鋼結(jié)構(gòu)常識(shí)總結(jié)
一、鋼結(jié)構(gòu)的特點(diǎn)：
1.鋼結(jié)構(gòu)自重輕
2.鋼結(jié)構(gòu)工作可靠性高
3.鋼具有良好的抗振性和抗沖擊性
4.鋼結(jié)構(gòu)制造的工業(yè)化程度相對(duì)較高
5.鋼結(jié)構(gòu)可以準(zhǔn)確快速地組裝
6.制造密封結(jié)構(gòu)是容易的
7.鋼結(jié)構(gòu)容易腐蝕
8.鋼結(jié)構(gòu)的耐火性差
二、常用鋼種和鋼結(jié)構(gòu)的性能
1.碳素結(jié)構(gòu)鋼：Q195、Q215、Q235、Q255、Q275等。
2.低合金高強(qiáng)度結(jié)構(gòu)鋼
3.優(yōu)質(zhì)碳素結(jié)構(gòu)鋼和合金結(jié)構(gòu)鋼
4.特殊用途鋼
三、鋼結(jié)構(gòu)材料選擇的原則
鋼結(jié)構(gòu)的選材原則是在一定條件下保證承重結(jié)構(gòu)的承載力，防止脆性破壞，根據(jù)結(jié)構(gòu)重要性、荷載特性、結(jié)構(gòu)形式、受力狀態(tài)、連接方法、鋼材厚度和工作環(huán)境等因素綜合考慮。
《鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范》 GB50017-2003中提出的四種鋼模型是“合適”的模型，在條件允許時(shí)是首選。只要所用鋼材符合規(guī)范要求，不禁止使用其他型號(hào)。
四、主要鋼結(jié)構(gòu)技術(shù)內(nèi)容：
(1)高層鋼結(jié)構(gòu)技術(shù)。根據(jù)建筑高度和設(shè)計(jì)要求，分別采用框架、框架支撐、筒體和巨型框架結(jié)構(gòu)，其構(gòu)件可以是鋼、剛性鋼筋混凝土或鋼管混凝土。鋼構(gòu)件重量輕，延性好，可焊接或軋制成鋼，適用于超高層建筑；勁性鋼筋混凝土構(gòu)件具有較高的剛度和良好的耐火性能，適用于中；的高層建筑或底部結(jié)構(gòu)。鋼管混凝土結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，僅用于柱結(jié)構(gòu)。
(2)空間鋼結(jié)構(gòu)技術(shù)。空間鋼結(jié)構(gòu)重量輕、剛度高、外形美觀、施工速度快。球形節(jié)點(diǎn)平網(wǎng)格、多層變截面網(wǎng)格和鋼管網(wǎng)殼是我國(guó)空間鋼結(jié)構(gòu)中應(yīng)用最廣泛的結(jié)構(gòu)形式。它具有空間剛度大、耗鋼量低的優(yōu)點(diǎn)，并能在設(shè)計(jì)、施工和檢驗(yàn)過程中提供完整的計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)?？臻g結(jié)構(gòu)中除了網(wǎng)格結(jié)構(gòu)外，還有大跨度斜拉結(jié)構(gòu)和索膜結(jié)構(gòu)。
(3)輕鋼結(jié)構(gòu)技術(shù)。采用由淺色鋼板墻和屋頂圍護(hù)結(jié)構(gòu)組成的新結(jié)構(gòu)形式。大截面薄壁H型鋼墻的梁檁條和屋面檁條由5毫米以上的鋼板焊接或軋制而成，圓鋼制成由柔性支撐體系和高強(qiáng)度螺栓連接組成的輕鋼結(jié)構(gòu)體系。柱距可在6米至9米之間，跨度可達(dá)30米以上，高度可達(dá)10米以上，并可設(shè)置輕型起重機(jī)。鋼材消耗量為20 ~ 30公斤/平方米?，F(xiàn)在有標(biāo)準(zhǔn)化的設(shè)計(jì)程序和專業(yè)化的生產(chǎn)企業(yè)。產(chǎn)品質(zhì)量好，安裝速度快，重量輕，投資少，施工不受季節(jié)限制。它適用于各種輕工業(yè)工廠。
