鋼結構設計原理之概述

鋼結構設計原理課堂學時：48學時課程設計：1周教材及主要參考書鋼結構（上冊），西安建筑科技大學陳紹蕃、顧強主編，中國建筑工業(yè)出版社，2003.2鋼結構，趙根田、孫德發(fā)主編,機械工業(yè)大學出版社2005.8鋼結構——原理與設計，王國周、瞿履謙主編，清華大學出版社，1993.11學習要求與成績評價學習要求：a課前提前預習b課堂積極參與c課后及時復習，并完成課后作業(yè)。

成績計算：

a平時成績：20%

b期終考試：80%

第一章概述1.1鋼結構的特點和應用1、什么是鋼結構（steelstructure)？用鋼板熱軋型鋼冷加工成型的薄壁型鋼通過焊縫和螺栓連接而成。2、鋼結構的特點力學性能好（強度、塑性、韌性）材質均勻，與力學計算假定吻合較好。內(nèi)部組織接近勻質和各向同性體，在彈性范圍內(nèi)符合虎克定律。制造簡單、施工周期短。材料單一且為成才，宜加工和安裝。質量輕（容重與強度之比）。比值越大，自重越輕，地震作用越小，震害較輕，同時對地基土要求較低，減少基礎造價。由于鋼材強度高，結構需要的構件截面小,結構自重輕。a=容重/強度,a越小，結構相對越輕。鋼材：a=1.7～3.7×10-4/m；

鋼砼：a=18×10-4/m；鋼材耐腐蝕性差：需定期維護，維護費用較高。鋼材耐熱但不耐火:100℃時強度無變化，600℃時強度約為0。需采取防火措施。塑性和韌性是概念上完全不同的兩個物理量塑性——承受靜力荷載時，材料吸收變形能的能力。塑性好，會使結構一般情況下不會由于偶然超載而突然斷裂，給人以安全保證；韌性——承受動力荷載時，材料吸收能量的多少。韌性好，說明材料具有良好的動力工作性能。3、鋼結構的應用范圍鋼材的特性（特點）國民經(jīng)濟發(fā)展鋼結構發(fā)展從建國以來分三階段：50~60年代（初盛時期）：借助蘇聯(lián)的經(jīng)濟和技術支援，有百十個項目，都是重型工業(yè)廠房；60年代中后期~70年代（低潮期）：冷彎薄壁型鋼結構、輕鋼屋蓋；80年代以后~至今（發(fā)展時期）：向高、大、重方向發(fā)展。應用范圍：（1）大跨度結構：橋梁、體育館、展覽館國家體育場國家體育場建筑體形上像鳥巢。可容納8萬人。平面為橢圓形,長軸340m短軸292m。屋蓋中間有一個146m×76m的開口，這部分將設計成開合屋蓋。采用加肋薄壁箱形截面，總用鋼量達16萬t。天津奧林匹克體育場俯瞰效果圖

“綠色奧運”、“科技奧運”、“人文奧運”建筑底面面積為80,000m2，屋頂面積76,719m2，地上層數(shù)6層，最高點高度53.00m，可容納觀眾數(shù)60,000。屋頂結構采用鋼桁架懸挑結構。屋面桁架落地，形似露珠。國家大劇院

位于北京人民大會堂西側，西長安街以南，總占地面積近12公頃，總建筑面積近15萬平方米，總投資26.88億元，目前已進行過網(wǎng)殼部分設計與施工驗收審查會議。該工程外部圍護結構為鋼結構網(wǎng)殼，是半橢圓球形，東西長軸212.2m，南北短軸143.64m，總高度46.285。內(nèi)設歌劇院（2416席）、音樂廳（2017席）及戲劇院（1040席）及公共大廳等。屋面采用鈦金屬板，整個網(wǎng)殼外環(huán)繞人工湖（35500m2）,各種通道及入口均設在水下。設計為法國巴黎機場公司安德魯建筑師，北京市建筑設計研究院參與主體設計

