[工学]钢结构设计原理第二章.ppt

（1） 较高的抗拉强度fu和屈服点fy 第二章 钢结构的材料 Chapter 2 Material of Steel Structure 钢结构设计原理 Design Principles of Steel Structure 不同槽口试件静力拉伸试验的应力——应变曲线 应力集中对σ-ε曲线关系的影响 可以看出截面槽口改变愈急剧，应力集中现象愈厉害，其抗拉强度愈高，但塑性愈差，破坏的脆性倾向愈大。 10 20 30 0.4 25 100 ε % σ (N/mm2) ① ① ② ② ③ ③ ④ ④ φ10 测距100 φ10 φ10 0 600 700 500 400 300 200 100 第二章 钢结构的材料 Chapter 2 Material of Steel Structure 钢结构设计原理 Design Principles of Steel Structure 4.5 荷载类型的影响 荷载可分为静力和动力两大类 1.加荷速度的影响 这是加载过程中出现的问题。加荷速度过快，构件来不及变形，得到的屈服点也高，且呈脆性。特别在低温时对钢材性能的影响要比常温下大得多。 因此，试验时需规定加载速度；静力加载试验一般应加载5分钟后再读数据。 2.循环荷载的影响 钢材在连续交变荷载作用下，会逐渐累积损伤，产生裂纹及裂纹逐渐扩展，直到最后破坏（疲劳破坏）。 第二章 钢结构的材料 Chapter 2 Material of Steel Structure 钢结构设计原理 Design Principles of Steel Structure 4.6 温度的影响 正温范围： （1）温度在150℃以内，钢材材质变化很小，钢结构可用于温度不高于150℃的场合。 （2）温度在250℃左右的区间内出现蓝脆现象，fu 有局部性提高，同时塑性降至最低，材料有转脆倾向。 （3）当温度达到600℃时，钢材进入热塑性状态，强度下降严重，将丧失承载能力。 温度对钢材力学性能的影响 ℃ fu fy δ E 负温范围：随着温度的降低，钢材的强度提高，而塑性和韧性降低，逐渐变脆，称为钢材的低温冷脆。钢材的冲击韧性对温度的降低十分敏感。 第二章 钢结构的材料 Chapter 2 Material of Steel Structure 钢结构设计原理 Design Principles of Steel Structure 冲击韧性和温度关系示意图 脆性破坏 两种破 坏均有 塑性破坏 转变温度区 冲击断裂功 试验温度 T1 T0 T2 （1）冲击功曲线的反弯点T0称为转变温度。界限温度T1和T2分别为脆性转变温度和全塑性转变温度。 （2）钢材由塑性破坏转变为脆性破坏是在温度区间T1 ～ T2内完成的，此温度区间称为钢材的脆性转变温度区。 （3）在脆性转变温度以下，钢材表现为完全的脆性破坏；而在全塑性转变温度以上，钢材则表现为完全的塑性破坏。 （4）不同牌号和等级的钢材具有不同的转变温度区和转变温度，均应通过试验来确定。在钢结构设计中，为了防止脆性破坏，选用钢材时应使其工作温度大于T1,接近T0。 第二章 钢结构的材料 Chapter 2 Material of Steel Structure 钢结构设计原理 Design Principles of Steel Structure 4.7 防止脆性断裂的方法 外因 钢材在构造和加工工程中引起的应力集中、低温影响、动力荷 载的作用、冷作硬化和应变时效硬化等 内因 钢材的化学成分、组织构造和缺陷等 (1）合理的选用钢材; (2）对于低温工作和受动力荷载的钢结构，应使所选钢材的脆性转变温度低于结构的工作温度; (3) 尽量使用较薄的型钢和板材，使其具有良好的冲击韧性; (4）设计时结构的构造要合理，避免构件截面的突然改变，使之能均匀、连续的传递应力，从而减小构件的应力集中。 影响钢材出现脆性破坏的因素 合 理 设 计 第二章 钢结构的材料 Chapter 2 Material of Steel Structure 钢结构设计原理 Design Principles of Steel Structure 正 确 制 造 (1) 严格按照设计要求进行制作，不得随意进行钢材代换，不得随意将螺栓连接该为焊接连接，不得随意加大焊缝厚度。 (2) 为了避免冷作硬化现象的发生，应采用钻孔或冲孔后再扩钻的方法，以及对剪切边进行刨边。 (3) 为了减少焊接残余应力导致的应力集中，应该