钢结构基础

课程总结

专业班级：  11工程管理（一）班                   

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学    号：                                                                     

指导教师：                                           

   

 

      

      

           

20##年12月22日

钢结构课程总结

钢结构是土木工程专业必学内容，也是众多科目中较难学习的内容之一。想学好钢结构也并非易事，当然所谓水到渠成，功到自然成，花费一定的功夫以后，其成果也是可喜可贺的。经过一个学期的学习，自然也会有自己个人的一些心得，有自己的学习方法，也有自己的一些困惑，在此做一个总结。在以后的学习当中，但愿能会有更多的领会，对现在所学的内容能有进一步的理解。

1．钢结构的定义

钢结构是以钢材制作为主，由型钢和钢板等制成的钢梁、钢柱、钢桁架等构件组成；各构件或部件之间采用焊缝、螺栓或铆钉连接的结构，是主要的建筑结构类型之一。钢材的特点是强度高、自重轻、整体刚性好、变形能力强，故用于建造大跨度和超高、超重型的建筑物特别适宜；材料匀质性和各向同性好，属理想弹性体，最符合一般工程力学的基本假定；材料塑性、韧性好，可有较大变形，能很好地承受动力荷载；建筑工期短；其工业化程度高，可进行机械化程度高的专业化生产。

2.钢结构的链接方式：焊接、铆接和螺栓链接

1）焊接：是钢结构最主要的连接方法。焊接连接又可分为对接焊缝和角焊缝。优点：构造简单，任何形式的构件都可直接相连；用料经济，不削弱截面；制作加工方便，可实现自动化操作；连接的密闭性好，结构刚度大。缺点：在焊缝附近的热影响区内，钢材的金相组织发生改变，导致局部材质变脆；焊接残余应力和残余变形使受压构件承载力降低；焊接结构对裂纹很敏感，局部裂纹一旦萌生，就很容易扩展到整个构件截面，低温冷脆问题突出。

2）铆接：19世纪20年代开始使用铆钉连接，铆钉连接的塑性、韧性和整体性好，连接变形小，传力可靠，承受动力荷载时的疲劳性能好，特别适用于重型和直接承受动力荷载的结构。但由于其构造复杂，用钢量大，施工麻烦，噪音大，目前已很少采用。铆钉连接的受力性能、构造要求及设计方法原则上与普通螺栓连接相同，不同的是设计参数及设计值取值不同。

3）螺栓连接：螺栓连接由于安装省时省力、所需安装设备简单、对施工工人的技能要求不及对焊工的要求高等优点，目前在钢结构连接中的应用仅次于焊缝连接。螺栓连接分普通螺栓连接和高强螺栓连接两大类。按受力情况又各分为三种：抗剪螺栓连接、杭拉螺栓连接和同时承受剪拉的螺栓连接。高强螺栓承压型连接对螺栓材质、预拉力大小和施工安装等的要求与摩擦型的完全相同，只是它是以摩擦力被克服、结点板件发生相对滑移后孔壁承压和螺栓受剪破坏作为承载能力极限状态，因此它的承载能力高于高强度螺栓摩擦型连接，可节省连接材料。但这种连接由于在摩擦力被克服后将产生一定的滑移变形，因而其应用受到限制。规范规定它只能用于承受静力荷载或间接承受动力荷载的结构中。连接处构件接触面的表面处理要求较摩擦型连接为低，仅要求清除油污及浮锈。承压型连接的工作性能与普通螺栓的完全相同，只是由于螺杆预拉力的作用和高强度钢的应用使连接的性能优于普通螺栓连接。

4）普通螺栓与高强螺栓的区别

普通螺栓一般用普通碳素结构钢制造，不经热处理，高强螺栓一般用优质碳素结构钢或合金结构钢制造，需要经过调质热处理提高综合机械性能。 高强度分为，8.8级，10.9级，12.9级。

