鋼結構的設計原理與材料設計二

鋼結構設計原理4.了解桿件和板件穩(wěn)定的基本理論，理解影響穩(wěn)定性的主要因素及提高穩(wěn)定性的措施；3.掌握鋼結構用鋼的主要性能及其主要影響因素，并能正確地選擇鋼材；2.理解“鋼結構”的計算方法；1.了解鋼結構的應用和發(fā)展概況,掌握鋼結構的特點；本課程的基本要求5.掌握各種連接（焊接、螺栓連接）和各類構件(梁、柱和屋架)的工作性能、破壞特征及其設計的基本方法。6.理解構件間的連接方法、力的傳遞方式和過程以及構造原則；教學參考書及規(guī)范:1.鋼結構

肖亞明主編合肥工業(yè)大學出版社2.鋼結構設計規(guī)范

（GB50017-2003)7.熟悉與土木工程相關的鋼結構設計規(guī)范。3.鋼結構工程施工質量驗收規(guī)范

（GB50205-2001)第哄一班章薯緒蕩論大綱罵要求1.掌鍵握救鋼泳結君構擋的澇特雖點貨和朱鋼捕結缺構灰的撒應尚用拌范網(wǎng)圍。2．妄理泄解輩鋼蹈結檔構猛按暮極縱限僑狀討態(tài)換的蔑設悅計麻方擔法定，慣掌排握冠其孩設計貫表掠達依式閃的害應頂用奧。3．了報解鋼和結構詠在我麥國的然發(fā)展辭趨勢眼和問熊題?！?耳.1鋼結服構的救特點束和應憑用范液圍1團.輕結質雀高創(chuàng)強;由于旅鋼材梅強度皮高，厚結構盤需要奏的構節(jié)件截動面小,結構城自重辣輕。a矛=容重/強度,捧a越小攻，結胃構相升對越腳輕。鋼篇材律：a秘=濫1槽.速7～3新.灑7侍×吵1肥0-冰4巖/m；木材姓：a=貌5.肚4×冬10-辮4省/m；鋼砼僚：a=霸1釘8×禮10-4鉤/m；一訴、拜鋼拔結隸構鼠的芽特讓點2.鋼訴材渴的塑勵性和韌性好；塑性和韌型性是概捧念上浮完全勁不同爬的兩昆個物甩理量現(xiàn)。塑槳性—伏—承步受獨靜川力還荷僵載忠時界，帽材盛料惰吸周收尤變少形咳能姥的路能奴力。塑秋性降好斜，懷會帝使系結狼構頭一截般忌情樹況款下敵不紅會凳由揭于摘偶旗然記超遷載芒而突然祥斷裂阿，給吩人以芽安全眉保證快；韌性—閑—承受消動力當荷載和時，請材料準吸收鑒能量芝的多竿少。韌咱性版好魯，解說撤明田材物料榨具捕有躁良潮好鑰的枝動捐力腐工螺作腦性掌能齡。3.材質豬均勻淡、各槽向同叨性，左接近撤理想尖的彈忌塑性溪體，頭與力革學猜假定父符合怪較好;鋼材廳屈服質前看鬼作彈仗性材武料,屈兼服李以射后膛看能作傷塑怖性俱或她彈途塑掃性皆材藏料4.制允作蒼、催安扯裝古簡訴便肥，親工合期甜短佩，印符西合昆工籌業(yè)訪化轟要師求;國家大劇院屋架安裝鋼結構住宅5、密閉糖性好崖，不萬滲漏;6、鋼材斥耐熱謠性好較，耐邪火性獵差;當結績構表糠面長與期受霉輻射阻熱達15梁0獵℃以上逼或在渡短時鴉間內央可能樂受到蘭火焰吸作用傻時，腐須采盟用隔欣熱和蓋防火倦措施蓋。7、鋼燥材賀耐始腐種蝕型性矩差。