(4)鋼-混凝土組合結(jié)構(gòu)技術(shù)。梁和柱承重結(jié)構(gòu)由型鋼或型鋼管理和混凝土構(gòu)件組成，是鋼-混凝土組合結(jié)構(gòu)，近年來(lái)其應(yīng)用范圍不斷擴(kuò)大。組合結(jié)構(gòu)兼有鋼和混凝土的優(yōu)點(diǎn)，具有較高的整體強(qiáng)度、良好的剛度和抗震性能。混凝土結(jié)構(gòu)包裹后，具有更好的耐火性和耐腐蝕性。復(fù)合結(jié)構(gòu)構(gòu)件一般可降低鋼材用量15 ~ 20%。組合樓板和鋼管混凝土構(gòu)件還具有少模板支撐或無(wú)模板支撐、施工方便快捷等優(yōu)點(diǎn)，且推廣潛力巨大。適用于多層或高層建筑的框架梁，柱和樓板，工業(yè)建筑的柱和樓板等。
(5)高強(qiáng)度螺栓連接及焊接技術(shù)。高強(qiáng)度螺栓通過摩擦力傳遞應(yīng)力，摩擦力由螺栓、螺母和墊圈組成。中工程以其施工簡(jiǎn)單、拆卸靈活、承載力高、抗疲勞性能好、自鎖和安全性高等優(yōu)點(diǎn)，取代了鉚接和局部焊接，成為鋼結(jié)構(gòu)制作的主要連接方式
(6)鋼結(jié)構(gòu)保護(hù)技術(shù)。鋼結(jié)構(gòu)保護(hù)包括防火、防腐和防銹。一般情況下，防火涂料處理后不需要進(jìn)行防銹處理，但對(duì)于有腐蝕性氣體的中建筑，仍需要進(jìn)行防腐處理。我國(guó)有多種防火涂料，如TN系列、MC-10等。中MC-10防火涂料包括醇酸磁漆、氯化橡膠漆、氟橡膠涂料和氯磺化涂料等。在中，的施工中，應(yīng)根據(jù)鋼結(jié)構(gòu)類型、耐火等級(jí)和環(huán)境要求選擇合適的涂料和涂層厚度。
V.鋼結(jié)構(gòu)的目標(biāo)和措施：
鋼結(jié)構(gòu)工程涉及的領(lǐng)域廣泛，技術(shù)難度大。在應(yīng)用推廣時(shí)，必須符合國(guó)家和行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)和規(guī)范。地方建設(shè)行政主管部門應(yīng)重視鋼結(jié)構(gòu)工程專業(yè)階段的施工，組織質(zhì)檢小組培訓(xùn)，及時(shí)總結(jié)工作實(shí)踐和新技術(shù)應(yīng)用。高等院校、設(shè)計(jì)部門和建筑企業(yè)應(yīng)加快培養(yǎng)鋼結(jié)構(gòu)工程技術(shù)人才，采用成熟技術(shù)的鋼結(jié)構(gòu)推廣CAD。群眾性學(xué)術(shù)組織應(yīng)配合鋼結(jié)構(gòu)技術(shù)的發(fā)展，廣泛開展國(guó)內(nèi)外學(xué)術(shù)交流和培訓(xùn)活動(dòng)，并在近期內(nèi)積極提高鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、生產(chǎn)和施工安裝技術(shù)的整體水平。
六.鋼結(jié)構(gòu)連接方法
鋼結(jié)構(gòu)方法的連接包括三種類型：焊接連接、螺栓連接和鉚釘連接。
(一)、焊接連接
焊接連接是利用電弧產(chǎn)生的熱量將焊條和焊件局部熔化，冷卻后將其凝結(jié)成焊縫，從而將焊件連接成一個(gè)整體。
優(yōu)點(diǎn)：不削弱構(gòu)件截面，節(jié)省鋼材，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，制造方便，連接剛度高，密封性能好，在一定條件下易于采用自動(dòng)化操作，生產(chǎn)效率高。
