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1、建筑结构基础与识图建筑结构基础与识图第九章第九章 钢结构基础知识钢结构基础知识建筑结构基础与识图建筑结构基础与识图第九章第九章 钢结构基础知识钢结构基础知识第1章 前言1-1 1-1 什么是钢结构什么是钢结构1-2 1-2 钢结构的特点钢结构的特点钢结构基础与识图钢结构基础与识图中新房华构住工中新房华构住工1-1 1-1 什么是钢结构什么是钢结构l 钢结构是指用钢板和热扎、冷弯或焊接型材通过连接件连接而成的能承受和传递荷载的结构形式。钢结构体系具有自重轻、工厂化制造、安装快捷、施工周期短、抗震性能好、投资回收快、环境污染少等综合优势，与钢筋混凝土结构相比，更具有在“高、大、轻”三个方面发展的独
2、特优势，在全球范围内，特别是发达国家和地区，钢结构在建筑工程领域中得到合理、广泛的应用。钢结构行业通常分为轻型钢结构、高层钢结构、住宅钢结构、空间钢结构和桥梁钢结构5大子类。钢结构基础与识图钢结构基础与识图中新房华构住工中新房华构住工1-2 1-2 钢结构的特点钢结构的特点1. 钢结构自重较轻2. 钢结构工作的可靠性较高3. 钢结构的抗震性、抗冲击性好4. 钢结构制造的工业化程度较高5. 钢结构可以准确快速地装配6. 钢结构室内空间大7. 容易做成密封结构8. 钢结构易腐蚀9. 钢结构耐火性差10. 钢结构可回收利用11. 钢结构施工工期较短建筑结构基础与识图建筑结构基础与识图第九章第九章 钢
3、结构基础知识钢结构基础知识第2章 钢结构的分类 2-1 2-1 钢结构建筑的分类钢结构建筑的分类2-2 2-2 钢结构的主要结构类型钢结构的主要结构类型钢结构基础与识图钢结构基础与识图中新房华构住工中新房华构住工2-1 2-1 钢结构建筑的分类钢结构建筑的分类l 钢结构依其建筑性质的不同，主要分为以下几类：1. 单层钢结构（重型钢结构）工业厂房2. 大型空间（大跨度）钢结构3. 高层钢结构4. 高耸结构5. 桥梁钢结构6. 轻钢结构7. 住宅钢结构8. 容器和其它构筑物 钢结构基础与识图钢结构基础与识图中新房华构住工中新房华构住工2-2 2-2 钢结构的主要结构类型钢结构的主要结构类型l 钢结
4、构依其结构布置及受力特点的不同，主要分为以下几类：1. 框架结构2. 轻型门式刚架结构3. 排架结构4. 网架结构5. 钢桁架结构6. 索膜结构7. 塔架结构8. 桅杆结构 其中普通多层住宅、办公楼多以框架结构为主建筑结构基础与识图建筑结构基础与识图第九章第九章 钢结构基础知识钢结构基础知识第3章 钢结构构件 3-2 3-2 钢结构构件的截面表示方法钢结构构件的截面表示方法 3-1 3-1 钢结构构件的截面类型钢结构构件的截面类型钢结构基础与识图钢结构基础与识图中新房华构住工中新房华构住工3-1 3-1 钢结构构件的截面类型钢结构构件的截面类型 钢结构构件分为钢板、角钢、槽钢、工字钢、H型钢、
5、T型钢、圆钢、方管、圆管、十字型、箱形等多种截面类型。钢结构基础与识图钢结构基础与识图中新房华构住工中新房华构住工3-2 3-2 钢结构构件的截面表示方法钢结构构件的截面表示方法 钢结构基础与识图钢结构基础与识图中新房华构住工中新房华构住工钢结构基础与识图钢结构基础与识图中新房华构住工中新房华构住工 焊接H型钢截面表示方法建筑结构基础与识图建筑结构基础与识图第九章第九章 钢结构基础知识钢结构基础知识第4章 钢结构的主要连接形式4-2 4-2 螺栓连接螺栓连接 4-1 4-1 焊缝连接焊缝连接4-3 4-3 铆钉连接铆钉连接钢结构基础与识图钢结构基础与识图中新房华构住工中新房华构住工钢结构的钢结
