哈工大鋼結(jié)構(gòu)課件2

一、鋼結(jié)構(gòu)的特點(diǎn)(tèdiǎn)2.塑性、韌性好，各向同性、力學(xué)性能與力學(xué)假定符合(fúhé)程度好，抗震性能好；1.強(qiáng)度/重量比大；穩(wěn)定性3.具可焊性、易加工制造、具良好的裝配性；4.密封性好；5.可以重復(fù)利用；6.有一定的耐熱性，但是耐火性較差；7.易銹蝕、有焊接殘余應(yīng)力；8.低溫冷脆。§1-2鋼結(jié)構(gòu)特點(diǎn)及應(yīng)用§1-2鋼結(jié)構(gòu)特點(diǎn)及應(yīng)用精品資料工業(yè)化程度(chéngdù)高（具可焊性、易加工制造、具良好的裝配性）§1-2鋼結(jié)構(gòu)特點(diǎn)(tèdiǎn)及應(yīng)用精品資料密封(mìfēng)性能好§1-2鋼結(jié)構(gòu)特點(diǎn)(tèdiǎn)及應(yīng)用精品資料耐火性不好(bùhǎo)，易銹蝕鋼結(jié)構(gòu)通常在450～650℃溫度中就會失去承載能力發(fā)生很大的變形，導(dǎo)致鋼柱、鋼梁彎曲，因過大變形不能使用一般不加保護(hù)的鋼結(jié)構(gòu)的耐火(naihuǒ)極限為15分鐘左右?！?-2鋼結(jié)構(gòu)特點(diǎn)及應(yīng)用精品資料A.外包層在鋼結(jié)構(gòu)外表添加外包層，可以(kěyǐ)現(xiàn)澆成型，可以(kěyǐ)采用噴涂法。B.充水(水套)空心型鋼結(jié)構(gòu)(jiégòu)內(nèi)充水是抵御火災(zāi)最有效的防護(hù)措施。

提高鋼結(jié)構(gòu)耐火性的措施§1-2鋼結(jié)構(gòu)特點(diǎn)及應(yīng)用精品資料屏蔽鋼結(jié)構(gòu)設(shè)置在耐火材料組成的墻體或頂棚內(nèi)，或?qū)?gòu)件包藏在兩片墻之間的空隙里增加少許耐火材料或不增加即能達(dá)到防火的目的一種經(jīng)濟(jì)(jīngjì)的防火方法。

