(完整版)河北工程大学钢结构复习总结

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第一章

1、钢结构的特点：

①强度高，重量轻。②质地均匀，各向同性，抗 震能力好。

③施工质量好，且工期短。 ④密封性好。 ⑤用螺栓连接的钢结构，可 装拆，适于移动性结构

⑥抗震性好 ⑤用螺栓连接的钢结构，可拆 装，适用于移动性结构。 2、钢结构的缺点：

①耐腐蚀性差 ②耐热但不耐火 ③存在稳定性问题 ④会产生脆性破坏 3、钢结构的应用：

①重型工业厂房 ②高层房屋钢结构

③大跨度结构 ④高耸结构

⑤因运输条件不利或施工期 要求尽量缩短或施工现场场地 受到限制等原因采用钢结构

⑥密封性要求较高的板壳结 构

⑦需经常拆装和移动的各类 起重运输设备和钻探设备

第二章 钢材的力学性能指标：屈服强 度，抗拉强度，伸长率，冷弯性 能，冲击韧性

1、钢材的主要机械性能

①强度：fy强度设计标准值， 设计依据；fu钢材的最大承载 强度。

②塑性：钢材产生塑性变形而不 发生脆性断裂的能力，便于内力 重分布，吸收能量。

③冷弯性能：在冷加工过程中

产生塑性变形时，对产生裂纹的 敏感性，是判别钢材塑性及冶金 质量的综合指标。

④韧性－冲击韧性：钢材在一

定温度下塑变及断裂过程中吸 收能量的能力，用于表征钢材承 受动力荷载的能力（动力指标），按常温（20°）、零温（0°）、 负温（-20°、-40°）区分。

⑤可焊性：表征钢材焊接后具

备良好焊接接头性能的能力－ 不产生裂纹，焊缝影响区材性满 足有关要求。 2、试验

（1）拉伸试验： ①弹性变形阶段 与成正比，符合胡克定律，为一条 直线，为比例极限。 ②弹塑性变形阶段 曲线开 始偏离直线，到达屈服点后荷载

不增加而变形持续加大，发生了 塑性流动，曲线接近一水平线， 屈服点fy。

③塑性变形阶段 曲线接 近一水平线 ④应变硬化阶段 曲线继 续上升，即在增加应力情况下应 变持续加大，但斜率逐渐减小。 ⑤颈缩阶段 试件发生 颈缩，曲线开始下降，直到试件 被拉断，最高点抗拉强度 fu。 （2）冷弯试验：

用以试验钢材的弯曲变形 性能和抗分层的性能。 对钢材试件要求弯曲 180°，无裂缝、断裂或起层为 合格。

规定对焊接承重结构即重 要的非焊接承重结构采用的钢 材应具有冷弯试验合格的保证。

冷弯实验可以检验钢材的 颗粒组织，结晶情况及存在的缺 陷大小和分布等。

（3）冲击韧性试验：

对直接承受动力荷载的钢 结构，其钢材需做冲击韧性试 验。

冲击韧性：表示带缺口的 钢材标准试件在冲击试验机上 被摆锤击断时所能吸收的机械 能。

表示试件抵抗脆性破坏的 能力。

3、塑性破坏：由于变形过大， 超过了材料的应变能力而产生 的破坏。

特征：变形大，持续时间长 4、弹性破坏：突然发生的，几 乎没有塑性变形的破坏

特征：没有变形，持续时间 短

5、各成分： 有益元素：

（1）C：含C↑使强度↑塑性、 韧性、可焊性↓，应控制在≤ 0.22%，焊接结构应控制在≤ 0.20%。

（2）Si：含Si适量使强度↑ 其它影响不大，有益，应控制≤0.1

—0.3%

（3）Mn：弱脱氧剂，含量增加， 使强度↑降低S、O的热脆影 响，改善热加工性能，对其它性 能影响不大，有益。过高影响可 焊性。 有害元素

（4）S：含量↑塑性、韧性、疲 劳强度，抗锈性↓；

高温时使钢材变脆——

热脆现象。

（5）P：低温时使钢材变脆—— 冷脆现象；含量↑强度↑，塑性，冲击韧性，冷弯性能，可焊性↓ （6）O、N：O同S；N同P，控

制含量≤0.008%O,N

使钢的 晶粒粗细不匀。H使钢产生裂

纹。

6、热脆现象：当对钢材进行轧 制等热加工或电焊时，硫化铁即 行熔化使钢内形成微小裂纹，成 为热脆。

7、冷脆现象：磷能使钢材在低 温时变脆，称为冷脆。

8、蓝脆现象：钢材在250o左右 时，强度提高，塑性、韧性下降， 钢材表面呈蓝色，产生裂纹，这 一反覆现象称之为蓝脆现象 。 9、热轧：将钢锭加热至塑性状 态（1150—1300℃），通过轧钢 机将其轧制成钢坯，然后在令其 通过一系列不同形状和孔径的 轧机，最后轧成所需形状和尺寸 的钢材，成为热轧。