6、构的主要主要连接连接形式形式 钢结构的连接方法 钢结构的连接方法有钢结构的连接方法有焊缝连接焊缝连接、螺栓连接螺栓连接和和铆钉连接铆钉连接三种。三种。铆钉连接铆钉连接 螺栓连接螺栓连接 焊缝连接焊缝连接 钢结构基础与识图钢结构基础与识图中新房华构住工中新房华构住工4-1 4-1 焊缝连接焊缝连接 焊缝连接是通过电弧产生的热量使焊条和焊件局部焊缝连接是通过电弧产生的热量使焊条和焊件局部熔化，经冷却凝结成焊缝，从而将焊件连接成为一体。熔化，经冷却凝结成焊缝，从而将焊件连接成为一体。 优点：优点：不削弱构件截面，节约钢材，构造简单，制不削弱构件截面，节约钢材，构造简单，制造方便，连接刚度大，密封性能
7、好，在一定条件下易于造方便，连接刚度大，密封性能好，在一定条件下易于采用自动化作业，生产效率高。采用自动化作业，生产效率高。 缺点：缺点：焊缝附近钢材因焊接高温作用形成的热影响焊缝附近钢材因焊接高温作用形成的热影响区可能是某些部位材质变脆；焊接过程中钢材受到分布区可能是某些部位材质变脆；焊接过程中钢材受到分布不均匀的高温和冷却，使结构产生焊接残余应力和残余不均匀的高温和冷却，使结构产生焊接残余应力和残余变形，对结构的承载力、刚度和使用性能有一定影响；变形，对结构的承载力、刚度和使用性能有一定影响；焊接结构由于刚度大，局部裂纹一经发生很容易扩展到焊接结构由于刚度大，局部裂纹一经发生很容易扩展到整
8、体，尤其是在低温下易发生脆断；焊缝连接的塑性和整体，尤其是在低温下易发生脆断；焊缝连接的塑性和韧性较差，施焊时可能产生缺陷，使疲劳强度降低。韧性较差，施焊时可能产生缺陷，使疲劳强度降低。钢结构基础与识图钢结构基础与识图中新房华构住工中新房华构住工（一）焊接方法（一）焊接方法 钢结构常用的焊接方法是电弧焊，包括钢结构常用的焊接方法是电弧焊，包括手工电弧焊手工电弧焊、自动或半自自动或半自动电弧焊动电弧焊以及以及气体保护焊气体保护焊等。等。 手工电弧焊手工电弧焊是钢结构中最常用的焊接方法，其设备简单，操作灵是钢结构中最常用的焊接方法，其设备简单，操作灵活方便。但劳动条件差，生产效率比自动或半自动焊低
9、，焊缝质量的活方便。但劳动条件差，生产效率比自动或半自动焊低，焊缝质量的变异性大，在一定程度上取决于焊工的技术水平。变异性大，在一定程度上取决于焊工的技术水平。导线导线钢结构基础与识图钢结构基础与识图中新房华构住工中新房华构住工 自动焊自动焊的焊缝质量稳定，焊缝内部缺陷较少，塑性好，冲击韧性好，适的焊缝质量稳定，焊缝内部缺陷较少，塑性好，冲击韧性好，适合于焊接较长的直接焊缝。半自动焊因人工操作，适用于焊曲线或任意形状合于焊接较长的直接焊缝。半自动焊因人工操作，适用于焊曲线或任意形状的焊缝。自动和半自动焊应采用与主体金属相适应的焊丝和焊剂，焊丝应符的焊缝。自动和半自动焊应采用与主体金属相适应的焊
10、丝和焊剂，焊丝应符合国家标准的规定，焊剂应根据焊接工艺要求确定。合国家标准的规定，焊剂应根据焊接工艺要求确定。钢结构基础与识图钢结构基础与识图中新房华构住工中新房华构住工 气体保护焊气体保护焊是用惰性气体（或是用惰性气体（或CO2）气体作为电弧的保护介质，）气体作为电弧的保护介质，使熔化金属与空气隔绝，以保持焊接过程稳定。气体保护焊电弧加热使熔化金属与空气隔绝，以保持焊接过程稳定。气体保护焊电弧加热集中，焊接速度快，熔深大，故焊缝强度比手工焊的高。且塑性和抗集中，焊接速度快，熔深大，故焊缝强度比手工焊的高。且塑性和抗腐蚀性好，适合于厚钢板的焊接。腐蚀性好，适合于厚钢板的焊接。焊丝焊丝钢结构基础
11、与识图钢结构基础与识图中新房华构住工中新房华构住工 （二）焊缝形式（二）焊缝形式 焊缝连接形式根据被连接构件间的相互位置可分为焊缝连接形式根据被连接构件间的相互位置可分为对接对接、搭接搭接、T形连接形连接和和角接角接等四种形式。这些连接所用的焊缝有等四种形式。这些连接所用的焊缝有对接焊缝对接焊缝和和角焊缝角焊缝两种基本形式。在两种基本形式。在具体应用时，应根据连接的受力情况，结合制造、安装和焊接条件进行选择。具体应用时，应根据连接的受力情况，结合制造、安装和焊接条件进行选择。 （a） （b） （c） （d） （e） （f） （g） （a）对接连接；（）对接连接；（b）用拼接盖板的对接连接；（）
