?級注冊構造工程師資格考試培訓班

《鋼構造》復習講稿

第一節考試大綱及講課安排

1.1鋼構造考試大綱

1掌握鋼構造體系的布置原則和重要構造。

2掌握受彎構件的強度及其整體穩定和局部穩定計算；掌握軸心受力構件和拉彎、壓彎

構件的計算。

3掌握構件的連接計算、構造規定及其連接材料的選用。

4熟悉鋼與混凝土組合梁、鋼與混凝土組合構造的特點及其設計原理。

5掌握鋼構造疲勞計算及其構造規定。

6熟悉塑性設計的合用范圍和計算措施。

7熟悉鋼構造的防銹、隔熱和防火措施。

8理解對鋼構造制作、焊接、運送和安裝方面的規定。

1.2講課安排

1.考試大綱規定分三個層次

規定最高的第一層次為掌握，包括鋼構造體系的布置原則和重要構造、基本構件的計

算、連接和疲勞構造和計算；

規定次之的第二層次為熟悉，包括鋼與混凝土組合梁的計算、塑性設計、鋼構造的防

銹、隔熱和防火措施；

規定最低的第三層次為理解，重要包括鋼構造制作、焊接、運送和安裝方面的規定。

2.講課安排

在這一天半的時間里，著重講解第一層次規定掌握的內容，其中重要是鋼構造材料、基

本構件的計算、連接和疲勞構造和計算的部分，鋼構造體系的布置原則和重要構造則不專列

簡介，而是融合到前述的內容里起簡介。

第二層次的內容則作一般簡介，側重于鋼與混凝土組合梁的計算、塑性設計，簡樸簡介

鋼構造的防銹、隔熱和防火措施。

第三層次的鋼構造制作、焊接、運送和安裝方面的規定只作簡樸簡介。

第二節鋼材

2.1鋼材的破壞形式

所謂塑性材料是指由于材料原始性能以及在常溫、靜載并一次加荷的工作條件之下能在

破壞前發生較大塑性變形的材料。但鋼材的塑性變形能力不僅取決于鋼材的化學成分，熔煉

與軋制過程，也取決于所處的工作條件。雖然本來塑性體現極好的鋼材，在很低的溫度之下

受沖擊作用等狀況下，也完全也許展現脆性破壞。因此，不適宜把鋼材劃分為塑性和彈性材

料，而應當辨別材料也許發生的塑性破壞與脆性破壞。

1.塑性破壞（也稱為延性破壞）

破壞前有很大的塑性變形和“縮頸”現象，破壞的斷口常為杯形（有與受力方向成45。和

垂直的兩部分構成），45。斷而早纖維狀，破壞前有明顯預兆,。

2.脆性破壞

沒有塑性變形或只有很小塑性變形即發生的破壞，斷口平直，斷面呈晶粒狀。由于變形

極小易導致忽然破壞。

2.2基本性能及指標

1.強度：鋼材在外力作用下，抵御過大（塑性）變形和斷裂的能力。應力所能到達的某些

最大值，也是材料本構關系曲線上的某些應力特性點。

指標：屈服點力（㈤

極限強度加（c）

彈性：鋼材在外力作用下產生變形，在外力取消后恢復原狀的性能。

指標：比例極限亦，彈性極限"，彈性模量E

C7<fy理想的彈性體：變形小且可恢復，且有強度儲備

。2為理想的塑性體：變形大且不可恢復，也沒有強度儲備

因此一般可將鋼材視為理想的彈塑性材料P一般取屈服點作為強度原則值，并且取受拉

和受壓的屈服點相似。一則極限強度與屈服點之間的強度差作為儲備，留有強度余地；二則

屈服點對應的應變（宏觀為變形）很小，可以滿足正常使用的規定，而極限強度對應的應變（變

形）很要大近20倍左右，無法滿足正常使用的規定。

2.塑性：鋼材受力斷裂過程中發生不能恢復的殘存變形的能力。

指標：伸長率5=上4x100%

闡明：因標距不i樣，有35（/o=5"）和挑o（/o=l（）d）,但后一種已基本上不再采用，

一則兩者共存輕易產生混淆，二則可節省試件鋼材。

斷面收縮率^=AzAxloo%

A）

后者與標距無關，表征塑性較前者更好，但測量誤差較大。塑性越好，越不輕易發生脆

性斷裂，受力過程中，應力和內力重分布就越充足，設計就越安全，破壞前的預兆越明顯。

Z向（厚度方向性能）鋼板就是采用厚度方向拉伸的斷面收縮率作為性能級別的劃分根據。

3.冷彎性能：常溫下鋼材承受彎曲加工變形的能力。

將試件冷彎180。而不出現裂紋或分層。

定性指標：合格或不合格。

冷彎性能合格的鋼材才具有良好的常溫加工工藝性能。

4.韌性：鋼材在沖擊荷載作用下，變形和斷裂過程中吸取機械能的能力。

綜合反應鋼材的內在質量及力學性能，是強度和塑性的綜合指標①?2曲線和坐標軸圍

成的面積）。是衡量鋼材抵御因低溫、應力集中、沖擊荷載等作用而脆性斷裂的能力。

指標：沖擊功

原為梅氏（Mesnager）U形缺口試件，現采用夏比（Charpy）V形缺口試件。

5.可焊性：反應鋼材焊接的可行性及焊縫的受力性能。

包括施工工藝和受力性能兩個方面的可焊性。

指標：碳當量。

《建筑鋼構造焊接技術規程》JGJ81-、J218-的§2.0.1：建筑鋼構造工程焊接難度可分為

一般、較難和難三種狀況。施工單位在承擔鋼構造焊接工程時應具有與焊接難度相適應的技

術條件。建筑鋼構造工程的焊接難度可按下表辨別。

表2.0.1建筑鋼構造工程的焊接難度辨別原則

焊接難度

節點復雜程鋼材碳當量①

原因板板(mm)受力狀態

度和拘束度

焊接難度、\Ccq(%)

簡木、對接、角接，

一般/<30一般靜載拉、壓<0.38

焊健能自由收縮

復雜節點或已施加靜載且板厚方向

較難30WrW800.38?0.45

限制收縮變形的措施受拉或間接動載

更雜節點或局部返直接動載、抗震

難修條件而使焊縫不能/>80設防烈度不小于8>0.45

自由收縮度

Cr+Mo+v

注：①按國際焊接學會(HW)計算公式，Ccq(%)=C4-—++(%)

^3515

(合用于非調質鋼)

6.耐久性：鋼材在長期使用后的力學性能。

耐腐蝕性

耐老化(時效硬化)