二蠟、肢鋼牌結莖構豎的尤應規(guī)用膜范譜圍1浩.大蠶跨輕度犯結芒構網(wǎng)架結構拱結構橋梁大連會展中心明石海峽大橋單層況廠房多哲層迷工繪業(yè)傷廠斥房2.工業(yè)抵廠房金陵石化總廠3戚.承受瓣動力這荷載漁及地抵震溉作親用鋒的泰結狗構4.高魄層零建襯筑轎與誼高渡聳罵結領構金茂大廈88層420米帝王大廈東京千年塔5.道路洗、橋陵梁結痕構6.水利咱、水槽工結車構海上石油平臺船閘丑門攔慮污彼柵(稅1聾)擇.波紋宇拱殼策結構7.輕銅型孔房法屋著鋼愚結蛙構(2)門削式某剛演架蛙結根構（3）多問層輕尿型房工屋建包筑活動車庫8陸.可拆貧卸、許移動失房屋輔及移動眉結構9慕.構你筑線物1吵0飼.建瞎筑豬小返品§1停.2鋼結刑構的筑設計弟方法一庸、響鋼撞結幼構掙設送計撥方亦法買的故演隙變1厲.傳統(tǒng)別的容熄許應暫力方癥法從2霉0世犧紀馬初怒到20世潔紀5O年煎代叉，按鋼遵結瓶構臉采鐵用勺安全跌系吊數(shù)宵法桑設坊計隱，走即:N--構件巡壽截面糊的內付力；A--構弄件誼截欣面愉幾裹何戰(zhàn)特緒征遷；F-棚-鋼殖材兄的膨最異大薄強及度緊；K-指-大于1的拼安掙全聰系蠢數(shù)脆；[σ誤]-愧-鋼材厚的容市許應弄力。2.概率歉極限蛙狀態(tài)液設計飄方法(束1鉗)極谷限仗狀郊態(tài)：當緊結遼構場或床其喪組技成閑部休分堡超買過烏某拳一赴特豎定泊狀爽態(tài)絮就媽不曲能居滿制足另設紛計叨規(guī)配定蘭的勸某緣瑞一朋功拴能冶要御求毫時聚，輸此判特蜻定饞狀鄰態(tài)丑稱銷為呈結恥構禽的飼極暗限涌狀桂態(tài)選。(姨2腸)極風限打狀鍵態(tài)吳分剖為腥兩錦類滔：b兆.正們常獅使臺用極限比狀態(tài):包括嫩：影擊響懼正肚常縮慧使裝用逼或釘外既觀大的益變玻形償、漆影謎響以正杜常夫使甲用釋的萍振宗動蓄、魂影吼響漫正勇常私使細用務的僻或缸耐悄久法性貨的話局姐部鎖破價壞關等煌狀肌態(tài)。a骨.承釘載冷能烤力極限段狀態(tài):包括繳：強度史破壞鐘、疲壁勞破看壞、勵不適糕于繼榮續(xù)承話載的米變形右、失駛穩(wěn)、繩傾覆辛、變騰為機勒動體烈系等挪狀態(tài)歲。(夫3醬)根螺據(jù)索應峰用祖概槽率筐分棄析糟的探程黃度劑不模同鬧，芬可剃分跌為孟三慰種業(yè)水溉準耍：半叮概惜率膠極概限范狀滅態(tài)遣設要計眾方賊法;近似掉概率指極限霞狀態(tài)五設計廣方法;全達概宏率冠設慰計姜方裂法迎。a腎.半概怨率極露限狀序態(tài)設白計方南法;1)弱.三系唱數(shù)法（當陽時稱煌為計算混極限宰狀態(tài)亮法）:1謙9政5才7年至19界73年我霸國鋼園結構漿設計怖采用張半概法率的諸分項疤系數(shù)啞法,結構聰設計讓中引偵入三目個分額項系縮慧數(shù)，寸即:荷殘載蒜分起項乖系掌數(shù)--考鑼慮匪荷烘載嘩的競不相定陪性;材料度分項妹系數(shù)-粉-考運慮援材龍料孤的身不易均腦性;工作熊條件奔系數(shù)-匠-考慮自結構捎及構刷件的墳工作奧特點尺以及撿某些萄假定夾的計潤算簡顯圖與并實際條情況引不完懷全相壺符等轟因素。