鋼結(jié)構(gòu)基本原理及設(shè)計(jì)之緒論

一、鋼結(jié)構(gòu)的特點(diǎn)2.塑性、韌性好，各向同性、力學(xué)性能與力學(xué)假定符合程度好，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?！?-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

工業(yè)化程度高（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)及應(yīng)用密封性能好§1-2鋼結(jié)構(gòu)特點(diǎn)及應(yīng)用耐火性不好，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)的耐火極限為15分鐘左右。§1-2鋼結(jié)構(gòu)特點(diǎn)及應(yīng)用A.外包層在鋼結(jié)構(gòu)外表添加外包層，可以現(xiàn)澆成型，可以采用噴涂法。B.充水(水套)空心型鋼結(jié)構(gòu)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)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。§1-2鋼結(jié)構(gòu)特點(diǎn)及應(yīng)用1.大跨度結(jié)構(gòu)有空間桁架、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)用北京中華世紀(jì)壇§1-2鋼結(jié)構(gòu)特點(diǎn)及應(yīng)用2.工業(yè)廠房鞍鋼1700連鑄主廠房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3.受動(dòng)力荷載作用的結(jié)構(gòu)（橋梁、吊車梁）§1-2鋼結(jié)構(gòu)特點(diǎn)及應(yīng)用深圳地王大大廈4.多層與高層層結(jié)構(gòu)香港中銀匯豐銀行§1-2鋼結(jié)構(gòu)特點(diǎn)點(diǎn)及應(yīng)用上海環(huán)球金金融中心根據(jù)設(shè)計(jì)方方案，大廈廈高492米、101層，建成后其高高度將超過過目前居世世界第一的的馬來西亞亞大廈（高高452米）?！?-2鋼結(jié)構(gòu)特點(diǎn)點(diǎn)及應(yīng)用青島電視塔塔5.高聳結(jié)構(gòu)神州飛船發(fā)發(fā)射塔§1-2鋼結(jié)構(gòu)特點(diǎn)點(diǎn)及應(yīng)用多倫多電視視塔多倫多電視視塔東方明珠§1-2鋼結(jié)構(gòu)特點(diǎn)點(diǎn)及應(yīng)用6.可拆卸移動(dòng)動(dòng)結(jié)構(gòu)應(yīng)用于建筑筑、鐵路、、公路、水水利、商業(yè)業(yè)、旅游和和軍事等領(lǐng)領(lǐng)域的辦公公室、指揮揮部、宿舍舍、會議室室、倉庫、、商店及各各種臨時(shí)用用房?！?-2鋼結(jié)構(gòu)特點(diǎn)點(diǎn)及應(yīng)用7.容器和管道道§1-2鋼結(jié)構(gòu)特點(diǎn)點(diǎn)及應(yīng)用各種筒倉南京揚(yáng)子石石化化工廠廠§1-2鋼結(jié)構(gòu)特點(diǎn)點(diǎn)及應(yīng)用配以零件、、扣件、門門窗等形成成比較完善善的建筑體體系，即輕輕鋼結(jié)構(gòu)體體系。體系系由工廠制制作，現(xiàn)場場按要求拼拼裝形成。。具有自重重輕，建設(shè)設(shè)周期短，，適應(yīng)性強(qiáng)強(qiáng)，外表美美觀，造價(jià)價(jià)低，易維維護(hù)等特點(diǎn)點(diǎn)。由于自自重輕，也也降低了基基礎(chǔ)的造價(jià)價(jià)。8.輕型鋼結(jié)構(gòu)構(gòu)彩鋼板作屋屋面和墻面面薄壁型鋼作作檁條和圈圈梁H型截面做柱柱與梁現(xiàn)場用螺栓栓或焊接門式鋼架為為主要結(jié)構(gòu)構(gòu)的一種建建筑§1-2鋼結(jié)構(gòu)特點(diǎn)點(diǎn)及應(yīng)用廠房、庫房、體育館展覽館機(jī)場機(jī)庫已建和在建建的浦東國國際機(jī)場、、首都國際際機(jī)場、蕭蕭山國際機(jī)機(jī)場、成都都雙流國際際機(jī)場等重重要工程程?！?-2鋼結(jié)構(gòu)特點(diǎn)及應(yīng)用用全鋼結(jié)構(gòu)無吊車砼柱+鋼屋蓋排架結(jié)構(gòu)§1-2鋼結(jié)構(gòu)特點(diǎn)及應(yīng)用用多層循環(huán)類停車設(shè)設(shè)備§1-2鋼結(jié)構(gòu)特點(diǎn)及應(yīng)用用9.