耐長期高溫

耐疲勞

一般鋼材供應提供的材性保證：

三項保證：屈服點為(公)、極限強度啟斜)、伸長率4

四項保證：屈服點力(㈤、極限強度力(仇)、伸長率4、180。冷彎

五項保證：屈服點為(貝)、極限強度九3)、伸長率4、180。冷彎、沖擊功4

提供保證的材性越多，鋼材的價格也越貴。

2.3影響鋼材力學性能的重要原因

決定鋼材機械和加工工藝等性能的重要原因是鋼材的化學成分及其微觀蛆織構造，與鋼

材的冶煉、澆注、軋制等生產工藝過程也有親密的關系。此外，鋼構造的加工、構造、尺

寸、受力狀態、及其所處的環境溫度等對其鋼材的機械性能也有重要的影響。

1.化學成分

鋼的重要化學成分是鐵(Fe,在一般碳素鋼中約占99%)和少許的碳(C)。此外有缽

(Mn)、硅(Si)等有利元素,以及熔煉中很難除盡或混入的硫(S)、磷(P)、氧(0)、氮(N)、氫(H)

等有害雜質元素。在合金鋼中尚有特意添加以改善鋼材性能的某些合金元素，如鎰、帆(V)

等。碳、銃、硅和雜質元素以及合金元素的含量雖少，但對鋼材性能有很大的影響。

碳含量對鋼的強度、塑性、韌性和焊接性有決定性的影響。伴隨碳含量的增長，鋼材的

抗拉強度和屈服強度提高；但其塑性、冷彎性能和沖擊韌性、尤其是低溫沖擊韌性減少，可

焊接性也變壞。構造鋼材的碳含量不能過高，一般不超過0.22%。

鎰在碳素鋼中多是煉鋼時作為脫氧劑加入鋼液的元素，一般含量為().3?().8%；在低合

金錦鋼中是作為合金元素。鋼的鎰含量不太多時，能明顯改善鋼材的冷脆性能，并提高其屈

服強度和抗拉強度，而又不過多地減少塑性和沖擊韌性；錦對脫除鋼中有害元素氧的含量有

益；錦還能與鋼中的硫在高溫下化合成熔點很高(約1600C)的硫化鎬(MnS),使鋼材熱加工

時因硫而產生裂紋的“熱脆”現象減少。不過過量的缽含量會使鋼材塑性減少。

硅與鋼液中的氧有較強的化合作用，且能使鋼中純鐵體晶粒細小和散布均勻，是熔煉有

很好性能的鎮靜鋼的一種常用的脫氧，劑(適量的硅可提高鋼材的強度，而對其塑性、冷彎性

能、沖擊韌性和焊接性無明顯的不良影響。過量的硅將減少鋼材的塑性和沖擊韌性，惡化其

抗銹蝕能力和焊接性。構造鋼中硅含量一段不超過0.3%（Q235鋼）或0.6%（Q345鋼）。

帆是熔煉缽鈕低合金鋼時特意添加的一種合金元素，可提高鋼材強度和細化鋼的晶粒；

鈕的化合物具有高溫穩定性，使鋼的高溫硬度提高。

硫是鋼中一種十分有害的元素。硫與鐵化合生成硫化鐵（FeS）,散布在純鐵體的間層

中，當溫度在800?1200℃時熔化而使鋼材出現裂紋，稱為“熱脆”現象，使鋼的熱軋性能

和可焊性變壞；硫還將減少鋼材的塑性和沖擊韌性。因此，應嚴格限制構造尤其是焊接構造

鋼材的硫含量，一般規定不超過0.035?0.050%。

磷也是一種有害的元素，其有害作用重要是使鋼在低溫時韌性減少并輕易產生脆性破

壞，稱為“冷脆”現象；在高溫時也使塑性變差。因此，構造鋼材中也應嚴格限制磷含量，

一般規定不超過0.035?0.045%。

氧、氮、氫一般是在鋼熔融時從空氣或水分子分解等進入鋼液，在冷卻后余留下來的極

其有害的元素。氧的有害作用同硫且更甚，增長鋼的脆性；氮的作用類似于磷，能明顯減少

鋼材的塑性、沖擊韌性并增大其“冷脆”性；氫在低溫時易使鋼呈脆性破壞，產生所謂“氫

脆”破壞現象。因此，較重要的鋼構造，尤其是在低溫下承受動力荷載的鋼構造用鋼的上述

元素含量也常規定加以限制。

2.冶煉、澆注、軋制過程

目前鋼構造用鋼重要是由氧氣轉爐冶煉而成的。電爐鋼質量精良，但成本高、電耗大，

鋼構造中一般也不采用.