10、轧制的影响：反复的轧制可 以改善钢材的塑性，同时可以使 钢材中的气孔、裂纹、疏松等缺 陷焊合，使金属晶体组织密实， 晶粒细化，消除纤维组织缺陷， 使钢材的力学性能提高。

11、硬化现象：由于某种因素的 影响而使钢材强度提高，塑性、 韧性下降，增加脆性的现象称之 为硬化现象。

12、冷加工硬化（应变硬化）： 钢材经冷拉、冷弯等冷加工而产 生塑性变形，卸荷后重新加荷， 可使钢材的屈服点得到提高，但 钢材的塑性和韧性却大大降低， 这种现象成为冷加工硬化。 13、时效硬化：加荷到应变硬化 阶段卸载后隔一定时间，再重新 加载，钢材的强度将继续有所提 高，这种现象叫做时效硬化。 14、人工时效：在塑性变形后对 钢材加热到 200—300℃，可使 时效在几小时内完成，成为人工 时效。

15、温度的影响：

正温影响：

总体影响规律为温度上升，钢材 的强度降低，塑性、韧性提高， 这一现象称之为热塑现象，温度 达600°左右时，钢材的强度几 乎降至为零，而塑性、韧性极大，易于进行热加工，此温度称之为 热煅温度。钢材在150°以上时 应采取隔热措施。 负温影响：

随着温度的降低钢材的强度提

高，塑性、韧性降低，脆性增大，称之为低温冷脆，当温度降至某 一特定温度时钢材的脆性急剧 增大，称此温度点为转脆温度。

（笔记：①温度小于 200℃时，

钢材性能非常稳定②250℃左右 时，钢材加工时出现裂纹，称之 为蓝脆现象③300—350℃发生 徐变④600℃时，抗拉强度、屈 服强度会一直降低趋近于 0） 16、复杂应力状态下钢材的屈服 条件：

17、复杂应力状态的影响： 18、钢材脆性断裂的因素：

钢材的质量 钢板的厚度 加荷的速度

应力的性质和大小 最低使用温度 连接的方法（焊接） 应力集中程度

19、防止脆性断裂的措施：

对低温地区的焊接结构要 注意选用钢材的材质

对焊接结构特别是低温地 区设计时要注意焊缝的正确布 置和施焊时注意焊缝的质量

力求避免应力集中 结构在使用时应避免使其 突然受力，要使加荷速度不致过 大

20、应力集中：当构件的截面发 生急剧改变，则该处将产生应力 高峰，此现象成为应力集中。 21、正确选用钢材应考虑的因 素：

结构的重要性（损坏带来的 后果的严重性）

荷载特征（静力荷载、动力 荷载）

连接方法（焊接或非焊接） 工作环境（温度等） 结构形式 应力状态（拉应力或压应 力）

板件厚度 22、钢材的表示方法以及试验要 求

Q屈服点—质量等级符号· 脱氧 方式

A ·（FbZ）不作冲击韧性试验要求

B ·（FbZ）作常温（20℃）冲击韧性试验要

求27J

碳素结构钢Q235—C·(Z) 作0℃冲击韧性试验要求 27J

D ·（TZ）作—20℃冲击韧性试验要求 27J

A

不作冲 击韧性试验要求

Q345— B

作常温








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（20℃）冲击韧性试验要求 34J

低合金钢Q390—C作0℃冲 击韧性试验要求 34J Q420—

D作— 20℃冲击韧性试验要求

34J E 作— 40℃冲击韧性试验要求 27J

23、型钢的表示方法

（1）钢板—厚×宽×长（㎜）

（2）角钢

肢宽×厚 长肢×短肢×厚

（㎜）

（3）工字钢I高度a/b/c （㎝）

（4）槽钢（㎝）

HW（宽翼缘）高

度×宽度×腹板厚度×翼缘宽 度

（5）H型钢HM（中翼缘）高 度×宽度×腹板厚度×翼缘宽 度 （㎜）

HN（窄翼缘）高

度×宽度×腹板厚度×翼缘宽 度 （6）钢管

第三章

1、设计目的

（1）结构应能承受在正常施工 和正常使用时可能出现的各种 作用（作用是指各种荷载和如基 础沉降、温度变化及地震等对结 构的外加变形）在偶然事件发生 时及发生后，结构仍能保持必需 的整体稳定性。

