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第1章高强度钢材钢结构的工程应用与研究现状
1.1高强度钢材钢结构的定义
1.1.1高强度结构钢材
1.1.2高强度钢材钢结构
1.2高强度钢材钢结构的技术优势
1.3高强度钢材钢结构的工程应用现状
1.3.1高强度钢材钢结构在国外的工程应用
1.3.2高强度钢材钢结构在国内的工程应用
1.4高强度钢材钢结构的研究现状
1.4.1国内外研究现状
1.4.2需研究的主要技术问题
1.5高强度结构钢材的静力力学性能
1.5.1应力—应变曲线
1.5.2屈强比
1.5.3延性
1.5.4数值计算用材料本构简化模型
参考文献
第2章高强度钢材构件截面的残余应力
2.1热轧等边角钢截面
2.1.1试件设计及测量方法
2.1.2试验结果及分析
2.1.3残余应力分布模型
2.2焊接工字形截面
2.2.1试件设计及测量方法
2.2.2试验结果及分析
2.2.3残余应力分布模型
2.3焊接箱形截面
2.3.1试件设计及测量方法
2.3.2试验结果及分析
2.3.3残余应力分布模型
2.4焊接圆钢管截面
2.4.1试件设计及测量方法
2.4.2试验结果及分析
2.4.3残余应力分布模型
参考文献
第3章高强度钢材轴压柱的整体稳定性能
3.1热轧等边角钢柱
3.1.1试验概况
3.1.2试验结果及分析
3.1.3有限元分析方法及模型验证
3.1.4影响参数分析
3.1.5设计方法制定
3.2焊接工字形和箱形截面柱
3.2.1试验概况
3.2.2试验结果及分析
3.2.3有限元模型验证
3.2.4影响参数分析
3.2.5设计方法制定
3.3焊接圆钢管截面柱
3.3.1试验概况
3.3.2试验结果及分析
3.3.3有限元模型验证
3.3.4影响参数分析
3.3.5设计方法制定
参考文献
第4章高强度钢材轴压柱的局部稳定性能
4.1热轧等边角钢柱
4.1.1试验概况
4.1.2试验结果及分析
4.1.3有限元模型验证
4.1.4影响参数分析
4.1.5设计方法建议
4.2焊接工字形截面柱
4.2.1试验概况
4.2.2试验结果及分析
4.2.3有限元模型验证
4.2.4影响参数分析
4.2.5设计方法制定
4.3焊接箱形截面柱
4.3.1试验概况
4.3.2试验结果及分析
4.3.3有限元模型验证
4.3.4影响参数分析
4.3.5设计方法制定
参考文献
第5章高强度钢材连接节点的受力性能
5.1螺栓连接孔壁承压性能
5.1.1试验概况
5.1.2试验结果及分析
5.1.3有限元模型验证
5.1.4影响参数分析
5.1.5孔壁承压强度设计值
5.2高强度螺栓摩擦型连接抗滑移性能
5.2.1试验概况
5.2.2试验结果及分析
5.2.3抗滑移系数
参考文献
第6章高强度钢材钢结构的抗震性能
6.1往复循环荷载下钢材的力学性能
6.1.1试验概况
6.1.2循环加载性能及骨架曲线分析
6.1.3单调曲线和循环骨架曲线比较
6.1.4钢材循环本构模型
6.2往复循环荷载下对接焊缝接头的力学性能
6.2.1试验概况
6.2.2循环加载性能及骨架曲线分析
6.2.3焊接接头循环骨架曲线拟合
6.2.4焊接接头循环本构模型
6.3压弯构件的抗震性能
6.3.1试验概况
6.3.2试验结果及分析
6.3.3有限元模型验证
6.3.4影响参数分析
6.3.5抗震设计建议
参考文献 2100433B
施刚、石永久、班慧勇编著的这本《高强度钢材钢结构》是清华大学土木工程系钢结构与建筑幕墙研究室在高强度钢材钢结构的基础理论、设计方法、工程应用等关键技术问题方面的研究成果总结。《高强度钢材钢结构》通过试验研究、理论分析和数值计算,全面、系统地阐释了高强度钢材钢结构的材料基本力学性能、构件截面残余应力分布、轴压构件整体稳定性能、轴压构件局部稳定性能、连接节点受力性能以及结构抗震性能,从材料、构件、节点等层面介绍了高强度钢材钢结构的受力性能特点和设计计算方法。
本书主要内容属于基础性研究成果,可供土木工程领域从事高强度钢材钢结构科研与工程设计的技术人员、高等院校相关专业的教师和研究生参考。
“超高强度钢”的定义是相对于时代要求的技术进步程度而在变化的。一般讲,屈服强度在1 370MPa(140 kgf/mm2)以上,抗拉强度在1 620 MPa(165 kgf/mm2)以...
