鋼結(jié)構(gòu)基本原理緒論

1、鋼結(jié)構(gòu)基本原理主編：牛秀艷、劉偉主講：王世杰第一章 緒論鋼結(jié)構(gòu)特點(diǎn)鋼結(jié)構(gòu)應(yīng)用鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方法1.1鋼結(jié)構(gòu)特點(diǎn)一、定義 定義：定義：由鋼板、熱軋型鋼或冷加工成型的薄壁型鋼等鋼材為主建造的工程結(jié)構(gòu)，稱(chēng)為鋼結(jié)構(gòu)。如高層建筑、大跨橋梁、高聳的塔等。 鋼結(jié)構(gòu)是土木工程的主要結(jié)構(gòu)形式之一。鋼結(jié)構(gòu)與混凝土結(jié)構(gòu)、砌體結(jié)構(gòu)等都屬于按材料劃分的工程結(jié)構(gòu)的不同分支。 二、鋼結(jié)構(gòu)特點(diǎn)1、優(yōu)點(diǎn)u強(qiáng)度高、結(jié)構(gòu)重量輕、剛度大u具有較好的抗震性能u材質(zhì)均勻、符合各種假定，計(jì)算可靠性好u制造簡(jiǎn)便，施工工期短u良好的加工和焊接性能二、鋼結(jié)構(gòu)特點(diǎn)2、缺點(diǎn)u鋼材耐熱不耐火 鋼材在溫度低于200時(shí)性能變化不大，超過(guò)時(shí)會(huì)出現(xiàn)藍(lán)脆現(xiàn)象藍(lán)脆現(xiàn)

2、象。當(dāng)溫度達(dá)到600時(shí)，鋼材進(jìn)入熱塑性狀態(tài)，將喪失承載能力。u耐腐蝕性差二、鋼結(jié)構(gòu)特點(diǎn)2、缺點(diǎn)u鋼材易出現(xiàn)低溫冷脆現(xiàn)象。 由厚鋼板焊接而成的承受拉力和彎矩的構(gòu)件及其連接節(jié)點(diǎn)，在低溫下有脆性破壞的傾向。u容易發(fā)出噪聲1.2鋼結(jié)構(gòu)應(yīng)用世界各國(guó)大興土木建設(shè)高潮的時(shí)期:美國(guó): 30年代歐洲: 60年代日本: 60年代中國(guó): 90年代1.2鋼結(jié)構(gòu)應(yīng)用1.工業(yè)廠房1.2鋼結(jié)構(gòu)應(yīng)用1.工業(yè)廠房1.2鋼結(jié)構(gòu)應(yīng)用2.大跨度建筑國(guó)家大劇院網(wǎng)殼結(jié)構(gòu)1.2鋼結(jié)構(gòu)應(yīng)用2.大跨度建筑國(guó)家體育館鳥(niǎo)巢1.2鋼結(jié)構(gòu)應(yīng)用3.多層建筑1.2鋼結(jié)構(gòu)應(yīng)用4.高層建筑 結(jié)構(gòu)形式主要有框架結(jié)構(gòu)、框架支撐結(jié)構(gòu)、框筒結(jié)構(gòu)、鋼板剪力墻結(jié)構(gòu)、防屈

3、曲鋼板剪力墻結(jié)構(gòu)、懸掛結(jié)構(gòu)、巨型框架結(jié)構(gòu)等。1.2鋼結(jié)構(gòu)應(yīng)用4.高層建筑（框架支撐結(jié)構(gòu)） 鋼框架支撐結(jié)構(gòu)是在鋼框架結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)上，通過(guò)在部分框架柱之間布置支撐來(lái)提高結(jié)構(gòu)承載力及側(cè)向剛度。 框架支撐結(jié)構(gòu)中心支撐：支撐構(gòu)件的兩端均位于梁柱節(jié)點(diǎn)處，或一端位于梁柱節(jié)點(diǎn)處，一端與其他支撐桿件相交?？蚣苤谓Y(jié)構(gòu)偏心支撐：支撐桿件的軸線與梁柱的軸線不是相交于一點(diǎn)，而是偏離了一段距離，形成一個(gè)先于支撐構(gòu)件屈服的“耗能梁段”。偏心支撐包括人字形偏心支撐，字形偏心支撐，八字形偏心支撐，單斜桿偏心支撐等。框架支撐結(jié)構(gòu)防屈曲支撐1.2鋼結(jié)構(gòu)應(yīng)用4.高層建筑（框筒結(jié)構(gòu)） 鋼框架核心筒結(jié)構(gòu) 密柱筒結(jié)構(gòu)1.2鋼結(jié)構(gòu)應(yīng)用4.高

