鋼結(jié)構(gòu)課件第一章緒論

1、第1章 緒論 1.1 鋼結(jié)構(gòu)的特點(diǎn)和應(yīng)用 1.1 鋼結(jié)構(gòu)的特點(diǎn)和應(yīng)用1.1.1 鋼結(jié)構(gòu)的特點(diǎn)1.1.2 鋼結(jié)構(gòu)的應(yīng)用鋼結(jié)構(gòu)與其他材料的結(jié)構(gòu)相比有如下的特點(diǎn)：優(yōu)點(diǎn)（5個(gè)）：1.1.1鋼結(jié)構(gòu)的特點(diǎn)（1）建筑鋼材強(qiáng)度高，塑性韌性好（2）鋼結(jié)構(gòu)的重量輕（3）材質(zhì)均勻和力學(xué)計(jì)算的假定比較符合（4）鋼結(jié)構(gòu)制作簡(jiǎn)便，施工周期短（5）鋼結(jié)構(gòu)密閉性好缺點(diǎn)（3個(gè)）：1.1.1鋼結(jié)構(gòu)的特點(diǎn)（1）鋼結(jié)構(gòu)耐腐蝕性差（3）鋼結(jié)構(gòu)在低溫和其他條件下可能發(fā)生脆性斷裂（2）鋼材耐火性差（1）建筑鋼材強(qiáng)度高，塑性韌性好強(qiáng)度高，塑性韌性好強(qiáng)度高與其他建筑材料相比，如混凝土、磚石和木材相比， 強(qiáng)度要高出很多，適用于建造跨度大、高度高

2、、承載 重的結(jié)構(gòu)。塑性好破壞形式為塑性破壞，且能將高峰應(yīng)力重分配。韌性好適宜在動(dòng)力荷載下工作，抗震性能好。1.1.1鋼結(jié)構(gòu)的特點(diǎn)（2）鋼結(jié)構(gòu)的重量輕 材料的輕質(zhì)性用（質(zhì)強(qiáng)比）來(lái)衡量： = /f，值越小，結(jié)構(gòu)相對(duì)越輕 建筑鋼材質(zhì)強(qiáng)比：1.73.710-4/m 木材質(zhì)強(qiáng)比：5.410-4/m 鋼筋混凝土質(zhì)強(qiáng)比：1810-4/m在同樣跨度和荷載條件下，鋼屋架重量相對(duì)來(lái)說(shuō)比較輕1.1.1鋼結(jié)構(gòu)的特點(diǎn)（3）材質(zhì)均勻材質(zhì)均勻和力學(xué)計(jì)算的假定比較符合鋼材組織比較均勻，接近于各向同性的理想彈塑性體，實(shí)際受力情況和工程力學(xué)計(jì)算結(jié)果比較符合，計(jì)算結(jié)果的可靠性比較高1.1.1鋼結(jié)構(gòu)的特點(diǎn)（4）鋼結(jié)構(gòu)制作簡(jiǎn)便，施工工

3、期短制作簡(jiǎn)便，施工工期短鋼材可加工性能好，工業(yè)化機(jī)械化程度高，構(gòu)件輕，連接簡(jiǎn)單，安裝方便，施工周期短。1.1.1鋼結(jié)構(gòu)的特點(diǎn)（5）鋼結(jié)構(gòu)密閉性較好密閉性較好鋼結(jié)構(gòu)的水密性和氣密性較好，適宜于做要求密閉的板殼結(jié)構(gòu)，如高壓容器、油庫(kù)、氣柜、管道等。1.1.1鋼結(jié)構(gòu)的特點(diǎn)（1）鋼結(jié)構(gòu)耐腐蝕性差耐腐蝕性差 鋼材耐腐蝕性能比較差，必須對(duì)結(jié)構(gòu)進(jìn)行防護(hù)，尤其是處于濕度較大和有侵蝕性介質(zhì)環(huán)境中的結(jié)構(gòu)更應(yīng)注意。處于較強(qiáng)腐蝕性介質(zhì)內(nèi)的建筑物不宜采用鋼結(jié)構(gòu)。 常用的防銹方法：金屬鍍層防銹、涂刷防銹漆等，水下的鋼結(jié)構(gòu)可采用陰極保護(hù)法防銹。近年來(lái)出現(xiàn)的耐候鋼抗銹性能較好，得到了廣泛應(yīng)用近年來(lái)出現(xiàn)的耐候鋼抗銹性能較好，得

4、到了廣泛應(yīng)用。1.1.1鋼結(jié)構(gòu)的特點(diǎn)（2）鋼材耐火性差耐火性差 鋼材耐熱性較好： 溫度在200以內(nèi)時(shí)，鋼材性質(zhì)變化很??； 溫度高于200后，鋼材強(qiáng)度逐漸下降，出現(xiàn)蘭脆和徐變現(xiàn)象； 溫度高達(dá)600時(shí)，鋼材進(jìn)入塑性狀態(tài)已不能承載。 設(shè)計(jì)規(guī)定，鋼材表面溫度超過(guò)超過(guò)150150后即需加以隔熱防護(hù)，對(duì)有防火要求者，更需按相應(yīng)規(guī)定采取隔熱保護(hù)措施1.1.1鋼結(jié)構(gòu)的特點(diǎn)（3）鋼結(jié)構(gòu)在低溫和其他條件下可能發(fā)生脆性斷裂脆性斷裂 鋼材在負(fù)溫環(huán)境中，塑性、韌性逐漸降低，達(dá)到某一溫度時(shí)韌性會(huì)突然急劇下降，即低溫冷脆現(xiàn)象。 另外，鋼材在反復(fù)荷載、復(fù)雜應(yīng)力、突然加載、冷作及時(shí)效硬化、焊接缺陷等條件下也容易脆斷。1.1.1

