钢结构课程总结范文

《钢结构基础》是一门重要的专业课程。学习这门课程，我们要达成以下目标：其一，掌握钢结构的特点以及其应用范围；其二，理解钢结构按极限状态的设计方法，并掌握该设计表达式的应用；其三，初步知晓钢结构的主要结构形式；其四，了解钢结构在我国的发展趋势；其五，为进一步深入学习钢结构知识奠定基础。

一、钢结构的概念、特点及应用

基本构件由型钢和钢板连接而成，接着运到现场并组装成整体结构形式，这种结构形式就称为钢结构。钢结构具备以下特点：其一，质轻且强度高；其二，塑性和韧性良好；其三，施工周期较短；其四，材质较为均匀；其五，气密性和水密性较好；其六，耐腐蚀性不佳；其七，耐火但不耐热；其八，在低温环境下会出现冷脆现象。

钢结构的合理应用范围主要由其自身特性决定。从技术层面来看，包括以下几个方面：一是大跨度结构；二是重型厂房结构；三是受动力荷载影响的结构；四是可拆卸的结构；五是高耸结构和高层建筑；六是容器和其他构筑物；七是轻型钢结构。

二、钢结构的极限状态

《钢结构设计规范》在疲劳计算之外钢结构的特点，采用以概率理论作为基础的极限状态设计方法，通过分项系数的设计表达式来进行计算。当结构或者其组成部分达到某一特定状态后，就无法满足设计规定的某一功能要求，此时这个特定状态就被称作该功能的极限状态。

承载能力极限状态包含以下情况：构件以及连接发生强度破坏；构件以及连接出现疲劳破坏；因某些原因导致的相关情况。

过度变形后就不再适合继续承载了，结构以及构件会丧失稳定性，结构会转变为机动体系并且结构会发生倾覆。

正常使用极限状态包含以下几种情况：一是影响结构、构件以及非结构构件正常使用或外观的变形；二是影响正常使用的振动；三是影响正常使用或耐久性能的局部损坏。

三、钢结构的材料

1．对钢结构用钢的基本要求

（1）较高的抗拉强度，和屈服点；

（2）较高的塑性和韧性；

（3）良好的工艺性能；

根据具体的工作条件，有时钢材需要具备能适应低温环境的能力。根据具体的工作条件，有时钢材需要具备能适应高温环境的能力。根据具体的工作条件，有时钢材需要具备能适应腐蚀性环境的能力。

2．钢材的主要性能

（1）强度性能

比例极限；屈服点；抗拉强度或极限强度。

（2）塑性性能

试件被拉断时会产生绝对变形值，这个绝对变形值与试件原标距进行相比，所得的比值用百分数来表示，这种百分数就被称为伸长率。

（3）冷弯性能

冷弯性能通过冷弯试验来确定。在试验过程中，要将试件弯成 180°。如果试件的外表面没有出现裂纹和分层，那么就视为合格。冷弯性能合格是一个综合指标，它既能鉴定钢材在弯曲状态下的塑性应变能力，又能反映钢材的质量。

（4）冲击韧性

韧性是钢材强度与塑性的综合体现。低温对钢材的脆性破坏会产生显著影响。在寒冷地区建造的结构，一方面要求钢材具备常温（20℃）下的冲击韧性指标。另一方面要求钢材具备负温（0℃、-20℃或-40℃）下的冲击韧性指标，这样才能确保结构拥有足够的抗脆性破坏的能力。