D.膨脹材料采用鋼結(jié)構(gòu)防火涂料保護(hù)構(gòu)件(gòujiàn)具有防火隔熱性能好、施工不受鋼結(jié)構(gòu)幾何形體限制等優(yōu)點(diǎn)一般不需要添加輔助設(shè)施，涂層質(zhì)量輕，美觀先進(jìn)防火技術(shù)措施?！?-2鋼結(jié)構(gòu)特點(diǎn)及應(yīng)用精品資料1.大跨度(kuàdù)結(jié)構(gòu)有空間(kōngjiān)桁架、網(wǎng)架、網(wǎng)殼、懸索、張弦梁、拱架和框架等二.鋼結(jié)構(gòu)的應(yīng)用國家大劇院§1-2鋼結(jié)構(gòu)特點(diǎn)及應(yīng)用精品資料北京中華世紀(jì)壇§1-2鋼結(jié)構(gòu)特點(diǎn)(tèdiǎn)及應(yīng)用精品資料2.工業(yè)(gōngyè)廠房鞍鋼1700連鑄主廠房(chǎngfáng)工程鞍鋼大連鍍鋅線主廠房工程§1-2鋼結(jié)構(gòu)特點(diǎn)及應(yīng)用精品資料3.受動力(dònglì)荷載作用的結(jié)構(gòu)（橋梁、吊車梁）§1-2鋼結(jié)構(gòu)特點(diǎn)(tèdiǎn)及應(yīng)用精品資料深圳地王大廈(dàshà)4.多層與高層(ɡāocénɡ)結(jié)構(gòu)香港中銀匯豐銀行§1-2鋼結(jié)構(gòu)特點(diǎn)及應(yīng)用精品資料上海環(huán)球金融中心根據(jù)設(shè)計(jì)方案，大廈高492米、101層，建成后其高度將超過(chāoguò)目前居世界第一的馬來西亞大廈（高452米）?！?-2鋼結(jié)構(gòu)特點(diǎn)(tèdiǎn)及應(yīng)用精品資料青島(qīnɡdǎo)電視塔5.高聳(ɡāosǒnɡ)結(jié)構(gòu)神州飛船發(fā)射塔§1-2鋼結(jié)構(gòu)特點(diǎn)及應(yīng)用精品資料多倫多電視塔多倫多電視塔東方明珠§1-2鋼結(jié)構(gòu)特點(diǎn)(tèdiǎn)及應(yīng)用精品資料6.可拆卸移動(yídòng)結(jié)構(gòu)應(yīng)用于建筑、鐵路、公路、水利、商業(yè)、旅游和軍事等領(lǐng)域的辦公室、指揮部、宿舍、會議室、倉庫(cāngkù)、商店及各種臨時用房?！?-2鋼結(jié)構(gòu)特點(diǎn)及應(yīng)用精品資料7.容器(róngqì)和管道§1-2鋼結(jié)構(gòu)特點(diǎn)(tèdiǎn)及應(yīng)用精品資料各種(ɡèzhǒnɡ)筒倉南京(nánjīnɡ)揚(yáng)子石化化工廠§1-2鋼結(jié)構(gòu)特點(diǎn)及應(yīng)用精品資料配以零件、扣件、門窗等形成比較完善的建筑體系，即輕鋼結(jié)構(gòu)體系。體系由工廠制作，現(xiàn)場按要求拼裝形成。具有自重輕，建設(shè)周期短，適應(yīng)性強(qiáng)，外表美觀，造價低，易維護(hù)等特點(diǎn)(tèdiǎn)。由于自重輕，也降低了基礎(chǔ)的造價。8.輕型(qīnɡxínɡ)鋼結(jié)構(gòu)彩鋼板作屋面和墻面薄壁型鋼作檁條和圈梁H型截面做柱與梁現(xiàn)場用螺栓或焊接門式鋼架為主要結(jié)構(gòu)的一種建筑§1-2鋼結(jié)構(gòu)特點(diǎn)及應(yīng)用精品資料廠房(chǎngfáng)、庫房、體育館展覽館機(jī)場機(jī)庫已建和在建的浦東國際機(jī)場、首都國際機(jī)場、蕭山國際機(jī)場、成都雙流(shuānɡliú)國際機(jī)場等重要工程?！?-2鋼結(jié)構(gòu)特點(diǎn)及應(yīng)用精品資料全鋼結(jié)構(gòu)(jiégòu)無吊車砼柱+鋼屋蓋排架結(jié)構(gòu)(jiégòu)§1-2鋼結(jié)構(gòu)特點(diǎn)及應(yīng)用精品資料多層循環(huán)(xúnhuán)類停車設(shè)備§1-2鋼結(jié)構(gòu)特點(diǎn)(tèdiǎn)及應(yīng)用精品資料9.鋼與混凝土組合(zǔhé)結(jié)構(gòu)黑龍江省(hēilónɡjiānɡshěnɡ)聯(lián)通大廈§1-2鋼結(jié)構(gòu)特點(diǎn)及應(yīng)用精品資料1.傳統(tǒng)(chuántǒng)的容許應(yīng)力法和最大荷載法（統(tǒng)稱單系數(shù)法）20世紀(jì)初~五十年代前言、鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方法(fāngfǎ)的發(fā)展演變最大荷載法也稱極限荷載法

