第一章 绪论
钢结构的特点： 1、轻质高强，承载力大 2、钢材材性好，可靠性高 3、工业化程度高 4、抗震性能好 5、气密水密性好 6、易于锈蚀
7、耐热性好，耐火性差 8、绿色环保无污染 钢结构的适用范围：
1、承受大荷载、动荷载的结构 2、大跨度或高度很大的结构 3、拼装式结构或需要移动的结构 4、对密封性要求高的结构 5、轻型结构 6、其他复杂造型结构 钢结构的主要形式： 1、大跨度结构 2、重型结构 3、高耸结构 4、多层与高层结构 5、密封结构 6、活动结构 7、轻型结构
钢结构设计的目的：保证整体结构和结构构件在充分满足功能要求的基础上安全、可靠地工作 功能要求：
1、安全性：承受作用，保持稳定，不倒塌 2、适用性：工作性能良好，满足使用要求 3、耐久性：随时间仍能满足使用要求 可靠度：结构在规定时间内、在规定条件下完成预定功能的概率。规定时间是指结构的设计使用年限；规定条件是指正常设计、正常施工、正常使用和维护的条件
功能的极限状态：结构或者结构的某一部分
1
超过某一定特定状态后，就不能满足某一规定功能要求，则此特定状态称为功能的极限状态
承载能力极限状态（状态1）：结构或构件达到最大承载能力或者达到不适合继续承载的变形的极限状态。如强度、稳定、疲劳破坏
正常使用极限状态（状态2）：结构或构件达到正常使用或耐久性能（刚度、锈蚀等）的某项规定限值的状态。包含标准组合、频遇组合或准永久组合
第二章 钢结构的材料
钢材的力学性能：强度、塑性、韧性、冷弯性能、耐久性
五项指标：抗拉强度、伸长率、屈服点、冷弯试验、常温（低温）冲击韧性
影响钢材力学性能的因素：化学成分、冶金缺陷与轧制过程、钢材硬化、温度影响、应力状态、加载速度 钢材的两种破坏形式：
1、塑性破坏：破坏前构件应力达到fu，变形大、持续时间较长。 特征：破坏断口参差不齐，色暗，因晶体在剪切之下相互滑移呈纤维状
2、破坏前变形小，无明显破坏征兆，构件破坏应力小于fy，均由应力集中而引起。 特征：破坏断口平齐， 晶粒往往在一个面断裂而呈光泽的晶粒状
疲劳破坏的定义：钢材在循环多次反复作用下裂纹生成、扩展以致断裂破坏的现象称为钢材的疲劳或疲劳破坏 疲劳破坏的发生条件： 1、受反复荷载作用 2、存在拉应力 3、应力集中程度较高。
疲劳破坏的三个阶段：裂纹的形成，裂纹的缓慢发展和最后迅速断裂
疲劳破坏的影响因素： 1、应力种类
2、应力循环特征和应力幅 3、循环次数（疲劳寿命） 4、应力集中
疲劳强度：对于轧制钢材或非焊接结构，疲劳强度与最大应力、应力比、循环次数和缺口效应有关；而对于焊接结构，疲劳强度与应力幅、循环次数和缺口效应有关 应力幅：一次循环中最大应力与最小应力之差
钢材的静力强度对疲劳性能无显著影响。 钢材的选用原则： 1、结构或构件的重要性
2、荷载情况（静力荷载，动力荷载） 3、连接方法（焊接连接、螺栓连接） 4、结构所处的工作条件（环境温度，腐蚀等）
5、钢材的厚度
承压型高强度螺栓：内力较大的永久性结构，间接承受动载的结构
不同连接的刚度：焊接＞摩擦型＞铆钉＞承压型＞普通螺栓
连接形式：按被连接件相互几何位置分为对接、搭接、顶接（T形、角接） 焊缝形式：对接焊缝、角焊缝
焊缝种类和连接形式是不同的概念同一类型的接头可以用两种焊缝实现 焊缝质量等级：
三级：外观检查，即焊缝实际尺寸是否符合设计要求；有无看得见的裂纹、咬边等缺陷。焊缝设计强度为基材的0.85倍
二级：外观基础上加无损检验。超声波检验焊缝20%的长度
一级：超声波检验每条焊缝的全长，以揭示焊缝内部缺陷 对接焊缝的计算： 1、受轴力作用：??N?ftw lwt焊缝计算长度lw——有引弧板时取几何长度l 无引弧板时取几何长度减去焊口影响
lw?l?2t
第三章 钢结构的连接
连接按连接方法分类：焊接连接、铆钉连接、螺栓连接