12、用拼接盖板的对接连接；（c）搭接连接；）搭接连接； （d）、（）、（e）T形连接；（形连接；（f）、（）、（g）角部连接）角部连接钢结构基础与识图钢结构基础与识图中新房华构住工中新房华构住工 焊缝按其焊缝按其工作性质来工作性质来分有强度焊缝和密强焊缝两种。强度焊缝只作为传分有强度焊缝和密强焊缝两种。强度焊缝只作为传递内力之用，密强焊缝除传递内力外，还必须保证不使气体或液体渗漏。递内力之用，密强焊缝除传递内力外，还必须保证不使气体或液体渗漏。 焊缝按焊缝按施焊位置施焊位置分，有平焊、立焊、横焊和仰焊四种。平焊的施焊工作分，有平焊、立焊、横焊和仰焊四种。平焊的施焊工作方便，质量好，效率高；立焊和横
13、焊是在立面上施焊的竖向和水平焊缝，生方便，质量好，效率高；立焊和横焊是在立面上施焊的竖向和水平焊缝，生产效率和焊接质量比俯焊的差一些；仰焊是仰面向上施焊，操作条件最差，产效率和焊接质量比俯焊的差一些；仰焊是仰面向上施焊，操作条件最差，焊缝质量不易保证，因此应尽量避免采用。焊缝质量不易保证，因此应尽量避免采用。 俯焊俯焊横焊横焊 立焊立焊 仰焊仰焊 根据焊缝截面、构造焊缝截面、构造可分为对接焊缝和角焊缝两种基本形式。钢结构基础与识图钢结构基础与识图中新房华构住工中新房华构住工（三）焊缝构造（三）焊缝构造 1.对接焊缝对接焊缝 对接焊缝传力直接、平顺、没有显著的应力集中现象，因而受力性能良好，对于
14、对接焊缝传力直接、平顺、没有显著的应力集中现象，因而受力性能良好，对于 承承受静、动荷载的构件连接都适用。但由于对接焊缝的质量要求较高，焊件之间施焊间受静、动荷载的构件连接都适用。但由于对接焊缝的质量要求较高，焊件之间施焊间隙要求较严，一般多用于工厂制造的连接中。隙要求较严，一般多用于工厂制造的连接中。 对接焊缝又称坡口焊缝，因为在施焊时应对板件边缘加工成适当形式和尺寸的坡对接焊缝又称坡口焊缝，因为在施焊时应对板件边缘加工成适当形式和尺寸的坡口口（如后图所示）（如后图所示）以便焊接时有焊条运转的必要空间，保证对接焊缝内部有足够的熔以便焊接时有焊条运转的必要空间，保证对接焊缝内部有足够的熔透深度
15、。坡口基本形式可分为透深度。坡口基本形式可分为I形、单边形、单边V形、形、V形、形、X形、形、U形和形和K形等。坡口形式随形等。坡口形式随板厚和焊接方法而不同。采用手工焊时，当板厚板厚和焊接方法而不同。采用手工焊时，当板厚t10mm，可采用不切坡口的，可采用不切坡口的I形缝，形缝，只需保持间隙只需保持间隙0.52mm，t5mm时可单面焊；当板厚时可单面焊；当板厚t=1020mm时，采用时，采用V形或半形或半V形坡口；对于较厚的板件形坡口；对于较厚的板件t20mm时，采用时，采用X形、形、U形或形或K形。对于形。对于V形和形和U形缝的根部形缝的根部还需要清除焊根，并进行补焊。还需要清除焊根，并进
16、行补焊。 没有条件清根和补焊者，要事先加垫板。当采用自动焊时，因所用电流强、熔深大，没有条件清根和补焊者，要事先加垫板。当采用自动焊时，因所用电流强、熔深大，只在只在t16mm时，才采用时，才采用V形坡口。形坡口。钢结构基础与识图钢结构基础与识图中新房华构住工中新房华构住工 （a） （b） （c） （d） （e） （f） 对接焊缝的坡口形式对接焊缝的坡口形式 （a）I形缝；（形缝；（b）单边）单边V形坡口；（形坡口；（c）V形坡口；形坡口； （d）U形坡口；（形坡口；（e）K形坡口；（形坡口；（f）X形坡口形坡口钢结构基础与识图钢结构基础与识图中新房华构住工中新房华构住工 在焊件宽度或厚度有变化的连接中，为了减缓应力集中，应从板在焊件宽度或厚度有变化的连接中，为了减缓应力集中，应从板的一侧或两侧做成坡度不大于的一侧或两侧做成坡度不大于1：2.5的斜坡如图所示，形成平缓过渡。的斜坡如图所示，形成平缓过渡。如板厚相差不大于如板厚相差不大于4mm时，可不做斜坡。时，可不做斜坡。 （a） （b） 变截面板的拼接变截面板的拼接 （a）改变宽度；（）改变宽度；（b）改变厚度）改变厚度1:2.51:
