钢结构基本知识总结11

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3、单个螺栓承载力设计值
1）抗剪承载力设计值
假定螺栓受剪面上剪应力为均匀分布，单个螺栓的抗剪承载力设计值为：
N²v＝n(πd²/4)f²v
2）承压承载力设计值
假定承压应力沿螺栓直径的投影面均匀分布，单个螺栓的承压承载力设计值为：
N²c＝d∑tf²c
∑t为在同一受力方向的承压构件的较小总厚度。
由此可见，单个受剪螺栓的承载力设计值应取N²v和N²c的较小值N²min。
4、螺栓群的计算
规范规定，每一杆件在结点上以及拼接头的一端，永久性的螺栓数不宜少于两个。因此螺栓连接中的螺栓一般都是以螺栓群的形式出现。
1）抗剪螺栓群在轴心力作用下的计算
当外力N通过螺栓群形心时，假定所有螺栓受力相等，接头一侧所需要螺栓数目为：
n＝N/N²min
2）抗剪螺栓群在扭矩作用下的计算
承受扭矩的受剪螺栓群，一般按构造要求先布置好螺栓群的形状，数量和排列尺寸，然后再计算受力最大螺栓承受的剪力，与一个抗剪螺栓的承载力设计值N²min比较，在计算扭矩作用下螺栓所承受的剪力时，采用了下述假定：
Ⅰ）被连接构件为绝对刚性的，而螺栓本身则是弹性的；
Ⅱ）各螺栓群形心O旋转，其受力大小与其至螺栓群形心O的距离r成正比，力的方向与它和螺栓的连线相垂直。
㈡ 受拉螺栓的连接
1、受力形式和破坏形式
受拉螺栓在外力作用下，被连接构件的接触面有脱离的趋势，从而使螺栓沿杆轴方向受拉。受拉螺栓的破坏形式是栓杆被拉断，其部位多在螺母下被螺纹削弱的截面处。
2、单个受拉螺栓的承载力设计值
假定拉应力在栓杆螺纹处截面上均匀分布，单个受拉螺栓的承载力设计值为：
N²t＝(πde²/4)f²t
de为螺栓螺纹处的有效直径。
3、螺栓群的计算
1）抗拉螺栓群在轴力作用下的计算
当外力N通过螺栓群形心时，假定每个螺栓所受的拉力相等，则所需螺栓数为：
n＝N/N²t
2）抗拉螺栓群在弯矩作用下的计算
在梁柱节点连接中，柱的翼缘与牛腿用普通螺栓连接，螺栓群承受弯矩，上部受拉，与螺栓群拉力相平衡的压力产生于牛腿和柱的接触面上，精确确定中和轴的位置的计算比较复杂。通常可以假定中和轴在弯矩指向一侧最边缘一排螺栓的轴线上，各排螺栓所受拉力大小与距最下排螺栓的距离成正比，即最上排螺栓所受拉力最大。

【高强度螺栓连接】
一、高强螺栓连接的预拉力与紧固方法
高强螺栓的预拉力是通过施工时用特制扳手拧紧螺帽来实现的，为使螺栓杆产生正确的预拉力，施工时应严格控制螺母的紧固强度，不欠拧不超拧。一般的紧固办法有：转角法、扭矩法、扭断螺栓尾部法。
确定拉力值时，应使杆中的拉应力接近所用材料的屈服点，以获得较大的经济效果。高强螺栓的预拉力值由材料强度和螺栓的有效面积通过计算确定，并考虑下列因素：
Ⅰ）材料的不均匀性影响，乘以系数0.9；
Ⅱ）施工时为补偿因松弛而使预应力产生损失，需对螺栓超张拉5%~10%，故乘以系数0.9；
Ⅲ）在拧紧螺栓时产生的剪应力将降低螺栓的承拉能力，故对材料的屈服强度乘以系数1.2。
这样预拉力设计值为：
P＝0.9×0.9fyAe/1.2＝0.675fyAe
二、摩擦型高强螺栓的计算
和普通螺栓连接一样，摩擦型高强螺栓连接按传力方式也可分为受剪螺栓连接和受拉螺栓连接两种。
㈠ 摩擦型高强螺栓连接计算
1、摩擦型高强螺栓的抗剪承载力设计值
摩擦型高强螺栓受剪的设计准则是外力不得超过摩擦阻力，而摩擦阻力的发展与摩擦念的抗滑移系数μ、螺栓的预拉力P及传力摩擦面数nf成正比。故每个螺栓产生的最大的摩阻力为nfμP，引入材料的分项系数1.11，即可得一个摩擦型高强螺栓的抗剪承载力设计值为：
N²v＝1/1.11nf×μP＝0.9nf×μP
2、高强度螺栓群的抗剪计算
1）轴心力作用下
同普通螺栓类似，在轴心力作用下，连接一侧所需要的螺栓数目为：
n≥N/N²v
高强度螺栓连接的净截面强度与普通螺栓不同。被连接钢板最危险截面仍在第一排螺栓孔处，但在这个截面上，连接所传递的力N已有一部分由于摩擦面作用在孔前传递（即孔前传力）。由于摩擦力均匀作用于每个螺栓孔周围，故传力为50%，最外列螺栓所在截面处的内力为：
N'＝N—0.5n1(N/n)＝N(1—0.5n1/n)
σ＝N'/Ae≤f
与普通螺栓不同，高强螺栓连接还需要验算毛截面强度，虽然An＜A，但N'＜N，故毛截面可能比开孔处截面还危险，应验算毛截面承载力：
σ＝N/A≤f
2）扭矩作用下及扭矩、轴心力、剪力共同作用下的抗剪高强度螺栓群计算
计算方法与普通螺栓群相同，只需将普通螺栓抗剪强度N²min改为单个摩擦型高强螺栓的抗剪强度N²v。
㈡ 受拉高强度螺栓连接计算
1、摩擦型高强度螺栓的抗剪承载力设计值
高强度螺栓连接的受力特征是依靠拉力使被连接件压紧传力，螺栓受到沿杆轴方向的外拉力大于预拉力时，螺杆发生松弛，预拉力降低为了不使螺栓松弛，要求拉力不能超过预拉力的80%。因此规范规定，单个高强螺栓的抗拉承载力设计值为：
N²t＝0.8P
2、高强度螺栓群抗拉计算
1）轴心力作用下的抗拉计算；
2）在弯矩作用下的抗拉计算。
对上面做一下总结：