，整體結構用鋼量達6750t，195kg/m。

（2）重型廠房工業(yè)廠房；“重”指廠房內(nèi)吊車噸位大，工作頻繁。上海寶山鋼鐵廠連鑄車間內(nèi)吊車噸位達450t。單層廠踐房多層首工業(yè)臣廠房金陵石化總廠（3）麥受動力懂荷載影姓響的結期構主要利音用鋼材膚的沖擊韌裁性性能陶，當僵廠房戰(zhàn)內(nèi)設遷有產(chǎn)宗生動派力作怎用的箏設備號如：苗鍛錘覽、電寇機、聚風機歉、吊須車等咸，廠搜房的東承重男結構緒用鋼屋結構梳。（4）證可拆卸氧結構臨時查性建擔筑物移動的畢建筑物需拆隙遷的錯建筑擠物主要是森由于其蝦承重結憲構的構耽件之間柴的連接迅可用螺鋸栓，便姥于拆卸概，并且易構件可慨以重復耐使用。（5謀）高犧聳結倉構塔架桅桿東方明膚珠電視揪塔東方明勁珠廣播殊電視塔固座落在討上海浦狗東新區(qū)捏黃浦江薄畔，以認其46扔8米的散高度成秘為亞洲粗第一高覺塔。穴她于1玻991靠年3月膏開始建旁造，1釘994僅年11舞月完夸工，總枯重量達片12萬挑噸，總擴投資8鄭.3億殊元人民指幣。東方明薦珠塔由呼三根直揮徑為九易米的擎襲天立柱逢、太空悟艙、上肺球體、廉下球體述、五個須小球、礎塔座和叼廣場組通成。（6裁）高層建紹筑80年坐代我國書建造的矩11棟姻高層鋼脊結構基掛本上都拒是國外匆設計、的施工承旗建。至今隸為止輩，我爽國已丘建和戚在建拌的高掩層鋼扁結構漠有8理0多警幢。灣主要議分布逐在上沾海、億北京怪、深葵圳等偏。地王大沃廈上海蜓金茂音大廈金茂僵大廈按是由塌中國盲上海者對外叫貿(mào)易蜂中心姐股份興有限強公司滋獨家者投資格5.膝6億們美元李建設復的一廉座8撤8層饒的超任高層妻大廈林，建例筑高素度4叛20雜.5輩米，間建筑尺面積耀28您.9貞萬平儉方米膽，于抱19澇98掃年8個月2殲8日你竣工色。譜總用猶鋼量轉14錢00射0t應，鋼多筋混較凝土吩核心焰筒，奏外框孕鋼骨虹混凝笑土及慨鋼柱村。設動計者吊為美看國事胳務所轎。上海環(huán)調(diào)球金融湊中心由日本慨森大廈哭株式會讓社的全丹額子公仿司森海念外株式憂會社及騾日本具瀉有代表背性的銀肝行、保伯險公司杯、商社慎等36扒家企業(yè)垮，偕同端政府系顏統(tǒng)機構抵日本海辱外經(jīng)濟冬協(xié)力基帖金(O偵ECF爽)聯(lián)合朵投資的街上海環(huán)報球金融處中心，洲總投資惰逾75底0億日僻元。位餓于陸家猾嘴金融奧貿(mào)易區(qū)憤，建筑旦總面積再335鹽,42陣0平方窮米，地喜下3層窗，地上嗚94層殘。建成隨后的高軍度達4里60米鹿。總押用鋼量個260芬00t衣，鋼筋裝混凝土烈核心筒憑，外框謝鋼骨混慕凝土及銷鋼柱，限目前正巧在施工這基礎。央視襯新臺逝址央視灰新臺奶址建煎設工撈程位蛾于北迎京朝至陽區(qū)流東三癥環(huán)中醉路、標北京辱商務眼中心歸區(qū)的叢核心快地段創(chuàng)，占肯地面衰積1鈴8.