连接按功能分类：受力性连接、缀连性连接、支撑性连接
不同连接的使用范围：
焊接：适于静力结构，对接焊缝适用于承受各种荷载的永久性结构
铆钉：内力较大，承受各种荷载的永久性结构
普通螺栓：内力较小，次要结构，临时结构，安装连接
摩擦型高强度螺栓：内力较大的永久性结构，直接承受动载的结构
2
VSw?fvw IwtM?ftw 3、受弯矩作用：??Ww2、受剪力作用：??4、弯矩、剪力和轴力同时作用： 正应力和剪应力都较大处要使用折算应力
?eq??12?3?12?1.1ftw
侧焊缝：平行受力方向的焊缝称为侧焊缝，应力性质：受剪应力作用，塑性好，强度偏低，约为端焊缝强度的75％。剪应力沿焊缝长度分布不均匀，两端大中间小。焊缝越长，分布越不均匀
端焊缝：垂直受力方向的焊缝称为端焊缝，应力性质：应力状态比较复杂，即非剪应力，亦非正应力，而是介于二者之间的一种应力
有效截面（计算截面）：直角角焊缝的实际破坏面很不规则，计算中假定沿45°喉部截面破坏，该截面称为焊缝有效截面 焊脚尺寸：指焊跟至焊趾的尺寸hf
???2?ffw（静荷载时?f?1.22，?f??动荷载时?f?1.0）
具体情况见书
残余应力的成因：焊接过程中，局部高温引起不均匀加热，部分区域出现塑性压缩，冷却时，焊缝附近钢材不能自由收缩，从而产生残余应力
残余应力产生的三个因素：
1、钢材本身有热胀冷缩的性质，且随温度升高屈服强度降低
2、焊接过程存在不均匀加热
3、刚才伸缩受到外界或内部因素的约束 残余应力的分布规律：
1、任意方向的残余应力在任意截面上的积分为零
2、在垂直焊缝截面上，焊缝截面及热影响区存在残余拉应力，约束区存在压应力 3、平行焊缝截面上，焊接残余应力与施焊顺序相关，分布复杂。 焊接残余应力的影响： 1、对结构静力强度无影响 2、降低结构刚度 3、降低结构稳定承载力 4、容易使钢构件发生脆断 5、降低材料疲劳强度 焊接应力和变形控制：
1、采用合理的焊接次序：跳焊、间断焊 2、焊缝均匀对称
3、焊后校直或给构件以一个和焊接变形相反的预变形
4、焊前预热、焊后热处理
规范禁止3条相互垂直的焊缝相交，为什么？
由于焊缝中存在三向应力，阻碍了塑性变形，在低温下使裂缝易发生和发展，加速构件的脆性破坏
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??f????f2hf值不能过大、过小：过小的角焊缝将导
致焊缝冷却过快易产生收缩裂纹等缺陷；过大会导致焊缝烧穿较薄的焊件，增加主体金属的翘曲和焊接残余应力
1.5t1?hf?1.2t2 t1较厚焊件厚度 t2较
薄焊件厚度 但对边缘施焊的角焊缝要求 ①当t?6mm hf?t
②当t?6mm hf?t?(1~2)mm 焊缝长度不宜过小，也不能过大： 角焊缝的计算长度不得小于8hf和40mm，长度过小会使焊件局部加热严重，且起、落弧坑相距太近，以及可能产生缺陷，使焊缝不可靠
侧面角焊缝的计算长度也不宜过大，承受静荷载的侧面角焊缝计算长度不得大于60hf，动荷载下不得大于40hf，因为侧面角焊缝在弹性工作阶段沿长度方向受力不均，两端大而中间小。焊缝长度越长，应力集中系数越大。如果焊缝长度不是太大，焊缝两端达到屈服强度后，继续加载，应力会渐趋均匀。当焊缝长度达到一定的长度后，可能破坏首先发生在焊缝两端。（当实际长度大于以上数值时，计算时不与考虑；当内力沿侧焊缝全长分布时，不受上式限制） 仅采用两条侧焊缝时：
1、为了避免应力传递的过分弯折而使构件中应力不均，规范规定 lw?b
2、为了避免焊缝横向收缩时引起板件的 拱曲太大，规范规定 b?16t（较薄焊件厚度）
角焊缝的计算：
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