可拆卸的结构：由于钢结构不仅重量轻，还可以用螺栓和其它便于拆卸的 手段来连接。因此需要搬迁和周转使用的结构，如建筑工地生产和生活用房的骨 架，装配式的混凝土搅拌机等常用钢结构。 4、密闭结构（如闸门、压力钢管、储液罐、储气罐等）用钢板制作这类结构 不易漏水、气和油，密闭性好。 三、设计要求 安全、适用、经济、美观，这便是进行工程结构评价所用的指标。 安全——主要指结构在承受工作荷载方面，对于各种破坏状态都具有必要的 安全度。 适用——满足使用要求，保养方便。 经济——省材、省工、省时、造价低。 美观——结构应和周围环境协调。 要做到这几点，设计工作者应该重视采用先进的设计理论和计算方法，例如 尽量使构件型式和规格标准化和统一化从而减轻设计制造和安装的工作量，以达 到降低造价的目的。 前面提到钢结构是由梁、柱、桁架、板等基本构件组成，所以本课的内容要 学、梁、柱、桁架的设计，以及各种构件的连接（不能象搭积木那样） ，还要讲钢 的材料，最后接水工专业课，学习水工钢闸门，这就是本课程的主要内容。一、 钢材，二、连接，三、梁，四、压杆，五、桁架，六、水平面钢闸门。
§ 1—2 钢的组织和化学成分等对钢材性能的影响
一、组织构造 钢的内部组织构造是直接影响钢材性能的主要因素，低碳钢的组织构造主要 是由铁素体和少量珠光体构成。 钢的基本组织 铁素体：碳溶解于 Fe 中所形成的固溶体（接近于纯铁） 。强度低，塑性高， 如果钢中铁素体的晶粒越细，珠光体网状层分布越密越均匀，则钢的质量愈好， 强度与塑性，特别是冲击韧性都有所提高。 渗碳体：碳与铁相互作用形成的化合物 Fe3C （含 C 6.67% ） 。 珠光体：由铁素体与渗碳体组成的共析体。强度高，塑性低。可根据组织构 造解释低碳钢的屈服现象。 二、化学成份 ①主要成份， Fe, C , S , P, O, N , Mn, S i , C u ，引起钢材热脆，降低热加工性能和 焊接性能，并降低塑性冲击韧性和疲劳强度。 C ——强度↑塑性↓，低碳钢 0.22% S ——易引起钢的热脆（焊接时脆）0.05% P ——易引起钢的冷脆（低温时脆）0.045%
①强度高→ s , b , s 值高可减轻结构的自重。 ②节约钢材、降低造价， b 高可增加结构的安全保障。 ③较高的塑性，韧性及耐久性，较高的塑性和韧性使结构在荷载作用下有足 够的应变能力，既可减轻结构脆性破坏倾向，又能通过较大的塑性变形，调整局 部应力高峰。较高的耐疲劳性则使结构具有较好的抵抗重复荷载的能力。 ④良好的工艺性能
绪
论
钢结构在各项工程中的应用极为广泛，如我们平时所遇到的钢厂房、钢桥、 塔架、桅杆、钢闸门、储液库等，钢结构是由单独的构件，例如梁、桁架、柱和 板等组成，亦即由钢制成的杆件和薄板组成。 这些杆件和薄板用焊缝和螺栓等彼此连接成符合建筑物用途的结构综合体， 如上所提到钢桥等。从工程结构角度来看，钢结构是工程结构的一个分枝。 这些结构的不同之点就是材料不同，钢结构对应的材料是钢材、木结构对应 的材料是木材等等，由于材料不同，使其它们各有自己的特点。 一、钢结构的特点 1、结构自重轻 这里指的是钢结构轻。在同样的跨度，同样的载荷下，钢结构比钢筋混凝土 结构轻得多。主要是因为钢的强度高，故所需要的截面小。通常取材料的容重和 容 许 应 力 的 比 值 C /[ ] 作 为 衡 量 结 构 工 作 的 重 量 指 标 ； 钢 材 的
O, N ——形成气孔气泡，使钢性能变脆，是杂质； P, N 引起钢材冷脆降低塑
性，和冲击韧性，使钢的可焊性和冷弯性能变差。 M n , S i ——使钢强度↑，塑性影响不大，可影响可焊性，因此这些元素必须加 以限制。 C u ——能提高强度和抗腐蚀性，但过多易使表面热脆开裂，应限制。 M n , S i ——在钢中属于有利元素，在钢中加入适量的锰，除能消除 S , O ，使钢 热脆的影响外还能较显著地提高 s , b ，并能保证较好的塑性和冲击韧性，在钢中 的加入适量的硅，除用以脱氧外，还要以提高钢的 s , b 。 三、 （不讲） 四、时效硬化（老化） 1、定义：钢的性质随时间逐渐变脆的现象较为时效硬化。 2、原因：钢素体内溶有少量的 C、N，其溶解度随温度的降低而减小。当碳 逐渐以固溶体析出时，形成渗碳体和氧化物，从而加强了晶界的间层，使钢变硬