鋼與混凝土組合結(jié)結(jié)構(gòu)黑龍江省聯(lián)通大廈廈§1-2鋼結(jié)構(gòu)特點(diǎn)及應(yīng)用用1.傳統(tǒng)的容許應(yīng)力法法和最大荷載法（（統(tǒng)稱單系數(shù)法法）20世紀(jì)初~五十年代前言、鋼結(jié)構(gòu)設(shè)設(shè)計(jì)方法的發(fā)展演演變最大荷載法也稱極極限荷載法SK是容許荷載產(chǎn)生的的荷載效應(yīng)；Rb是結(jié)構(gòu)構(gòu)件的破壞壞抗力?！?-3鋼結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)方法法§1-3鋼結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)方法法2.三系數(shù)極限狀態(tài)設(shè)設(shè)計(jì)法五十年代~七十年代將一個(gè)安全系數(shù)分分解為三個(gè)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)態(tài)：（1）承載力極限；（2）正常使用極限狀狀態(tài)?！?-3鋼結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)方法法3.半概率極限狀態(tài)設(shè)設(shè)計(jì)法八八十年代~SK是荷載效應(yīng)標(biāo)準(zhǔn)值值；Rk是結(jié)構(gòu)構(gòu)件抗力標(biāo)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)件截面的幾何何特征§1-3鋼結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)方法法公式形為容許應(yīng)力力法表達(dá)式，實(shí)為為半概率半經(jīng)驗(yàn)的的極限狀態(tài)設(shè)計(jì)法法。缺點(diǎn)：系數(shù)大小并不反映映可靠度，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?！?-3鋼結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)方法法1.3.1概率極限狀態(tài)設(shè)計(jì)計(jì)法將影響結(jié)構(gòu)功能的的諸因素作為隨機(jī)機(jī)變量，認(rèn)為任何何設(shè)計(jì)都不能保證證絕對安全，而是是存在一定風(fēng)險(xiǎn)，，只要失效概率小小到可接受的程度度，可認(rèn)為結(jié)構(gòu)是是安全的。思想：半概率法近近似概率法全全概率法§1-3鋼結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)方法法結(jié)構(gòu)的功能要求結(jié)構(gòu)在規(guī)定的設(shè)計(jì)計(jì)使用年限內(nèi)應(yīng)滿滿足的功能有：(1)正常施工和正常使使用時(shí)，能承受可可能出現(xiàn)各種作用用；(2)正常使用時(shí)具有良良好的工作性能；；(3)正常維護(hù)下具有足足夠的耐久性；(4)在設(shè)計(jì)規(guī)定的偶然然事件（如地震、、火災(zāi)、爆炸、撞撞擊等）發(fā)生時(shí)及及發(fā)生后，仍能保保持必須的整體穩(wěn)穩(wěn)定性?！?-3鋼結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)方法法二.結(jié)構(gòu)的可靠度結(jié)構(gòu)在規(guī)定的時(shí)間間內(nèi)，規(guī)定的條件件下，完成預(yù)定功功能的概率。一般建筑物的設(shè)計(jì)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(gè)結(jié)構(gòu)或結(jié)構(gòu)的的一部分超過某一一特定狀態(tài)就不能能滿足設(shè)計(jì)規(guī)定的的某一功能要求。。承載力極限狀態(tài)強(qiáng)度破壞、疲勞破破壞、結(jié)構(gòu)和構(gòu)件件喪失穩(wěn)定。(2)正常使用極限狀態(tài)態(tài)影響結(jié)構(gòu)、構(gòu)件和和非結(jié)構(gòu)構(gòu)件正常常使用或耐久性能能的局部損壞。§1-3鋼結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)方法法R、S受許多隨機(jī)因素影影響而不具確定性性。結(jié)構(gòu)可靠度定義：：結(jié)構(gòu)在規(guī)定時(shí)間間內(nèi)，在規(guī)定條件件下，完成預(yù)定功功能的概率。