缺點(diǎn)：由于焊接溫度高，靠近焊縫的鋼的熱影響區(qū)可能是某些零件的材料變脆；在焊接過程中，鋼材受到不均勻的高溫分布和冷卻，造成焊接殘余應(yīng)力和結(jié)構(gòu)的殘余變形，對(duì)結(jié)構(gòu)的承載能力、剛度和使用性能有一定的影響，由于焊接結(jié)構(gòu)剛度高，局部裂紋容易向整體擴(kuò)展，特別是低溫下的脆性斷裂；焊接接頭的塑性和韌性較差，焊接時(shí)會(huì)出現(xiàn)缺陷，降低疲勞強(qiáng)度。
(2)、螺栓連接
螺栓連接是通過螺栓將連接器連接成一個(gè)整體。螺栓連接分為普通螺栓連接和高強(qiáng)度螺栓連接。
優(yōu)點(diǎn)：施工工藝簡(jiǎn)單，安裝方便，特別適用于施工現(xiàn)場(chǎng)安裝和連接，拆卸方便，適用于需要拆裝的結(jié)構(gòu)和臨時(shí)連接。
缺點(diǎn)：組裝時(shí)必須在板上鉆孔并對(duì)準(zhǔn)孔，這增加了制造工作量并要求高制造精度；螺栓孔也削弱了構(gòu)件的橫截面，并且被連接的構(gòu)件經(jīng)常需要彼此重疊或者增加輔助連接板(或角鋼)，因此結(jié)構(gòu)復(fù)雜并且鋼材昂貴。
(3)、鉚釘連接
鉚釘連接是一端有半圓形預(yù)制釘頭的鉚釘，燒紅后快速插入連接件的釘孔中，然后用鉚釘槍將另一端鉚接到釘頭中，這樣就可以擰緊連接。
優(yōu)點(diǎn)：鉚接傳力可靠，塑性和韌性好，易于檢查和質(zhì)量保證，可用于重載結(jié)構(gòu)和直接承受動(dòng)荷載的結(jié)構(gòu)。
缺點(diǎn)：鉚接工藝復(fù)雜，制造成本高，勞動(dòng)強(qiáng)度大，已基本被焊接和高強(qiáng)度螺栓連接所取代。
七.焊接連接
(1)焊接方法
鋼結(jié)構(gòu)方法常用的焊接是電弧焊，包括手工電弧焊、自動(dòng)或半自動(dòng)電弧焊和氣體保護(hù)焊。
手工電弧焊是鋼結(jié)構(gòu)方法中最常用的焊接方法，設(shè)備簡(jiǎn)單，操作靈活方便。但是，工作條件差，生產(chǎn)效率低于自動(dòng)或半自動(dòng)焊接，焊接質(zhì)量的可變性大，這在一定程度上取決于焊工的技術(shù)水平。
自動(dòng)焊接焊縫質(zhì)量穩(wěn)定，內(nèi)部缺陷少，塑性好，沖擊韌性好，適用于焊接長(zhǎng)直焊縫。半自動(dòng)焊接是手動(dòng)操作，適用于焊接任何形狀的曲線或焊縫。自動(dòng)和半自動(dòng)焊接應(yīng)采用與主要金屬相適應(yīng)的焊絲和焊劑，焊絲應(yīng)符合國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)的規(guī)定，焊劑應(yīng)根據(jù)焊接工藝要求確定。
氣體保護(hù)焊使用惰性氣體(或CO2)作為電弧的保護(hù)介質(zhì)，以將熔融金屬與空氣隔離，并保持焊接過程穩(wěn)定。氣體保護(hù)焊電弧加熱集中，焊接速度快，熔深深，焊接強(qiáng)度高于手工焊。適用于焊接厚鋼板。
(2)、焊接形式
根據(jù)連接構(gòu)件的相互位置，焊接接頭形式可分為四種形式：對(duì)接接頭、搭接接頭、丁字接頭和角接頭。在這些連接中有兩種基本類型的焊縫：對(duì)接焊縫和角焊縫。在具體應(yīng)用中，應(yīng)根據(jù)連接的受力情況，結(jié)合制造、安裝和焊接條件進(jìn)行選擇。
(3)焊接結(jié)構(gòu)
1.對(duì)接焊縫
對(duì)接焊縫具有直接傳力、平順效應(yīng)和無(wú)明顯應(yīng)力集中現(xiàn)象，因此具有良好的力學(xué)性能，適用于承受靜、動(dòng)態(tài)載荷的構(gòu)件連接。然而，由于對(duì)接焊縫的高質(zhì)量要求，焊件之間的焊接間隙是嚴(yán)格的，這通常用于工廠制造的連接。
2.角焊縫