《钢结构设计原理》课程是土木工程专业的一门必修专业基础课，
其任务是介绍钢结构的设计方法、钢结构的材料、钢结构的连接及钢结构基本构件的设计原理和方法，
培养学生设计钢构件的能力，为土木工程专业其它课程学习和钢结构设计打下一个牢固的基础。
其先修课程是《材料力学》、《结构力学》和《混凝土结构设计原理》，后修课程是《房屋钢结构》。

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一、课程的基本要求


1.了解钢结构的特点、历史、现状及发展前景；
2.熟悉钢结构的设计方法；
3.掌握钢结构材料的工作性能；
4.掌握钢结构连接的性能、受力分析与设计计算；
5.掌握钢结构基本构件的性能、受力分析与设计计算。

二、课程的基本内容以及重点难点

（一）  概述
1．钢结构的发展概况；
2．  钢结构的特点和合理应用范围；
3．  钢结构的设计方法；
重点是钢结构的设计方法。

（二）  钢结构的材料

1．钢结构对材料性能的要求；
2．钢材的破坏形式；
3．钢材的主要机械性能及影响因素；
4．钢材在复杂应力作用下的工作性能；
5．钢材的疲劳和疲劳计算；
6．钢材的种类、规格和选用；

重点是钢材的机械性能及影响因素、钢材的选用，难点是钢结构的疲劳计算。

（三）  钢结构的连接

1．钢结构连接方法；
2．对接焊缝连接的性能、构造和计算；
3．角焊缝连接的性能、构造和计算；
4．焊接残余应力和焊接残余变形；
5．普通螺栓连接的性能、构造和计算；
6．高强度螺栓连接的性能、构造和计算；

重点是焊接连接、普通螺栓连接和高强度螺栓连接的构造和计算，难点是焊接残余应力和残余变形。


（四）  轴心受力构件
1．轴心受力构件的强度和刚度；
2．轴心受压构件的整体稳定；
3．轴心受压构件的局部稳定；
4．实腹式轴心受压柱的计算；
5．格构式轴心受压柱的计算；
6．轴心受压柱柱头及柱脚的构造及计算；

重点是实腹式和格构式轴心受压柱的截面设计和承载力验算，难点是轴心受压构件的整体稳定和局部稳定。

（五）  受弯构件

1．钢梁的强度和刚度；
2．钢梁的整体稳定；
3．型钢梁的设计；
4．焊接组合梁的设计；
5．焊接组合梁的局部稳定
6．钢梁的连接构造；

重点是型钢梁和焊接组合梁的截面设计和承载力验算，难点是钢梁的整体稳定和局部稳定。

（六）  拉弯、压弯构件
1．拉弯、压弯构件的强度和刚度；
2．压弯构件的整体稳定；
3．实腹式压弯构件的局部稳定；
4．实腹式压弯构件的计算；
5．格构式压弯构件的计算；
6．双向压弯构件的计算；
7．拉弯构件的计算；
8．偏心受压柱柱头及柱脚的构造及计算；

重点是实腹式和格构式偏心受压柱的截面设计和承载力验算，难点是压弯构件的整体稳定和局部稳定。

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总结的都是基本知识，对于提高加深理解钢结构知识有一定的帮助，再配个图就好了