同济大学钢结构基本原理课件

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1、钢结构基本原理张其林同济大学建筑工程系2012年9月一、绪论1、结构体系——钢结构2、钢结构课程——基本原理、设计3、钢结构的组成——构件+连接4、钢结构特点5、钢结构应用6、钢结构的设计要求7、钢结构的发展8、钢结构的设计依据混凝土——水泥+石料钢材——结构钢(低碳钢、低合金钢)玻璃——钢化、半钢化、浮法木材——原木、轻木膜材——玻璃纤维、聚脂纤维等铝材——结构铝结构体系建筑材料混凝土结构钢结构玻璃结构(幕墙结构)木结构膜结构铝合金结构钢结构——受力构件采用结构钢材的建筑结构、桥梁结构和构筑物建筑结构：供人类工作或居住的建筑物构筑物：用于完成特定功能的结构体系(输电塔、储油罐等)桥梁

2、结构：用于跨越障碍物(河、江、海等)的结构1、结构体系——钢结构材料力学性能强度(MPa)/弹性模量(MPa)/密度（kN/m3）塑性和韧性制作安装方面密封性能耐火/耐腐蚀混凝土抗压性能好、抗拉性能差3-40/14000-36000/25拉力下脆性现浇一般好钢材均匀、各向同性234-420)/206000/78.5理想弹塑性材料，好预制、工业化程度高好耐热好耐火差耐腐蚀差玻璃缺陷对抗拉强度影响拉、抗压性能好拉45、压800//70000/25拉力下脆性预制、工业化程度高好耐火差耐腐蚀一般膜材各向异性、只拉柔性材料60-200(1mm厚)/500-1000/7-15预制、工业化程度高一般

3、耐火差耐腐蚀差铝合金均匀、各向同性80—200658000/27理想弹塑性材料预制、工业化程度高好耐火差耐腐蚀好木材纤维纵向受拉强度大、纤维横向受拉强度低纤维受压及横向差预制、工业化程度一般耐火差耐腐蚀较差——绪论——钢结构材料——受拉构件和索——轴心受压构件——受弯构件——压弯构件——钢结构的连接——……钢结构基本原理建筑钢结构设计——绪论——平台钢结构——门式刚架结构——重型厂房结构排架系统吊车梁系统——多高层框架——……基本构件的设计计算理论结构体系的布置与设计基本构件：构成结构体系的基本受力单元，含索、柱、梁、拱、板、壳等结构体系和用途不同，但其基本构件的设计理论是一致的。2、

4、钢结构课程——基本原理、设计钢构件形式连接形式结构体系钢板焊接截面热轧型钢截面冷弯薄壁截面铸钢节点域轴心受力柱受弯梁压弯构件铆接连接普通螺栓连接高强螺栓连接焊接连接多高层框架结构大跨度空间结构厂房刚架排架结构高耸结构桥梁结构特种结构……+=钢结构基本原理建筑钢结构设计3、钢结构组成——构件+连接1)预制拼装——产品化、工业化、干作业施工速度快2)材质均匀理想稳定——计算模型确定、精度高安全性好3)材料强度高——板件薄、构件细长轻型、稳定性问题4)塑性韧性好——抗震性能好、动力承载性能好5)耐腐蚀性能差——防腐措施6)耐热性能好、耐火性能差——防火措施4、钢结构特点综合效益：适合大

5、型公共和商业建筑（高层、大跨）、自重轻基础造价小、施工快资金周转快、安全性能好标准化、工厂化、装配式带动产业链发展、绿色建材符合国家发展战略(removable/reuse/recycle)、工业厂房——轻型门式刚架、屋盖、重工业排架5、钢结构应用多层及高层建筑框架体系、双重抗侧力体系、筒体体系大跨度结构——飞机库、候机楼、体育场馆、会展中心等公共建筑结构体系：网架网壳（螺栓球节点、焊接球节点）结构体系：钢管桁架（直接汇交焊接节点、铸钢件节点）组焊完成的构件结构体系：预张力结构高耸塔桅——电视、无线发射、观光等其他结构幕墙支承、压力容器、折板结构、桥塔、桥面梁板、水箱、船舶、车厢、基坑

6、维护、地下管线、脚手架国家技术经济政策：安全性、经济性、先进性、高质量运输、安装和使用中的安全性——正常使用极限状态和承载能力极限状态极端情况下的人员安全性**——火、爆、恐怖袭击合理的结构方案、选材和构造标准化构件、工厂化制作可行的结构制作、运输和安装高强材料、高效构件或结构体系组合构件和体系6、钢结构的设计要求世界各国大兴土木建设高潮的时期:美国:30年代；欧洲:60年代；日本:60年代；中国:90年代土木工程学科领域重大土木工程建设世界六十年代创造规模和速度令人惊叹的材料工艺和体系桥梁、建筑、地下工程学习＋模仿＋跟踪性研究＋局部改进和创新7、钢结构的发展我国：钢产量全球第一建筑钢

7、结构用量比例极少应用拓展——住宅产业化、土木设施城镇化快速发展：2001年37%2020年60%2050年75%以上2005至2020年转移农村人口3亿以上，2050年累计6-7亿改变：粘土为主要材料、自建自住的不可持续住宅发展模式带动：材料—设备—制作—设计—安装—维修的整个产业链发展应用趋势——更轻更高更大Lighter,tallerandlarger材料、构件和体系的发展与创新高性能材料、大回转半径截面、组合或杂交截面与结构体系Q2