角焊縫形式：根據(jù)其長(zhǎng)度方向和外力作用方向，角焊縫可分為平行于力作用方向的側(cè)角焊縫、垂直于力作用方向的前角焊縫和斜于力作用方向的斜角焊縫以及環(huán)焊縫。
角焊縫的截面形式分為普通型、平坡型和深穿透型。圖中的Hf稱為角焊縫的焊腳尺寸。普通截面焊接接頭的底腳比為1: 1，類似等腰直角三角形，其傳力線彎曲劇烈，應(yīng)力集中嚴(yán)重。對(duì)于直接承受動(dòng)荷載的結(jié)構(gòu)，為了將力傳遞給平順，前角焊縫應(yīng)采用尺寸比為1: 1.5的平坡型(長(zhǎng)邊沿內(nèi)力方向)，側(cè)角焊縫應(yīng)采用1: 1的深穿透型。
八、螺栓連接
(一)普通螺栓連接的結(jié)構(gòu)
1、普通螺栓的形式和規(guī)格
鋼結(jié)構(gòu)的常見形式是大六角頭型，其代號(hào)用字母m和公稱直徑(mm)表示。M18、M20、M22和M24是工程中常用的。根據(jù)國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)，螺栓由螺栓的性能等級(jí)統(tǒng)一表示，如“4.6級(jí)”和“8.8級(jí)”。小數(shù)點(diǎn)前的數(shù)字表示螺栓材料的最小抗拉強(qiáng)度，如400牛頓/平方毫米為“4”，800牛頓/平方毫米為“8”。小數(shù)點(diǎn)后的數(shù)字(0.6，0.8)表示螺栓材料的屈服點(diǎn)，即屈服點(diǎn)與最小抗拉強(qiáng)度的比值。
根據(jù)螺栓的加工精度，普通螺栓分為三個(gè)等級(jí)：甲、乙、丙.
a級(jí)和b級(jí)螺栓(精制螺栓)由8.8級(jí)鋼制成，由機(jī)床加工而成，表面光滑，尺寸準(zhǔn)確，并配有一級(jí)孔(即螺栓孔在裝配好的部件上鉆孔或擴(kuò)大，具有光滑的孔壁和精確的孔對(duì)準(zhǔn))。由于其加工精度高，與孔壁，接觸緊密，連接變形小，受力性能好，因此可用于大剪切和大張力下的連接。然而，這是勞動(dòng)密集型和昂貴的制造和安裝，所以它很少用于鋼結(jié)構(gòu)。
c級(jí)螺栓(粗螺栓)由4.6或4.8級(jí)鋼制成，加工粗糙，尺寸不準(zhǔn)確。僅需要二級(jí)孔(即，螺栓孔一次在單個(gè)零件上打孔，或在沒有鉆孔模具的情況下鉆孔)?？讖奖嚷菟ǖ闹睆揭话銥?~2mm)。傳遞剪力時(shí)，連接變形大，但傳遞拉力的性能仍然很好，操作不需要特殊設(shè)備，成本低。在靜荷載或間接動(dòng)荷載作用下，常用于結(jié)構(gòu)中的拉螺栓連接和二次剪力連接。
2、普通螺栓連接的布置
螺栓布置應(yīng)簡(jiǎn)單、統(tǒng)一、緊湊，滿足受力要求，結(jié)構(gòu)合理，安裝方便。有兩種排列方式：平行排列和交錯(cuò)排列(如如圖所示)。平行簡(jiǎn)單，交錯(cuò)緊湊。
(2)普通螺栓連接的應(yīng)力特性
1、剪力螺栓連接
2、拉緊螺栓連接
3.拉剪螺栓連接
(3)高強(qiáng)度螺栓的應(yīng)力特性
根據(jù)設(shè)計(jì)和受力要求，高強(qiáng)度螺栓連接可分為摩擦型和壓力型。當(dāng)摩擦型連接受到剪切時(shí)，極限狀態(tài)是外部剪切力達(dá)到板之間可能出現(xiàn)的最大摩擦力；當(dāng)超過極限時(shí)，板之間會(huì)發(fā)生相對(duì)滑動(dòng)，也就是說，連接被認(rèn)為已經(jīng)失效和斷裂。當(dāng)壓縮式連接受到剪切時(shí)，摩擦力被允許克服，板與板之間發(fā)生相對(duì)滑移，然后外力會(huì)繼續(xù)增加，此后螺旋剪切或孔壁壓縮的最終破壞被視為極限狀態(tài)。
本文由鋼結(jié)構(gòu)廠家-江蘇恒海鋼結(jié)構(gòu)提供；
