CC《鋼結(jié)構(gòu)》串講講義

應(yīng)考指導(dǎo)

一、考試相關(guān)情況說(shuō)明

（一）課程基本情況

《鋼結(jié)構(gòu)》是全國(guó)高等教育自學(xué)考試土木建筑類建筑工程專業(yè)的專業(yè)課，是

為培養(yǎng)和檢測(cè)自學(xué)應(yīng)考者在建筑鋼結(jié)構(gòu)方面的基本理論知識(shí)和應(yīng)用設(shè)計(jì)能力而

設(shè)置的一門課程。本課程的指定教材是全國(guó)高等教育自學(xué)考試指導(dǎo)委員會(huì)組編，

鐘善桐主編：《鋼結(jié)構(gòu)》，武漢大學(xué)出版社2005年版。本教材系統(tǒng)闡述和介紹了

鋼結(jié)構(gòu)的材料性能、連接計(jì)算方法和軸心受力構(gòu)件、受彎構(gòu)件和拉壓彎構(gòu)件、屋

架等基本構(gòu)件的設(shè)計(jì)原理和方法。從自學(xué)者角度來(lái)說(shuō)，本課程難點(diǎn)知識(shí)雖較多，

但學(xué)習(xí)起來(lái)如果方法得當(dāng)，輔之以老帥講授則可以較容易通過(guò)考試。

（二）題型與分值

從題型與分值來(lái)看，本課程共有五種題型模式：?jiǎn)雾?xiàng)選擇，填空，計(jì)算，分析和

綜合。題型與分值情況如下：?jiǎn)芜x（共20小題，每題2分，共40分）；填空（共

10小題，每題1分，共10分）；計(jì)算（共5小題，每題6分，共30分）；分析

（共1小題，每題8分，共8分）；綜合（共1小題，每題12分，共12分）。

（三）知識(shí)點(diǎn)分布

從知識(shí)點(diǎn)分布來(lái)看，本課程試題覆蓋了教材7章的全部?jī)?nèi)容。單項(xiàng)選擇和填空覆

蓋面比較廣，主要是考杳學(xué)生掌握基本概念的能力，基本上每章都能涉及。計(jì)算

題主要考查學(xué)生解決一般應(yīng)用問(wèn)題的能力，共5小題，一般是第三章2題，第四、

五、六章各1題。分析和綜合主要考查學(xué)生解決較復(fù)雜應(yīng)用問(wèn)題的能力，考查點(diǎn)

一般也是出現(xiàn)在第三、四、五、六章。

（四）試題難度

從試題難度來(lái)看,試題絕大部分屬于計(jì)算題型。對(duì)于重點(diǎn)題型每年都會(huì)重復(fù)出現(xiàn)。

難點(diǎn)是分析題，所占比例不高?？傮w而言，試題較為容易。

（五）重難點(diǎn)分析

第一章概述

本章重點(diǎn)：鋼結(jié)構(gòu)的特點(diǎn)和合理應(yīng)用范圍、鋼結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)方法。

典型例題：鋼結(jié)構(gòu)輕質(zhì)高強(qiáng)的特點(diǎn)是指（B）

A.鋼材的重量輕，強(qiáng)度高B.鋼材所制成的結(jié)構(gòu)重量輕，承載能

力強(qiáng)

C.鋼材所制成的結(jié)構(gòu)重量輕，抗沖擊荷載的能力強(qiáng)D.鋼材的重量輕，抗拉強(qiáng)度高

解析：本題考查的是鋼結(jié)溝特點(diǎn)之一輕質(zhì)高強(qiáng)，屬于本章重點(diǎn)知識(shí)。另外，在這一章中，涉

及到的鋼結(jié)構(gòu)的其他特點(diǎn)和相應(yīng)的應(yīng)用范圍，也需要扎實(shí)掌握住，這是歷年考試的重要考點(diǎn)。

第二章結(jié)構(gòu)鋼材及其性能

本章重點(diǎn)：結(jié)構(gòu)鋼材一次拉伸時(shí)的力學(xué)性能，結(jié)構(gòu)鋼材的力學(xué)性能指標(biāo)，多軸應(yīng)力狀態(tài)下鋼

材的屈服條件，應(yīng)力集中，鋼材的種類和規(guī)格。

本章難點(diǎn)：鋼材的疲勞強(qiáng),度

典型例題：伸長(zhǎng)率是反映鋼材產(chǎn)生巨大變形時(shí)（A）

A.抵抗斷裂能力的指標(biāo)B.所具有的承載能力的指標(biāo)

C.抵抗脆性破壞能力的指標(biāo)D.抗沖擊荷我能力的指標(biāo)

解析：本題考查的是結(jié)構(gòu)鋼材的力學(xué)性能指標(biāo)，屬于本章重點(diǎn)知識(shí)。從歷年考試的情況來(lái)看,

關(guān)于結(jié)構(gòu)鋼材的力學(xué)性能指標(biāo)的知識(shí)點(diǎn)是母年必考，，因此特別提醒大家注意.

第三章鋼結(jié)構(gòu)的連接

本章重點(diǎn)：采用對(duì)接焊縫的對(duì)接連接、T形連接和采用角焊縫的對(duì)接、搭接和T形連接的強(qiáng)

度承載力計(jì)算，普通螺栓和高強(qiáng)螺栓受剪、受拉、同時(shí)承受剪力和拉力的計(jì)算。

本章難點(diǎn)：焊接應(yīng)力和焊接變形，連接的疲勞。

典型例題：圖示三面圍焊的角鋼與鋼板連接中，N=667kN,角鋼為2L100X10,鋼板厚

t=8m,Q235鋼，=1600N/mm2,試確定所需焊腳尺寸及焊縫長(zhǎng)度。

,t=8nm

解：最小焊腳尺寸：人.訪=1?5〃=1-5廂=4.7〃?加

最大焊腳尺寸：肢尖力/max=l0—(I?2)=8?9加用，肢背〃/*=1.2X8=9.6〃〃〃

取hf=8mm

hJ，

-0.7-f?^/u3?/7=1,22X0.7X8X(2X100X160)=218.6X10N

肢背：NhN&=0.7X667-=357.6kN

02

N、357.6x103

Zz-i=—=-------------=399mm

h,f；v0.7x8x160

組=0.3X667-辿住=90.8kN

肢尖：N2=k2N

22

z2^_=90.8x103=ioi^?

hj;0.7x8x160

角鋼肢背和肢尖的每條側(cè)面角焊縫實(shí)際長(zhǎng)度為:

/.=Z/d+5=—+5=204.5/w/w取205mm

122

/-,=+5=+5=55.5mm按構(gòu)造要求取+5=69mm故取70mm

227

第四章軸心受力構(gòu)件

本章重點(diǎn)：軸心受壓構(gòu)件的剛度和整體穩(wěn)定，實(shí)腹式軸心受壓構(gòu)件的局部穩(wěn)定，等穩(wěn)定設(shè)計(jì)

概念。

本章難點(diǎn)：軸心受壓構(gòu)件的整體穩(wěn)定和局部穩(wěn)定。

典型例題：如圖所示為一軸心受壓柱的工字形截而，該柱承受軸心壓力設(shè)計(jì)值N=4500kN,計(jì)

