钢结构讲义1.学习资料.ppt

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1、钢结构讲义1.第一章概述§1.1钢结构的发展历史公元前200年，秦始皇时代，铁造桥墩；公元60年，汉明帝时代，铁链悬桥（兰津桥）济宁寺甘露寺大渡河铁索桥广州中山纪念堂圆屋顶钱塘江大桥南京长江大桥首都体育馆上海体育馆大型企业厂房300多年前上世纪30年代上世纪50～60年代2中国国际贸易中心京广中心大厦深圳发展中心地王大厦黑龙江电视塔亚运会场馆现在，金茂大厦421m，环球金融中心460m帝国大厦381m新加坡双塔大厦450msearstower443m世界贸易中心402m结论：材料：连接：结构形式：上世纪80年代后国外桥销钉→钢→锻铁铸铁→铆钉→工业与民用建筑→塔→焊接→螺栓3

2、金茂大厦4台北101大厦448/5085环球金融中心6新加坡双塔大厦95层78910世贸中心11英国伦敦千年穹顶－D320m1202年世界杯－韩国大邱体育场13国家大剧院14上海八万人体育场15上海八万人体育场施工现场组合钢管悬挑空间桁架—70m多16澳门东亚运动会体育馆17澳门东亚运动会体育馆－亚洲跨度最大的桁架18上海南站钢结构圆屋顶－D265m19东海大桥钢结构工程长31km海上段28km桥宽31.5m20336m320m21§1.2钢结构的特点和应用范围一.特点1.自重轻、承载力高；为同跨度、同荷载钢筋混凝土屋架的（1/

3、3～1/4）重。特别是地质条件差的地区，降低地基、基础的造价。2.钢材的塑性和韧性好；（后面介绍）3.接近于匀质等向体；内部组织均匀，各方向物理性能基本相同，在使用阶段，变形较小。此特点与力学假定吻合较好。4.焊接性能；可焊性：指钢材在焊接过程中和焊后，保持焊接部分不开裂的完整性的性质。5.不渗漏；便于做成密闭容器。6.制造简便、施工方便、具有良好的装配性；227.耐腐蚀性差；涂防腐漆混凝土包裹8.耐热好，防火差。t<150℃，性能变化不大t>150℃，性能变化大t>600℃，强度为0防火涂料混凝土包裹二.应用范围1.工业厂房跨度、柱距较大，有100t以上重级或中级工作制吊车

4、的厂房，有热辐射的厂房。现什么厂房都可采用。2.大跨结构体育馆、会馆解决办法解决办法→钢屋架→网架、网壳、悬索周围温度超过150℃，采取防护措施厂房233.高耸结构和高层结构自重轻、截面小，减小风荷载。4.受动力荷载作用的结构钢材的韧性好，动力性能高。5.容器与管道6.可拆卸和移动的结构如流动式展览馆、活动房。7.其它。如海洋平台、码头、输煤栈桥等。总之，采用钢结构，工期短、造价高，应从综合经济效益来考虑。§1.3钢结构的设计方法钢结构设计时，必须满足一定的设计准则，即在满足功能要求的前提下，做到安全可靠、技术先进、确保质量和经济合理。24一.安全系数法S：全部荷载引起的结构

5、构件中的内力；A：几何特性，即截面面积或截面抵抗矩等；fy：材料的标准强度，针对钢材为屈服点；K：安全系数。安全系数凭经验而定，因而不同构件的安全度不可能相同，故不合理。注意：疲劳计算还采用此法。二.极限状态设计法当结构或其组成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时，此特定状态就称为该功能的极限状态。构件中应力容许应力极限状态：25承载力极限状态正常使用极限状态指结构或构件达到最大承载能力或是出现不适于继续承载的变形。包括静力强度、动力强度、稳定、倾覆等。①整个结构或结构的一部分作为刚体失去平衡；如倾覆。②结构构件或连接因超过材料强度而破坏（包括疲劳强度），

6、或因过度变形而不适于继续承载；③结构转变为机动体系；④结构或结构构件丧失稳定；⑤地基丧失承载能力而破坏。指结构或构件达到正常使用或耐久性的某项规定限值。分为具体为承载力极限状态：正常使用极限状态：26①影响正常使用或外观的变形；②影响正常使用或耐久性的局部损坏（包括裂缝）；③影响正常使用的振动；④影响正常使用的其它特定状态。1.极限状态设计法是以概率理论为基础，把有变异性的设计参数通过概率分析引入结构设计中。根据应用概率分析的程度分为三种水准：半概率极限状态设计法；近似概率极限状态设计法；全概率极限状态设计法。是使结构产生内力和变形的所有原因。又称荷载效应，以S表示。如荷载、

7、温度变化、地震力等。具体为作用：27结构或构件的承载力，以R表示。它取决于材料的强度和构件的几何因素。指结构在规定的时间内、规定的条件（正常设计、正常施工、正常使用、正常维护）下，完成预定功能的能力。预定功能：就是对于规定的某种功能来说，结构不失效。可靠性是结构安全性、适用性、耐久性的概称。用来衡量结构可靠性的指标。指结构在规定的时间内、规定的条件下完成预定功能的概率。当结构或构件的抗力等于荷载效应时，此结构或构件达承载力极限状态。抗力：可靠性：可靠度：28极限状态方程R>S时，可靠R