4、層建筑（鋼板剪力墻結(jié)構(gòu)） 1.2鋼結(jié)構(gòu)應(yīng)用4.高層建筑（防屈曲鋼板剪力墻結(jié)構(gòu)） 1.2鋼結(jié)構(gòu)應(yīng)用4.高層建筑（懸掛結(jié)構(gòu)） 1.2鋼結(jié)構(gòu)應(yīng)用4.高層建筑（懸掛結(jié)構(gòu)） 1.2鋼結(jié)構(gòu)應(yīng)用4.高層建筑（巨型框架結(jié)構(gòu)） 1.2鋼結(jié)構(gòu)應(yīng)用5.輕型鋼結(jié)構(gòu) 1.2鋼結(jié)構(gòu)應(yīng)用5.輕型鋼結(jié)構(gòu) 1.2鋼結(jié)構(gòu)應(yīng)用6.高聳結(jié)構(gòu) 1.2鋼結(jié)構(gòu)應(yīng)用7.組合結(jié)構(gòu) 1.2鋼結(jié)構(gòu)應(yīng)用7.組合結(jié)構(gòu) 1.2鋼結(jié)構(gòu)應(yīng)用7.組合結(jié)構(gòu) 1.2鋼結(jié)構(gòu)應(yīng)用 1.3鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方法一、概述一、概述1、設(shè)計(jì)目的 結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的目的是要使設(shè)計(jì)的結(jié)構(gòu)和結(jié)構(gòu)構(gòu)件在施工和工作過(guò)程中均能滿(mǎn)足各種預(yù)定功能的要求。 建筑結(jié)構(gòu)功能包括： （1）安全性 （2）適用性 （

5、3）耐久性1.3鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方法 2、設(shè)計(jì)準(zhǔn)則 結(jié)構(gòu)由各種荷載所產(chǎn)生的效應(yīng)(內(nèi)力和變形)不大于結(jié)構(gòu)(包括連接)由材料性能和幾何因素等所決定的抗力或規(guī)定限值。1.3鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方法二、鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)變遷二、鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)變遷1957年以前 ：采用總安全系數(shù)的容許應(yīng)力計(jì)算法19571974：采用三個(gè)系數(shù)的極限狀態(tài)計(jì)算法19741989：采用以結(jié)構(gòu)極狀態(tài)為依據(jù)，進(jìn)行多系數(shù)分析，用單一的系數(shù)表示的容許應(yīng)力計(jì)算法1989 ：采用以概率論為基礎(chǔ)的極限狀態(tài)設(shè)計(jì)法1.3鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方法三、鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方法三、鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方法1、容許應(yīng)力方法 缺點(diǎn)：安全系數(shù)憑工程經(jīng)驗(yàn)確定的一定值，這樣，各種構(gòu)件的可靠性將不能保證比較一致的水平。

6、材料強(qiáng)度的系數(shù)大于計(jì)算應(yīng)力，yyfkkf0.11.3鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方法2.概率極限狀態(tài)設(shè)計(jì)法 結(jié)構(gòu)的工作性能可用結(jié)構(gòu)的“功能函數(shù)”來(lái)描述，一般情況 Zg（x1，x2，xn） 為簡(jiǎn)化，將各因素概括為兩個(gè)綜合隨機(jī)變量結(jié)構(gòu)抗力R和作用效應(yīng)S，則式可寫(xiě)成： Zg（R，S）RS 在實(shí)際工程結(jié)構(gòu)中，可能出現(xiàn)下列三種情況： Z0 表示結(jié)構(gòu)處于可靠狀態(tài) Z0 表示結(jié)構(gòu)處于極限狀態(tài) Z0 表示結(jié)構(gòu)處于失效狀態(tài)1.3鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方法2.概率極限狀態(tài)設(shè)計(jì)法 由于Z的隨機(jī)性，結(jié)構(gòu)失效事故仍時(shí)有所聞。所以還要保證結(jié)構(gòu)具有一定的可靠度。定義失效概率為：)0(ZPPf1.3鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方法 2.概率極限狀態(tài)設(shè)計(jì)法（1）承載能力極限狀態(tài)分項(xiàng)系數(shù)表達(dá)式QiKciniQiGKGQiKciniQiKQQGKGSrSrSrSrSrRSr1