算長(zhǎng)度為二7〃7,2“=3.5〃]，鋼材為Q235BF,f=2G5Nhnm?,臉?biāo)阍撝膭偠群驼w

29s4

穩(wěn)定性。A=27500/WW,ZA=1.5089X10W,ZV.=4.1667x10/HZH[4]=150。

丸15202530354045

q>0.9830.9700.9530.9360.9180.8990.878

解:i、

(1)剛度驗(yàn)算：4=&=22"=29.94=占=生"=28.4

'ix234.2，zr123.1

29.9<R1=150

(2)整體穩(wěn)定算：當(dāng)4=29.9時(shí)，(p=0.936

N4500X10-1GO7Xf/2r”〈入//2

——=-------------=192.3N/mm<f=205N/mm

(pA0.936x27500

第五章受彎構(gòu)件

本章重點(diǎn)：受彎構(gòu)件的強(qiáng)度、剛度、整體穩(wěn)定，腹板和受壓翼緣板的局部穩(wěn)定。

本章難點(diǎn)：梁的整體穩(wěn)定和腹板及受壓翼緣板的局部穩(wěn)定。

典型例題：一工字形截而梁繞強(qiáng)軸受力，截面尺寸如圖，當(dāng)梁某一截面所受彎矩M=400kN-m、

剪力V=580kN時(shí)，試臉?biāo)懔涸谠摻孛嫣幍膹?qiáng)度是否滿足要求。已知鋼材為Q235B,

f=215N/mn2,f=125N/mm2o

20

解：4=2x20x2+50xl=13(W

lx50712i2x2x20x262=64497cm4

S,=20x2x26+1x25x12.5=1352.5。/

64497

S.=2x20x26=1040C〃?3JV=工=2389c/

1X27

632

截面邊緣纖維最大正應(yīng)力：o-=M/Wx=400x10/(2389x]0)=167N/nmi

<f=2]5N/mm2滿足要求

腹板上邊緣處：

正應(yīng)力：(T,=500O-/540=154.6N/mm2

_580X105X1040X103

剪應(yīng)力:93.5N/〃?"J

7^7-64497X104X10

折算應(yīng)力：Jcrj+3芍2=V154.62+3X93.52=223.9N/nun2<236.5N/mm2

第六章拉彎和壓彎構(gòu)件

本章重點(diǎn)：拉彎和壓方構(gòu)件的強(qiáng)度，實(shí)腹式壓彎構(gòu)件在彎矩作用平面內(nèi)、外的穩(wěn)定和局部穩(wěn)

定。

本章難點(diǎn)：實(shí)腹式壓彎構(gòu)件局部穩(wěn)定。

典型例題：驗(yàn)算圖示雙軸對(duì)稱工字形截面壓彎桿件在彎矩作用平面內(nèi)的整體穩(wěn)定

性。已知E=206X103N/mm2,f^215N/mm2,N=800kN,Q=160kN（均為設(shè)計(jì)值），

N作用在截面形心，Q作用在梁的跨中。提示：—+-------昆曲-------Wf

6A九幽?-0.8N/N"）

jr-FA

NEX=^PP,nx=l-0.2N/NExo

A-x

210203040

0.9920.9700.9360.899

-250x12

L760X12

22

解：Zr=2x25xl.2x38.6+1.2x76/l2=89398+43898=133296cw

匕、=ZJ39.2=3400c/?/3

4=2x25x1.2+76x1.2=151.25/

===1000----=337查表得=092]

AJl33296/151.2

7T2EI^-2X2.06X105X133296X104.刀

N八=-=----------------；---------=2.7lx1a07=2.71x10W

七,I2100002

pnlx=1-0.2N/N蜃=1-0.2x800/27100=0.994

3

MA=Ql/4=160xl0xl0000/4=4x10,N?mm

N?氏M

9/八%(1-0-8N/N&)

800000__________0.994x4u10*__________

0.921x151.2x10：1.05x3400x103x(1-0,8x800/27100)

=57.45+111,4=168.9N/mm2</=215N/mm

滿足要求。

第七章屋蓋結(jié)構(gòu)

本章重點(diǎn)：屋蓋結(jié)構(gòu)中各種支撐的布置，屋架腹桿的布置和主要尺寸的確定，屋架桿件計(jì)算

長(zhǎng)度的確定。

本章難點(diǎn)：屋架桿件計(jì)算長(zhǎng)度的確定。

典型例題：兩端簡(jiǎn)支且跨度為24m的梯形屋架，當(dāng)下弦無(wú)折線時(shí)宜起拱，適合的起拱高度為

(C)

A.30mmB40mm

C.50mmD60mm

解析：本題考查屋架起拱高度的確定，屬于重點(diǎn)知識(shí)。跨度L224nl的梯形屋架和L215nl

的三角形屋架，當(dāng)下弦無(wú)折線時(shí)宜起拱，起拱高度一般為L(zhǎng)/500。對(duì)于此類知識(shí)點(diǎn)，必須要

準(zhǔn)確掌握。

(六)命題特點(diǎn)

從整體來(lái)看，題型結(jié)構(gòu)分為5大部分，涵蓋了教材所有章節(jié)的重要知識(shí)點(diǎn)，

始終以考查基本概念為出發(fā)點(diǎn)，知識(shí)點(diǎn)內(nèi)容的考查會(huì)反復(fù)出現(xiàn)，考點(diǎn)來(lái)自于教材,

但不拘泥于教材，同時(shí)對(duì)于重要公式的主要參數(shù)也會(huì)進(jìn)行不同程度的考查。比如

說(shuō)，鋼材的力學(xué)性能中關(guān)于伸縮率、抗拉強(qiáng)度，屈服點(diǎn)、冷彎性能、沖擊韌性；

鋼材在復(fù)雜應(yīng)力條件下的屈服狀態(tài)；鋼材中化學(xué)成分對(duì)其性能的影響；溫度對(duì)鋼

材性能的影響；建筑用鋼的種類和鋼材牌號(hào)的表達(dá)方法等，都是歷年考試的重點(diǎn)。

對(duì)同一知識(shí)點(diǎn)也會(huì)從不同的方位進(jìn)行反復(fù)的考查，因此要對(duì)知識(shí)點(diǎn)進(jìn)行全面掌握

理解，并能做到舉一反三。這樣我們?cè)诖痤}時(shí)才能做到有的放矢，提高答題為準(zhǔn)

確率和速度，才能以更加平穩(wěn)的心態(tài)正常發(fā)揮。

二、本課程的學(xué)習(xí)建議

根據(jù)自己的實(shí)際情況制定一個(gè)切實(shí)可行的學(xué)習(xí)計(jì)劃，合理安排時(shí)間，鑒于本課程

的特殊性，需要結(jié)合工程力學(xué)進(jìn)行復(fù)習(xí)；

三、本課程的學(xué)習(xí)方法

1.緊扣大綱復(fù)習(xí)，以真題為練習(xí)。歷年考查重點(diǎn)基本不變，做真題，有助于把握

復(fù)習(xí)重點(diǎn)。

2.復(fù)習(xí)過(guò)程中加強(qiáng)練習(xí)。做題是為了有助于理解和記憶教材的知識(shí)點(diǎn)，檢查自己

對(duì)知識(shí)的掌握情況，同時(shí)分析出題的思路，所以做完題要注意分析總結(jié)。

3.將做錯(cuò)的試題重點(diǎn)劃出來(lái)，認(rèn)真查找錯(cuò)誤原因所在。認(rèn)真鉆研解題技巧，要認(rèn)

真領(lǐng)會(huì)，揣摩并加以熟練掌握。

四、復(fù)習(xí)技巧

學(xué)完本課程后，進(jìn)入復(fù)習(xí)階段，一般說(shuō)來(lái)至少要留出一個(gè)月的復(fù)習(xí)時(shí)間。在復(fù)習(xí)

期間，考生應(yīng)注意：

1.樹(shù)立考試成功的信心，不打“退堂鼓”

每年都會(huì)有一部分考生在聽(tīng)完輔導(dǎo)或自學(xué)完教材后，進(jìn)入復(fù)習(xí)階段時(shí)感到心中沒(méi)

底，加之時(shí)間緊，就放棄了。進(jìn)入復(fù)習(xí)階段，考生應(yīng)多給自己鼓鼓勁，樹(shù)立“我

能行”的信心。

2.制定詳細(xì)的復(fù)習(xí)計(jì)劃，按部就班地復(fù)習(xí)，提高效率

在復(fù)習(xí)時(shí)更應(yīng)注意經(jīng)常翻閱和回憶教材內(nèi)容，強(qiáng)化記憶；分析整理知識(shí)點(diǎn)、出題

點(diǎn)、出題角度、解題方法等；做模擬題和考試真題，熟悉考點(diǎn)以及出題思路，熟

練、鞏固和檢驗(yàn)所學(xué)知識(shí)，把握教材中的耍點(diǎn)。

3.注意概括總結(jié)，濃縮所學(xué)知識(shí)

在復(fù)習(xí)階段，要善于概括總結(jié)，提煉要點(diǎn)，以便記憶。

五、考試過(guò)程中的注意事項(xiàng)

L排除一切思想雜念，一心一意答題。

2.拿到試卷后，迅速瀏覽試卷。同時(shí)要快速瀏覽考題和相應(yīng)的分值，按難易程度

確定做題的順序，首先做最熟悉的題目和內(nèi)容；主觀題中如有得心應(yīng)手題，應(yīng)先

做，然后再按順序答題，遇到一時(shí)難答的題果斷跳過(guò)，答后面的題，以防在某道

題上耽擱時(shí)間，影響后面的答題。

3.答完卷后別忘記重新考慮最初沒(méi)確定答案的那些題，另外要至少全部檢查一遍

看有沒(méi)有因疏忽而出錯(cuò)的地方。

4.不要盲目提前交卷，在確保沒(méi)有漏題的情況下經(jīng)過(guò)兩遍檢查方可交卷。

六、各類題型的特點(diǎn)和答題技巧

（一）單項(xiàng)選擇題和填空題

單項(xiàng)選擇題和填空題通常是考核教材中的基本知識(shí)點(diǎn)，絕大部分知識(shí)點(diǎn)屬于

識(shí)記和領(lǐng)會(huì)層次。因此，要想在這兩部分拿高分，甚至拿滿分的話，就必須熟練

地掌握教材內(nèi)容。從近三年的試題情況來(lái)看，這部分考查的知識(shí)點(diǎn)比較細(xì)，需要

大家在仔細(xì)閱讀教材的過(guò)程中將一些特殊內(nèi)容標(biāo)現(xiàn)出來(lái)，專門記憶。從難度來(lái)看,

單選題的難度是所有題型中最容易的，應(yīng)該說(shuō)只要熟練掌握教材，不會(huì)有不會(huì)做

的題。

（二）計(jì)算題

計(jì)算題主要是考查基本公式的應(yīng)用，本題型的歷年考杳知識(shí)點(diǎn)基本不變，但

是考查的公式多，范圍廣。因此對(duì)重要公式的應(yīng)用和參數(shù)的選取要熟練掌握。

（三）分析題

本題型相對(duì)計(jì)算題來(lái)說(shuō)具有一定的難度和深度，主要是考查考生對(duì)教材知識(shí)

點(diǎn)在理解的基礎(chǔ)上的靈活運(yùn)用能力。

（四）綜合題

本題作為壓軸題具有難度大、得分率不高的特點(diǎn)，但是考查的知識(shí)點(diǎn)還是來(lái)

源于教材，主要是考查綜合運(yùn)用的能力。

綜上，要在考試中取得好成績(jī)，需要做到對(duì)基本概念和重要知識(shí)點(diǎn)的全面掌

握，對(duì)重點(diǎn)考查的知識(shí)點(diǎn)做到熟練掌握，加強(qiáng)公式的記憶和理解，針對(duì)教材例題

反復(fù)練習(xí)，做到舉一反三，這樣才能取得好成績(jī)。

第一章概述

一、復(fù)習(xí)建議

本章在歷年考試中，以選擇和填空的形式出現(xiàn)，一股數(shù)量為3個(gè)左右，并且比較簡(jiǎn)單。

建議學(xué)員對(duì)重要知識(shí)點(diǎn)復(fù)習(xí)即可。

二、本章重要知識(shí)點(diǎn)

第一節(jié)鋼結(jié)構(gòu)在我國(guó)的發(fā)展?fàn)顩r

學(xué)員了解即可。

第二節(jié)鋼結(jié)構(gòu)的特點(diǎn)和合理應(yīng)用范圍

（-）鋼結(jié)構(gòu)的特點(diǎn)

1.鋼結(jié)構(gòu)自重輕而承載力高（輕質(zhì)高強(qiáng)）

2.鋼材的塑性和韌性好

3.鋼材具有良好的焊接性能一鋼材在焊接過(guò)程中和焊接后，都能保持焊接部分不開(kāi)裂的

完整性的性質(zhì)。

4.鋼材耐腐蝕性差一鍍鋅

5.鋼結(jié)構(gòu)耐熱性好，防火性能差

（二）鋼結(jié)構(gòu)的合理應(yīng)用范圍

1.大跨度結(jié)構(gòu)一一白重輕而承載力高

2.高聳結(jié)構(gòu)和高層建筑一一自重輕而承載力高

第三節(jié)鋼結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)方法

（一）結(jié)構(gòu)的可靠性

結(jié)構(gòu)在規(guī)定的時(shí)司內(nèi)，在規(guī)定的條件下，完成預(yù)定功能的概率。是結(jié)構(gòu)安全性、適

用性和耐久性的概稱，用來(lái)度量結(jié)構(gòu)可靠性的指標(biāo)稱可靠指標(biāo)。

（二）鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方法支

近似概率極限狀態(tài)設(shè)計(jì)法

1.承載能力極限狀態(tài)

結(jié)構(gòu)或構(gòu)件達(dá)到最大承教能力或達(dá)到不適于繼續(xù)承載的變形時(shí)的極限狀態(tài)，它包括強(qiáng)度、

穩(wěn)定計(jì)算。采用荷載的設(shè)計(jì)值。

【例題】鋼結(jié)構(gòu)的承載能力極限狀態(tài)是指（）

A.結(jié)構(gòu)發(fā)生劇烈振動(dòng)

B.結(jié)構(gòu)的變形已不能滿足使用要求

C.結(jié)構(gòu)達(dá)到最大承載力產(chǎn)生破壞

D.使用已達(dá)五十年

【答案】C

【解析】鋼結(jié)構(gòu)的承載能力極限狀態(tài)是結(jié)構(gòu)達(dá)到最大承載力時(shí)的極限狀態(tài)。

2.正常使用極限狀態(tài)

結(jié)構(gòu)或構(gòu)件達(dá)到正常使用的某項(xiàng)規(guī)定極限值時(shí)的極限狀態(tài)。包括剛度計(jì)算。采用荷載的

標(biāo)準(zhǔn)值。

(三)可靠指標(biāo)B和失效概率R之間的關(guān)系

P,越小，B越大，結(jié)構(gòu)越可靠。

【例題】已知某一結(jié)構(gòu)在B=3時(shí)，失效概率為=0.001,若B改變，準(zhǔn)確的結(jié)論是

()

A.B=2.5,Pf<0.001,結(jié)構(gòu)可靠性降低

B.B=2.5,Pf>0.001,結(jié)構(gòu)可靠性降低

C.3=3.5,Pf>0.001,結(jié)構(gòu)可靠性提高

D.8=3.5,Pf<0.001,結(jié)構(gòu)可靠性降低

【答案】B

【解析】P1越大，B越小，結(jié)構(gòu)越可靠

第四節(jié)鋼結(jié)構(gòu)的發(fā)展

學(xué)員了解即可。

第二章結(jié)構(gòu)鋼材及其性能

一、復(fù)習(xí)建議

本章在歷年考試中，以選擇和填空的形式出現(xiàn)，一般選擇題數(shù)量為3-5個(gè)左右，填空題

數(shù)量在1-2個(gè)，主要考查基本概念，比較簡(jiǎn)單。建議學(xué)員對(duì)重要知識(shí)點(diǎn)重點(diǎn)復(fù)習(xí)。

二、本章重要知識(shí)點(diǎn)

笫一節(jié)結(jié)構(gòu)鋼材一次拉仲時(shí)的力學(xué)性能

（一）結(jié)構(gòu)鋼材一次拉伸試驗(yàn)歷經(jīng)四個(gè)階段

（1）彈性階段

（2）彈塑性階段

（3）塑性階段

（4）強(qiáng)化階段

/；,作為鋼材強(qiáng)度承載能力極限。

（二）塑性破壞的特征

破壞前出現(xiàn)極易被人們察覺(jué)的變形，破壞后保留很大的殘余變形，破壞延續(xù)時(shí)間較長(zhǎng)，非

突發(fā)性。

第二節(jié)結(jié)構(gòu)鋼材的力學(xué)性能指標(biāo)

（一）單向應(yīng)力狀態(tài)下的靜力力學(xué)性能指標(biāo)支

L屈服點(diǎn)力.；鋼材強(qiáng)度承載能力極限，為鋼材的強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)值，除以材料分項(xiàng)系數(shù)加后,

即得強(qiáng)度設(shè)計(jì)值/=。

【例題】己知某鋼材的屈服強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)值為25ON/mm2,抗拉強(qiáng)度最小值為390N/mm?,

材料分項(xiàng)系數(shù)為1.087,則鋼材的強(qiáng)度設(shè)計(jì)值應(yīng)為（）

A.360N/mm2B.270N/mm2

C.250N/mm2D.230N/mm2

【答案】D

【解析】強(qiáng)度設(shè)計(jì)值/=/「//=250/1.087=230/mm2

2.抗拉強(qiáng)度f(wàn)u；抗拉強(qiáng)度工,是衡量鋼材抵抗拉斷佗性能指標(biāo)，是鋼結(jié)構(gòu)的強(qiáng)度儲(chǔ)備。

3.伸長(zhǎng)率5；衡量鋼材塑性性能的一個(gè)指標(biāo)，反映鋼材產(chǎn)生巨大變形時(shí)，抵抗斷裂的能

力。

4、彈性模量E；

5、冷彎180°：

冷彎180。表示鋼材塑性變形能力的綜合指標(biāo)，直接反應(yīng)材質(zhì)的優(yōu)劣。

6、Z向收縮率。

防止鋼材在焊接時(shí)或承受厚度方向的拉力時(shí)，發(fā)生層狀撕裂，對(duì)鋼材的Z向收縮率進(jìn)行

測(cè)試。

（二）多軸應(yīng)力狀態(tài)下鋼材的屈服條件★

按材料力學(xué)的能量強(qiáng)度理論（或第四強(qiáng)度理論）用折算應(yīng)力b”達(dá)到屈服點(diǎn)?為強(qiáng)度極

限狀態(tài)：0叩=—J+（%+（6=fy

（1）當(dāng)處于同號(hào)應(yīng)力場(chǎng)時(shí)，鋼材易產(chǎn)生脆性破壞，當(dāng)處于異號(hào)應(yīng)力場(chǎng)時(shí)，鋼材將發(fā)生

塑性破壞。

（2）剪切屈服點(diǎn)JJ=0.584,抗剪強(qiáng)度/,=//G=0.58/

【例題】結(jié)構(gòu)鋼材最易發(fā)生脆性破壞的應(yīng)力狀態(tài)為（）

A.三向同號(hào)等值拉應(yīng)力作用B.兩向異號(hào)等值正應(yīng)力作用

C.單向拉應(yīng)力作用1＞三向等值剪應(yīng)力作用

【答案】A

【解析】當(dāng)處于同號(hào)應(yīng)力場(chǎng)時(shí).，且差值不大時(shí)，鋼材易產(chǎn)生脆性破壞。

（三）鋼材的韌性指標(biāo)

鋼材韌性是衡量鋼材承受動(dòng)力荷載作用時(shí)抵抗脆性破壞的性能，用AKV表示。

（四）鋼材的疲勞強(qiáng)度

疲勞破壞：鋼材在連續(xù)常幅循環(huán)荷載作用下，當(dāng)循環(huán)次數(shù)達(dá)某一定值時(shí)，鋼材發(fā)生破壞

的現(xiàn)象，屬于突然發(fā)生的脆性斷裂。

1.鋼材疲勞強(qiáng)度的影響因素

＜I＞作用的應(yīng)力幅Ab△b=bniax-bmin

(2)構(gòu)造狀況(包括應(yīng)力集中和殘余應(yīng)力)

(3)循環(huán)荷載重復(fù)的次數(shù)

(4)與鋼材的靜力強(qiáng)度無(wú)關(guān)

2.鋼材疲勞強(qiáng)度的計(jì)算

當(dāng)構(gòu)件所受的應(yīng)力變化循環(huán)次數(shù)為〃}5xIO"時(shí)應(yīng)進(jìn)行疲勞強(qiáng)度計(jì)算。

n次循環(huán)的容許應(yīng)力幅為[Ab]=(c/“/

式中：c,B一系數(shù)，與構(gòu)件連接類別有關(guān)。

保證構(gòu)件和連接不發(fā)生疲勞破壞時(shí)，應(yīng)按下式進(jìn)行疲勞計(jì)算：

ACJ<[Ac/]

(五)化學(xué)成分與軋制工藝與鋼材性能的關(guān)系

1.碳(C)

