钢结构总结1(2)

环次数时，材料终于破坏，并表现为突然的脆性断裂。

4．钢材的破坏形式

塑性破坏：变形超过了材料或构件可能的应变能力而产生的，而且仅在构件的应力达到了钢材的抗拉强度fu后才发生。塑性破坏前，由于总有较大的塑性变形发生，且变形持续的时间较长，很容易及时发现而采取措施予以补救，不致引起严重后果。

脆性破坏：破坏前塑性变形很小，甚至没有塑性变形，计算应力可能小于钢材的屈服点，断裂从应力集中处开始。由于脆性破坏前没有明显的预兆，无法及时觉察和采取补救措施。

5．钢材的疲劳计算

钢材的疲劳断裂是微观裂纹在连续重复荷载作用下不断扩展直至断裂的脆性破坏。 钢材的疲劳强度取决于应力集中和应力循环次数。

循环次数N≥5x104，应进行疲劳计算。 （1）常幅疲劳

应力幅??为应力谱中最大应力与最小应力之差，即

????max??min

式中：?max——每次应力循环中的最大拉应力（取正值）；

?min——每次应力循环中的最小拉应力（取正值）或压应力（取负值）。

如果重复作用的荷载数值不随时间变化，则在所有应力循环内的应力幅将保持常量，称之为常幅疲劳。

根据试验数据可以画出构件或连接的应力幅??与相应的致损循环次数N的关系曲线。目前国内外都常用双对数坐标轴的方法使曲线改为直线以便工作。在双对数坐标图中，疲劳直线方程为：

lgN?b1??lg(??) （7）

或

N(??)?101?C1 式中 ?——直线对纵坐标的斜率；

b1—直线在横坐标轴上的截距； N—循环次数。

?b 6

图 ???n曲线

考虑到试验数据的离散性，取平均值减去2倍lgN的标准差（2s）作为疲劳强度下限值，下限值的直线方程为：

lgN?b1??lg(??)?2s?b2??lg(??) （8）

或

N(??)?102?C （9） 取此??作为容许应力幅

?b?C? ????????N?1/? （10）

对于不同焊接构件和连接形式，规范按连接方式、受力特点和疲劳强度等归纳分类，划分为8类。

对焊接结构的焊接部位的常幅疲劳，应按下式计算：

????max??min?[??] （11） 对于非焊接部位，其疲劳强度应按下式计算：

????max?k?min??? （12）

（2）变幅疲劳和吊车梁的欠载效应系数

实际上，结构所受荷载其性质为变幅的。变幅疲劳可作为常幅疲劳按下式计算：

?f??max≤????N?2?106 （13）

式中 ????N?2?106——循环次数N＝2×106的容许应力幅，应按式（10）计算；

对重级工作制硬钩吊车?f＝1.0，重级工作制软钩吊车?f＝?f——欠载效应系数。

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0.8；中级工作制吊车?f=0.5。

6．钢的种类和钢材规格 （1）钢的种类

按脱氧方法，钢可分为沸腾钢（F）、半镇静钢（b）、镇静钢（Z）和特殊镇静钢（TZ），镇静钢和特殊镇静钢的代号可以省去。镇静钢脱氧充分，沸腾钢脱氧较差，半镇静钢介于镇静钢和沸腾钢之间。一般采用镇静钢。

按化学成分，钢可分为碳素钢和合金钢。在建筑工程中采用的是碳素结构钢、低合金高强度结构钢和优质碳素结构钢。

（1）碳素结构钢 按质量等级分为A、B、C、D四级，A级钢只保证抗拉强度、屈服点、伸长率，必要时尚可附加冷弯试验的要求，化学成分对碳、锰可以不作为交货条件。B、C、D钢均保证抗拉强度、屈服点、伸长率、冷弯和冲击韧性（分别为＋20℃，0℃，－20℃）等力学性能。化学成分碳、硫、磷的极限含量。

钢的牌号由代表屈服点的字母Q、屈服点数值、质量等级符号（A、B、C、D）、脱氧方法符号等四个部分按顺序组成。根据钢材厚度（直径）＜l6mm时的屈服点数值分为Q195、Q2l5、Q235、Q255、Q275，钢结构一般仅用Q235，钢的牌号根据需要可为Q235A；Q235B；Q235C；Q235D等。

（2）低合金高强度结构钢 仍然根据钢材厚度（直径）＜l6mm时的屈服点大小，分为Q295、Q345、Q390、Q420、Q460。钢结构一般采用Q345、Q390、Q420，钢的牌号仍有质量等级符号，除A、B、C、D四个等级外增加一个等级E，主要是要求－40℃的冲击韧性。钢的牌号如Q345B、Q390C等等。低合金高强度结构钢一般为镇静钢，因此钢的牌号中不注明脱氧方法。

A级钢应进行冷弯试验，其他质量级别钢，如供方能保证弯曲试验结果符合规定要求，可不作检验。

（3）优质碳素结构钢 以不热处理或热处理（退火、正火或高温回火）状态交货，要求热处理状态交货的应在合同中注明，未注明者，按不热处理交货，如用于高强度螺栓的45号优质碳素结构钢需经热处理，强度较高，对塑性和韧性又无显著影响。

（2） 钢材的选择

选择钢材时考虑的因素有：

1）结构的重要性 重要结构应考虑选用质量好的钢材；一般工业与民用建筑结构，可

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选用普通质量的钢材。

2）荷载情况 直接承受动力荷载的结构和强烈地震区的结构，应选用综合性能好的钢材；一般承受静力荷载的结构则可选用价格较低的Q235钢。

3）连接方法 焊接结构对材质的要求应严格一些。

4）结构所处的温度和环境 在低温条件下工作的结构，尤其是焊接结构，应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。

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