建筑結(jié)構(gòu) PPT課件 第12章 鋼結(jié)構(gòu)

建筑結(jié)構(gòu)機(jī)械工業(yè)出版社鋼結(jié)構(gòu)第12章鋼結(jié)構(gòu)12.1鋼結(jié)構(gòu)連接鋼結(jié)構(gòu)的連接方法有焊縫連接、螺栓連接和鉚釘連接三種。第12章鋼結(jié)構(gòu)12.1鋼結(jié)構(gòu)連接

1.焊縫連接(1)優(yōu)點(diǎn)構(gòu)造簡(jiǎn)單，加工方便，節(jié)約鋼材，連接的剛度大，密封性能好，易于采用自動(dòng)化作業(yè)。（2）缺點(diǎn)但焊縫連接會(huì)產(chǎn)生殘余應(yīng)力和殘余變形，且連接的塑性和韌性較差。2.螺栓連接螺栓連接可分為普通螺栓連接和高強(qiáng)度螺栓連接兩種。

第12章鋼結(jié)構(gòu)12.1鋼結(jié)構(gòu)連接（1）普通螺栓連接●普通螺栓分為A、B、C三級(jí)?！馎級(jí)和B級(jí)為精制螺栓。其抗剪性能比C級(jí)螺栓好，但成本高，安裝困難，故較少采用?！馛級(jí)螺栓為粗制螺栓，加工粗糙，尺寸不很準(zhǔn)確，只要求Ⅱ類孔。第12章鋼結(jié)構(gòu)12.1鋼結(jié)構(gòu)連接（2）高強(qiáng)度螺栓連接1）傳遞剪力的機(jī)理主要是靠被連接板件間的強(qiáng)大摩擦阻力來傳遞剪力。2）優(yōu)點(diǎn)施工簡(jiǎn)便、受力好、耐疲勞、可拆換、工作安全可靠。3）應(yīng)用廣泛用于各種鋼結(jié)構(gòu)連接中，尤其適用于承受動(dòng)力荷載的結(jié)構(gòu)中。第12章鋼結(jié)構(gòu)12.1鋼結(jié)構(gòu)連接

4）高強(qiáng)度螺栓連接受剪力時(shí)，按其傳力方式又可分為摩擦型和承壓型兩種：①摩擦型高強(qiáng)螺栓僅靠被連接板件間的強(qiáng)大摩擦阻力傳遞剪力，以摩擦阻力剛被克服作為連接承載力的極限狀態(tài)。②承壓型高強(qiáng)螺栓是靠被連接板件間的摩擦力和螺栓桿共同傳遞剪力，以螺栓桿被剪壞或被壓（承壓）壞作為承載力的極限。其承載力比摩擦型高，可節(jié)約螺栓。第12章鋼結(jié)構(gòu)12.1鋼結(jié)構(gòu)連接

12.1.1焊縫連接

1.焊接原理鋼結(jié)構(gòu)常用的焊接方法有電弧焊，包括手工電弧焊、自動(dòng)或半自動(dòng)埋弧焊及氣體保護(hù)焊等。（1）

手工電弧焊1）原理

第12章鋼結(jié)構(gòu)12.1鋼結(jié)構(gòu)連接如下圖所示：其電路由焊條、焊鉗、焊件、電焊機(jī)和導(dǎo)線等組成。第12章鋼結(jié)構(gòu)12.1鋼結(jié)構(gòu)連接

2）焊條●手工焊常用的焊條有碳鋼焊條和低合金鋼焊條?！衿渑铺?hào)為E43、E50和E55型等，其中E表示焊條，兩位數(shù)字表示焊條熔敷金屬抗拉強(qiáng)度的最小值（單位為kgf/mm2）?！袷止ず覆捎玫暮笚l應(yīng)符合國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)的規(guī)定，焊條的選用應(yīng)與主體金屬相匹配。一般情況下，對(duì)Q235鋼采用E43型焊條，對(duì)Q345鋼采用E50型焊條，對(duì)Q390和Q420鋼采用E55型焊條。