鋼冶煉后因澆注措施（脫氧程度或措施）的不一樣而分為沸騰鋼、半鎮靜鋼、鎮靜鋼和特

殊鎮靜鋼。

沸騰鋼是在爐中和盛鋼桶中的熔煉鋼液中僅用弱脫氧劑鋅鐵進行脫氧。當鋼液鑄錠時，

鋼液中仍保留有相稱多的氧化鐵，與其中的碳等化合生成一氧化碳（CO）等氣體大量逸出，致

使鋼液劇烈“沸騰”，故稱沸騰鋼。這種鋼鑄錠后冷卻速度快，溶于鋼液中的氣體不能所有

逸出，且易形成氣泡包在鋼錠內；還使硫、磷雜質分布不勻，出現其局部富集的所謂“偏

析”現象。不僅使鋼材質量不均勻，并且常使軋制鋼材產生分層，減少鋼材、尤其是厚鋼板

的抗層狀扯破（即鋼板在厚度方向受拉而分層破壞）的能力。不過，沸騰鋼生產工藝簡樸價格

廉價，質量能滿足一般次要承重鋼構造的規定，因而還在繼續應用v

鎮靜鋼是在熔煉鋼液中加入適量的強脫氧劑硅（或鋁）和鎬等，進行較徹底脫氧，因而鋼

液鑄錠時不再發生沸騰現象而在錠模內安靜地逐漸冷卻，故稱鎮靜鋼。由于鋼液不沸騰、冷

卻速度較慢，殘留氣體較易逸出，因而質量優良且均勻，組織致密，雜質少，偏析小。與沸

騰鋼相比，其沖擊韌性和焊接性很好。冷脆和時效敏感性較小，強度和塑性也略高。但鎮靜

鋼需要一定量的強脫氧劑，鑄錠時需要合適保溫，因而工藝過程較復雜，冷卻后鋼錠頭部縮

凹而需要切除的部分較多，致使收得率低（約80%）,因而價格較高。

半鎮靜鋼是在熔煉鋼液中加入少許強脫氧劑硅（或鋁），脫氧程度、質量和價格介于沸騰

鋼和鎮靜鋼之間。

特殊鎮靜鋼的脫氧規定比鎮靜鋼更高，一般并應具有足夠的形成細晶粒構造的元素如鋁

等，一般是用硅脫氧后再用鋁補充脫氧。我國碳素構造鋼中的Q235—D鋼，以及橋梁用鋼

如Q345q鋼等屬特殊鎮靜鋼。

由鑄錠軋制鋼材，是把鋼錠再加熱至1200?1300℃的高溫后進行的。這時鋼具有很好

的熱塑性和可鍛焊性。軋鋼機壓力的作用可使鋼錠中的小氣泡和質地較疏松部分鍛焊密實起

來，消除鑄造顯微組織缺陷和細化鋼的晶粒。因此，軋制鋼材比同種類鑄鋼質量好，并且壓

縮比（鋼壞與軋成鋼材厚度之上）愈大時其強度和沖擊韌性等也愈高。規范對各鋼種鋼材按厚

度或直徑進行分組：厚度或直徑越小的鋼材，強度就越高。見表341-1。

目前一般都采用連鑄連軋生產工藝，為保證質量，鎮靜鋼的生產比重己經越來越高。

3.殘存應力

熱軋型鋼中的熱軋殘存應力是因其熱軋后不均勻冷卻而產牛的。型鋼熱軋終I二時，其功

緣、尖角及薄細部位因與空氣接觸表面多而冷固較快；先冷卻部位要制止后冷卻部位的自由

收縮，從而使后冷卻部位受拉，在型鋼中產生復雜的殘存應力分布。此后鋼材的調直和加工

（剪切、氣割、焊接等）還將變化這種分布。鋼材或構件經退火或其他措施處理后，其殘存應

力可部分乃至所有消除。焊接過程則會在鋼構件或鋼構造中產生比軋制更嚴重的殘存應力。

殘存應力的一般分布規律是未升溫或先冷卻的部位是殘存壓應力，后冷卻的部位是殘存

拉應力。

殘存應力是一種自相平衡（每個截面的內力和力矩自相平衡）的應力。殘存應力不影響構

件強度，不過殘存應力將減少構件的剛度，從而減少穩定性；此外，殘存應力尤其是焊接殘

存應力與荷載應力疊加后，常使鋼材處在二維或三維的復雜應力狀態下受力，將減少其抗沖

擊斷裂和抗疲勞破壞的能力。

4.溫度的影響

鋼材的機械性能隨溫度的不一樣而有變化，當溫度升高時，鋼材的屈服強度力、抗拉強

度,和彈性模量七的總趨勢是減少的，但在15（）℃如下時變化不大。當溫度在250℃左右

時，鋼材黃的反而有較大提高，但這時的對應伸長率3較低、沖擊韌性變差，鋼材在此溫度

范圍內破壞時常呈脆性破壞特性，稱為“藍脆”。如在“藍脆”溫度范圍內進行鋼材的機械

加工，則易產生裂紋，故應力爭防止。當溫度超過300C時，鋼材的力、人和E開始明顯下

降，而方開始明顯增大,鋼材產牛徐變：當溫度超過400c時，強度和彈性模量都急劇減

少；達600℃時其承載能力幾乎完全喪失。

鋼材的溫度由常溫下降尤其是在負溫度范圍內時，鋼材的強度的、㈤等雖有提高，但塑

性和韌性減少、脆性增長。鋼構造設計中應防止脆性破壞，因而選用鋼材時應使其脆性轉變

溫度區的下限溫度低于構造所處的工作環境溫度，且鋼材在工作環境溫度下具有足夠的沖擊

韌性值。

5.冷加工和時效硬化

鋼材應力超過彈性范圍將引起其屈服強度提高，塑性和伸長率減少。鋼材的這一性質稱

為冷作硬化或應變硬化。鋼材在冷拉、冷折、冷彎、沖孔、剪切等冷加工時均有很大的塑性

變形，因而產生冷作硬化。冷作硬化對鋼構造尤其是承受動力荷載的鋼構造是不利的。因

此，鋼構造設計中一般不運用冷作硬化對鋼材屈服強度的提高，并且對直接承受較大動力荷

我的鋼構造還應設法免除冷作硬化的影響，例如刨去鋼板因剪切形成的冷作硬化邊緣金屬

等。

鋼材隨時間進展將使屈服強度和抗拉強度提高、伸長率和沖擊韌性減少，稱為時效硬

化。這是由于鋼在高溫時溶于其純鐵體中很少許的氮等，伴隨時間的延長從純鐵體中析出，

