钢结构设计原理电子教案

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1、第一章概述一、教学内容：钢结构在我国的发展概况、钢结构的特点和合理应用范围、钢结构的设计方法、钢结构的发展。二、教学内容及教学要求：（一）钢结构在我国的发展1、了解钢结构在我国发展的几个阶段；2、了解当前钢结构在我国发展的态势。（二）钢结构的特点和合理应用范围1、理解匀质等向体的重要意义；2、理解钢结构的特点，及根据充分发挥其特点的原则确定其合理应用范围。（三）近似概率极限状态设计法1、理解结构可靠性的内容，用可靠度指标衡量结构可靠性的方法；2、掌握钢结构近似概率极限状态设计方法和设计表达式。三、重点、难点：

2、重点：钢结构的特点和合理应用范围；近似概率极限状态设计方法难点：近似概率极限状态设计方法表达式的理解四、学时安排：3学时五、作业：课外查找两种有关钢结构的杂志、了解钢结构的一些前沿动态六、教案：第一节钢结构在我国的发展概况一、结合钢结构的特点：1、轻质高强2、抗震性能好3、建造速度快4、工期短5、综合经济效益好阐述国外国内各历史阶段钢结构的发展情况，预期，随着我国经济建设的不断发展，钢结构的应用将日新月异，并将进入新的更高的发展阶段。二、解析钢结构课程的基本框架、特点、地位及学习方法理力材力结力钢结构钢筋砼结

3、构砌体结构地基与基础研究如何应用力学的规律并结合实践工程经验，来解决实际结构的设计问题。力学着重分析推理及对受荷结构进行分析计算。《钢结构》课程基本框架如下表：钢材组成建筑结构主要章节都沿用如下设计思路：强度刚度整体稳定局部稳定第二节钢结构的特点和合理应用一、钢结构特点1、自重轻而承载强度高钢材虽容重比其他材料大，但强度却高很多，属轻质高强材料。例：同跨度同荷载条件下，钢屋架重量只有钢筋砼屋架自重的；应用：大跨结构，如体育场馆，桥梁；高耸结构，如输电塔架，电视塔等。2、塑性、韧性好塑性：静力荷载作用下，材料抵

4、抗变形的能力；20-30%韧性：动力、冲击交变荷载作用下，材料不破坏的能力。塑性好，避免偶然或超载产生的断裂破坏（脆性破坏）。韧性好，使对动力荷载适应性强。应用：抗震性能好；有较大动力设备的、有吊车的工业厂房。3、更接近于匀质等向体各部分各方向都接近于匀质等向体，在使用应力阶段，钢材属于匀质等向体（理想弹性体），和力学计算相符合。所以钢结构的实际受力情况和力学计算最相符合。4、具有可焊性和良好加工性能使钢结构的连接大力简化，还可满足制造各种复杂形状结构的需要，这是促进近代钢结构发展的重要因素之一。5、耐热性能

5、好，但防火性能差200℃内，钢材耐热而不耐高温；200℃以上，温度越高，强度越底，耐火时间不长，超过600℃，瞬时全部崩溃。例：美国9.11事件。6、密封性好7、钢材的可重复使用性---回炉冶炼，重复使用。绿色和可持续发展材料8、耐腐蚀性差；有低温冷脆倾向二、钢结构的应用：1、承受荷载大的工业厂房等2、大跨度结构3、高层建筑4、塔桅结构★5、轻型钢结构（冷弯薄壁型钢、小角钢、钢管结构）★6、钢与砼组合结构（新的研究领域，钢材适宜受拉、混凝土适宜受压，组合并用，充分发挥它的长处。广泛用于高层建筑等，主要结构形式

6、：钢-砼组合梁、钢管砼柱等）第三节钢结构设计方法一、结构的功能要求1、设计准则：充分满足功能要求的基础上，做到安全可靠，技术先进，但又要经济合理。概括为：结构应具有安全性、适用性、耐久性，统称为可靠性。《钢结构设计规范》采用了以概率理论为基础的极限状态设计法。2、结构在规定的设计使用年限内应满足的功能有：(1)在正常施工和正常使用时，能承受可能出现的各种作用；(2)在正常使用时具有良好的工作性能；(3)在正常维护下具有足够的耐久性；(4)在设计规定的偶然事件(如地震、火灾、爆炸、撞击等)发生时及发生后，仍能保

7、持必需的整体稳定性。3、结构在规定的时间内，在规定的条件下，完成预定功能的能力，称为结构的可靠性；一般建筑物的设计基准期为50年。二、结构的极限状态1、承载能力极限状态：概念：整个结构或结构的一部分超过某一特定状态就不能满足设计规定的某一功能要求，称为该功能的极限状态。极限状态实质上是结构可靠与不可靠的界限，故也可称为“界限状态”。包括：（1）、静力强度（2）、动力强度（3）、稳定局部整体2、正常使用极限状态：刚度、挠度、变形、裂缝三、概率极限状态设计原理结构或构件的承载力R都是独立的随机变量，应用概率来确定

8、它们的设计值。荷载效应，作用S也是随机变量，用各自的统计现值来确定。从而写出极限状态方程：Z=g（R，S）=R-S=0当R>S时，结构处于可靠状态。当R