SK是容許荷載產(chǎn)生的荷載效應(yīng)；Rb是結(jié)構(gòu)構(gòu)件的破壞抗力?！?-3鋼結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)方法§1-3鋼結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)方法精品資料2.三系數(shù)極限(jíxiàn)狀態(tài)設(shè)計(jì)法五十年代~七十年代將一個安全系數(shù)分解(fēnjiě)為三個系數(shù)：超載系數(shù)材料均質(zhì)系數(shù)工作條件系數(shù)特點(diǎn)------------提出兩種極限狀態(tài)：（1）承載力極限；（2）正常使用極限狀態(tài)?！?-3鋼結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)方法精品資料3.半概率極限狀態(tài)(zhuàngtài)設(shè)計(jì)法八十年代~SK是荷載(hèzài)效應(yīng)標(biāo)準(zhǔn)值；Rk是結(jié)構(gòu)構(gòu)件抗力標(biāo)準(zhǔn)值。K1荷載系數(shù)（1.23)K2材料系數(shù)(3號鋼K2為1.143，16Mn鋼為1.175)K3調(diào)整系數(shù)(一般等于1)令是構(gòu)件截面的幾何特征§1-3鋼結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)方法精品資料公式形為容許應(yīng)力法表達(dá)式，實(shí)為半概率半經(jīng)驗(yàn)的極限(jíxiàn)狀態(tài)設(shè)計(jì)法。缺點(diǎn)：系數(shù)大小并不反映可靠度，例如3號鋼K=1.41，16Mn鋼K=1.45，并不說明用16Mn的結(jié)構(gòu)比3號鋼安全。§1-3鋼結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)(shèjì)方法精品資料1.3.1概率(gàilǜ)極限狀態(tài)設(shè)計(jì)法將影響結(jié)構(gòu)功能的諸因素作為隨機(jī)變量，認(rèn)為任何設(shè)計(jì)都不能保證絕對安全，而是存在(cúnzài)一定風(fēng)險，只要失效概率小到可接受的程度，可認(rèn)為結(jié)構(gòu)是安全的。思想：半概率法近似概率法全概率法

§1-3鋼結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)方法精品資料結(jié)構(gòu)的功能要求結(jié)構(gòu)在規(guī)定的設(shè)計(jì)使用(shǐyòng)年限內(nèi)應(yīng)滿足的功能有：(1)正常施工和正常使用(shǐyòng)時，能承受可能出現(xiàn)各種作用；(2)正常使用(shǐyòng)時具有良好的工作性能；(3)正常維護(hù)下具有足夠的耐久性；(4)在設(shè)計(jì)規(guī)定的偶然事件（如地震、火災(zāi)、爆炸、撞擊等）發(fā)生時及發(fā)生后，仍能保持必須的整體穩(wěn)定性。§1-3鋼結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)(shèjì)方法精品資料二.結(jié)構(gòu)的可靠度結(jié)構(gòu)在規(guī)定的時間內(nèi)，規(guī)定的條件下，完成預(yù)定功能的概率(gàilǜ)。一般建筑物的設(shè)計(jì)基準(zhǔn)期為50年。三.結(jié)構(gòu)的極限狀態(tài)極限狀態(tài)-整個結(jié)構(gòu)或結(jié)構(gòu)的一部分超過某一特定狀態(tài)就不能滿足設(shè)計(jì)規(guī)定的某一功能要求。承載力極限狀態(tài)強(qiáng)度破壞、疲勞破壞、結(jié)構(gòu)和構(gòu)件喪失穩(wěn)定。(2)正常使用極限狀態(tài)影響結(jié)構(gòu)、構(gòu)件和非結(jié)構(gòu)構(gòu)件正常使用或耐久性能的局部損壞?！?-3鋼結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)(shèjì)方法精品資料R、S受許多隨機(jī)因素影響(yǐngxiǎng)而不具確定性。結(jié)構(gòu)可靠度定義：結(jié)構(gòu)在規(guī)定(guīdìng)時間內(nèi)，在規(guī)定(guīdìng)條件下，完成預(yù)定功能的概率。

>0可靠1.結(jié)構(gòu)功能函數(shù)

