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§1-3 外界作用对钢结构性能的影响 外界作用包括钢结构建成后的使用荷载和大气作用等。 1.3.1 多轴应力的影响 1)钢材在双向拉力作用下屈服应力和抗拉强度提高，延伸率降低。 2)在异号双向应力作用下屈服应力和抗拉强度降低，延性率增大。 多轴应力的影响 3)三向受拉塑性比双向受拉还低，破坏将是脆性的。4)三轴拉应力对钢结构十分不利。 1.3.2 加荷速率的影响 一般来说，建筑结构钢材在冲击性的快速加载作用下能够保持良好的强度和塑性变形能力。 在20℃左右的室温环境下，钢材的屈服点和抗拉强度随应变速率的增大而提高，塑性变形能力也提高。 不利方面：脆性转变温度随加荷速率增加而提高。 1.3.3 循环加载的影响 钢材在循环荷载作用下滞回环丰满而稳定，为钢结构在地震作用下的耗能能力提供了基础。 1.3.4 低温和腐蚀性介质的影响 低温使钢材韧性降低。 温度降低到一定程度时钢材在冲击荷载作用下完全是脆性断裂。 腐蚀性介质也会促成脆性断裂并影响疲劳强度。 1.3.5 高温的影响 一般辐射热源对钢结构影响不大。 火灾时，如果应力较高，且温度接近600℃，则高温软化可以导致压杆屈曲和拉杆出现颈缩，需要修复、加固或更换。 如果火灾后构件没有新的变形，一般都可以继续安全承载。 防止钢结构火灾损伤的途径，一是用防火材料加以保护，二是应用耐火钢材。 内蒙古科技大 学 钢 结 构 设计原理 内蒙古科技大 学 钢 结 构 设计原理 内蒙古科技大 学 钢 结 构 设计原理 钢结构设计原理 钢结构是当代土木工程的基本结构形式之一。 优秀的设计得益于对钢结构性能的全面了解。 性能指结构在各种不同的荷载作用和环境条件下的反应 1、各种钢材的特点 2、制造和安装各工序对构件或结构产生的影响 3、结构所处环境的影响 4、各类荷载作用的效应 5、结构形式和构造细节可能引起的后果 6、满足施工要求，实现设计目的。 钢结构 基本原理 “钢结构基本原理”知识要素在土木工程师专业知识结构中的定位 荷载 结构体系 内力、变形、振动 性能要求 安全性、适用性、耐久性 作用 构件 材料 制作 （含连接) 冶金 安装 (含连接) 反应 S 荷载效应 抗力 R 强度、稳定性、变形能力 S≤R 工程力学 结构力学 弹性力学 塑性力学 ?? 结构设计材料 施工 检测 ?? 理论教学要点 钢结构的主要破坏形式及其机理 强度破坏与塑性；疲劳；脆性断裂。杆件整体失稳；板件局部失稳 本科 钢结构的特点及应用；钢结构发展的历史、现状和趋势；钢结构的构件组成和主要结构形式 钢结构材料 钢材单向均匀受拉和反复应力下的工作性能；复杂应力作用下的工作性能；抗冲击性能及冷弯性能；影响钢材性能的一般因素；脆性破坏和延性破坏、疲劳破坏和损伤累积破坏；腐蚀性能；钢结构用钢材的分类 连接 连接的主要类型、构造和计算：对接焊缝；角焊缝；普通螺栓连接；高强螺栓连接构造和计算 受拉杆件及索 受拉和拉弯杆件的强度边缘屈服准则和塑性准则，轴力和弯矩的相关关系；索的力学性质和分析方法 轴心受压构件 轴心受压构件的强度；整体稳定的平衡方程及其理论解，长细比概念；影响稳定承载力的因素，工程计算方法；实腹式与格构式构件；局部稳定与宽厚比概念；防止局部失稳的设计原则和利用屈曲后强度的设计原则 受弯构件 截面强度（弯、剪、局部承压及复合应力）；单向受弯构件的整体稳定平衡方程及其理论解，自由扭转与约束扭转；受弯构件的局部稳定；加劲肋；利用局部屈曲后强度的设计原则 压弯构件 压弯构件的截面强度；实腹式单向压弯构件的平面内、外整体稳定，等效弯矩系数的概念；格构式压弯构件整体稳定计算的方法；压弯构件的局部稳定 桁架 构成；力学分析基本假定；失稳破坏和杆件长细比； 拱 力学特性；失稳特征和稳定计算 结构构件或连接因材料强度被超过而破坏； 结构转变为机动体系； 整个结构或其中一部分作为刚体失去平衡而倾覆； 结构或构件失稳； 结构出现过度塑性变形，不适于继续承载； 重复荷载作用下构件疲劳断裂。 钢结构可能出现的承载力极限状态有： 第一章 钢结构的基本性能 1 塑性性能 及利用 建筑工程中，钢结构所用的钢材都是塑性比较好的材料，在拉力作用下，应力-应变曲线在超过弹性后有明显的屈服点和一段屈服平台，然后进入强化阶段。传统的钢结构设计，以屈服点作为钢材强度的极限，并把局部屈服作为承载能力的准则。目前利用塑性的设计方法已经写进了规范。 2 强度与稳定 钢材和其他建筑结构材料相比，强度要高得多。在同样的荷载条件下，钢结构构件截面小，截面组成部分的厚度也小。因此，稳定问题在钢结构设计中是一个突