含碳量增加，鋼材的強(qiáng)度提高，但塑性和韌性降低。

2.硫(S)

硫是有害元素，高溫時(shí)，硫化鐵熔化使鋼材變脆，因而在進(jìn)行焊接或熱加工時(shí)，可能出

現(xiàn)熱裂紋，這種現(xiàn)象稱為綱材的“熱脆”。

3.磷(P)

磷是有害元素。磷可以提高鋼材的強(qiáng)度，但在低溫下使鋼材變脆，不利于鋼材進(jìn)行冷加

工，這種現(xiàn)象稱為鋼材的“冷脆”。

4.硅(Si)

硅是一種有益元素，適量的硅可以提高鋼材強(qiáng)度。

5.鐳(Mn)

鐳是一種弱脫氧劑。適量的鎰含量可以顯著提高鋼材強(qiáng)度，而又不顯著降低鋼材的塑性

和韌性。

6.氧（0）和氮（N）

氯和氮都是有害元素。氧的作用與硫相似，使鋼材熱脆，氮作用和磷相似，使鋼材冷脆。

7.帆（V）

機(jī)是鋼材中的合金元素?？梢蕴岣咪摬牡膹?qiáng)度，而不顯著降低鋼材塑性。

【例題】鋼材所含化學(xué)成分中，需嚴(yán)格控制含量的有害元素為（）

A.碳、錦B.帆、鋅

C.硫、氮、氧D.鐵、硅

【答案】C

【解析】硫、氧使鋼材熱脆，磷、氮使鋼材冷脆，為有害元素。

第三節(jié)結(jié)構(gòu)鋼材的脆性破壞

（一）脆性破壞的特征

破壞前沒(méi)有明顯的變形和征兆，斷口平齊，呈有光澤的晶粒狀，破壞往往發(fā)生在瞬時(shí)，因

而危險(xiǎn)很大。

（二）鋼材產(chǎn)生脆性破壞的原因

1.化學(xué)成分、冶金缺陷，

2.溫度變化

鋼材在高溫下，強(qiáng)度下降為零（高溫軟化）；在負(fù)溫下發(fā)生脆性斷裂（低溫冷脆）。

3.時(shí)間和間歇加載

（1）冷作硬化

鋼材在彈性工作階段，間歇重復(fù)加載并不影響鋼材的性能。但是，進(jìn)入彈塑性階段和塑

性階段時(shí)，間歇重復(fù)加載，使彈性范圍擴(kuò)大，而塑性和韌性降低，鋼材變脆，這種現(xiàn)象稱為

冷作硬化。

（2）時(shí)效硬化

隨著時(shí)間的增加，鋼材的強(qiáng)度提高，塑性和韌性下降，這種現(xiàn)象稱為時(shí)效硬化。

4.不合理構(gòu)造一應(yīng)力集中

在構(gòu)件形狀突然改變或材料不連續(xù)的地方，應(yīng)力分布很不均勻，出現(xiàn)應(yīng)力局部增大的

現(xiàn)象，就是應(yīng)力集中。應(yīng)力集中提高了鋼材的屈服強(qiáng)度；產(chǎn)生同號(hào)應(yīng)力場(chǎng)，使鋼材變脆；降

低構(gòu)件的疲勞強(qiáng)度。

第四節(jié)鋼材的種類和規(guī)格

（一）碳素結(jié)構(gòu)鋼牌號(hào)表示方法★

由四部分組成：

屈服點(diǎn)的字母+屈服點(diǎn)數(shù)值+質(zhì)量等級(jí)符號(hào)+脫氧方法組成

①。一一代表屈服點(diǎn)的字母；

②屈服點(diǎn)的數(shù)值——235、345、390等；

③質(zhì)量等級(jí)符號(hào)一一A、B、C、D四個(gè)等級(jí)（普通碳素鋼）

——A、B、C、D、E五個(gè)等級(jí)（普通低合金鋼）

④脫氧方法符號(hào)一一F代表沸騰鋼、b代表半鎮(zhèn)靜鋼、z代表鎮(zhèn)靜鋼、Tz代表特殊鎮(zhèn)靜

鋼。

（二）鋼材的規(guī)格

1、熱軋鋼板“一”寬度X厚度X長(zhǎng)度（mm）

2、熱軋型鋼

（1）熱軋角鋼

等肢角鋼L肢寬X肢厚（mm）

不等肢角鋼L長(zhǎng)肢寬X短肢寬X肢厚

（2）熱禮工字鈉（1+截面高度（cm））

20號(hào)以上的工字鋼，按腹板厚度又分a、b、c三類。

（3）H型鋼

f寬翼緣H型鋼

［窄翼緣H型鋼

中翼緣H型鋼

（4）T型鋼半個(gè)H型鋼。

第三章鋼結(jié)構(gòu)的連接

一、復(fù)習(xí)建議

本章在歷年考試中，處于相當(dāng)重要的地位，各種題型均有可能出現(xiàn)，特別是計(jì)算題。建議

學(xué)員對(duì)本章做重點(diǎn)復(fù)習(xí)。

二、本章重要知識(shí)點(diǎn)

第一節(jié)鋼結(jié)構(gòu)連接的種類和特點(diǎn)

（一）鋼結(jié)構(gòu)的連接方法

焊接連接和螺栓連接

（二）焊條選擇

選擇手工電弧焊使用的焊條，宜使焊縫金屬與主體金屬的強(qiáng)度相適應(yīng)。如Q235鋼焊件采用

E43型焊條，Q345鋼焊件采用E50型焊條。

（三）焊縫的方位和要求

焊縫按施焊位置分為平焊、立焊、橫焊和仰焊。平焊也稱俯焊，其施焊方便,

質(zhì)量容易保證；仰焊的操作條件最差，焊縫質(zhì)量不易保證。

（四）焊縫缺陷

裂紋一焊縫連接中最危險(xiǎn)的缺陷。

（五）焊縫質(zhì)量檢驗(yàn)等級(jí)

焊縫的質(zhì)量檢驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)分為一級(jí)、二級(jí)和三級(jí)。三級(jí)只要求作外觀檢查并符合

焊縫外觀質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)；一級(jí)和二級(jí)質(zhì)量檢驗(yàn)是在符合焊縫外觀質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)的前提下，

采用超聲波探傷進(jìn)行內(nèi)部缺陷的檢驗(yàn)，二級(jí)需探傷20%,一級(jí)需探傷100機(jī)

（六）螺栓連接

普通螺栓連接和高強(qiáng)螺栓連接

第二節(jié)對(duì)接焊縫及其連接

(-)軸心力(拉力、壓力)作用時(shí)的對(duì)接焊縫計(jì)算

軸心力作用下的對(duì)接焊縫，其強(qiáng)度按卜式計(jì)算：

N

。4或/」

lw-t

式中：N一軸心拉力或軸心壓力；

lw-焊縫長(zhǎng)度。當(dāng)采用引弧板時(shí)，取焊縫的實(shí)際長(zhǎng)度；當(dāng)未采用引弧板時(shí)，

取焊縫的實(shí)際長(zhǎng)度減2t；

/-拼接中為連接板件的較小厚度，在T形連接中為腹板的厚度；

￡"'、/?'一對(duì)接焊縫的抗拉、抗壓強(qiáng)度設(shè)計(jì)值。

只有三級(jí)檢驗(yàn)的焊縫才進(jìn)行抗拉強(qiáng)度計(jì)算。如果直縫不能滿足要求時(shí)，可采用斜縫，當(dāng)

