重要的专业说明： 这是一份档案教育文本，而不是当前的设计规范、静态计算、负载能力证明或制造和组装说明。钢结构的设计必须根据有效的法规和标准，包括实际作用、连接、稳定性、疲劳、防火、腐蚀和所有其他相关条件，并由授权设计者负责。
相关信息: 根据您的项目制作的木窗。 · 定制木铝窗。 · 定制木门和木铝门。
钢结构有一个共同的特点，就是大多采用热轧钢材。连接是通过铆钉、螺钉或焊接完成的。这包括桥梁、建筑、工矿、水利工程、柱、塔、罐等广泛意义上的钢结构以及起重机、造船、锅炉等。以下介绍的重点是基本概念的处理。
材料
钢结构的主要建筑材料是建筑优质钢S235、S275、S355、S420、S450的轧制型材。根据标准的不同，建筑钢材有几种不同的类型，分类中的数字通常表示钢材的抗拉强度。有几个字母符号，其中 S 代表结构钢。最常用的形式是 S、B（混凝土钢、钢筋）和 Y（预应力钢）。
钢轧制支架
钢型材支架种类繁多，每种都有其各自的用途、优点和缺点。
- U型材
- 窄腿工字型材（IPE、IPN）
- 宽腿工字型材（HEA、HEB、HEM、HD）
- 空心型材/盒子（圆形、方形、矩形）
- 床单
- 冷弯制品（扁带冷轧、扁带扭绞而成）
这些配置文件中的每一个在形状、尺寸、用途等方面都不同。例如，有超过20不同的IPN配置文件，它们的尺寸不同；较大的型材可以更好地承受屈曲（弯曲和横向扭转）、偏转等。
根据应力增加时是否达到屈服点、分析是塑性还是弹性、横截面的承载能力是多少等，钢材分为四类。其中第一类最好，第四类最差。有关钢的结构和强度的更多信息可以阅读此处。
稳态负载时的均压和承载能力
承载能力. 确定钢结构的尺寸，以排除显着的永久变形。然而，在许多情况下，当最高相对应力达到屈服点时，承载能力不会以任何方式耗尽，此时变形的增长速度比应力快得多。对于结构钢，与屈服时相同的依赖性可以被视为一般应力条件下胡克定律的极限。在均匀应力状态的情况下，各处都相等，当超过比例极限时，除了总变形增长快于应力之外，不会发生任何变化。
弯曲过程中的应力均衡。 在梁弯曲的情况下，应用根据纳维假设的直线应力分布，直到边缘应力 σ=M/W 不超过比例极限。纵向膨胀 ε = ε(σ)。至少对于小弯来说是这样。高于比例应力的应力只能比膨胀 ε 增长得更慢。在图中。 1 显示给定操作图和各种边缘膨胀值的弯曲应力分布。因此，随着边缘膨胀的增加，比例面积（在所有电压线上用圆圈标记）变得越来越小。边缘电压首先受到σF 的限制。只有在非常显着的变形之后，最大应力才会上升到 σF 以上，因此结构钢筋的影响变得可见（案例5）。
图。 1 - 弯曲电压均衡
_应力峰值均衡。_穿过一根张紧钻杆孔中部的截面上的纵向应力分布大致对应于图 1 中的线2。 2。电压峰值 σmax 取决于 d/b 比。大多在 σmax = 2-3 σm 附近，其中 σm = S/FM 表示 FM 处孔弱化截面的拉应力平均值。 SL。 2 在电压状态超过 P 限制之前一直有效。在较高负载下，为了实现一定的膨胀，仅在孔附近需要低于直线定律的电压。在应力最大的点，应力将不再与 S 成比例增加，而是更缓慢地增加。在边界处，在整个截面2-2 上将获得近似均匀的纵向应力分布 σm = σf。忽略剪切应力和横向应力。杆中力 S 缓慢增加过程中应力均衡的发生证明了钢结构在静载荷作用下的常用方法是合理的，即在尺寸标注时忽略应力峰值，仅将弱化部分 Fm 中的平均应力 σm=S/Fm 与允许值进行比较。
图2
根据负载能力确定尺寸程序
随着负载的增加，该部分的电压出现均衡。这样做时，应力会从该部分受力最大的部分重新分组到受力较小的部分。只要变形没有大到在设置平衡条件时必须考虑的程度，这个过程就不会改变静态确定结构的 S、M 等影响的大小。