Z=R-S=0達(dá)極限狀態(tài)<0失效狀態(tài)結(jié)構(gòu)抗力荷載對結(jié)構(gòu)的綜合效應(yīng)四.概率極限狀態(tài)設(shè)計(jì)原理§1-3鋼結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)方法精品資料結(jié)構(gòu)可靠度失效(shīxiào)概率歸并(guībìng)R、S兩個基本變量，設(shè)二者都服從正態(tài)分布，這樣Z也是正態(tài)隨機(jī)變量。平均值標(biāo)準(zhǔn)差2.失效概率可靠指標(biāo)§1-3鋼結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)方法精品資料可靠(kěkào)指標(biāo)μ表示(biǎoshì)平均值，確定曲線位置；σ表示(biǎoshì)離散程度，確定形狀。只要二者確定，正態(tài)分布f(z)就確定令：f(z)Z

β指標(biāo)確定了f(z)的分布，由其可確定失效概率Pf§1-3鋼結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)方法精品資料半概率法是分別考慮荷載效應(yīng)與抗力的變異性，概率法是用可靠指標(biāo)將荷載與抗力的變異性對結(jié)構(gòu)的影響(yǐngxiǎng)聯(lián)合考慮。五.設(shè)計(jì)(shèjì)表達(dá)式按照概率表達(dá)式不符合人們習(xí)慣將公式轉(zhuǎn)化為設(shè)計(jì)人員熟悉的分項(xiàng)系數(shù)設(shè)計(jì)式：Z=R－S1.承載力極限狀態(tài)表達(dá)式

§1-3鋼結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)方法精品資料根據(jù)結(jié)構(gòu)功能要求，進(jìn)行承載能力極限狀態(tài)設(shè)計(jì)時，應(yīng)考慮作用效應(yīng)(xiàoyìng)的基本組合，必要時應(yīng)考慮作用效應(yīng)(xiàoyìng)的偶然性（如火災(zāi)、爆炸、撞擊、地震等偶然事件的組合）(1)

基本組合可變荷載(hèzài)效應(yīng)控制的組合：結(jié)構(gòu)重要性系數(shù)荷載效應(yīng)值分項(xiàng)系數(shù)組合值系數(shù)§1-3鋼結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)方法精品資料構(gòu)件本身的承載能力（抗力(kànɡlì)）R是材料性能和構(gòu)件幾何因素的函數(shù)：材料(cáiliào)強(qiáng)度的標(biāo)準(zhǔn)值抗力分項(xiàng)系數(shù)幾何因素（截面積或截面抵抗矩）材料或連接設(shè)計(jì)強(qiáng)度§1-3鋼結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)方法精品資料永久(yǒngjiǔ)荷載效應(yīng)控制的組合：

對于一般排架、框架結(jié)構(gòu)，可采用簡化式計(jì)算：

由可變荷載效應(yīng)控制的組合：由永久荷載效應(yīng)(xiàoyìng)控制的組合，仍按上式進(jìn)行計(jì)算§1-3鋼結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)方法精品資料(2)

偶然組合

極限狀態(tài)設(shè)計(jì)表達(dá)式宜按下列原則確定：

偶然作用的代表值不乘分項(xiàng)系數(shù)；與偶然作用同時出現(xiàn)的可變荷載，應(yīng)根據(jù)觀測資料和工程(gōngchéng)經(jīng)驗(yàn)采用適當(dāng)?shù)拇碇?/p>

具體的設(shè)計(jì)表達(dá)式及各種系數(shù)，應(yīng)符合專門規(guī)范的規(guī)定。2.正常使用極限狀態(tài)(zhuàngtài)表達(dá)式結(jié)構(gòu)只考慮荷載的標(biāo)準(zhǔn)組合，其設(shè)計(jì)式為：§1-3鋼結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)方法精品資料§1-4鋼結(jié)構(gòu)的新發(fā)展(fāzhǎn)1.4.1結(jié)構(gòu)(jiégòu)用鋼的新發(fā)展高強(qiáng)度高性能鋼、低屈服點(diǎn)鋼和耐火鋼的開發(fā)和應(yīng)用Q420鋼，該鋼材(15MnVN)已應(yīng)用在九江長江大橋建設(shè)壓型鋼板薄壁型鋼應(yīng)用網(wǎng)架和網(wǎng)殼結(jié)構(gòu)