从强度等级: 高强螺栓常用8.8S和10.9S两个强度等级。 普通螺栓一般有4.4级，4.8级 5.6级8.8级。

从受力特点高强螺栓施加预拉力和靠摩擦力传递外力，普通螺栓靠栓杆抗剪力和孔壁承压来传递剪力。

3．钢结构的安装

按着安装顺序和工艺要求在钢平台上进行钢构件的预制和组装，要保证焊接制作质量。

型钢的拼接翼缘板拼接接缝和腹板拼接接缝的间距应大于200㎜。翼缘板拼接长度不应小于2倍板宽；腹板拼接宽度不应小于300㎜，长度不应小于600㎜。

为了焊接方便，保证焊接质量，尽量将立柱、横梁上的加强筋板、连接板、垫板、挑梁（梁）等在地面钢平台上按施工图尺寸进行组对焊接。

在钢平台上预制的钢构件除按施工图和规范要求制作组装外，还应考虑现场安装的工艺性和安装尺寸的变化。

1）安装要点

    （1）摩擦系数：，其中F为抗滑移试验所测得的使试件产生初始 滑移的力，nf为摩擦面数， 为与F对应的高强螺栓拧紧预拉力实测 值之和。

（2）扭矩系数：，其中d为高强螺栓公称直径(mm)，M为施加扭矩值（N﹒M ），P为螺栓预紧力。10.9级高强度大六角螺栓连接必须保证扭矩系数K的平均值为0.110～0.150。其标准偏差应小于等于0.010。

（3）初拧扭矩：为了缩小螺栓紧固过程中钢板变形的影响，可用二次拧紧来减小先后拧紧螺栓之间的相互影响。高强螺栓第一次拧为初拧，使其轴力宜达到标准轴力的60%～80%。

（4）终拧扭矩：高强螺栓最后紧固用的扭矩为终拧扭矩。考虑各种预应力的损失，终拧扭矩一般比按设计预拉力作理论计算的扭矩值大5%～10%。

2）安装质量控制

①安装前，施工单位应对构件的产品合格证、设计文件与预拼装记录进行检查，并复验记录构件的尺寸。钢结构的变形、缺陷超出允许偏差时，应进行处理。

安装前，应编制详细的测量和矫正工艺，厚钢板的焊接应在焊接安装前进行模拟产品结构的工艺试验，编制相应的施工工艺。对拼装好的屋架应预设一定的起拱度。

②钢结构吊装就位后，应对构件定位轴线、标高等设计要求控制点进行测量做好标记，对吊装对接接头质量进行焊前检查。安装好临时支撑及钢浪索以使钢屋架在施工过程中安全稳定。