即使 1 s ， 但 zh
仍s， 可将 1 2 , 1 s , 2 0.5 s 代入来算。
3、异号平面应力，强度降低，塑性增加
exp ：钢梁
常用的工字形截面梁
2 zh 12 3 xy s
三、应力集中的影响 应力集中的影响是复杂应力状态的许多实例之一。在什么情况下要发生应力 集中呢？当构件截面有突变时要发生应力集中，构件没有突变时力线均匀，断面 应力也均匀， 当构件有孔洞时， 力线就会弯曲， 孔边应力就会增加， 不仅在 x 方向，
s 强度 ， b 塑性 ， j 韧性 b
① s —— 作为设计强度；② b —— 作为一种强度储备（因变形过大） ； ③ b ——塑性——表示钢材经受巨大的变形后尚不致破坏的能力；④钢兼有良好 的弹性与塑性，当 p 时， 与 成直线关系，又 p s E s 以前的应变都很 小，故在计算钢结构的强度时，可近似地将钢的弹性工作阶段提高到 s ，同时由 于低碳钢的流幅相当长，当应力达到屈服点而出现塑性流动时，钢由理想的弹性 转为理想的塑性体。 钢受压、受弯的性能→ s、E、u 与受拉图。 钢受剪的性能→ s 0.58 3 ， G 8.1 10 5 kg / cm 2 。 钢材的脆断，脆断发生条件、危害，脆断同韧性的关系，冲击韧性的测定。 ∵构件内能的增加=外力所作的功 用 k 表示
不出现裂纹 可焊性 工艺性能 强度不低于以前 冷热加工性 (加工后不要有什么影响 )
此外，还要根据具体情况要求钢材具有耐腐蚀的能力。 二、建筑钢的主要机械能性 钢材的工作大致可分为：弹性，塑性（屈服） 、自强和破坏四个阶段，其中：
s、 b、 b、 k 是用来衡量钢材强度，塑性，韧性的指标。
第一章
§ 1—1
பைடு நூலகம்
钢结构的材料
建筑钢的种类和性能
一、种类 钢结构的材料一般都采用建筑钢。建筑钢按其化学性能可分为： 1）普通碳素钢，主要成份为铁与少量的碳。在钢结构中常采用含碳量低于 0.22%的低碳钢，其中又以 3 号的钢为最常用。 2）普通低合金钢，除主要含铁与 C 外，尚含有少量的合金素如锰，钛、硅等。 其合金元素总量一般不超过 3%，故称为低合金钢。其中以 16Mn 钢为最常用。 二、主要性能 1、钢结构对材料的要求
C s 5.0 10 41 / 米 ， C w 6.0 10 4 ， C c 40 10 4 所以钢结构与其它结构相比是
自重较轻的结构，因而也便于运输和安装。 2、可靠性较高（相对于其它结构） 因为钢有下列特点，塑性好，韧性好，比较符合各项同性，是一种理想的弹 塑性体。 塑性好的意思是钢结构在破坏前有很大的变形。如果脆性材料（如粉笔）破 坏前就无预兆， （胶皮变形很大） 。 理想的弹塑性体。 假如设计施工没问题，则钢结构就比较可靠，比较符合各项同性（宏观看） 。 钢的抗拉、压的强度是相等的，而混凝土的 c 和 t 是不同的，木材也有横纹 和顺纹之分，各项强度也不相同。 韧性好指的是指成承受动载的性能好 3、制造容易、安装方便 钢结构所用的材料单纯而且是成材，加工比较简便，并且能使用机械操作， 因此大量的钢结构一般是在专业化的金属结构件做成构件，精确度较高，用钢筋 混凝土时则需要立模，扎筋等。钢结构的连接采用焊接和螺栓连接，在短期内使 用的工程。 4、施工周期短 由于钢结构构件制造的机械化，自动化程度高，且装配速度快，因此它的施 工速度快，周期短，不象钢筋混凝土，需要养护，一个工厂，如果早建好一年就 比晚建好一年的经济效益大，一个旅店也是如此。比采用钢筋混凝土结构可提前 竣工，提交。 5、抗震性好 对同样没有考虑抗震措施时，钢结构比混凝土结构和砖石结构抗震性好。 钢结构也有下列缺点： 耐腐蚀性和耐火性能差，钢结构容易生锈→油漆→带来维护的问题，对高塔 的维护要高空作业。现在日本有种涂料，一次能用 10 年，当温度高于 500~600℃