（2）在正常使用荷载情况下， 结构具有良好的工作性能，满足 正常的使用要求，例如不发生影 响正常使用的过大变形。 （3）在正常使用维护下，结构 应具有足够的耐久性能，如不发 生严重的锈蚀而影响结构的使 用寿命等。 （填空：安全性 适用性耐久 性）

2、现阶段采用的设计方法： 规范中规定除疲劳计算外，采用 以概率理论为基础的极限状态 设计方法，用分项系数设计表达 式进行计算。

3、设计使用年限：是指结构或 结构构件不需进行大修即可按 其预定目的使用的设计规定时 期。

5年用于临时性结构

25年用于易于替换的结构构件 50年用于普通房屋和构筑物 100年用于纪念性建筑和特别 重要的建筑结构

4、极限状态：是指结构或构件 能满足设计规定某一功能要求

的临界状态。

承载能力极限状态：结构或构件 达到最大承载能力或达到不适 于继续承载的变形时的极限状 态。

正常使用极限状态：结构或构件 达到正常使用的某项规定的限 值时的极限状态。

5、可靠度：是指在规定时间内， 在规定的条件（正常设计、正常 施工、正常使用、正常维护）下， 完成预定功能的概率。 6、荷载效应：指荷载作用在所 设计的结构上引起的结构及其 构件的内力和变形。

结构抗力：指结构及其构件承受 荷载效应的能力。

7、设计值：设计公式中采用的 数值。

标准值：由规范及国家的标准中 规定的各种数值算得的相应值。

第四章 1、焊条选择

Q235焊件——E43系列 焊条 的fy=330N/mm2

Q345焊件——E50系列 焊条 的fy=410N/mm2

Q390焊件——E55系列 焊条 的fy=440N/mm2

Q420焊件——E55系列 焊条

的fy=440N/mm2 2、焊接形式

（1）根据焊件相对位置（接头 形式）：对接接头、搭接接头、T 形街头

（2）根据施焊位置：平焊 (俯 焊)、横焊、立焊、仰焊

（3）根据截面构造：对接焊缝、 角焊缝

3、可焊性好：在一定的焊接工 艺条件下施焊，焊缝及其附近的 主体金属不会因焊接而产生裂 纹，焊接后结构的力学性能不低 于原来主体金属。

4、角焊缝焊脚尺寸的确定

上限：

下限： 5、焊缝长度 （1）对接焊缝 （2）角焊缝

6.不同焊接方法的优缺点：

对接焊缝传力最为直接，焊缝受 力明显，且基本不产生应力集 中，构造也最简单，但采用对接 焊缝不仅增加了边缘加工的工 序，而且对整个板材断料长度的 精度有严格的要求

角焊缝的受力较复杂，不如对接 焊缝明确，其传力也没有对接焊

缝直接，但由于角焊缝连接不需 对焊件边缘进行加工，对板件断 料尺寸的精度要求也没有对接 焊缝高，因而角焊缝在钢结构中 的应用远多于对接焊缝，而角焊 缝的应力集中较明显，纵向变形 较大。

第五章

1、五种破坏形式：

（1）螺杆被剪断

（通过提高 螺栓材料的强度避免） （2）孔壁承压破坏（通过改变 连接钢材的种类避免）

（3）开孔过多，构件被拉断（减 少开孔）

（4）端距太小被拉断（使端距 可以避免） （5）螺栓杆弯曲 （限制

可以避免）

2、高强螺栓摩擦型连接的工作 原理：主要是依靠拧紧螺帽使螺 杆中产生较高的预拉力，从而使 连接处的叠板间产生较高的预 压力，而后依靠板件间的摩擦力 传递荷载，并以摩擦力将要被克 服时作为连接的承载能力极限 状态。

与普通螺栓有何区别：普通螺栓 连接螺帽的拧紧程度为一般，沿 螺杆产生的轴向拉力不大，因而 在抗剪连接中虽然连接板件接 触面有一定的摩擦力，但其值甚 小，摩擦力会迅速被克服而主要 依靠孔壁承压和螺杆受剪传递 荷载。

3、螺栓等级含义：小数点前的 数字表示螺栓抗拉强度的 1/100，小数点后的数字表示屈 强比的10倍。

4.6级普通螺栓：表示螺栓材料 的抗拉强度不小于 400N/mm2， 屈强比为0.6.