焊縫軸線與作用力間的夾角o滿足收。4.5時(shí)，斜焊縫的強(qiáng)度不會(huì)低于母材的強(qiáng)度，可不必

進(jìn)行計(jì)算。

(-)彎矩、剪力共同作用時(shí)的對(duì)接焊縫計(jì)算

按下列公式計(jì)算：

b哈"”「=衿””

式中：匕，,一焊縫計(jì)算截面的抵抗矩；

/“，一焊縫計(jì)算截面對(duì)中和軸的慣性矩；

s”,一焊縫計(jì)算截面在計(jì)算剪應(yīng)力處以上部分對(duì)中和軸的面積矩；

工“一對(duì)接焊縫的抗拉強(qiáng)度設(shè)計(jì)值；

/;一對(duì)接用逢的抗剪強(qiáng)度設(shè)計(jì)值。

另外，工字形截面的對(duì)接焊縫，除應(yīng)分別驗(yàn)算最大正應(yīng)力和最大剪應(yīng)力外，對(duì)于翼緣和

腹板相交處，同時(shí)受有較大的正應(yīng)力6和較大的回應(yīng)力可，還應(yīng)按下式驗(yàn)算折算應(yīng)力：

4+3.2.1］力W

第三節(jié)角焊縫及其連凌

（-）角焊縫的構(gòu)造要求★

1.焊腳尺寸

%21.5府，t2為較厚焊件的厚度；

h,W1.25L為較薄焊件的厚度。

當(dāng)貼著板邊緣施焊時(shí)。最大焊腳尺寸應(yīng)滿足當(dāng)焊件邊緣厚度t〈6mm時(shí)，hfmx=t;當(dāng)焊

件邊緣厚度t>6mm時(shí)，hfmax=t-（l?2）mm。

2.計(jì)算長(zhǎng)度

角焊縫的計(jì)算長(zhǎng)度不應(yīng)小于8勺和40mm；在動(dòng)荷載作用下，側(cè)面角焊縫的計(jì)算長(zhǎng)

度不宜大于40%：在靜荷載作用下，側(cè)面角焊縫的計(jì)算長(zhǎng)度不宜大于60h,。

（二）角焊縫連接的計(jì)算

1.角焊縫連接的基本計(jì)算公式

式中：".一正面角焊縫的強(qiáng)度設(shè)計(jì)值增大系數(shù)。對(duì)承受靜力荷載和間接承受動(dòng)力荷載

的結(jié)構(gòu)，2,-=1.22:對(duì)直接承受動(dòng)力荷載的結(jié)構(gòu)，儲(chǔ)=1.0。

2.軸心力作用時(shí)蓋板連接的角焊縫計(jì)算十

（1）側(cè)面角焊縫連接

「一N—N

廠兒??廠0加/4（!-25一九

（2）正面角焊縫連接

N_N

仆2?「。?7力廠2卜-2分）

（3）三面圍焊縫連接

正面角焊縫所能承受的內(nèi)力為:

N'=2/7也.介?/；’

側(cè)面角焊縫的強(qiáng)度為：

N—MN-N'

【例題】圖示連接中，焊腳尺寸hfmm,鋼材為Q235B,f=215N/mm，手工焊，焊條為

E4303,/；=160N/mm2,蓋板厚10mm,主板厚18mm，試計(jì)算此連接的承載能力.

【解析】焊縫的承載能力：

MWZ夕〃，/；=[（4X0.7X8X（320—8）+2X1.22X0.7X8X250]x160

=1675.5左N

板件承載能力：

因?yàn)锳產(chǎn)2X10X250<A2=300X18

所以他“*=2x10x250x215=1O75WV

因此此連接的承載能力取小值，為1075kN。

3.軸心力作用時(shí)角鋼連接的角焊縫計(jì)算★

(1)當(dāng)采用側(cè)面角焊縫連接時(shí)

N、=a、N%=%乂

名和％是肢背和肢尖焊縫的內(nèi)力分配系數(shù)。

角鋼角焊縫的內(nèi)力分配系數(shù)

分配系數(shù)

角鋼類型連接情況

角鋼肢背角鋼肢尖。2

等邊用鋼0.70.3

不等邊角鋼長(zhǎng)肢相拼0.650.35

不等邊角鋼短肢相拼0.750.25

求出各焊縫所受的內(nèi)力后，可按下式計(jì)算角鋼肢背與肢尖焊縫的強(qiáng)度:

___叢___<fw

0.7%

___*___<fw

式中：加和〃。分別是皮背焊縫和肢尖焊縫的焊腳尺寸。

(2)當(dāng)采用三面圍焊時(shí),

先求出正面角焊縫所分擔(dān)的軸心力M=2X0.7〃/364ff

N]=a、N空

2

【例題】試設(shè)計(jì)角鋼與連接板的連接角焊縫，采用側(cè)面角焊縫連接。軸心力設(shè)計(jì)值

N=830KN(靜力荷載)，角鋼為2L125x80xl(),長(zhǎng)肢相拼，采用連接板厚t=12mm,鋼材為

Q235B,焊條E43型，手工焊。

【解析】焊腳尺寸〃/max=t-(1~2)mm=10-(1-2)mm=8~9mm

/7/min=1.5A/7=1.5\[\2=5.2mm取力,=8mm

肢背和肢尖焊縫分擔(dān)的力為：

Ni=%N=0.65x830=539.5kN

N2=CI2N=0.35x830=290.5kN

則肢背和肢尖焊舞的實(shí)際長(zhǎng)度為:

N\539.5x1()3

+2h=+16=317mm取320mm

2x0.7〃〃/；'f2x0.7x8x160

JJJ

N290.5x1()3

------------+2/?+16=178mm取180mm

2x0.7〃2x0.7x8x160

4.穹矩、剪力、軸心力共同作用時(shí)的角焊縫計(jì)算★

一T形連接的角縫同時(shí)承受彎矩M、剪力V和軸心力No計(jì)算時(shí)先確定焊縫可能的最

危險(xiǎn)點(diǎn)，求出該點(diǎn)在M、V和N單獨(dú)作用下產(chǎn)生的應(yīng)力.在M和N作用下產(chǎn)生的垂直于焊

縫長(zhǎng)度方向的應(yīng)力為：

Wf2x0.7/。?/.

Af2X0.7/7Zlw

式中：力,和4分別為角焊縫有效截面的抵抗矩和面積。

在V作用下產(chǎn)生的平行于焊縫長(zhǎng)度方向的應(yīng)力為:

Af2x0.7/?

