重要的專業說明： 這是一份檔案教育文本，而不是當前的設計規範、靜態計算、負載能力證明或製造和組裝說明。鋼結構的設計必須根據有效的法規和標準，包括實際作用、連接、穩定性、疲勞、防火、腐蝕和所有其他相關條件，並由授權設計者負責。
相關資訊: 根據您的專案製作的木窗。 · 訂製木鋁窗。 · 定制木门和木铝门。
鋼結構有一個共同的特點，就是大多採用熱軋鋼材。連接是透過鉚釘、螺絲或焊接完成的。這包括橋樑、建築、工礦、水利工程、柱、塔、罐等廣泛意義上的鋼結構以及起重機、造船、鍋爐等。以下介紹的重點是基本概念的處理。
材料
鋼結構的主要建築材料為建築優質鋼S235、S275、S355、S420、S450的軋製型材。根據標準的不同，建築鋼材有幾種不同的類型，分類中的數字通常表示鋼材的抗拉強度。有幾個字母符號，其中 S 代表結構鋼。最常用的形式是 S、B（混凝土鋼、鋼筋）和 Y（預力鋼）。
鋼軋製支架
鋼型材支架種類繁多，每種都有各自的用途、優點和缺點。
- U型材
- 窄腿工字型材（IPE、IPN）
- 寬腿工字型材（HEA、HEB、HEM、HD）
- 空心型材/盒子（圓形、方形、長方形）
- 床單
- 冷彎製品（扁帶冷軋、扁帶扭絞而成）
這些配置檔案中的每一個在形狀、尺寸、用途等方面都不同。例如，有超過20不同的IPN配置文件，它們的尺寸不同；較大的型材可以更好地承受屈曲（彎曲和橫向扭轉）、偏轉等。
根據應力增加時是否達到屈服點、分析是塑性或彈性、橫斷面的承載能力是多少等，鋼材分為四類。其中第一類最好，第四類最差。有關鋼的結構和強度的更多資訊可以閱讀此處。
穩態負載時的均壓和承載能力
承載能力. 決定鋼結構的尺寸，以排除顯著的永久變形。然而，在許多情況下，當最高相對應力達到屈服點時，承載能力不會以任何方式耗盡，此時變形的增長速度比應力快得多。對於結構鋼，與屈服時相同的依賴性可以被視為一般應力條件下胡克定律的極限。在均勻應力狀態的情況下，各處都相等，當超過比例極限時，除了總變形增長快於應力之外，不會發生任何變化。
_彎曲過程中的應力均衡。 _ 在梁彎曲的情況下，應用根據納維假設的直線應力分佈，直到邊緣應力 σ=M/W 不超過比例極限。縱向膨脹 ε = ε(σ)。至少對於小彎來說是這樣。高於比例應力的應力只能比膨脹 ε 成長得更慢。在圖中。 1 顯示給定操作圖和各種邊緣膨脹值的彎曲應力分佈。因此，隨著邊緣膨脹的增加，比例面積（在所有電壓線上都以圓圈標記）變得越來越小。邊緣電壓首先受到σF 的限制。只有在非常顯著的變形之後，最大應力才會上升到 σF 以上，因此結構鋼筋的影響變得可見（案例5）。
圖。 1 - 彎曲電壓平衡
_應力峰值均衡。 _穿過一根張緊鑽桿孔中間的截面上的縱向應力分佈大致對應於圖 1 中的線2。 2。電壓峰值 σmax 取決於 d/b 比。大多在 σmax = 2-3 σm 附近，其中 σm = S/FM 表示 FM 處孔弱化截面的拉應力平均值。 SL。 2 在電壓狀態超過 P 限制之前一直有效。在較高負載下，為了實現一定的膨脹，僅在孔附近需要比根據直線定律更低的電壓。在應力最大的點，應力將不再與 S 成比例增加，而是更緩慢地增加。在邊界處，在整個截面2-2 上將獲得近似均勻的縱向應力分佈 σm = σf。忽略剪切應力和橫向應力。桿中力 S 緩慢增加過程中應力均衡的發生證明了鋼結構在靜載荷作用下的常用方法是合理的，即在尺寸標註時忽略應力峰值，僅將弱化部分 Fm 中的平均應力 σm=S/Fm 與允許值進行比較。
圖2
根據負載能力決定尺寸程序
隨著負載的增加，該部分的電壓出現平衡。這樣做時，應力會從該部分受力最大的部分重新分組到受力較小的部分。只要變形沒有大到在設定平衡條件時必須考慮的程度，這個過程就不會改變靜態決定結構的 S、M 等影響的大小。