3.钢材的选择

选择钢材时考虑的因素有：

结构具有重要性。对于重要结构，应考虑选用质量好的钢材。而对于一般工业与民用建筑结构，可选用普通质量的钢材。

而如果结构一般只是承受静力荷载钢结构的特点，那么则可以选用价格较低的 Q235 钢。

3）连接方法：焊接结构对材质的要求应严格一些。

结构所处的温度和环境方面：如果结构是在低温条件下工作的，特别是焊接结构，那么就应该选用具有良好抗低温脆断性能的镇静钢。

5）钢材厚度：厚度大的焊接结构应采用材质较好的钢材。

四、轴心受力构件

（一）轴心受力构件的强度和刚度

1．轴心受力构件的强度计算

轴心受力构件的强度是以截面的平均应力达到钢材的屈服点作为承载力的极限状态。

2．轴心受力构件的刚度计算

轴心受力构件的刚度是以限制其长细比保证

（二） 轴心受压构件的整体稳定

1．理想轴心受压构件的屈曲形式

理想轴心受压构件可能以三种屈曲形式丧失稳定：

①弯曲屈曲 双轴对称截面构件最常见的屈曲形式。

③单轴对称截面杆件绕其对称轴屈曲时会发生弯扭屈曲。

2．理想轴心受压构件的弯曲屈曲临界力

若只考虑弯曲变形，临界力公式即为著名的欧拉临界力公式。

（三）轴心受压构件的局部稳定

组成轴心受力构件的板件，其厚度与板的宽度相比通常较小。若这些板件过薄，在压力作用下，板件会离开平面位置并出现凸曲现象，这种现象被称作板件丧失局部稳定。

五、钢结构的连接

（一）螺栓连接

螺栓连接分普通螺栓连接和高强度螺栓连接两大类

1、普通螺栓连接

普通螺栓被分成 A、B、C 三级。其中，A级和 B 级属于精制螺栓，C 级则是粗制螺栓。A 级和 B 级精制螺栓的表面很光滑，尺寸也很准确，对成孔质量的要求比较高，制作和安装的过程比较复杂，价格也相对较高，所以在钢结构中已经很少被使用了。A 级和 B 级精制螺栓的区别仅仅在于螺栓杆的长度不一样。C 级螺栓通常可以用于沿着螺栓杆进行相关操作。

轴受拉的连接中，以及次要结构的抗剪连接或安装时的临时固定。

2、高强度螺栓连接

高强度螺栓连接有摩擦型连接和承压型连接两种类型。

摩擦型连接依靠被连接板件间强大的摩擦力来传力，其连接承载力的极限状态是以摩擦力被克服为标志。为提升摩擦力，需对被连接件的接触面进行处理。

承压型连接，其特点是允许接触面发生相对滑移。连接承载力的极限状态是以栓杆被剪坏或者被承压破坏来确定的。

高强度螺栓性能等级有 8.8 级和 10.9 级这两种。摩擦型连接的螺栓孔径比螺栓公称直径 d 要大 1.5 到 2.0 毫米。承压型连接的螺栓孔径比螺栓公称直径 d 大 1.0 到 1.5 毫米。承压型连接的承载力比摩擦型连接高，能够节约螺栓。然而，它的剪切变形较大，所以不能用于承受动力荷载的结构中。

（二）焊接

钢结构中常用的焊接方法包含：电弧焊这种方式；还有电渣焊；以及气体保护焊；另外还有电阻焊等。

1、焊缝连接的优缺点

优点如下：焊件之间能够直接相互连接；构造较为简单；制作加工起来较为方便；不会对焊件造成削弱。

截面具有用料经济的特点；连接的密闭性良好，且结构刚度较大；能够实现自动化操作，从而提高焊接结构的质量。

缺点在于，在焊缝附近的热影响区内，钢材的材质会变得脆弱；同时存在焊接残余

应力会使受压构件的承载力降低，变形也会使受压构件的承载力降低；焊接结构对裂纹存在敏感性，在低温情况下，冷脆的问题显得较为突出。

2、焊缝的形式

（1）角焊缝

角焊缝按截面形式划分，有直角角焊缝和斜角角焊缝。两焊脚边夹角为 90°的焊缝是直角角焊缝，其直角边边长 hf 被称作角焊缝的焊脚尺寸，he＝0.7hf 是直角角焊缝的计算厚度。斜角角焊缝常在钢漏斗和钢管结构中使用。对于夹角大于 135°或小于 60°的斜角角焊缝，一般不适合用作受力焊缝（钢管结构除外）。

（2）对接焊缝

坡口形式与焊件厚度存在关联。若焊件厚度较小，像手工焊为 6mm 、埋弧焊为 10mm 时，能够使用直边缝。对于一般厚度的焊件，即 t 在 10 至 20mm 之间，可采用带有斜坡口的单边 V 形或 V 形焊缝。斜坡口与间隙 c 共同构成了焊条能够运转的施焊空间，这样能让焊缝更容易焊透。钝边 p 具有托住熔化金属的作用。较厚的焊件（t＞20mm）时，会采用 U 形、K 形和 X 形坡口。V 形缝和 U 形缝需要对焊缝根部进行补焊。在选用对接焊缝坡口形式时，要根据板厚和施工条件，按照现行标准《建筑结构焊接规程》的要求来进行。凡是 T 形、十字形或角接接头的对接焊缝，都被称为对接与角接组合焊缝。