在M、V和N共同作用時(shí)，焊縫上端點(diǎn)處最危險(xiǎn)。該點(diǎn)焊縫應(yīng)滿足：

【例題】計(jì)算圖示角焊籟連接能承受的最大靜力設(shè)計(jì)荷戴P。已知：鋼材為Q235BF.焊

條為E43型，.//=]604/加機(jī)2

1

-pxlO3

——=—---------=0.25p

4，2x0.7x6x290

3

-/?xl20xl03

5

cr=-M--=-----------------

W1i

/2x-x0.7x6x2902

6

d'y+（」）2二1（弓33；；；6里）2+（0.25尸）2?/；=160N/,m2

PK197.50V故角焊縫連接能承受的最大靜力設(shè)計(jì)荷戴P=197.5ZN

第四節(jié)焊接應(yīng)力和焊接變形

焊接殘余應(yīng)力對(duì)結(jié)構(gòu)工作的影響：

（1）不影響構(gòu)件的靜力強(qiáng)度（2）降低了構(gòu)件的剛度

（3）降低了構(gòu)件的稔定性（4）降低了構(gòu)件的疲勞強(qiáng)度。

第五節(jié)普通螺栓連接

（一）螺栓的排列和構(gòu)造

1.螺栓的排列要求:

（1）受力要求

（2）構(gòu)造要求

（3）施工要求

2.螺栓受剪破壞時(shí)的破壞形式★

（1）栓桿被剪斷

（2）板件被擠壓破林

（3）構(gòu)件被拉斷破壞

（4）構(gòu)件端部被汨剪破壞一-端距22“

（5）栓桿受彎破壞-----板件總厚度5d

前三種破壞需通過(guò)計(jì)算來(lái)保證，而后兩種破壞需采取構(gòu)造措施。

（二）普通螺栓連接受剪時(shí)的計(jì)算

1.單個(gè)受剪螺栓的承載力設(shè)計(jì)值

①抗剪承載力設(shè)計(jì)值。

Mi，?了/

式中：&一個(gè)螺栓的受剪面數(shù)，單剪〃、,=1,雙剪勺=2；

d—螺栓桿的直徑；

一螺栓的抗剪強(qiáng)度設(shè)計(jì)值。

②承壓承載力設(shè)計(jì)值。

式中：￡一在同一受力方向承壓構(gòu)件的較小總厚度（取2。和t2中的較小值）;

一螺栓的承壓強(qiáng)度設(shè)計(jì)值。

2.抗剪螺栓群在軸心力作用下的計(jì)算

受軸心力作用的螺栓連接的雙蓋板對(duì)接連接。其計(jì)算公式為:

n

連接一側(cè)所需的螺栓數(shù)目為：

n>、—N—

NMmin

3.抗剪螺栓群在扭矩作用下的計(jì)算

在扭矩T的作用下，計(jì)算每個(gè)螺栓的受力時(shí)，假設(shè)受扭矩T作用時(shí)，所有螺栓均繞螺

栓群形心0旋轉(zhuǎn)。各螺栓所受力的大小與該螺栓至形心距離,成正比，其方向與連線「垂

直,1號(hào)螺栓受力最大。

7.勺二二6

犯=EL?Min

4.抗剪螺栓群在軸心力、剪力、扭矩共同作用下的計(jì)算

下圖（a）為偏心力V作用的螺栓連接。偏心力的作用線至螺栓中心線的距離為c,將

力向螺栓群的形心0簡(jiǎn)化后，可與圖（b）（c）所示的剪力V及扭矩T=V-e共同作用的結(jié)

果等效。

在剪力V的作用下，每個(gè)螺栓的受力為：

V

n

在扭矩T的作用卜，計(jì)算每個(gè)螺栓的受力時(shí)，假設(shè)受扭矩T作用時(shí)，所有螺栓均繞螺

栓群形心O旋轉(zhuǎn)。各螺栓所受力的大小與該螺栓至形心距離，.成正比，其方向與連線.垂

直,1號(hào)螺栓受力最大。

將其分解得：區(qū)=仁2,12

N-___'“__

故在扭矩T和軸心力V的共同作用下，受力最大的螺栓“1”承受的合力應(yīng)滿足下式:

+（N；；+M；J<<in

若連接在承受以上偏心力作用的同時(shí)，沿X-X軸承受軸力N,且力N通過(guò)螺栓群形心0,

則螺栓“1”承受的合力應(yīng)滿足：

【例題】上圖（a）所示的普通螺栓連接。M22螺栓,孔徑為23.5mm,荷載設(shè)計(jì)值F=17KN,

柱翼緣板厚度為12mm,拼接板厚度為10mm,偏心距e=300mm,材料Q235。

【解析】單個(gè)螺栓的抗剪和承壓承載力設(shè)計(jì)值為:

1,d，7ix222

N"=%/=lxxl40=53.2KN

~1~4

M"=22x10x305=67.3

Yx/+ZX=10x62+4xl62+4x82=1640C/H2

140x300x160

二41KN

c=1640xIO2

140x300x60

=154KN

1640xlO2

V_

N；y==14KN}

n10

2

M=J（M1）2+（，％+%；）=也12+（15.4+14）2=5O.5KN

<Cn=53.2KN

（三）普通螺栓連接受拉時(shí)的計(jì)算

1.單個(gè)受拉螺栓的抗拉承載力設(shè)計(jì)值

2.抗拉螺栓群在彎矩作用下的計(jì)算

螺栓群的旋轉(zhuǎn)中心在彎矩指向的最外一排螺栓的軸線上。

受力最大的螺栓需滿足的條件為:

N1

其中必一最外排螺栓到旋轉(zhuǎn)中心的距離；

上一每排螺栓到旋轉(zhuǎn)中心的距離；

加一螺栓的列數(shù)。

第六節(jié)高強(qiáng)度螺栓連凄

（一）高強(qiáng)度螺栓連接受剪時(shí)的工作性能★

高強(qiáng)度螺栓連接的承載力比普通螺栓高得多，剪切變形小。摩擦型高強(qiáng)度螺栓連接是以

板件之間出現(xiàn)滑動(dòng)，即摩擦阻力剛被克服作為承載能力極限狀態(tài)。承壓型高強(qiáng)度螺栓連接受

剪是以螺栓桿被剪壞或螺拴孔壁擠壓破壞為極限狀態(tài)。

（二）高強(qiáng)度螺栓連接摩擦面的抗滑移系數(shù)

高強(qiáng)度螺栓應(yīng)嚴(yán)格按照施工規(guī)程操作，不得在潮濕或淋雨?duì)顟B(tài)下進(jìn)行拼裝，不得在摩擦

面上涂紅丹、油漆等，保證連接處摩擦面干燥、清潔。

（三）高強(qiáng)度螺栓連接的計(jì)算

1.高強(qiáng)度螺栓連接受剪時(shí)的計(jì)算

（1）高強(qiáng)度螺栓抗剪承載力設(shè)計(jì)值

1）一個(gè)摩擦型高強(qiáng)度螺栓的抗剪承載力設(shè)計(jì)值為：

式中：一傳力摩擦面數(shù)目：

//一摩擦面抗滑移系數(shù)；

P——個(gè)高強(qiáng)度螺栓的設(shè)口預(yù)拉力；

2）一個(gè)承壓型高強(qiáng)度螺栓的抗剪承載力設(shè)計(jì)值為：

①抗剪承載力設(shè)計(jì)值

②承壓承載力設(shè)計(jì)值N：=d￡.f；

（2）螺栓群在軸心力作用下的計(jì)算

每個(gè)螺栓的受力是相等的

乂旦孤

n

連接一側(cè)所需的螺栓數(shù)目為：

N

n>——

（3）抗剪螺栓群在扭矩作用下的計(jì)算

在扭矩T的作用下，計(jì)算每個(gè)螺栓的受力時(shí)，假設(shè)受扭矩T作用時(shí)，所有螺栓均繞螺

栓群形心0旋轉(zhuǎn)。各螺栓所受力的大小與該螺栓至形心距離，.成正比，其方向與連線〃垂

直」號(hào)螺栓受力最大。

N：=4股

（4）抗剪螺栓群在軸心力、剪力、扭矩共同作用卜的計(jì)算

受力最大的螺栓“I”承受的合力應(yīng)滿足下式：

【例題】圖示為摩擦型高強(qiáng)螺栓的對(duì)接接頭，鋼板材料為Q235B,用8.8級(jí)高強(qiáng)

螺栓M20,孔徑為21.5mm,預(yù)拉力P=110kN,接觸面噴砂處理U=0.45,求接頭

所能承受的最大拉力N?