連續支撐與框架支撐：在胡克定律假設下，對於等截面的一個連續支撐，得到a下所示的彎矩線（圖3）。彎曲應力與彎矩 M 成正比。如果兩個載重同等增加，則中間支撐 B 處將首先超過 P 極限。當現場也達到極限力矩 MDF 時，即達到承載極限。如果梁被夾緊在恆定對稱截面的兩側且受力集中（圖4），則從一開始就存在力矩均衡。當超過 P 限制時，力矩分佈沒有變化。相反，在負載均勻分佈的情況下（圖5），力矩平衡導致夾緊力矩從 -2/3 Mo 減少到 -1/2 Mo。
圖4
圖。 3等。 5，分別：彎矩：a) 前，b) 力重組後的極限狀態； a) 力矩平衡前，b) 力矩平衡後
格子結構：對於內部靜定桁架，存在著與框架結構類似的依賴性。在評估承載能力時，在第一次近似中可以忽略與彎曲剛性節點相關的二次應力。塑性截面的作用與接頭類似，因此梁在其仍能承受的極限載重下的靜力作用更接近節點中有接頭的理想桁架的靜力作用。對於頻繁重複負載的結構，應考慮疲勞強度現象，因此在尺寸確定時是否考慮力的均衡存在很大的疑問。相反，得出支撐位移影響的結論具有實際意義。由於各個結構元件的工作強度僅取決於應力極限，而不取決於總變形的大小，因此支撐件的位移對承載能力沒有影響。
交變負載：恆定負載情況的假設很少實現。對於橋樑大樑，存在可變的荷載狀態。在鋼結構的實際工作中，對單一結構元件中的力和應力分佈進行簡化的假設是常見的，根據上一篇，它們在一般情況下是合理的。對於忽略局部電壓峰值尤其如此。不建議採用根據（動態）疲勞載荷下的載荷能力來確定尺寸的方法。因此，根據負載能力的尺寸來確定過程僅限於主要是靜態負載的情況，尤其是建築工業中的結構。在其他情況下，應注意疲勞的出現，必須排除顯著的變形，並以彈性理論為基礎。在此過程中，應爭取離屈服點足夠大的距離。建築鋼材的韌性提供了一些額外的安全性。
交替應力
冷拉伸和老化：如圖。應用6 承受交替拉應力和壓應力的圓棒的應力膨脹線。各個加載進程根據其順序以數字標記。卸載時恢復的彈性膨脹也會在大拉伸後發生，與應力成比例。當改變電壓符號時，P 限制幾乎完全消失。因此，冷態拉拔建築鋼材的彈性性能與原始值不符。根據先前的處理，可以顯示出相當顯著的差異。
圖。 6
隨之而來的是更多的老化跡象。該術語包括在沒有外部影響的情況下隨時間發生的所有屬性變化。透過冷拉伸永久變形後可以觀察到拉伸時效。如果永久拉伸的試樣在室溫下無負載放置一段時間，則拉伸強度和較小程度的撕裂強度會上升到原始值以上，而斷裂伸長率會下降（圖7）。時效過程持續數天，但如果將結構鋼加熱到大約300 oC，則時效過程會縮短至幾個小時或僅幾分鐘。另外要提的是，如果拉伸老化發生在室溫下，則拉伸老化會與拉伸同時發生。 200 – 400 oC，即在藍色輝光區域。
圖。 7 - a) 雙負載桿的膨脹線； b) 冷型拉桿的膨脹線
後續作用和滯後：在完全彈性材料中，應力和變形狀態之間存在明確的相互依賴性，因此某些應力始終對應於相同的變形，反之亦然。根據給定的彈性定律，變形不取決於施加載荷後經過的時間，也不取決於施加載荷的方式。與純彈性行為的偏差可以用兩種近似程度來描述：在彈性區域中存在小的偏差；在彈性區域中存在小的偏差；在彈性區域中存在小的偏差。在第一次近似中可以忽略它們。它們可以透過精確測量來確定，特別是在比較接近彈性極限的應力時。也就是說，膨脹不僅是電壓的函數，而且在閉合負載循環和相同電壓的情況下，卸載期間的膨脹總是比加載期間稍小。偏離完全彈性，即。相同應力下相應膨脹之間的差異稱為彈性滯後。如果更頻繁地重複負載循環，則這是在不太高的電壓下獲得的 - 磁滯或阻尼的閉環。 SL。 8 顯示各種交流負載值的阻尼迴路。環路的寬度隨著電壓的高度而急劇增加。環路面積與變形功成正比，變形功在每個循環中損失並轉換為熱。此外，變形不僅隨電壓的高度變化，而且隨時間變化，它們取決於加載的速度和方法。取決於時間的變形部分稱為後效應。滯後和後效應同時發生。通常，它們對於室溫下鋼結構中出現的那些類型的建築鋼沒有實際重要性。
SL。 8
應用說明： 文本中的歷史資料名稱、假設、圖表和程序不應取代現行標準、特定產品特性、計算模型和整體結構的專家驗證。