③钢结构安装时，施工单位应提交每榀构件吊装后的标高尺寸、焊接、涂装等分别向监理提交验收。

3）安装焊接程序及一般规定

焊接的一般顺序为：焊前检查 →预热除锈 → 装焊垫板和引弧板→ 焊接 → 检验

（1）焊前检查坡口角度、钝边、间隙及错口量，坡口内和两侧的锈斑、油污、氧化铁皮等应清除干净。

（2）预热。焊前用气焊或特制烤枪对坡口及其两侧各100mm范围内的母材均匀加热，并用表面测温计测量温度，防止温度不符合要求或表面局部氧化，预热温度。

（3）重新检查预热温度，如温度不够应重新加热，使之符合要求。

（4）装焊垫板及引弧板，其表面清洁程度要求与坡口表面相同，垫板与母材应贴紧，引弧板与母材焊接应牢固。

（5）焊接：第一层的焊道应封住坡口内母材与垫板的连接处，然后逐道逐层累焊至填满坡口，每道焊缝焊完后，都必须清除焊渣及飞溅物，出现焊接缺陷应及时磨去并修补。

（6）一个接口必须连续焊完，如不得已而中途停焊时，应进行保温缓冷处理，再焊前，应重新按规定加热。

（7）遇雨、雪天时应停焊，构件焊口周围及上方应有挡风、雨棚，风速大于5m/s时应停焊。环境温度低于零度时，应按规定采取预热和后热措施施工。

（8）碳素结构钢应在焊缝冷却到环境温度、低合金结构钢应在完成24h以后，进行焊缝探伤检验。

（9）焊工和检验人员要认真填写作业记录表。

4.钢结构的优势

    钢结构与其它建设相比，在使用中、设计、施工及综合经济方面都具有优势，造价低，可随时移动。

1）钢结构住宅比传统建筑能更好的满足建筑上大开间灵活分隔的要求，并可通过减少柱的截面面积和使用轻质墙板，提高面积使用率，户内有效使用面积提高约6%。

2)节能效果好，墙体采用轻型节能标准化的C型钢、方钢、夹芯板，保温性能好，抗震度好。节能50%，

3）将钢结构体系用于住宅建筑可充分发挥钢结构的延性好、塑性变形能力强，具有优良的抗震抗风性能，大大提高了住宅的安全可靠性。尤其在遭遇地震、台风灾害的情况下，钢结构能够避免建筑物的倒塌性破坏。

4）建筑总重轻，钢结构住宅体系自重轻，约为混凝土结构的一半，可以大大减少基础造价。

5）施工速度快，工期比传统住宅体系至少缩短三分之一，一栋1000平米只需20天、五个工人方可完工。

6）环保效果好。钢结构住宅施工时大大减少了砂、石、灰的用量，所用的材料主要是绿色，100%回收或降解的材料，在建筑物拆除时，大部分材料可以再用或降解，不会造成垃圾。

7）以灵活、丰实。大开间设计，户内空间可多方案分割，可满足用户的不同需求。

8）符合住宅产业化和可持续发展的要求。钢结构适宜工厂大批量生产，工业化程度高，并且能将节能、防水、隔热、门窗等先进成品集合于一体，成套应用，将设计、生产、施工一体化，提高建设产业的水平。

钢结构与普通钢筋混凝土结构相比，其匀质、高强、施工速度快、抗震性好和回收率高等优越性，钢比砖石和砼的强度和弹性模量要高出很多倍，因此在荷载相同的条件下，钢构件的质量轻。从被破坏方面看，钢结构是在事先有较大变形预兆，属于延性破坏结构，能够预先发现危险，从而避免。

钢结构厂房具有总体轻、节省基础、用料少、造价低、施工周期短，跨度大，安全可靠，造型美观，结构稳定等优势。钢结构厂房广泛应用于大跨度工业厂房、仓库、冷库、高层建筑、办公大楼，多层停车车场及民宅等建筑行业。

5.钢结构的缺点（质量问题）

1）复杂性

钢结构工程项目施工质量问题的复杂性，主要表现在引发质量问题的因素繁多，产生质量问题的原因也复杂，即使是同一性质的质量问题，原因有时也不一样，从而质量问题的分析、判断和处理增加了复杂性。例如焊接裂缝，其既可发生在焊缝金属中，也可发生在母材热影响中，既可在焊缝表面，也可在焊缝内部；裂缝走向既可平行于焊道，也可垂直于焊道，裂缝既可能是冷裂缝，也可能是热裂缝；产生原因也有焊接材料选用不当和焊接预热或后热不当之分。

2）严重性

钢结构工程项目施工质量问题的严重性表现在：一般的，影响施工顺利进行，造成工期延误，成本增加，严重的，建筑物倒塌，造成人身伤亡，财产受损，引起不良的社会影响。

3）可变性

钢结构工程施工质量问题还将随着外界变化和时间的延长而不断地发展变化，质量缺陷逐渐体现。例如，钢构件的焊缝由于应力的变化，使原来没有裂缝的焊缝产生裂缝：由于焊后在焊缝中有氢的活动的作用便可产生延迟裂缝。又如构件长期承受过载，则钢构件要产生下拱弯曲变形，产生隐患。

