鋼結(jié)構(gòu)講義1.學(xué)習(xí)資料

1、鋼結(jié)構(gòu)講義1.第 一 章 概 述1.1 鋼結(jié)構(gòu)的發(fā)展歷史 公元前200年，秦始皇時(shí)代，鐵造橋墩； 公元60年，漢明帝時(shí)代，鐵鏈懸橋（蘭津橋） 濟(jì)寧寺 甘露寺 大渡河鐵索橋 廣州中山紀(jì)念堂圓屋頂 錢(qián)塘江大橋 南京長(zhǎng)江大橋 首都體育館 上海體育館 大型企業(yè)廠房300多年前上世紀(jì)30年代上世紀(jì)5060年代 中國(guó)國(guó)際貿(mào)易中心 京廣中心大廈 深圳發(fā)展中心 地王大廈 黑龍江電視塔 亞運(yùn)會(huì)場(chǎng)館 現(xiàn)在，金茂大廈421m，環(huán)球金融中心460m 帝國(guó)大廈381m 新加坡雙塔大廈450m sears tower 443m 世界貿(mào)易中心402m結(jié)論： 材料： 連接： 結(jié)構(gòu)形式：上世紀(jì)80年代后國(guó)外橋銷(xiāo)釘鋼鍛鐵鑄鐵鉚釘

2、工業(yè)與民用建筑塔焊接 螺栓金茂大廈臺(tái)北101大廈448/508環(huán)球金融中心新加坡雙塔大廈95層世貿(mào)中心英國(guó)倫敦千年穹頂D320m02年世界杯韓國(guó)大邱體育場(chǎng)國(guó)家大劇院上海八萬(wàn)人體育場(chǎng)上海八萬(wàn)人體育場(chǎng)施工現(xiàn)場(chǎng) 組合鋼管懸挑空間桁架70m多澳門(mén)東亞運(yùn)動(dòng)會(huì)體育館澳門(mén)東亞運(yùn)動(dòng)會(huì)體育館亞洲跨度最大的桁架上海南站鋼結(jié)構(gòu)圓屋頂D265m東海大橋鋼結(jié)構(gòu)工程長(zhǎng)31km 海上段28km 橋?qū)?1.5m336m 320m 1.2 鋼結(jié)構(gòu)的特點(diǎn)和應(yīng)用范圍一. 特點(diǎn) 1. 自重輕、承載力高； 為同跨度、同荷載鋼筋混凝土屋架的（1/31/4）重。 特別是地質(zhì)條件差的地區(qū)，降低地基、基礎(chǔ)的造價(jià)。 2. 鋼材的塑性和韌性好；（

3、后面介紹） 3. 接近于勻質(zhì)等向體； 內(nèi)部組織均勻，各方向物理性能基本相同，在使用階 段，變形較小。此特點(diǎn)與力學(xué)假定吻合較好。 4. 焊接性能； 可焊性：指鋼材在焊接過(guò)程中和焊后，保持焊接部分 不開(kāi)裂的完整性的性質(zhì)。 5. 不滲漏； 便于做成密閉容器。 6. 制造簡(jiǎn)便、施工方便、具有良好的裝配性； 7. 耐腐蝕性差； 涂防腐漆 混凝土包裹 8. 耐熱好，防火差。 t 150，性能變化大 t 600，強(qiáng)度為0 防火涂料 混凝土包裹二. 應(yīng)用范圍 1. 工業(yè)廠房 跨度、柱距較大，有100t以上重級(jí)或中級(jí)工作制吊車(chē) 的廠房，有熱輻射的廠房?，F(xiàn)什么廠房都可采用。 2. 大跨結(jié)構(gòu) 體育館、會(huì)館解決辦法解