添7萬鍬平方牲米，溜總建丸筑面養(yǎng)積5何5萬秘平方踐米,慚2巨30氏m。掩央視探新臺追址建趨設工襖程總晶投資黎約5狹0億費元人牌民幣乖，2觸00夢3年阻10絹月開更工建斧設，俗20控08句年正展式運腔行。臺北1韻01長寬各寒150往m，總熄面積3覽027戶7m2規(guī)，塔高書508昏m，世自界第一意高樓，撫26層滔以上以勞8層為漂一單元靠。主要蛾由巨柱院、核心沃系統(tǒng)及房誠外伸桁煌架梁。勇巨柱自割地下5攜層至地緩上90序層，最棄大尺寸及為2.斑4mx黑3m。直徑5緩.5m桑，中6熟70t醒的阻尼頸器Loc相ati樸on守:D決uba雀iHe勵ig鞭ht溜:仇7拳05翠mFl煉oo錄rs評:鳳1顏60To睜B猶e軋Co宜mp薪le歐te大d獵:壩20辜08（7）顯容器、召管道支核架、采彈油平臺印等特種潤結構陜西狠銅川決天然讓氣公鎖司10敲00購立方姐米天曠然氣該球罐大連西懸太平洋紗石化有此限公司150竹0立方包米CF盞-62壟鋼球罐海上石油平臺（8青）輕鞋型鋼蘿結構1.2賭建造過票程和內(nèi)釘在缺陷工廠妥制造增：構濃件在擴工廠棍按施興工圖杰尺寸洋下料濃、切錢割、共沖孔帥、連計接等暴。工地安政裝：將脈單根構深件和單盲元體在姥工地進逼行吊裝鼠、就位偏、連接膀等組成柿整體結亞構。幾何缺跪陷（尺貫寸、面及積）材料悅缺陷票（偏聯(lián)析、講夾渣壇）1.3迎組成版原理跨越結寬構（橋梁栽、單層排結構）高聳結竟構（高層霜、塔架釀、桅桿虛）特種結件構（容霉器、通吵廊、采蜻油平臺申等）跨越結熔構（單撞層）早期紅結構逗形式館：平面體歉系+支迷撐框架、妥框排架拱型（塌三鉸拱驅、二鉸目拱、無寺鉸拱）空間德結構撤形式類：網(wǎng)倘架、稈懸索握、穹衣頂?shù)染W(wǎng)架結構拱結構橋梁網(wǎng)架節(jié)遼點高聳第結構責（結優(yōu)構形胡式）鋼框術架鋼框比架+豪支撐（抗頓震墻洞、豎可向桁制架)筒體（筒中盜筒、束壘筒）懸掛結舌構Loc跪ati臟on奪:C午hic悔agoHe商ig蛋ht攏:尚4邪43漿mFlo槳ors項:淹110Bui沃lt尋:1憑9731.4貼極限狀罷態(tài)和概拔率極限挖狀態(tài)法極限賴狀態(tài)仿：承霞載能舅力極銷限狀再態(tài)和供正常扎使用冒極限抗力（繭R）和難荷載效猛應（S令）：一階脈分析煉、二閥階分偽析和肌三階島分析掙：荷述載效綠應的字內(nèi)力元分析暢的方戀法。概率極位限狀態(tài)晶法：1五-1公敘式設計表巖達式：積1-1州11.5窗鋼結仰構的發(fā)耍展高強鋼濕材的應谷用：Q喇235噴、兼Q34斷5、別Q39唯0、蓋Q42米0對極限琴狀態(tài)的街了解：惱近似概扁率法簽全概法結構體傾系的發(fā)習展：鋼雙-混凝酷土混合決結構、接索張拉游結構、特索-膜捷結構、羨膜結構計算喇軟件趨的多絕樣化戚：P才