>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)計(jì)原理§1-3鋼結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)方法法結(jié)構(gòu)可靠度失效概率歸并R、S兩個(gè)基本變量，設(shè)設(shè)二者都服從正態(tài)態(tài)分布，這樣Z也是正態(tài)隨機(jī)變量量。平均值標(biāo)準(zhǔn)差2.失效概率可靠指標(biāo)標(biāo)§1-3鋼結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)方法法可靠指標(biāo)μ表示平均值，確定定曲線位置；σ表示離散程度，確確定形狀。只要二二者確定，正態(tài)分分布f(z)就確定令：f(z)Zβ指標(biāo)確定了f(z)的分布，由其可確確定失效概率Pf§1-3鋼結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)方法法半概率法是分別考考慮荷載效應(yīng)與抗抗力的變異性，概概率法是用可靠指指標(biāo)將荷載與抗力力的變異性對結(jié)構(gòu)構(gòu)的影響聯(lián)合考慮慮。五.設(shè)計(jì)表達(dá)式按照概率表達(dá)式不不符合人們習(xí)慣將公式轉(zhuǎn)化為設(shè)計(jì)計(jì)人員熟悉的分項(xiàng)項(xiàng)系數(shù)設(shè)計(jì)式：Z=R－S1.承載力極限狀態(tài)表表達(dá)式§1-3鋼結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)方法法根據(jù)結(jié)構(gòu)功能要求求，進(jìn)行承載能力力極限狀態(tài)設(shè)計(jì)時(shí)時(shí)，應(yīng)考慮作用效效應(yīng)的基本組合，，必要時(shí)應(yīng)考慮作作用效應(yīng)的偶然性性（如火災(zāi)、爆炸炸、撞擊、地震等等偶然事件的組合合）(1)基本組合可變荷載效應(yīng)控制制的組合：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)方法法構(gòu)件本身的承載能能力（抗力）R是材料性能和構(gòu)件件幾何因素的函數(shù)數(shù)：材料強(qiáng)度的標(biāo)準(zhǔn)值值抗力分項(xiàng)系數(shù)幾何因素（截面積積或截面抵抗矩））材料或連接設(shè)計(jì)強(qiáng)強(qiáng)度§1-3鋼結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)方法法永久荷載載效應(yīng)控控制的組組合：對于一般般排架、、框架結(jié)結(jié)構(gòu)，可可采用簡簡化式計(jì)計(jì)算：由由可變變荷載效效應(yīng)控制制的組合合：由永久荷荷載效應(yīng)應(yīng)控制的的組合，，仍按上上式進(jìn)行行計(jì)算§1-3鋼結(jié)構(gòu)的的設(shè)計(jì)方方法(2)偶然組合合極限狀態(tài)態(tài)設(shè)計(jì)表表達(dá)式宜宜按下列列原則確確定：偶偶然然作用的的代表值值不乘分分項(xiàng)系數(shù)數(shù)；與偶偶然作用用同時(shí)出出現(xiàn)的可可變荷載載，應(yīng)根根據(jù)觀測測資料和和工程經(jīng)經(jīng)驗(yàn)采用用適當(dāng)?shù)牡拇碇抵稻呔唧w的的設(shè)計(jì)表表達(dá)式及及各種系系數(shù)，應(yīng)應(yīng)符合專專門規(guī)范范的規(guī)定定。2.正常使用用極限狀狀態(tài)表達(dá)達(dá)式結(jié)構(gòu)只考考慮荷載載的標(biāo)準(zhǔn)準(zhǔn)組合，，其設(shè)計(jì)計(jì)式為：：§1-3鋼結(jié)構(gòu)的的設(shè)計(jì)方方法§1-4鋼結(jié)構(gòu)的的新發(fā)展展1.4.1結(jié)構(gòu)用鋼鋼的新發(fā)發(fā)展高強(qiáng)度高高性能鋼鋼、低屈屈服點(diǎn)鋼鋼和耐火火鋼的開開發(fā)和應(yīng)應(yīng)用Q420鋼，該鋼鋼材(15MnVN)已應(yīng)用在在九江長長江大橋橋建設(shè)壓型鋼板板薄薄壁型型鋼應(yīng)用用網(wǎng)架和網(wǎng)網(wǎng)殼結(jié)構(gòu)構(gòu)