连续支撑和框架支撑：在胡克定律假设下，对于等截面的一个连续支撑，得到a下所示的弯矩线（图3）。弯曲应力与弯矩 M 成正比。如果两个载荷同等增加，则中间支撑 B 处将首先超过 P 极限。当现场也达到极限力矩 MDF 时，即达到承载极限。如果梁被夹紧在恒定对称截面的两侧且受力集中（图4），则从一开始就存在力矩均衡。当超过 P 限制时，力矩分布没有变化。相反，在负载均匀分布的情况下（图5），力矩均衡导致夹紧力矩从 -2/3 Mo 减少到 -1/2 Mo。
图4
图。 3等。 5，分别：弯矩：a) 前，b) 力重组后的极限状态； a) 力矩均衡前，b) 力矩均衡后
格子结构：对于内部静定桁架，存在与框架结构类似的依赖性。在评估承载能力时，在第一次近似中可以忽略与弯曲刚性节点相关的二次应力。塑性截面的作用与接头类似，因此梁在其仍能承受的极限载荷下的静力作用更接近于节点中有接头的理想桁架的静力作用。对于频繁重复负载的结构，应考虑疲劳强度现象，因此在尺寸确定时是否考虑力的均衡存在很大的疑问。相反，得出支撑位移影响的结论具有实际意义。由于各个结构元件的工作强度仅取决于应力极限，而不取决于总变形的大小，因此支撑件的位移对承载能力没有影响。
交变负载：恒定负载情况的假设很少实现。对于桥梁大梁，存在可变的荷载状态。在钢结构的实际工作中，对单个结构元件中的力和应力分布进行简化的假设是常见的，根据上一篇，它们在一般情况下是合理的。对于忽略局部电压峰值尤其如此。不建议采用根据（动态）疲劳载荷下的载荷能力来确定尺寸的方法。因此，根据负载能力的尺寸确定过程仅限于主要是静态负载的情况，尤其是建筑工业中的结构。在其他情况下，应注意疲劳的出现，必须排除显着的变形，并以弹性理论为基础。在此过程中，应争取距屈服点足够大的距离。建筑钢材的韧性提供了一些额外的安全性。
交替应力
冷拉伸和老化：如图。应用6 承受交替拉应力和压应力的圆棒的应力膨胀线。各个加载进程根据其顺序用数字标记。卸载时恢复的弹性膨胀也会在与应力成比例的大拉伸后发生。当改变电压符号时，P 限制几乎完全消失。因此，冷态拉拔的建筑钢材的弹性性能与原始值不符。根据之前的处理，可以显示出相当显着的差异。
图。 6
随之而来的是更多的衰老迹象。该术语包括在没有外部影响的情况下随时间发生的所有属性变化。通过冷拉伸永久变形后可以观察到拉伸时效。如果永久拉伸的试样在室温下无负载放置一段时间，则拉伸强度和较小程度的撕裂强度会上升到原始值以上，而断裂伸长率会下降（图7）。时效过程持续数天，但如果将结构钢加热到约300 oC，则时效过程会缩短至几个小时或仅几分钟。还应该提到的是，如果拉伸老化发生在室温下，则拉伸老化会与拉伸同时发生。 200 – 400 oC，即在蓝色辉光区域。
图。 7 - a) 双负载杆的膨胀线； b) 冷态拉伸棒的膨胀线
后续作用和滞后：在完全弹性材料中，应力和变形状态之间存在明确的相互依赖性，因此某些应力始终对应于相同的变形，反之亦然。根据给定的弹性定律，变形不取决于施加载荷后经过的时间，也不取决于施加载荷的方式。与纯弹性行为的偏差可以用两种近似程度来描述：在弹性区域中存在小的偏差；在弹性区域中存在小的偏差；在弹性区域中存在小的偏差。在第一次近似中可以忽略它们。它们可以通过精确测量来确定，特别是在比较接近弹性极限的应力时。也就是说，膨胀不仅是电压的函数，而且在闭合负载循环和相同电压的情况下，卸载期间的膨胀总是比加载期间稍小。偏离完全弹性，即。相同应力下相应膨胀之间的差异称为弹性滞后。如果更频繁地重复负载循环，则这是在不太高的电压下获得的 - 磁滞或阻尼的闭环。 SL。 8 显示各种交流负载值的阻尼回路。环路的宽度随着电压的高度而急剧增加。环路面积与变形功成正比，变形功在每个循环中损失并转化为热量。此外，变形不仅随电压的高度变化，而且随时间变化，它们取决于加载的速度和方法。取决于时间的变形部分称为后效应。滞后和后效应同时发生。通常，它们对于室温下钢结构中出现的那些类型的建筑钢没有实际重要性。
SL。 8
应用说明： 文本中的历史材料名称、假设、图表和程序不应替代现行标准、具体产品特性、计算模型和整体结构的专家验证。