合金钢,如锰钢,如30CrMnSiA就可以,这个是可以在百度上查到的~还有其他的材料,我设计高强度的螺钉一般都是用这个材料的,谁用谁知道! 12.9级,屈服强度是1080MP...
目前国际普遍把屈服强度包括690MPa或700兆帕及其以上的钢材叫高强钢,目前商业产品的强度已经达到1300兆帕以上。而包括Q275 Q295 Q355...
超高强度钢材钢结构的工程应用
近年来,超高强度的钢材钢结构在国外建筑施工中得到了成功的运用,例如德国的莱茵河大桥、日本横滨的Landmark Tower大厦等,这些著名的建筑都采用了性能极强的超高强度钢材.本文将通过对超高强度钢材钢结构建筑的优势进行分析,探讨超高强度钢材钢结构的力学性能和具体应用.
超高强度钢材钢结构的工程应用
超高强度钢材,就是比传统钢材具有更加出色的抗拉性能和韧性,重量更轻,焊接性和成形性更加良好的钢材.超高强度钢材的出现,提升了钢结构建筑的建设质量水平,促进了建筑行业的发展.新时代的钢结构建筑施工,必须充分发挥超高强度钢材的种种优势,创造更多的经济效益.文章分析超高强度钢材的性能优势,列举部分国家的钢结构建筑工程实例,分析超高强度钢材在的具体应用方式.
高强度钢材能减轻结构自重、节约钢材,具有良好的社会经济效益。但由于高强度钢结构存在如下问题而限制了其推广应用:高强钢随屈服强度的提高,塑性降低、屈强比增大、韧性变差而脆性断裂倾向增大;结构的设计应力水平更高,由断裂力学可知其对裂纹缺陷更敏感;我国存在大范围的寒冷地区,低温下钢结构易发生脆性断裂。本申请项目采用理论分析、试验研究和数值模拟相结合的方法,从高强度钢结构的材料、焊缝和构造细节、构件和节点等三个层面开展逐渐深入的研究。积累高强度钢材及其连接焊缝低温力学性能和断裂韧性指标的试验数据;建立单调拉伸和循环荷载下,预测高强度钢结构断裂的两类模型,即基于传统断裂力学方法的模型和基于局部法的模型;进行典型焊接接头和梁柱节点的验证性试验,进而进行参数化分析,得到简化的断裂计算公式,提出较为完整的抗断设计理论。本项目的研究对高强度钢材钢结构的推广和我国节能减排、发展低碳经济目标的实现具有重要意义。
在现代建筑领域,钢结构因其高强度、轻质化、施工便捷等优点而被广泛应用。无论是大型工业厂房、桥梁、还是高层建筑,钢结构都扮演着至关重要的角色。然而,很多人对于钢结构所使用的钢材种类并不了解。
钢结构钢材的选择依据
1、荷载要求:不同的建筑物或结构对承载能力的要求不同,需根据具体需求选择相应强度级别的钢材。
2、环境条件:考虑到钢材可能暴露于腐蚀性环境中,如海边或化工厂附近,应选择耐腐蚀性更强的材料,如镀锌钢板或不锈钢。
3、经济性:在满足工程要求的前提下,尽量选择性价比高的材料,以降低整体成本。
钢结构常用钢材类型
钢结构构件通常直接选用各种型钢,这些型钢之间可以通过铆接、螺栓连接或焊接的方式进行组装。钢结构所用的主要母材包括碳素结构钢和低合金高轻度结构钢。根据加工方式的不同,钢材可以分为热轧型钢和冷弯薄壁型钢两大类,此外还有钢板和压型钢板等特殊形式。
(一)热轧型钢
热轧型钢是通过加热后轧制而成的钢材,具有良好的机械性能和尺寸精度。
我国建筑用热轧型钢主要采用的是碳素结构钢Q235-A(含碳量为0.14%-0.22%),这种钢材强度适中,塑性及可焊性较好,成本较低,非常适合建筑工程使用。此外,在设计规范中还推荐使用两种低合金钢:Q345(16Mn) 和 Q390(15MnV),它们适用于需要承受较大荷载或动荷载的大跨度钢结构。
常见的热轧型钢有:
角钢:L形截面,用于构建框架结构。
工字钢:H形截面,适用于梁柱等承重构件。