4、決辦法鋼屋架網(wǎng)架、網(wǎng)殼、懸索周?chē)鷾囟瘸^(guò)150，采取防護(hù)措施廠房 3. 高聳結(jié)構(gòu)和高層結(jié)構(gòu) 自重輕、截面小，減小風(fēng)荷載。 4. 受動(dòng)力荷載作用的結(jié)構(gòu) 鋼材的韌性好，動(dòng)力性能高。 5. 容器與管道 6. 可拆卸和移動(dòng)的結(jié)構(gòu) 如流動(dòng)式展覽館、活動(dòng)房。 7. 其它。 如海洋平臺(tái)、碼頭、輸煤棧橋等。 總之，采用鋼結(jié)構(gòu)，工期短、造價(jià)高，應(yīng)從綜合經(jīng)濟(jì)效益來(lái)考慮。1.3 鋼結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)方法 鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)時(shí)，必須滿(mǎn)足一定的設(shè)計(jì)準(zhǔn)則，即在滿(mǎn)足功能要求的前提下，做到安全可靠、技術(shù)先進(jìn)、確保質(zhì)量和經(jīng)濟(jì)合理。一.安全系數(shù)法 S：全部荷載引起的結(jié)構(gòu)構(gòu)件中的內(nèi)力； A：幾何特性，即截面面積或截面抵抗矩等； fy：材料的標(biāo)準(zhǔn)強(qiáng)

5、度，針對(duì)鋼材為屈服點(diǎn)； K：安全系數(shù)。 安全系數(shù)憑經(jīng)驗(yàn)而定，因而不同構(gòu)件的安全度不可能相同，故不合理。注意：疲勞計(jì)算還采用此法。二. 極限狀態(tài)設(shè)計(jì)法 當(dāng)結(jié)構(gòu)或其組成部分超過(guò)某一特定狀態(tài)，就不能滿(mǎn)足設(shè)計(jì)規(guī)定的某一功能要求時(shí)，此特定狀態(tài)就稱(chēng)為該功能的極限狀態(tài)。 KASyf構(gòu)件中應(yīng)力容許應(yīng)力極限狀態(tài)： 承載力極限狀態(tài) 正常使用極限狀態(tài) 指結(jié)構(gòu)或構(gòu)件達(dá)到最大承載能力或是 出現(xiàn)不適于繼續(xù)承載的變形。 包括靜力強(qiáng)度、動(dòng)力強(qiáng)度、穩(wěn)定、傾覆等。 整個(gè)結(jié)構(gòu)或結(jié)構(gòu)的一部分作為剛體失去平衡； 如傾覆。 結(jié)構(gòu)構(gòu)件或連接因超過(guò)材料強(qiáng)度而破壞（包 括疲勞強(qiáng)度），或因過(guò)度變形而不適于繼續(xù) 承載； 結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)變?yōu)闄C(jī)動(dòng)體系； 結(jié)構(gòu)

6、或結(jié)構(gòu)構(gòu)件喪失穩(wěn)定； 地基喪失承載能力而破壞。 指結(jié)構(gòu)或構(gòu)件達(dá)到正常使用或耐久 性的某項(xiàng)規(guī)定限值。分為具體為承載力極限狀態(tài)：正常使用極限狀態(tài)： 影響正常使用或外觀的變形； 影響正常使用或耐久性的局部損壞（包括 裂縫）； 影響正常使用的振動(dòng)； 影響正常使用的其它特定狀態(tài)。 1. 極限狀態(tài)設(shè)計(jì)法 是以概率理論為基礎(chǔ)，把有變異性的設(shè)計(jì)參數(shù)通過(guò)概率分析引入結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中。 根據(jù)應(yīng)用概率分析的程度分為三種水準(zhǔn)： 半概率極限狀態(tài)設(shè)計(jì)法； 近似概率極限狀態(tài)設(shè)計(jì)法； 全概率極限狀態(tài)設(shè)計(jì)法。 是使結(jié)構(gòu)產(chǎn)生內(nèi)力和變形的所有原因。 又稱(chēng)荷載效應(yīng)，以S表示。 如荷載、溫度變化、地震力等。具體為作用： 結(jié)構(gòu)或構(gòu)件的承載力，

7、以R表示。 它取決于材料的強(qiáng)度和構(gòu)件的幾何因素。 指結(jié)構(gòu)在規(guī)定的時(shí)間內(nèi)、規(guī)定的條件（正常設(shè) 計(jì)、正常施工、正常使用、正常維護(hù)）下，完成 預(yù)定功能的能力。 預(yù)定功能：就是對(duì)于規(guī)定的某種功能來(lái)說(shuō)，結(jié)構(gòu) 不失效。 可靠性是結(jié)構(gòu)安全性、適用性、耐久性的概稱(chēng)。 用來(lái)衡量結(jié)構(gòu)可靠性的指標(biāo)。 指結(jié)構(gòu)在規(guī)定的時(shí)間內(nèi)、規(guī)定的條件下完成預(yù)定 功能的概率。 當(dāng)結(jié)構(gòu)或構(gòu)件的抗力等于荷載效應(yīng)時(shí)，此結(jié)構(gòu)或構(gòu)件達(dá)承載力極限狀態(tài)。抗力：可靠性：可靠度： 極限狀態(tài)方程 RS時(shí)，可靠 R0)pfg(R-S 0) （1） 承載力極限狀態(tài) ZR-S0 SR 其中：RK ：抗力標(biāo)準(zhǔn)值； ：材料抗力分項(xiàng)系數(shù)； fd：材料強(qiáng)度設(shè)計(jì)值。S取