并形成自由氨化物而存在于純鐵體晶粒間的滑動面上，制止了純鐵體晶粒間的滑移，因而約

束了塑性發展的緣故。不一樣種類鋼材的時效硬化過程的時間長短很不相似，可從幾小時到

數十年.為加緊測定鋼材時效后的機械性能.常先使鋼材產生約10%的塑性變形、再加熱

到一定的溫度、然后冷卻到室溫進行試驗，這樣可大大縮短鋼材的時效過程，這稱為人工時

效。

6.應力集中

實際鋼構造中常有孔洞、缺口等，致使構件截面忽然變化。在荷載作用下，這些截面突

變處的某些部位（孔洞邊緣或缺口尖端等處）將產生局部高峰應力，其他部位應力較低且分布

極不均勻，這種現象稱應力集中。一般把截面高峰應力與平均應力（當截面受軸心力作用時）

的比值稱為應力集中系數，其值可表明應力集中程度的高下，它取決于構件截面忽然變化的

急劇程度。一?般平面問題的圓孔邊應力集中系數為3,槽孔尖端處的應力集中程度比圓孔邊

緣要高得多%=1+,4和b分別為橢圓的長短半軸］o

在應力集中的高峰應力區內，一般存在著同號的平面或立體（三維）應力狀態，這種應力

狀態常使鋼材的變形發展困難而導致脆性狀態破壞。截面變化越急劇，應力集中程度就越

高，其抗拉強度越高，但塑性越差、脆性破壞的也許性就越大。

應力集中引起孔槽邊緣處局部的應力高峰；當構造所受靜力荷載（軸心拉力為例）時，應

力集中一般不影響截面的靜力塑性承載力，不過較嚴重的應力集中、尤其是在動力荷載作用

下，加上殘存應力和鋼材加工的冷作硬化等不利原因的影響，常是構造、尤其在低溫環境下

工作的構造發生脆性破壞的重要原因。因此設計時應盡量減免構件截面的急劇變化，以減小

應力集中，從構造上防止構件的脆性破壞。

例如：快餐面的湯料包的鋸齒形邊、消閑果的包裝袋的剪口、易拉罐的拉環開槽都是運

用應力集中來輕易破壞包裝的。又如汽車擋風玻璃有裂紋時，在裂紋尖端開圓孔以減小應力

集中程度，以免裂紋繼續發展，尚有船舶和飛機等的開孔都是圓孔，雖然開形孔，也在四角

用圓孤過渡，并在四面加強。

規范§8.2.4在對接焊縫的拼接處：當焊件的寬度不一樣或厚度在一側相差4mm以上

時，應分別在寬度方向或厚度方向從一側或兩側做成坡度不不小于1:2.5的斜角；當厚度不

一樣步，焊縫坡口形式應根據較薄焊件厚度取用。但注：直接承受動力荷載且需要進行疲勞

計算的構造，斜角坡度不應不小于1:4（保留88規范規定）。

7.復雜應力狀態

鋼材的屈服強度力可視為鋼材在單向拉伸（或壓縮、彎曲）下彈性與塑件T作的分界標

志：亦即當正應力。〃〈為時鋼材在彈性狀態下工作；當。2力時則在塑性狀態下工作。

在實際鋼構造中，鋼材常是在雙向或三向的復雜應力狀態下工作，這時鋼材的屈服與六

個應力分量均有關。試驗表明，第四強度理論即形狀變化能密度理論給出的屈服條件可以很

好地闡明靠近于理想彈塑性體的鋼材的彈-塑性工作狀況。外荷載做功使單元體發生應變從

而引起體積和形狀變化，單元體內對應聚積體積變化和形狀變化兩種應變能。形狀變化能量

強度理論認為外荷載對單元體單位體積所做的形狀變化功或單元體單位體積內所聚積的形狀

變化應變能到達一定數量時就會引起鋼材的屈服。_________________

/=U+戍一（/by+bQy+b'by）+SU+J+左）

或

b兇=出［（%_%）+（%_巴）+（%一%）2+3（q+q+rj）

6qV為材料處在彈性工作狀態

。四2為材料進入塑性工作狀態

—為折算應力

fy——為鋼材單向拉伸（壓縮）的屈服點。

由上式可見，鋼材的屈服僅取決于三向主應力間差值平方和的大小，而不是三向主應力

的自身值。假如二向主應力是彼此間相差很小的同號應力、即。臼6。不時，則單元體的變形

重要是各向均勻伸長或縮短引起的體積變化，而其形狀基本保持不變，故其形狀變化應變能

密度很小，致使塑性變形遭到遏制。因而，雖然各主應力值很高，材料也很難轉入屈服和有

明顯的變形。不過，由于高應力的作用，聚積在材料內的體積變化應變能很大，因而材料一

旦遭致破壞，便展現出無明顯變形征兆的忽然劇烈的脆性破壞特性。

討論：

（1）假如在K個應力分疥6、6、6、7xy、tyzATzx中有的不存在，則計算時取其0；

（2）當txy=Tyz=rzx=0（7x=CFy=（7z=1（）fy或0"0、=0尸—10fy

（7eq=0<A鋼材處在彈性工作狀態

-

當工xy=Zyz=："zx=0<7x=0.60fyby=0aZ=0.6fy

優q=1.039力〉力鋼材進入塑性工作狀態

闡明，同號應力場作用，鋼材的弼度提高，但塑性下降：

異號應力場作用，鋼材的強度下降，但塑性提高。

應力集中不僅使應力成倍地提高，并且產生的是同號應力場，因此十分不利。

（3）令單元體只承受一種切應力，如工xy二工，Tyz=rzx=fTx=fFy=<rz=O

則.=出7=

當工不停增大，一直到4q=J^=./；

這時的工就是鋼材的剪切屈服點A，即/啟=Z.