4）频发性

由于我国现代建筑都是以混凝土结构为主，从事建筑施工的管理人员和技术人员对钢结构的制作和施工技术相对比较生疏，以民工为主的具体施工人员更不懂钢结构工程的科学施工方法，导致施工过程中的事故时常发生。

6.钢结构的发展前景

    钢结构发展：应关注三大领域

根据行业发展状况，海洋石油工程装备、钢结构住宅、钢结构桥梁等3个领域的发展应当引起国家有关主管部门的关注，如果受到重视和政策鼓励，完全可以实现产业倍增的目标。

海洋石油的产量在20##年要达到1亿吨，海洋工程装备企业的目标是要为深海1500米～3000米的开采提供大量装备，产业水平及规模必须提高；钢结构住宅符合绿色环保、节能减排和循环经济政策，其工业化、标准化的钢结构住宅产品具有广阔和无限的市场空间；全国59万座公路桥梁中钢结构桥梁不足1%，铁路系统高速发展，新建线路以桥代路，80%均是预应力钢筋混凝土桥梁。而钢结构桥梁在日本占到41%，美国占到33%，由此可见我国钢结构桥梁的市场需求和产业发展与发达国家还有很大差距。

中国钢结构产业在近10余年期间发展迅速，已成为全球钢结构用量最大、制造施工能力最强、产业规模第一、企业规模第一的钢结构大国。

钢结构企业：须重视“十二五”发展

各地重大钢结构工程的成功建设，说明我国的钢结构综合技术水平已处于国际先进水平。但我国的钢结构产业在信息化、自动化、标准化、科研创新方面同发达国家相比还有不小的差距。20##年是国家“十二五”规划起始之年，国家有关部委、行业协会及企业集团、钢结构企业都在进行调研、分析市场及未来发展趋势。国家发改委、工信部、科技部也正在研究有关战略性新型产业确定和规划目标，对具有国际先进水平、自主创新能力强、国际竞争实力强大并可以占领更多市场的产业，将列入规划并给予支持、扶持政策。机遇也是挑战，我国钢结构产业能否上台阶、上规模，“十二五”期间的发展至关重要。

中国钢结构协会经过调查研究，在听取有关专家意见和建议后，草拟了《关于钢结构产业在国家“十二五”规划的战略思考及建议草案》，在征求有关人员的意见后，协会将组织有关专家具体落实、完善，以促进“十二五”期间钢结构行业取得更大发展。

7总结

通过一个学期的学习，对钢结构或多或少有些许认识，当然个人的认识还是很肤浅的，但愿在以后的学习以及工作当中能有进一步的理解。更希望的是能在以后可以把现在的所学得以用到，再进一步深化一下现在的所学。时间很快，转眼就会迎来毕业。现在的所学，是为了以后的应用，因此此时的学习不可马虎了得。不然以后会后悔莫及的。好好学习，天天向上。好好学习吧。但愿以后能学以所用，把所学应用到实际当中去。

 

第二篇：钢结构课程总结

在大三的第一学期我们在老师的带领下学习了钢结构这门课，虽然只有短短的的六周时间，但我们也掌握了许多重要知识，对钢结构的特点，强度、稳定等验算、连接方式等都有了进一步的了解与掌握。下面我就自己所学到的知识与学习心得两方面做一下对钢结构这门重要的专业课的课程总结。