第12章鋼結(jié)構(gòu)12.1鋼結(jié)構(gòu)連接

3）特點(diǎn)●手工焊具有設(shè)備簡(jiǎn)單，適用性強(qiáng)的優(yōu)點(diǎn)，特別是短焊縫或曲折焊縫的焊接時(shí)，或在施工現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行高空焊接時(shí)，只能采用手工焊接，所以它是鋼結(jié)構(gòu)中最常用的焊接方法。●但其生產(chǎn)效率低，勞動(dòng)強(qiáng)度大，保證焊縫質(zhì)量的關(guān)鍵是焊工的技術(shù)水平，焊縫質(zhì)量的波動(dòng)較大。第12章鋼結(jié)構(gòu)12.1鋼結(jié)構(gòu)連接（2）自動(dòng)或半自動(dòng)埋弧焊1）原理

第12章鋼結(jié)構(gòu)12.1鋼結(jié)構(gòu)連接

2）特點(diǎn)及應(yīng)用●自動(dòng)埋弧焊焊縫質(zhì)量穩(wěn)定，焊縫內(nèi)部缺陷少，塑性和韌性好，因此其質(zhì)量比手工電弧焊好?！癜胱詣?dòng)埋弧焊質(zhì)量介于自動(dòng)焊和手工焊之間。3）應(yīng)用●自動(dòng)埋弧焊只適合焊接較長(zhǎng)的直線焊縫?！癜胱詣?dòng)埋弧焊適合于焊接曲線或任意形狀的焊縫。自動(dòng)焊或半自動(dòng)焊應(yīng)采用與焊件金屬強(qiáng)度相匹配的焊絲和焊劑。焊絲應(yīng)符合《焊接用鋼絲》GB1300-77的規(guī)定，焊劑種類根據(jù)焊接工藝要求確定。第12章鋼結(jié)構(gòu)12.1鋼結(jié)構(gòu)連接2.焊縫的型式與構(gòu)造焊縫連接可分為:

對(duì)接

搭接

T形連接

角接

第12章鋼結(jié)構(gòu)12.1鋼結(jié)構(gòu)連接焊縫的型式是指焊縫本身的截面型式，主要有:

對(duì)接焊縫

角焊縫第12章鋼結(jié)構(gòu)12.1鋼結(jié)構(gòu)連接

（1）對(duì)接焊縫1）特點(diǎn)及截面型式①特點(diǎn)傳力均勻平順，無明顯的應(yīng)力集中，受力性能較好。但對(duì)接焊縫連接要求下料和裝配的尺寸準(zhǔn)確，保證相連板件間有適當(dāng)空隙，還需要將焊件邊緣開坡口，制造費(fèi)工。

第12章鋼結(jié)構(gòu)12.1鋼結(jié)構(gòu)連接②截面型式I型、單邊V型、V型、J型、U型、K型和X型等。第12章鋼結(jié)構(gòu)12.1鋼結(jié)構(gòu)連接2）對(duì)接焊縫的構(gòu)造●當(dāng)焊件厚度很小(t≤10mm)時(shí)，可采用I型坡口；●對(duì)于一般厚度（t=10～20mm）的焊件，可采用單邊V型或V型坡口，以便斜坡口和間隙b組成一個(gè)焊條能夠運(yùn)轉(zhuǎn)的空間，使焊縫易于焊透；●對(duì)于厚度較厚的焊件（t>20mm），應(yīng)采用U型、K型或X型坡口。第12章鋼結(jié)構(gòu)12.1鋼結(jié)構(gòu)連接●引弧板：對(duì)接焊縫施焊時(shí)的起點(diǎn)和終點(diǎn)，常因起弧和滅弧出現(xiàn)弧坑等缺陷，此處極易產(chǎn)生裂紋和應(yīng)力集中，為避免焊口缺陷，可在焊縫兩端設(shè)引弧板。

第12章鋼結(jié)構(gòu)12.1鋼結(jié)構(gòu)連接●在對(duì)接焊縫的拼接處，當(dāng)焊件的寬度不同或厚度相差4mm以上時(shí)，應(yīng)分別在寬度方向或厚度方向從一側(cè)或兩側(cè)做成坡度不大于1/4（對(duì)承受動(dòng)荷載的結(jié)構(gòu)）或1/2.5（對(duì)承受靜荷載的結(jié)構(gòu)）（圖11.1.9）。當(dāng)厚度不同時(shí)，坡口型式應(yīng)根據(jù)較薄焊件厚度來取用，焊縫的計(jì)算厚度等于較薄焊件的厚度。第12章鋼結(jié)構(gòu)12.1鋼結(jié)構(gòu)連接

（2）角焊縫●角焊縫位于板件邊緣，傳力不均勻，受力情況復(fù)雜，受力不均勻容易引起應(yīng)力集中；●但因不需開坡口，尺寸和位置要求精度稍低，使用靈活，制造方便，故得到廣泛應(yīng)用。

1）截面型式

●角焊縫按兩焊腳邊的夾角可分為直角角焊縫和斜角角焊縫兩種。第12章鋼結(jié)構(gòu)12.1鋼結(jié)構(gòu)連接直角角焊縫斜角角焊縫在建筑鋼結(jié)構(gòu)中，最常用的是直角角焊縫，斜角角焊縫主要用于鋼管結(jié)構(gòu)中。第12章鋼結(jié)構(gòu)12.1鋼結(jié)構(gòu)連接

●角焊縫按其與外力作用方向的不同可分為平行于外力作用方向的側(cè)面角焊縫、垂直于外力作用方向的正面角焊縫（或稱端焊縫）和與外力作用方向斜交的斜向角焊縫三種。第12章鋼結(jié)構(gòu)12.1鋼結(jié)構(gòu)連接2）角焊縫構(gòu)造

①最小焊腳尺寸對(duì)于自動(dòng)焊，最小焊腳尺寸可減小1mm；對(duì)于T型連接的單面角焊縫則應(yīng)增加1mm。當(dāng)焊件厚度等于或小于4mm時(shí)，則應(yīng)與焊件同厚。

②最大焊腳尺寸角焊縫的最大焊腳尺寸應(yīng)滿足：hfmax≤1.2t1，其中t1為較薄焊件的板厚，單位mm。

第12章鋼結(jié)構(gòu)12.1鋼結(jié)構(gòu)連接

當(dāng)貼著板邊緣施焊時(shí)，尚應(yīng)滿足：當(dāng)焊件邊緣厚度t≤6mm時(shí)，取hfmax=t；當(dāng)焊件邊緣厚度t＞6mm時(shí)，取hfmax=t-（1～2）mm。

③最小計(jì)算長(zhǎng)度角焊縫的最小計(jì)算長(zhǎng)度應(yīng)大于8hf，且不小于40mm。

④側(cè)面角焊縫的最大計(jì)算長(zhǎng)度側(cè)焊縫的計(jì)算長(zhǎng)度不宜大于60hf（靜荷載）或40hf（動(dòng)荷載）。但當(dāng)內(nèi)力沿側(cè)焊縫全長(zhǎng)分布時(shí)則不受此限。第12章鋼結(jié)構(gòu)12.1鋼結(jié)構(gòu)連接⑤在搭接連接中，要求搭接長(zhǎng)度l＞5t1，且不小于25mm。第12章鋼結(jié)構(gòu)12.1鋼結(jié)構(gòu)連接小結(jié)：

1.鋼結(jié)構(gòu)連接的形式、概念、特點(diǎn)、應(yīng)用；

2.焊接原理、特點(diǎn)、應(yīng)用；

3.焊縫的形式與構(gòu)造。

第12章鋼結(jié)構(gòu)12.2鋼屋蓋

概念：一般指采用輕型屋面和輕型鋼屋架而形成的屋蓋結(jié)構(gòu)。

優(yōu)點(diǎn)：普通鋼屋蓋結(jié)構(gòu)相比，結(jié)構(gòu)自重減輕20~30%，經(jīng)濟(jì)效果較好（用鋼量一般為8~15kg/m2，接近于相同條件下鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)的用鋼量）。應(yīng)用：廣泛應(yīng)用于跨度不大（≤18m），吊車起重量不大的工業(yè)與民用房屋中。12.2.1輕鋼屋蓋第12章鋼結(jié)構(gòu)12.2鋼屋蓋

1.輕型屋面

（1）壓型鋼板

●壓型鋼板是采用鍍鋅鋼板、冷軋鋼板、彩色鋼板等作原料，經(jīng)輥壓冷彎成各種波形的壓型板。

●壓型鋼板的重量為0.07~0.14kN/m2，分長(zhǎng)尺和短尺兩種。一般采用長(zhǎng)尺，板的縱向可不搭接。

●適用于平坡的梯形屋架和門式剛架。

第12章鋼結(jié)構(gòu)12.2鋼屋蓋壓型鋼板第12章鋼結(jié)構(gòu)12.2鋼屋蓋

（2）發(fā)泡水泥復(fù)合板（太空板）

●太空板是由鋼或混凝土邊框、鋼筋桁架、發(fā)泡水泥芯材、坡纖網(wǎng)增強(qiáng)的上下水泥面層復(fù)合而成的建筑板材。

●太空板用作屋面板時(shí)，尺寸有3m×3m、1.5m×6m、1.5m×7.5m、3m×6m幾種。

●太空板上可直接鋪設(shè)防水卷材，不需另設(shè)保溫及找平層，防水卷材宜使用橡塑類卷材。第12章鋼結(jié)構(gòu)12.2鋼屋蓋

（3）石棉水泥波形瓦除適用于工業(yè)與民用建筑的屋面材料外，還可以作墻體維護(hù)材料。

（4）加氣混凝土屋面板是一種承重、保溫和構(gòu)造合一的輕質(zhì)多孔板材?？勺魑菝婧蛪w材料。（5）瓦楞鐵瓦材規(guī)格尚未定型，工程中使用的多為自行壓制制作。第12章鋼結(jié)構(gòu)12.2鋼屋蓋

（6）GRC板

GRC板是指用玻璃纖維增強(qiáng)的水泥制品。市場(chǎng)上有兩種產(chǎn)品：一種GRC復(fù)合板是用水泥砂漿作基材、玻璃纖維作增強(qiáng)材料的無機(jī)復(fù)合板，肋部仍為配筋的混凝土;第二種GRC板為復(fù)合夾芯板，是將隔熱層貼于面板下或在上下面板的中間，使板具有隔熱作用，使用時(shí)只需在面板上部設(shè)防水層，其全部荷載較第一種GRC板為輕。第12章鋼結(jié)構(gòu)12.2鋼屋蓋2.檁條檁條宜優(yōu)先采用實(shí)腹式構(gòu)件。（1）實(shí)腹式檁條熱軋槽鋼檁條熱軋工字鋼檁條第12章鋼結(jié)構(gòu)12.2鋼屋蓋高頻焊接輕型H型鋼檁條冷彎薄壁卷邊槽鋼檁條

常用于檁距≥1.5m或跨度＞6m，荷載較大的屋面。常用于檁條跨度≤6m，荷載較小的平坡屋面。第12章鋼結(jié)構(gòu)12.2鋼屋蓋冷彎薄壁卷邊Z形鋼檁條:

直卷邊Z形鋼斜卷邊Z形鋼

第12章鋼結(jié)構(gòu)12.2鋼屋蓋（2）空腹式檁條由角鋼的上、下弦和綴板焊接組成第12章鋼結(jié)構(gòu)12.2鋼屋蓋（3）桁架式檁條當(dāng)跨度及荷載較大采用實(shí)腹式檁條不經(jīng)濟(jì)時(shí)，可采用桁架式檁條。其跨度通常為6~12m，一般分為平面桁架式和空間桁架式。第12章鋼結(jié)構(gòu)12.2鋼屋蓋3.屋架（1）三角形屋架

通常用于屋面坡度較陡的有檁體系屋蓋，屋面材料為波形石棉瓦、瓦楞鐵或短尺壓型鋼板，屋面坡度為1/3~1/2.5。第12章鋼結(jié)構(gòu)12.2鋼屋蓋（2）三鉸拱屋架

采用圓鋼或小角鋼（小于L45×4或L56×76×4）的輕型鋼屋架。主要用于跨度l≤18m，具有起重量Q≤5t輕、中級(jí)工作制橋式吊車，且無高溫、高濕和強(qiáng)烈侵蝕性環(huán)境的房屋，以及中小型倉庫，農(nóng)業(yè)用溫室，商業(yè)售貨棚等的屋蓋。第12章鋼結(jié)構(gòu)12.2鋼屋蓋（3）梭形屋架

采用圓鋼或小角鋼（小于L45×4或L56×76×4）的輕型鋼屋架。主要用于跨度l≤18m，具有起重量Q≤5t輕、中級(jí)工作制橋式吊車，且無高溫、高濕和強(qiáng)烈侵蝕性環(huán)境的房屋，以及中小型倉庫，農(nóng)業(yè)用溫室，商業(yè)售貨棚等的屋蓋。第12章鋼結(jié)構(gòu)12.2鋼屋蓋

（3）平坡梯形屋架

第12章鋼結(jié)構(gòu)12.2鋼屋蓋4.天窗架

三鉸拱式三支點(diǎn)式多豎桿式第12章鋼結(jié)構(gòu)12.2鋼屋蓋11.3.4網(wǎng)架結(jié)構(gòu)

1.網(wǎng)架特點(diǎn)及適用范圍

網(wǎng)架結(jié)構(gòu)是高次超靜定空間結(jié)構(gòu)?？臻g剛度大、整體性好、抗震能力強(qiáng)，而且能夠承受由于地基不均勻沉降帶來的不利影響。網(wǎng)架結(jié)構(gòu)的自重輕，用鋼量??；既適用于中小跨度，也適用于大跨度的房屋；同時(shí)也適用于各種平面形式的建筑，如：矩形、圓形、扇形及多邊形。第12章鋼結(jié)構(gòu)12.2鋼屋蓋

網(wǎng)架結(jié)構(gòu)取材方便，一般采用Q235鋼或Q345鋼，桿件截面形式有鋼管和角鋼兩類，以鋼管采用較多，并且可以用小規(guī)格的桿件截面建造大跨度的建筑。另外，網(wǎng)架結(jié)構(gòu)其桿件規(guī)格統(tǒng)一，適宜工廠化生產(chǎn)，為提高工程進(jìn)度提供了有利的條件和保證。網(wǎng)架結(jié)構(gòu)既可用于體育館、俱樂部、展覽館、影劇院、車站候車大廳等公共建筑，近年來也越來越多地用于倉庫、飛機(jī)庫、廠房等工業(yè)建筑中。第12章鋼結(jié)構(gòu)12.2鋼屋蓋

2.網(wǎng)架結(jié)構(gòu)形式兩向正交正放網(wǎng)架

第12章鋼結(jié)構(gòu)12.2鋼屋蓋兩向正交斜放網(wǎng)架

第12章鋼結(jié)構(gòu)12.2鋼屋蓋三向網(wǎng)架

第12章鋼結(jié)構(gòu)12.2鋼屋蓋正方四角錐網(wǎng)架

第12章鋼結(jié)構(gòu)12.2鋼屋蓋斜放四角錐網(wǎng)架

第12章鋼結(jié)構(gòu)12.2鋼屋蓋星形四角錐網(wǎng)架第12章鋼結(jié)構(gòu)12.2鋼屋蓋棋盤形四角錐網(wǎng)架第12章鋼結(jié)構(gòu)12.2鋼屋蓋三角錐網(wǎng)架第12章鋼結(jié)構(gòu)12.2鋼屋蓋抽空三角錐網(wǎng)架

第12章鋼結(jié)構(gòu)12.2鋼屋蓋蜂窩形三角錐網(wǎng)架角錐體網(wǎng)架第12章鋼結(jié)構(gòu)12.2鋼屋蓋角錐體網(wǎng)架第12章鋼結(jié)構(gòu)12.2鋼屋蓋角錐體網(wǎng)架第12章鋼結(jié)構(gòu)12.2鋼屋蓋角錐體網(wǎng)架第12章鋼結(jié)構(gòu)12.2鋼屋蓋角錐體網(wǎng)架第12章鋼結(jié)構(gòu)12.2鋼屋蓋網(wǎng)架節(jié)點(diǎn)構(gòu)造（1）焊接空心球節(jié)點(diǎn)

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