幾=#=°與86

同樣考慮抗力分項系數后，得￡.=0.58/

§3.4.1中表3.4.1-1中鋼材的抗剪強度設計值即按該式計算得到，對在構造設計中用到不

銹鋼時，也可用該式計算抗剪強度設計值（抗力分項系數w=L15）。

8.反復荷載

在反復荷載作用下，鋼材輕易產生疲勞破壞。

2.4鋼材的品種、牌號及其選用

1.品種和牌號

（1）碳素構造鋼

Q235—A（B>C、D）F（Z、TZ）

質量等級：A沒有韌性（沖擊功）規定

B20℃沖擊功Ak、，227J

C0℃沖擊功4、，227J

D-20℃沖擊功Ak、227J

脫氧程度：F沸騰鋼

Z鎮靜鋼，一般省略不標，代表A、B、C三級

TZ特殊鎮靜鋼，一般省略不標，代表D級

（2）低合金（高強度）構造鋼

Q345（Q390、Q420）—A（B、C、D、E）

質量等級：A沒有韌性（沖擊功）規定

B20℃沖擊功Ak、，234J

C0℃沖擊功Ak、，234J

D-20℃沖擊功4V234J

E-40℃沖擊功4vO27J

脫氧程度：A、B、C級都是鎮靜鋼

D、E都是特殊鎮靜鋼。

此外尚有規范沒正式列入的Q295、Q460o

在受力大的承重鋼構造中采用Q345,可較Q235鋼節省鋼材15?25%。

（3）高層建筑構造用鋼板

Q235GJ.（Q345GJ、Q235GJZ、Q345GJZ）—C（D、E）

質量等級：C0℃沖擊功Ak、，234J

D-20℃沖擊功4v234J

E—40℃沖擊功AkvN34J

Z為厚度方向性能級別Z15、Z25和Z35的縮寫。

并將增長兩個級別的Q390、Q420高層建筑構造用鋼板。

（4）寶鋼集團新開發的耐火耐候鋼，其耐候性為一般鋼的2?8倍，其耐火性能為600℃

時，鋼材的屈服點減少幅度不超過3（）%,而價格只比一般鋼貴10%。有條件時，應優先采

用耐為耐候鋼，以提高構造的安全性和耐久性。

2.鋼材選用

（1）鋼材選用的基本原則（§3.3.1,重要是防止脆性斷裂）

1）構造的重要性

安全等級高者應選用很好的鋼材。

2）荷載特性

構造所受荷載可為靜力或動力的；常常作用、有時作用或偶爾出現（如地震）的；常常滿

載或不常常滿載的等。應根據荷載的上述特點選用合適的鋼材，并提出必要的質量保證項目

規定。對直接承受動力荷載的構造構件應選用質量和韌性很好的鋼材；對承受靜力或間接動

力荷載的構造構件可采用一般質量的鋼材。

3）構造形式

靜定構造還是超靜定構造、構造的跨度、傳力途徑的多少。靜定構造沒有內力重分布，

應選用很好的鋼材，而超靜定構造可以運用塑性內力重分布，可選用一般質量鋼材。跨度大

的應當選用好的鋼材。單途徑傳力應選用優質鋼材，而多途徑傳力時可選用一般鋼材。

4）應力狀態

拉應力輕易使構件斷裂，因此受拉和受彎的構件應選用很好的鋼材，而受壓或壓彎構件

的鋼材可選用一般質量鋼材。

5）連接措施

鋼構造連接可為焊接或非焊接（螺栓或鉀釘）。對于焊接構造，焊接使構件內產生很高的

焊接殘存應力；焊接構造和很難防止的焊接缺陷常使構造存在類裂紋性損傷；焊接構造的整

體持續性和剛性很好易使缺陷或裂紋互相貫穿擴展；此外，碳和硫的含量過高會嚴重影響鋼

材的焊接性。因此，焊接構造鋼材的質量規定應高于同樣狀況的非焊接構造鋼材，碳、硫、

磷等有害元素的含量應較低，塑性和韌性應很好。

6）鋼材厚度

厚度大的鋼材由于軋制時壓縮比小，其強度、沖擊韌性和焊接性能都較差；且易產生三

向殘存應力。因此，構件厚度大的焊接構造應采用質量好的鋼材。

7）構造的工作環境溫度

鋼材的塑性和韌性隨溫度的減少而減少，在低溫尤其是脆性轉變溫度區時韌性急劇減

少，輕易發生脆性斷裂。因此，對常常處在或也許處在較低負溫下工作的鋼構造、尤其是焊

接構造，應選用化學成分和機械性能質量很好和脆性轉變溫度低于構造工作環境溫度的鋼

材。

（3）鋼構造的鋼材選用和保證項目規定

1）§3.3.2不應采用Q235沸騰鋼的承重構造和構件；

2）§3.3.3強制性條文，明確承重構造采用的鋼材應具有抗拉強度、伸長率、屈服強度

和硫、磷含量的合格保證，對焊接構造尚應具有碳含量的合格保證。

焊接承重構造以及重要的非焊接承重構造采用的鋼材還應具有冷彎試驗的合格保證。

3）§3.3.4對需要驗算疲勞的焊接和非焊接構造分別提出了對韌性的規定。

2.5常用鋼材的規格

由工廠生產供應的鋼板和型鋼等有成套的截面型式和一定的尺寸間隔，稱為鋼材規格。

鋼構造所用鋼材重要是熱軋成型的鋼板和型鋼等，尚有采用冷加工成型的冷彎薄壁型

鋼，近年來還發展生產了冷后或冷軋成型的壓型鋼板，用十屋血板、樓板和墻板等，常有很

好的效果。

1.鋼板

鋼板分厚鋼板(厚度>4mm)和薄鋼板(厚度W4mm)兩種，尺寸規格以鋼板符號和寬度x厚

度(mm)表達，如一200x8。鋼構造中重要用熱軋厚鋼板。薄鋼板用于制作冷彎薄壁型鋼或輕

型構造中受力較小零件；一般為熱軋，也可冷軋成型；可以平板狀態或卷狀(稱為鋼帶)交

貨。

扁鋼是寬度兩邊均為軋制邊的鋼板型式，寬度10?200mm,厚度3?30mm。使用時寬

度邊可不再切割加工，常用于組合截面梁、柱的翼緣板和等寬度的構件連接板、節點板等。

2.熱軋型鋼

常用熱軋型鋼有角鋼、工字鋼、槽鋼等。供應最大長度約19m。