8.8级高强螺栓：表示螺栓材料 的抗拉强度不小于 800N/mm2， 屈强比为0.8.

4、孔前传力：验算板件最外列 螺栓处的净截面强度时，一小部 分力在孔前已由有效摩擦面上 的摩擦力传给另一个板件。净截 面处板件中的力已减小为

第六章

1.组成：格构式轴心受压构件， 由两个或两个以上相同截面的 分肢用缀件相连而成。

实轴：截面中垂直于分肢的形 心轴

虚轴：截面中垂直于缀件平 面的形心轴

2、换算长细比：用不考虑剪切

变形影响的欧拉临界力公式的 形式来表示相应得到的长细比。

3、缀板、缀条：钢板，角钢

4.特点：格构式柱的分肢轴线间 距可以根据需要进行调整，使截 面对虚轴有较大的惯性矩。因而 适用于荷载不大而柱身高度较 大时。当格构式柱截面宽度较大 时，因缀条柱的刚度较缀板柱为 大，宜采用缀条柱。缺点：构造 复杂。 第七章

1、保证梁不会整体失稳的条件： （1）当梁上有铺板（钢筋混凝

土板和钢板）密铺在梁的 受压翼缘上并与其牢固相 连，能阻止梁受压翼缘的 侧向位移时，可不计算梁 的整体稳定性 （2）当工字型截面（含H形截

面）简支梁的 不超过

附表1.8中的规定值时， 可不计算梁的整体稳定性 （是梁侧向支承点间的 距离，当无中间侧向支承 点时，为梁的跨度， 是 梁受压翼缘的宽度） （3）当箱形截面简支梁的截面 尺寸满足 且不超过 时 可不计算梁的整体稳定性。

2、提高梁的整体稳定性的因素 （措施）：

（1）梁侧向无支长度或受压翼

缘侧向支承点的间距ll

越 小，整体稳定性越好，可通过增 加侧向支撑来减小。

（2）梁截面的尺寸，包括各种 惯性矩 惯性矩越大梁的稳 定性越好，可通过增加受压翼缘 的宽度b来改变。

（3）梁端支座对截面的约束 支座如能提供对截面y轴的转 动约束，梁的整体稳定性可提 高。

（4）梁所受荷载类型 改变荷 载作用点

3、组合梁（钢板梁）梁高的设 计

（1）梁的最大高度

由建 筑设计或工艺根据梁下面 房屋必需具备的净空所提 出，结构设计时必需满足 此要求 （2）梁的最小高度

根据 正常使用极限状态的要




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求，梁在荷载标准值作用 下的挠度不得超过设计规 范规定的容许值，由最大 挠度可估算梁的最小高 度，此要求必须满足。

理论 （3）梁的经济高度

上可推到出一个梁的高度 使整个梁的用钢量为最 少，这个高度成为经济高 度 不一定要满足 4、工字型截面焊接板梁组成板 件的局部稳定性问题处理方法： （1）对翼缘板，采用限制其宽 厚比以保证不使翼缘板局部失 稳。

（2）对直接承受动力荷载的吊

车梁或其他不考虑腹板屈 曲后强度的板梁，在其腹

板配置加劲肋，把腹板分 成若干区格，对各区格计 算其稳定性，保证不使局 部失稳。

（3）对承受静力荷载和间接动

力荷载的板梁，容许腹板 局部失稳，考虑腹板的屈 曲后强度，计算腹板局部 屈曲后梁截面的抗弯和抗 剪承载力。 5、加劲肋的种类：支承加劲肋、 横向加劲肋、纵向加劲肋、短加 劲肋

6、腹板通用高厚比：钢板受弯、 受剪或受压的屈服强度除以相 应的腹板区格抗弯、抗剪或局部 承压弹性屈曲临界应力之商的 平方根。

7、加劲肋的设置

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