5、鋼結(jié)構(gòu)的特點(diǎn)（1）大跨度結(jié)構(gòu) 結(jié)構(gòu)的跨度越大，自重在全部荷載中所占的比重就越大，減輕結(jié)構(gòu)的自重會(huì)帶來(lái)明顯的經(jīng)濟(jì)效益。鋼結(jié)構(gòu)強(qiáng)度高而質(zhì)量輕，很適合建造大跨度橋梁和大跨度建筑結(jié)構(gòu)，世界各地的大跨度橋梁和建筑，大都采用鋼結(jié)構(gòu)。所采用的結(jié)構(gòu)體系有網(wǎng)架、懸索、拱架以及框架等。1.1.2 鋼結(jié)構(gòu)的應(yīng)用杭州灣跨海大橋1.1.2 鋼結(jié)構(gòu)的應(yīng)用北京奧運(yùn)會(huì)主場(chǎng)館鳥(niǎo)巢1.1.2 鋼結(jié)構(gòu)的應(yīng)用（2）工業(yè)廠房 由于鋼材強(qiáng)度高、耐熱性好，吊車起重量較大以及高溫車間多采用鋼骨架。如重型機(jī)械廠的鑄鋼車間，水壓機(jī)車間，鍛壓車間；冶金廠房的平爐、轉(zhuǎn)爐車間，混鐵爐車間等。 近年隨著網(wǎng)架結(jié)構(gòu)的大量應(yīng)用，一般的工業(yè)廠房也常常采用鋼結(jié)構(gòu)

6、。1.1.2 鋼結(jié)構(gòu)的應(yīng)用（3）高層建筑和高聳結(jié)構(gòu)高層建筑和高聳結(jié)構(gòu)要求材料輕質(zhì)高強(qiáng)，所以也適宜采用鋼結(jié)構(gòu)。高層建筑結(jié)構(gòu)形式主要有多層框架、框架支撐結(jié)構(gòu)、框筒、懸掛、巨型框架等。高聳結(jié)構(gòu)包括塔架和桅桿結(jié)構(gòu)，如電視塔、輸電線塔、無(wú)線電天線桅桿、廣播發(fā)射桅桿等。1.1.2 鋼結(jié)構(gòu)的應(yīng)用左：上海環(huán)球金融中心（492米）右：金茂大廈（420.5米）東方明珠廣播電視塔（467.9米）1.1.2 鋼結(jié)構(gòu)的應(yīng)用(4)承受較大動(dòng)力荷載的結(jié)構(gòu)鋼材具有良好的塑性和韌性：適宜用作直接或間接承受動(dòng)力荷載的結(jié)構(gòu)（設(shè)有較 大鍛錘的車間）；對(duì)于抗地震作用要求高的結(jié)構(gòu)也宜采用鋼結(jié)構(gòu)。1.1.2 鋼結(jié)構(gòu)的應(yīng)用（5）板殼結(jié)構(gòu)和其

7、他特種結(jié)構(gòu)鋼材氣密性和水密性較好，常用作要求密閉的板 殼結(jié)構(gòu)中，如油庫(kù)、油罐、煤氣爐、水塔以及各種管道等。此外，鋼材還用于棧橋、管道支架、井架和海上采油平臺(tái)等鋼構(gòu)筑物中。1.1.2 鋼結(jié)構(gòu)的應(yīng)用1.1.2 鋼結(jié)構(gòu)的應(yīng)用油罐棧橋管道海上采油平臺(tái)（6）可拆卸或移動(dòng)的結(jié)構(gòu) 鋼構(gòu)件質(zhì)量輕，且方便用螺栓或其他便于拆裝的手段來(lái)連接，易于加固、改建和拆遷，廣泛用于生產(chǎn)生活附屬用房、臨時(shí)性展覽館等建筑結(jié)構(gòu)中。 此外，鋼材憑借其高強(qiáng)輕質(zhì)的優(yōu)勢(shì)，廣泛用于移動(dòng)結(jié)構(gòu)中，如塔式起重機(jī)、履帶式起重機(jī)的吊臂以及龍門起重機(jī)等。1.1.2 鋼結(jié)構(gòu)的應(yīng)用（7）輕型鋼結(jié)構(gòu) 承重建筑承受的荷載不大時(shí)，適合采用輕型鋼結(jié)構(gòu)，輕型鋼結(jié)構(gòu)通常有兩種：l用薄鋼板冷軋的薄壁型鋼組成的骨架結(jié)構(gòu)；l用斷面較小的型鋼制作桁架，再組成骨架結(jié)構(gòu)。 近年來(lái)輕型鋼結(jié)構(gòu)已廣泛應(yīng)用于倉(cāng)庫(kù)、辦公室、工業(yè)廠房等建筑中，并向住宅樓和別墅發(fā)展。1.1.2 鋼結(jié)構(gòu)的應(yīng)用（8）和混凝土組合成的組合結(jié)構(gòu) 鋼材強(qiáng)度高，一般構(gòu)件截面小而壁薄，受壓時(shí)