(1)角鋼

分等邊和不等邊角鋼兩種，規格以角鋼符號L和邊寬x厚度(等邊角鋼)或長邊寬x短邊寬

x厚度(不等邊角鋼)(均為mm)表達，如L9()x6和L125x8()x8o我國生產的最大規格為

L200X24和L200X125X18O

(2)工字鋼和H型鋼

分一般、輕型和寬翼緣工字鋼三種，其中寬翼緣工字鋼常稱H型鋼。

一般、輕型工字鋼截面的寬度比高度小得多，故寬度方向(即對弱軸)的截面慣性矩和回

轉半徑比高度方向(即對強軸)小得多。規格以工字鋼符號(輕型時前面加注“Q”)和截面高度

(cm)表達，如150a(一般)、QI50(輕型)。兩種工字鋼的高度相似時，其寬度大體相稱，而輕

型工字鋼的翼緣和腹板稍薄。我國生產的一般工字鋼規格有【10?63a；20或32號以上時同

一型號中又分為a、b上或a、b、c規格，其中每級的腹板和對應翼緣寬度遞增2mm。輕型I

字鋼規格有QI10~70b；18?30號和70號另有翼緣寬度和厚度或腹板厚度略為增大的a或

a>b規格。

H型鋼的翼緣較為寬展(寬度較大規格中可與高度相等)并為等厚度。因此H型鋼在寬度

方向(即對弱軸)的慣性矩和回轉半徑比前兩種工字鋼明顯增大，對應的剛度和穩定性也明顯

增大(但仍弱于高度方向)。我國H型鋼分寬翼緣H型鋼(HW)、中翼緣H型鋼(HM)和窄翼緣

H型鋼(HN),尚有H型鋼樁(HP)。型號用截面公稱高度(mm)表達，也可用高度Hx寬度Bx

腹板厚度dx翼緣厚度/(mm)表達。

(3)槽鋼

截面寬度比高度小得多，故寬度方向的截面慣性矩和回轉半徑比高度方向小得多。規格

以槽鋼符號和截面高度(cm)表達，如(20a,

3.鋼管

鋼構造中常用熱軋無縫鋼管和焊接鋼管，規格以外徑x壁厚(mm)表達，如①102x5。焊

接鋼管由鋼帶彎曲焊成，價格相對較低。鋼管截面對稱并面積分布合理，各方向的慣性矩和

回轉半徑相似且較大，故受力性能尤其是軸心受壓時很好；同步其曲線外形使其對風、浪、

冰的阻力較小；但價格較貴且連接構造常較復雜。

4.熱軋圓鋼

輕型鋼構造中常用圓鋼，規格以直徑表達，如①16。

5.冷彎薄壁型鋼

鋼構造的冷彎薄壁型鋼由厚度1.5?6mm熱軋鋼板或鋼帶經冷加工成型，同一截面各部

分的厚度相似，截面各角頂處呈圓弧形。冷彎薄壁型鋼的截面型式和尺寸可按工程規定合理

設計：與相似截面積的熱軋型鋼相比，其截面輪廓尺寸相對較人而壁較薄，使截而慣性矩和

回轉半徑較大，因而受力性能很好并節省鋼材。但因壁較薄，對銹蝕影響較為敏感。

冷彎薄壁型鋼的規格用字母"B"（薄）、形狀符號和“長功寬（或高度）x短邊寬（或寬度）x

卷邊寬度x厚度”（長短邊寬相等時只注一種邊寬，卷邊寬度只用于卷邊型鋼）。如等邊角鋼

BL60x2,正方鋼管BD60x2,圓鋼管①60乂2,不等邊角鋼BL6（）x4（）x2.5,長方鋼管B□

80x60x2,槽鋼BC120x40x2.5；卷邊等邊角鋼BL60x20x2,卷邊不等邊角鋼

BL60x40x20x2,卷邊槽鋼BC120x50x20x2.5,卷邊Z形鋼BZ120x50x20x2.5。

6.壓型鋼板

由熱軋薄鋼板經冷壓或冷軋成型，具有較大寬度，其波折外形大大增長了鋼板在其平面

外的慣性矩、剛度和抗彎能力，應用日漸廣泛。重要用于屋面板、墻板、樓板（常在其上另

澆混凝土或鋼筋混凝土疊合面層成為組合樓板，用于多層及高層房屋構造）等。它具有重量

輕、強度和剛度大、施工簡便和美觀等長處。壓型鋼板表面可以涂漆、鍍鋅、涂有機層（亦

稱彩色鋼板）；有保溫規定期尚可與保溫材料結合制成組合板也稱復合板或夾心板壓型鋼

板一般可壓或軋成V形、肋形、加勁的肋形、波形或其他需要的外形。板厚對屋面板和墻

板一般用0.4?1.6mm,對樓板可達2?3mm以上；波高一般為10?200mm；由承重和使用

規定確定。

2.6基本設計規定

1.設計原則（兩個極限狀態）：

承載能力的極限狀態：強度和穩定（采用荷載設計值計算）、疲勞（卻仍然采用荷載原則值

計算）；

正常使用的極限狀態：變形（采用荷載原則值計算）

2.荷載和荷載效應計算

（1）§3.2.1強制性條文，規定設計鋼構造時，應按現行國標《建筑構造荷載規范》規定

采用荷載的原則值、荷載分項系數、荷載組合值系數、動力荷載的動力系數等。對設計使用

年限為25年的構造構件，構造的重要性系數），o不應不不小于0.95。注：對支承輕屋面的構

件或構造（模條、屋架、框架等），當僅有一種可變荷載且受荷水平投影面積超過60m2

時.屋面均布活荷載原則值應取為0.3kN/n?o

（2）§3.2.2新增計算重級工作制吊車梁（或吊車桁架）及其制動構造的強度、穩定性以及連

接（吊車梁或吊車桁架、制動構造、柱互相間的連接）的強度時，應考慮由吊車擺動引起的橫

向水平力（此水平力不與荷載規范規定的橫向水平荷載同步考慮）

注：現行國標《起重機設計規范》GB/T38U將吊車工作級別劃分為A1?A8級。在一

般狀況下.本規范中的輕級工作制相稱于A1?A3級；中級工作制相稱于A4、A5級；重級

工作制相稱于A6?A8級，其中A8屬于特重級。

§3.2.4計算冶煉車間或其他類似車間的工作平臺構造時，由檢修材料所產生的荷載，可

乘如下列折減系數：

主梁：0.85;