—)

工

二^

-rT

-+tr

-_a-工

?

—_

<kI-—

【解析】此=0.9%〃尸=0.9x2x0.45x110=89ZN

NIT.laXI=8?N?=8x89=712kN

鋼板毛截面面積：

A=(2x60+3x80)xl0=3600，””廣

Nmax2=Af=3600X215=77W

鋼板凈截面面積：

4,=(2x60+3x80-4x21.5)xl0=274()W

N，=1—0.52)N=(l—0.51)N=0.75N

吊N'一用0.75N…

由一=f得：------=215

An2740

“二喂等外kN所以最大拉力N=712QV

2.高強(qiáng)度螺栓連接受拉時(shí)的計(jì)算

（1）高強(qiáng)度螺栓抗拉承載力設(shè)計(jì)值

1）一個(gè)摩擦型高強(qiáng)度螺栓的抗拉承載力設(shè)計(jì)值為：=0.8P

2）一個(gè)承壓型高強(qiáng)度螺栓的抗拉承載力設(shè)計(jì)值為:

,卜兀.d,

（2）螺栓群在軸心力作用下的計(jì)算

每個(gè)螺栓的受力是相等的

N,=—<^

n

連接一側(cè)所需的螺栓數(shù)目為:

n4

（3）螺栓群在彎矩作用下的計(jì)算

在彎矩作用下，螺栓群的旋轉(zhuǎn)中心位于螺栓群的形心

3.高強(qiáng)度螺栓連接同時(shí)承受拉力和翦力時(shí)的計(jì)算★

（1）摩擦型高強(qiáng)度螺栓連接，需滿足條件:

<1

MN；

（2）承壓型高強(qiáng)度螺栓連接，需滿足條件:

此

N、、&

1.2

【例題】驗(yàn)算如圖所示摩擦型高強(qiáng)螺栓連接是否安全，已知：荷載N=300kN,螺栓

M20J0.9級(jí)，u=0.5,預(yù)緊力P=155kNo

【解析】螺栓群形心O處的內(nèi)力有：

軸心拉力：T=3N/5=3K300/5=180/W

剪力：V=4^/5=4x300/5=240W

彎矩：M=7e=180x35=6300^-mm

在N、M作用下，最上面一排螺栓最不利，每個(gè)螺栓所受的最大拉力為:

TMy1806300x(35+65)

1x

-j-'''=''-j"''''=365kN

n2^y-82X(2X352+2X1002)

N=-=—=30kN

N：=0.%//P=0.9xlx0.5xl55=69.75AN

N-=0.8。=0.8x155=124雨

J3036.5

------1-----=0.72<l

N；69.75124

所以此螺栓連接安全。

第七節(jié)連接的疲勞計(jì)算

高強(qiáng)螺栓摩擦型連接按毛截面計(jì)算應(yīng)力幅，高強(qiáng)螺栓承壓型連接按凈截面計(jì)

算應(yīng)力幅。

第四章軸心受力構(gòu)件

一、復(fù)習(xí)建議

本章在歷年考試中，各種題型都有可能出現(xiàn)，特別是近幾年考試中，本章所占內(nèi)容有增

加趨勢(shì)，并且可能結(jié)合其他章節(jié)進(jìn)行考核。建議學(xué)員對(duì)全面掌握，重點(diǎn)及習(xí)。

二、本章重要知識(shí)點(diǎn)

第一節(jié)軸心受力構(gòu)件的特點(diǎn)和截面形式

學(xué)員掌握軸心受力構(gòu)件兩種極限狀態(tài)的設(shè)計(jì)內(nèi)容即可。

第二節(jié)軸心受拉構(gòu)件

承載能力極限狀態(tài)以屈服點(diǎn)為極限，只有強(qiáng)度承載力計(jì)算，計(jì)算公式為：

N/《

▼

正常使用極限狀態(tài)用以限制長(zhǎng)細(xì)比來(lái)保證的，即：

4=2千］

i

第三節(jié)實(shí)腹式軸心受壓溝件

（一）軸心受壓構(gòu)件計(jì)算

（1）承載能力極限狀態(tài)包括強(qiáng)度承載力和穩(wěn)定承載力

強(qiáng)度承載力以屈服點(diǎn)為極限狀態(tài)，計(jì)算公式為:

4

穩(wěn)定承載力以臨界力為極限狀態(tài)，計(jì)算公式為:

式中：吁軸心受壓構(gòu)件的整體穩(wěn)定系數(shù)，W

fy

(2)正常使用極限狀態(tài)用以限制長(zhǎng)細(xì)比來(lái)保證的，即：

4=儲(chǔ)團(tuán)

i

(二)軸心受壓構(gòu)件整體穩(wěn)定性

1.三種屈曲形式喪失穩(wěn)定

(1)彎曲屈曲

雙軸對(duì)稱截面構(gòu)件最常見(jiàn)的屈曲形式。

(2)扭轉(zhuǎn)屈曲

十字形截面構(gòu)件可能發(fā)生扭轉(zhuǎn)屈曲。

(3)彎扭屈曲

單軸對(duì)稱截面構(gòu)件

2.初始缺陷對(duì)軸心受壓構(gòu)件穩(wěn)定承載力的影響

初彎曲、荷載初偏心和殘余應(yīng)力等初始缺陷,降低軸心受壓構(gòu)件的穩(wěn)定承載力。

3.穩(wěn)定性的計(jì)算

(1)等穩(wěn)定設(shè)計(jì)概念

構(gòu)件在兩個(gè)主軸方向的穩(wěn)定承載力相等。兩主軸方向的穩(wěn)定系數(shù)不屬于同一類截面時(shí),

等穩(wěn)定的條件為%=9,.。兩方向的穩(wěn)定系數(shù)屬于同一類截面時(shí)，等穩(wěn)定的條件為4=4。

(2)截面為雙軸對(duì)稱

(3)截面單軸對(duì)稱的構(gòu)件

用繞對(duì)稱軸的換算長(zhǎng)細(xì)比九產(chǎn)代替冬

【例題】圖示為一軸心受壓柱的工字形截面，該柱承受軸心壓力設(shè)計(jì)值N=4500kN,計(jì)算長(zhǎng)度

為配=7m4y=3.5項(xiàng)鋼材為Q235BF,f=205N/m而,驗(yàn)算該柱