一、 钢结构的特点和应用

1. 钢结构：钢结构是用型钢、钢板连接成基本构件，然后运至现场组装成整体结构形式。

整体构件 型钢、钢板 基本构件（梁、柱）

（焊接、螺栓连接、铆接）

2. 钢结构的特点

（1） 强度高，塑性、韧性好

（2） 材质均匀、与力学假定比较符合

（3） 制造简便，施工周期短

（4） 质量轻

（5） 气密性、水密性好（内部组织致密）

（6） 耐腐蚀性差

（7） 耐热不耐火

（8） 低温冷脆

3. 应用范围

（1） 大跨度结构 如：国家大剧院、体育馆等

（2） 重型厂房结构

（3） 受动力荷载影响的结构

（4） 可拆卸的结构 如：临时展馆、临时设施等

（5） 容器

（6） 轻钢结构

（7） 钢和混凝土组合结构

二、 钢结构的极限状态

1. 和其他建筑结构一样，钢结构的极限状态分为承载能力极限状态和正常使用极限状态两大类。

承载能力极限状态对应于结构或构件达到最大承载能力或出现不适于继续承载的变形，包括倾覆、强度破坏、疲劳破坏、丧失稳定、结构变为机动体系或出现过度的塑性变形。

正常使用极限状态对应于结构或构件达到正常使用或耐久性能的某项规定限值，包括出现影响继续使用（或外观）的变形、震动和局部破坏等。 2. 承载能力极限状态绝大多数是不可逆的，一旦发生就导致结构失效，因而必须要慎重对待。正常使用极限状态中的变形和震动限制，通常在弹性范围内，并且是可逆的。对于可逆的极限，可靠度方面的要求可以放宽一些。

3.可靠性

结构在规定的时间年内在规定的条件下完成预定功能的能力。 结构的失效概率Ρf越小，可靠指标β越大，结构的可靠度Ρs越大。

三、 反应钢材性能的主要力学指标

反应钢材性能的主要力学指标包括：屈服强度、抗拉强度、伸长率、冷弯性能和冲击韧性。

四、 钢材中常见的冶金缺陷

常见的冶金缺陷有偏析、非金属夹杂、气孔及裂纹等等。

五、 钢材的选择

选择钢材的目的是要做到结构安全可靠，同时用材经济合理。为此，在选择钢材时应考虑下列各因素：

（1） 结构的类型和重要性

（2） 荷载的性质

（3） 连接方式

（4） 温度等工作条件

（5） 应力状态

（6） 板厚

六、 构件的截面承载力——强度

（1） 受拉σ=N/An<=f

( 2 ) M、V max=M/rω

Тmax=VS/It

七、

轴压构件：N/ΦA <= f

梁：M/Φω <= f

八、 钢结构的连接和节点构造 单个构件的承载力——稳定性

1、 钢结构的连接方法可分为焊接、铆接、普通螺栓连接和高强螺栓连接。其各自的优缺点如下：

焊接：优点是对几何形体适应性强，省材、省工、易于自动化；缺点是对材

质要求高，检验工作量大。

铆接：优点是传力可靠，塑性、韧性好； 缺点是废钢、费工。

普通螺栓连接：优点是装卸便利、设备简单；缺点是螺栓精度低时不宜受剪，精度高时，加工和安装难度大。

高强螺栓连接：优点是加工方便，能承受动载。塑性、韧性好；缺点是摩擦面处理，安装工艺略繁。

2、螺栓连接的破坏形式

螺栓连接有五种可能破坏情况。包括：螺栓干被剪断，孔壁挤压，钢板被拉断，钢板被剪断，螺栓弯曲。其中对螺栓杆被剪断、孔壁挤压以及板被拉断，要进行计算解决。而对于钢板被剪断和螺栓弯曲破坏两种情形，可

以通过限制端距e3>=2d,以避免板因受螺栓杆挤压而被剪断；限制板叠厚度不超过5d，以避免螺杆弯曲过大而影响承载能力。

九、学习心得

通过这学期对钢结构这门专业课的学习，让我了解与掌握了许多关于钢结构方面的专业知识，相信这对我们也后的工作与学习会有所帮助。同时也让我学会了许多学习技巧，比如像这种专业性很强的课程上课时一定要认真听老师讲解然后课后多做一些针对性的练习，才能把所学的内容真正吸收与掌握。