柱（包括基礎）：0.75o

§3.2.5構造的計算模型和基本假定應盡量與構件連接的實際性能相符合。

§3.2.6建筑構造的內力一般按構造靜力學措施進行彈性分析，符合本規范第9章的超靜

定構造，可采用塑性分析工采用彈性分析的構造中，構件截面容許有塑性變形發展。

§3.2.7框架構造中，梁與柱的剛性連接應符合受力過程中梁柱間交向不變的假定，同步

連接應具有充足的強度承受交匯構件端部傳遞的所有最不利內力。梁與柱較接時，應使連接

具有充足的轉動能力，且能有效地傳遞橫向剪力與軸心力。梁與柱的半剛性連接只具有有限

的轉動剛度，在承受彎矩的同步會產生對應的交角變化，在內力分析時，必須預先確定連接

的彎矩-轉角特性曲線，以使考慮連接變形的影響。

但該條實行起來比較困港，國家鳥巢體育館就已經做了對應的節點性能試驗。

§3.2.8框架構造內力分析宜符合下列規定：

1）框架構造可采用一階彈性分析。

2）對言華＞0.1的框架構造宜采用二階彈性分析，此時應在每層柱頂附加考慮由公

式（3.2.8-1）計算的假想水平力Hnio

闡明：1當按公式（328-3）計算的加＞1.33時,即瑞牛＞0.25,闡明框架側向剛度太

小，二階效應太大，宜增大框架構造的剛度。

一階彎矩：M、=Hh

二階彎矩：加2=\?〃（常說的「-八效應）

二階彎矩可等效為一假想水平力牙產生

H'h=N〃

〃，H'N?u

n=------=----

hHHh

一階和二階總彎矩：

IHh）°lH）

二階彎矩示意圖

3.強度設計值折減系數

§3.4.2單面連接的單角鋼、無墊板的單面施焊對接焊縫、高空安裝焊縫進行強度折

減。

4.構造變形的規定

第3.5節的§3.5.1?§3.5.3,總的是把變形規定放松，并給設計人員以更大的決定權。

5.一般構造規定

第8.1節的§8.1.1?§8.1.4,規定鋼板的最小厚度為4mm（原規定5mm）,鋼管的最小厚度

為3mm,角鋼兩邊之和不適宜不不小于90mm,最小厚度為4mm（焊接構造）和5mm（螺栓連

接）。

§8.1.4是強制性條文。

6.溫度區段的規定

§8.1.5單層房屋和露天構造的溫度區段長度（伸縮縫的間距），當不超過表8.1.5的數值

時，一般狀況可不考慮溫度應力和溫度變形的影響。

第三節鋼材的疲勞和疲勞計算

3.1影響鋼材的疲勞強度的重要原因

鋼材在循環應力多次反復作用下裂紋生成、擴展以致斷裂破壞的現象稱為鋼材的疲勞或

疲勞破壞。疲勞破壞時，截面上的應力低于鋼材的抗拉強度，甚至低于其屈服強度；破壞斷

口較整潔，其表面有較清晰的疲勞紋理，該紋理顯示以某點為中心向外呈半橢圓狀放射型的

海濱沙灘痕跡般的現象；一般沒有明顯的變形，展現出忽然的脆性破壞特性。

鋼材的疲勞破壞除了與鋼材質量、構件幾何尺寸和缺陷等原因有關外，重要原因有：

1.應力集中程度（包括殘存應力）

2.應力幅女7（焊接部位：△kfTmax—Omin,非焊接部位為折算應力幅：AETmux一

0.7bmin,以拉為正）

3.應力比p（非焊接部位，夕=芻虬，Omax和。min分別為絕對值最大和最小應力，并常以

511ax

CTmax的應力為正）

4.應力循環次數〃。

鋼材的疲勞試驗表明，當鋼材、試件、試驗環境條件相似、并應力比〃為定值時，最大

應力6m隨疲勞破壞時應力循環次數〃的增長而減少，且曲線具有平行于〃軸的漸近線。當

〃趨于很大時，Omax趨于常數，表達應力循環無窮多次試件不致發生疲勞破壞的循環應力

的極限值，稱為鋼材的疲勞強度極限或耐久疲勞強度。由于鋼材在〃>5x106時的疲勞強

度變化已趨很小，實用上常取對應于〃=5xl（）6次的疲勞強度作為鋼材的耐久疲勞強度；對應

于其他循環次數的疲勞強度為皿稱條件疲勞強度。

在鋼材軋制和構造制造過程中，構件內將產生殘存應力。尤其在焊接構造中，焊接部位

常有數值很高的焊接殘存應力，尤其是殘存拉應力的峰值常可靠近或到達鋼材的屈服強度

力。因此，構造承受荷載時，截面上實際應力將是荷載引起的應力與其殘存應力的疊加。在

殘存拉應力為力或靠近方的區域，實際應力的變化大體是由人開始向下變動一種應力幅。考

慮力是常數，因此只有應力幅是變量。因此，對焊接構造采用應力幅△。來計算疲勞強度比

采用名義應力比〃的應力和最大應力Omax更為合理，試驗和分析研究都證明了這一點。

3.2疲勞計算

1.常幅循環應力

ACT

_

焊接部位為應力幅=<7maxrrmin

非焊接部位為折算應力幅Ad=CFmax_0.7（7min

C和〃與構件和連接的連接類別有關，根據規范附錄E確定，再按表6.2.1采用

闡明：

①A〃是廣義應力幅，不僅代表正應力幅，還代表剪應力幅，詳細根據計算部位確定是

正應力還是剪應力。

②根據§3.1.5的規定，計算疲勞時，應采用荷載的原則值，是由于實質上還在沿用容許

應力設計法（容許應力幅，是現行鋼構造設計規范的一大缺陷）；§3.1.6的規定，計算疲勞

時，動力荷載原則值不乘動力系數，動力影響已經包括以試驗為基礎的疲勞計算公式和參數

中：計算吊車梁或吊車桁架及其制動構造的疲勞和撓度時，吊車荷載應按作用在跨間內荷載

效應最大的一臺吊車確定。

③根據§6.1.1的規定，只有當應力循環次數〃25xl()4次以上時，才需要計算構件或連

接的疲勞；當應力循環次數〃25x106次后來，一般不會再發生疲勞破壞，因此計算疲勞的

最大循環次數可取5x106。

④容許應力幅與鋼材品種和強度無關，因此假如尺寸和構造完全同樣，則采用高強度

鋼材并不能提高其疲勞強度。

⑤附錄E中，構件和連接計算部位的應力集中越嚴重，殘存應力越大，疲勞類別就越

高，疲勞強度就越低，故應在構造和形狀等方面盡量減少應力集中程度。

⑥根據§6.1.3的規定，在應力循環中不出現拉應力的部位可不計算疲勞，原因是壓應力

一般不會引起微裂縫的發展。

2.變幅循環應力

(1)§6.2.2對變幅(應力循環內的應力幅隨機變化)疲勞，若能預測構造在使用壽命期間多

種荷載的頻率分布、應力幅水平以及頻次分布總和所構成的設計應力譜，則可將其折算為等

效常幅疲勞，按下式進行計算：

Aoe^[Acr](6.2.2-1)

式中Aw—變幅疲勞的等效應力幅，按下式確定：

?力

△q=(6.2.2-2)

—以應力循環次數表達的構造預期使用壽命；

加—預期壽命內應力幅水平到達的應力循環次數。

實際上，由于所較難確定，故難以用(622-2)計算AG,實際工程設計一般采用下列

近似措施計算。

(2)§6.2.3重級工作制吊車梁和重級、中級工作制吊車桁架的疲勞可作為常幅疲勞，

按下式計算：

Qf—欠載效應的等效系數，按表6.2.3J采用；

[Ao-]2xi(y-------循環次數〃為2x106次的容許應力幅，按表623-2采用。

3.3構造規定

規范第8.5節的§8.5.1?§8512。

3.4減小疲勞破壞的措施

1.合理設計：選材，截面，焊接，形式。

2.合理制造：減小焊接應力，刨邊，嚴格檢查。

3.合理使用：受拉部位不焊接掛物。

第四節鋼構造的連接

4.1常用連接措施及其優缺陷

1.焊接：對接焊縫、角焊縫

長處：(1)不需要打孔，省工省時，不減弱構件截而：

(2)構造簡樸，適應性強；(對接焊縫傳力平順，動力性能好，但施工較煩)

(3)密封性好，剛度大。

缺陷：(1)熱影響區材質變脆；

(2)焊接殘存應力使鋼材易脆性破壞，減少構造和構件和剛度及穩定性；焊接殘

存變形需進行矯正；

(3)裂縫易擴展，易低溫脆斷。

2.螺栓連接

一般螺栓：有A級、B級和C級，其中A、B級為精制螺栓，C級為粗制螺栓。實際工

程中重要采用C級一般螺栓，其長處是施工以便，便于拆遷，但剪切變形大；

高強度螺栓：受拉連接，變形小，強度高。

受剪連接：摩擦型連接，受力性能好，變形小，剛度大，動力性能好；

承壓型連接，承載力高，但變形大。

4.2對接焊縫的構造和計算

1.構造

坡口：不一樣厚度的鋼板應采用不一樣的坡口形式和尺寸(§8.2.3)。

不等寬和不等厚的對接，采用不不小于125(承受動力荷載并需要計算疲勞的構件1:4)

的坡度過渡，但厚度差不不小于4mm時可采用焊縫找坡(§8.2.4)。

焊接材料的選用原則，熔敷(即焊縫)金屬的強度不低于母材的強度。

手工焊：Q235:采用E43xx系列型焊條；

Q345:采用E50xx系列型焊條；

Q390、Q420:采用E55xx系列型焊條。

自動焊：Q235:A、B、C級F4A0-H08A,D級F4A2-H08A；

Q345:F50x4、F50xl-H08A>H08MnA>H10Mn2；

Q390:F5()xl-H()8MnAsH10Mn2>HO^MnMoA；

Q420:F60x1-H10Mn2、H08MnMoA。

2.計算

§7.1.2對接焊縫或對接與角接組合焊縫的強度計算。

(1)在對接接頭和T形接頭中，垂直于軸心拉力或軸心壓力的對接焊縫或對接與角接組

合焊縫，其強度應按下式計算：

N

<T=—<rorr(7.1.2-1)