8、值： 由活荷載效應(yīng)控制的組合 由恒荷載效應(yīng)控制的組合 偶然設(shè)計(jì)狀況（如撞擊、爆炸、火災(zāi)等）ARKf引入結(jié)構(gòu)重要性系數(shù)1.1 重要0.9 次要1.0 一般fK：鋼材強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)值；A：截面幾何因素；應(yīng)考慮偶然組合： 基本組合取不利組合AdfRRRK0RS0R 式中： ：永久荷載的分項(xiàng)系數(shù)； ：第 i個(gè)可變荷載的分項(xiàng)系數(shù)； SGK ：按永久荷載標(biāo)準(zhǔn)值GK計(jì)算的荷載效應(yīng)值； ：按可變荷載標(biāo)準(zhǔn)值 計(jì)算的荷載效應(yīng)值； ：可變荷載Qi的組合值系數(shù)（查規(guī)范）。對(duì)框架、排架公式簡(jiǎn)化：SSSSKQQn2cQ1KQ1GKGiiiiciSSSKQQn1cGKGiiiiSSSQ1KQ1GKGS0.9SSKQQGKGn1i

9、ii或 仍用（）式（）取不利組合GQKiQiSKQ i注： 基本組合中的設(shè)計(jì)值適用于荷載與荷載效應(yīng)線(xiàn)性 的情況； SQ1K無(wú)法判斷時(shí)，輪次以各可變荷載為SQ1K ，然 后取不利者； 當(dāng)考慮以豎向的永久荷載效應(yīng)控制的組合時(shí)，可 變荷載僅取豎向荷載； 取值： =1.2 （可變荷載效應(yīng)控制時(shí)） =1.35 （永久荷載效應(yīng)控制時(shí)） 當(dāng)效應(yīng)對(duì)結(jié)構(gòu)有利時(shí)： =1.0 =1.4 =1.3(工業(yè)樓面活荷標(biāo)準(zhǔn)值4kN/m2)（2）正常使用極限狀態(tài) SC 式中：C：結(jié)構(gòu)或構(gòu)件達(dá)到正常使用要求的規(guī)定限值。G當(dāng)效應(yīng)對(duì)結(jié)構(gòu)不利時(shí)取值：QGGGS取值： 標(biāo)準(zhǔn)組合： 頻遇組合： 準(zhǔn)永久組合： 鋼結(jié)構(gòu)只考慮荷載的標(biāo)準(zhǔn)組合。

10、準(zhǔn)永久組合適用于鋼與混凝土組合梁，另外還得考 慮標(biāo)準(zhǔn)組合。1.4 鋼結(jié)構(gòu)的發(fā)展 1. 高效能鋼材的研究和應(yīng)用； 提高承載力： H型鋼 耐腐蝕鋼、耐火鋼。 2. 設(shè)計(jì)準(zhǔn)則的進(jìn)一步完善； 現(xiàn)行準(zhǔn)則還僅是構(gòu)件或某一截面的可靠度。SSSSKQn2cQ1KGKiiiSSSKQn1qGKiii準(zhǔn)永久值系數(shù)應(yīng)考慮Q235Q345Q390Q420強(qiáng)度更高 3. 構(gòu)件和結(jié)構(gòu)穩(wěn)定理論的進(jìn)一步研究； 構(gòu)件穩(wěn)定研究的很多， 結(jié)構(gòu)體系穩(wěn)定研究的不夠。 4. 大跨度結(jié)構(gòu)、高層結(jié)構(gòu)、輕型鋼結(jié)構(gòu)的研究； 5. 組合結(jié)構(gòu)的研究 組合梁 鋼管混凝土1.5 鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中的主要問(wèn)題 1. 鋼材材質(zhì)： 2. 穩(wěn)定問(wèn)題： 截面面積小 截面開(kāi)展 3. 構(gòu)造問(wèn)題 指構(gòu)