槽钢:U形截面,常用于支撑结构。
T型钢:T形截面,主要用于连接件。
Z型钢:Z形截面,多用于檩条等次级结构。
(二)冷弯薄壁型钢
冷弯薄壁型钢是由厚度为2-6mm的钢板通过冷弯或模压工艺制成,常见的形式有角钢、槽钢等开口薄壁型钢以及方形、矩形等空心薄壁型钢。这类钢材主要用于轻型钢结构,如轻钢别墅、简易厂房等。
(三)钢板
钢板是由光面轧辊轧制而成的扁平钢材,按供货状态可分为平板状的钢板和卷状的钢带。根据轧制温度不同,钢板又分为热轧和冷轧两种:
热轧钢板:按厚度分为厚板(厚度大于4mm)和薄板(厚度为0.35-4mm)。
冷轧钢板:只有薄板一种,厚度范围为0.2-4mm。
建筑用钢板及钢带主要是碳素结构钢,一些重型结构、大跨度桥梁、高压容器等则会采用低合金钢板。钢板不仅可用于焊接结构,薄板还可以作为屋面或墙面等围护结构,或是涂层钢板的原材料。
(四)压型钢板
薄钢板经过冷压或冷轧形成波形、双曲形、V形等形状,成为压型钢板。常见的有彩色有机涂层薄钢板、镀锌薄钢板、防腐薄钢板等。压型钢板的特点是单位质量轻、强度高、抗震性能好、施工速度快且外形美观,广泛应用于围护结构、楼板、屋面等领域。
钢结构的防腐处理
1、表面涂层:如油漆、环氧树脂涂层等,能有效隔离空气和水分,防止钢材生锈。
2、镀锌处理:在钢材表面镀上一层锌,形成保护层,增强抗腐蚀能力。
3、阴极保护:通过电化学原理,在金属表面施加负电位,抑制腐蚀反应的发生。
【学员问题】钢结构高强度螺栓连接的规定?
【解答】1、抗滑移系数是高强度螺栓连接的主要设计参数之一,直接影响构件的承载力,因此构件摩擦面无论由制造厂处理,还是由现场处理均应对抗滑移系数进行测试,测得的抗滑移系数最小值应符合设计要求本条是强制性条文。
在安装现场局部采用砂轮打磨摩擦面时,打磨范围不小于螺栓孔径的4倍,打磨方向应与构件受力方向垂直。
除设计上采用摩擦系数小于等于0.3,并明确提出可不进行抗滑移系数试验者外,其余情况在制作时为确定摩擦面的处理方法,必须按要求的批量用3套同材质,同处理方法的试件,进行复验。同时并附有3套同材质,同处理方法的试件,供安装前复验。
2、高强度螺栓终拧1h时,螺栓预拉力的损失已大部分完成,在随后一两天内,损失趋于平稳,当超过一个月后,损失就会停止,但在外界环境影响下,螺栓扭矩系数将会发生变化,影响检查结果的准确性。为了统一和便于操作,本条规定检查时间同一定在1h后48h之内完成。
3、本条的构造原因是指设计原因造成空间太小无法使用专用扳手进行终拧的情况,在扭剪型高强度螺栓施工中,因安装顺序,安装方向考虑不周,或终拧时因对电动扳手使用掌握不熟练。致使终拧时尾部梅花头上的棱端部滑牙(即打滑),无法拧掉梅花头,造成终拧扭矩是未知数。对此类螺栓应控制一定比例。
4、高强度螺栓初拧,复拧的目的是为了使摩擦面能密贴,且螺栓受力均匀,对大型节点强调安装顺序是防止节点中螺栓预拉力损失不均,影响连接的刚度。
5、强行穿入螺栓会损伤丝扣,改变高强度螺栓连接副的扭矩系数,甚至连螺母都拧不上,因此强调自由穿入螺栓孔,气割扩孔很不规则,既削弱了构件的有效载面,减少了压力传力面积,还会使扩孔处钢材造成缺陷,故规定不得气割扩孔,最大扩孔量的限制也是基于构件有效载面和摩擦传力面积的考虑。
6、对于螺栓球节点网架,其刚度(挠度)往往比设计值要弱,主要原因是因为螺栓球与钢管连接的高强度螺栓紧固不牢,出现间隙,松动等未拧紧情况,当下部支撑系统拆除后,由于连接间隙,松动等原因,挠度明显加大,超过规范规定的限值。
以上内容均根据学员实际工作中遇到的问题整理而成,供参考,如有问题请及时沟通、指正。