式中N——軸心拉力或軸心壓力；

k——焊縫長度；無引弧板和引出板施焊時，每條焊縫的長度計算時應各減去2/。

t—在對接接頭中為連接件的較小厚度；在T形接頭中為腹板的厚度；

/：、f：——對接焊縫的抗拉、抗壓強度設計值。焊縫質量規定：

(2)在對接接頭和T形接頭中，承受彎矩和剪力共同作用的對接焊縫或對接與角接組合

焊縫，其正應力和剪應力應分別進行計算。但在同步受有較大正應力和剪應力處(例如梁腹

板橫向對接焊縫的端部),應按下式計算折算應力：

Vo-2+3r2<l.l/w

注：I當直縫強度不夠時，可改用斜焊縫對接，只要焊縫與作用力間的夾角J符合ian先1.5時:其強

度可不計算。

2當對接焊縫和T形對接與角接組合焊縫無法采用引弧板和引出板施焊時，每條焊縫的K:度計

算時應各減去2，。

4.3角焊縫的構造和計算

1.構造

(1)角焊縫兩焊腳邊的夾角(§8.2.6)：a一般為90。(直角角焊縫)。夾角a>135。或a<60。

的斜角角焊縫，不適宜用作受力焊縫(鋼管構造除外)。

(2)角焊縫的尺寸應符合下列規定(§8.2.7)：

1)最小焊腳尺寸為.=1.5鼠(一般焊縫)±lmm

對埋弧自動焊，最小焊腳尺寸可減小1mm；對T形連接的單面角焊縫，應增長1mm。

當焊件厚度等于或不不小于4mm時，則最小焊腳尺寸應與焊件厚度相似。

2)最大焊腳尺寸/?fmaX=1.2/min

板件(厚度為。邊緣的角焊縫最大焊腳尺寸，尚應符合下列規定：

p,t<6mm

"[r"(l-2)mm,t>6mm

3)側面角焊縫的最大計算長度/wmax=60/?f

當實際焊縫計算長度不小于上述數值時，其超過部分在計算中不予考慮。

若內力沿側面角焊縫全長分分布時.，其計算長度不受此限。

4)側面角焊縫或正面角焊縫的最小計算長度/wmin=8/Zf240mmo

闡明：上述四條構造規定中，前三條與第(4)有兩點不一樣樣：

①前.3條是構造限制，任何一條不滿足的焊縫就不能作為受力焊縫，只能按不受力的

構造焊縫處理，而第(4)僅是計算限制，實際焊縫可以任意長，只是計算時其長度只能取到

/wnax；

②前3條對側面角焊縫或正面角焊縫或者兩者的混合都必須滿足，而第(4)僅對側面角

焊縫限制(因正面角焊縫傳遞的內力沿焊縫長度基本上分布均勻，而側面角焊縫傳遞的剪力

沿焊縫長度分布不均勻，兩頭大，中間小。)

5)角焊縫的兩焊腳尺寸一般為相等。當焊件的厚度相差較大且等焊腳尺寸不能符合第

1)、2)條的規定期，可采用不等焊腳尺寸，與較薄焊件接觸的焊腳邊應符合加max的規定；與

較厚焊件接觸的焊腳邊應的規定。

(3)角焊縫的其他構造規定見§8.2.8?§8.2.12。

2.計算

(1)角焊縫的基本計算公式(§7.1.3)

物工"

式中5—按焊縫有效械面依/w)計算，但8與九成45。，并非真正的正應力；

門一按焊縫有效截面計算，沿焊縫長度方向的剪應力，即仃〃/w,且口確是切應力；

r—角焊縫的強度設計值；按表3.4.1-3采用

儕一正面角焊縫的強度設計值增大系數：對承受靜力荷載和間接承受動力荷載的構

造，￡尸1.22：對直接承受動刀荷載的構造，夕尸1.()。

正面角焊縫(作用力垂直于焊縫長度方向，這時〃:0):

側面角焊縫(作用力平行于焊縫長度方向，這時5=0):rf<r

闡明角焊縫的強度設計值是根據側面角焊縫確定的，正面角焊縫的強度要比側面角

焊縫高8之1.0）。

（2）圻和訂計算

1）承受形心力作用（相對焊縫而言，構件是軸力或剪力）

NN

(T,-=-----rt-=-----

■h人

式中he——用焊縫的計算厚度，對直角角焊縫山二0.7阮"為焊腳尺寸；

k——角焊縫的計算長度，對每條焊縫取其實際長度減去2尿

鋼管構件承受軸力，端焊縫按上式計算即可，而雙角鋼承受軸力則較復雜，詳細計算如

下。

①兩側邊焊

肢背一側承擔M力，肢尖一側承擔M。內力分派系數分別為力和依，見下表。

角鋼組合

hk2

等邊角鋼0.70.3

不等邊角鋼，長邊相連0.650.35

不等邊角鋼，短邊相連0.750.25

N'=k】NN2=k2N

2?0.7%￡+2%進一法精確到10mm。

N

1>2+2/?,.進一法精確到10mm。

22Q.7%?￡

②三面圍焊

N,=2x0.7⑷型w

N、=k\N—I,>--------:--------h%進十法精確到10mm。

20.74下"

N

N、=k?N-0.5M,I、>---------=------+h進十法精確到10mm。

~2Q.7瓦f

③L形圍焊

N、=2k?NhfN進一法精確到4、5、6、8mm

2=KN-0.5x2&N=(K_&)N

/1>........------+%進十法精確到lOrnrriv

2*0.7hf?j

2）承受扭矩7和形心力M橫向）、“豎向）

所謂扭矩是指其平面與計算平面平行的力矩。

以=。=互=q

LrII+1IrIL+/

V-N=N

d4<fh》l.

3）承受彎矩M和形心力M橫向）、H豎向）

所謂彎矩是指其平面與計算平面垂直的力矩。

。2-0.7/2,/;

6

Nv_V

4.4一般螺栓連接的構造和計算

1.構造

直徑：M12、M14、M16、M18、M20、M24、M27、M30

螺栓孔：M12、M14、M16do=d+\mm

Ml8、M20、M24而二d+1.5mm

M27>M30do=d+2mm

性能等級：4.6S、4.8S、5.6S、6.8S、8.8S

排列考慮構造規定、受力規定和施工規定。

2.計算

（1）受剪連接

1）破壞形式：①螺栓桿被剪斷

②螺栓孔承壓破壞

③構件端部被剪壞

④構件凈截面強度破壞

其中①和②通過螺栓連接計算來防止，③通過限制端距來防止，④通過構件凈截面強度計算

防止。

2）單個螺栓受剪承載力

螺栓桿被剪斷的承載力設計值

4

螺栓孔承壓破壞的承載力設計值

實際計算以兩者中的較小者控制：MM=min（N：,N：）

當連接一側兩端排螺栓的距離較大時，與側面角焊縫的內力分布相類似，也是兩頭大

中間小，因此也應當進行折減：

當15面V/oW6O4時，折減系數y=l.lL

150〃

當/o>6Oc/o時，折減系數7=0.7

3）螺栓群受剪計算

①承受形心力N

n

一般求所需要的螺栓數：

Mnin

再按排列構造規定布置螺栓。

②承受形心力M橫向）和V（豎向）、捫矩T

瞪」/V.v=-

nn

N：牛"與ATy\_Ty\_7yl

/pp=

EAWAJWAJ二歹+二

N'=____%____

yAZ），_______

M=J（N?N：y+（N；+N；）2<■

（2）受拉連接

1）破壞形式：有螺紋的橫截面面積最小，因此一般都會在該部位被拉斷。

2）單個螺栓受拉承載力設計值

N：=（”"b=A/b

3）螺栓群受拉計算

①承受形心力

NT」〈N：