2)計算果公式N-瓶-構件春截面層的內圾力；A-比-構顛件用截換面渠幾霉何禮特勇征配；K1--荷載縱系數(shù)誼；K2-泳-材塘料豪系侄數(shù);K3--調整搬系數(shù)毫；fyk--鋼材鋒的屈怒服強贏度標停準值渡；[竄σ蒼]吩-鋼-鋼瘦材蠻容得許載應昂力b、破近罵似泡概狹率鉆極序限咸狀粥態(tài)蝕設秩計某法（跨現(xiàn)要行嗚鋼支結頸構掙設猜計傾規(guī)頁范(G振B5我00薯17－2跪0蜜0商3湊)）結結構晚的梢工割作叔性嗚能癥可妙用識結餐構侮的“功能床函數(shù)”來描圍述：Z＝g（X1，X2，…，Xn）（1－3）式中和：g（·）-沃-結構柏的功儲能函堂數(shù)；Xi(土i＝1，2垂,…,光n殘)瞞-獨-影廢響迷結坊構叛可學靠的性樣的濾各柱物綢理勤量隆。將仍各掀因輛素犯概惕括屠為淹兩嘗個性綜脆合球隨扔機蘭變萌量-遲-結構撕的抗無力R、作喝用兇效眨應S，則漠公式腥（1紛-卷3）可監(jiān)以寫欣成：Z＝g（R，S）堤＝R－S（1-咽4）在實惰際工倦程結爸構中育，可僚能出凍現(xiàn)下湖列三裂種情隊況：Z＞0表示鑄結構木處于可靠狀態(tài)漢；Z＝0表抓示扶結銅構凝處蘭于極御限狀態(tài)Z＜0表線示財結纏構展處妙于失盟效狀棒態(tài)愉；判斷斗結構嘆是否游可靠豈，要膊看結爪構是然否達孝到極州限狀劉態(tài)，為完此炊，鞋通島常披將償下庭式異：Z＝g段(劫R，S)＝R－S＝0(富1茶-捏5襪)稱傅為極限壁狀態(tài)紀方程。結鉗構懂能紙完辣成紋預昏定券功驚能鋪的五概柿率(可靠并度)用Ps表跌示工，腥則賠：Ps＝P{雜Z≥院0}（1-舞6）結子構節(jié)不掛能單完禮成擺預卡定票功吼能網(wǎng)的井概廟率(失響效捆概賤率)用Pf表黎示秀，禿則泛：Pf＝P單{涉Z得<蛋0｝（1-養(yǎng)7）由軌于吃事喉件欲｛Z握≥世0｝醬與陳事降件{虎Z＜0｝孟是悟對棚立斤事島件拒，針所信以張結蹄構怠的售可押靠秤度照與淹結簡構縱的北失源效走概睡率標滿筋足:Ps＋Pf＝1或Ps＝1-劑Pf（1-固8）因為R和S都是威隨機暖變量熊，且辭假定餐都服仆從正初態(tài)分州布，紐奉由概乒率辨論誰原篩理形知用功顧能冤函比數(shù)Z崗=際R沾-時S也畜服殲從憑正宇態(tài)攀分印布,則:令：Z、R、S的平癥均值蠻分別際為μz、μR、μs，標估準方甘差分別愛為σz、σR、σs，則:f(z)PfμzZ的概率密度曲線Z=R-S

失效可靠因σz＞0，酸故?。阂蚍臉藴收龖B(tài)分布，故上式又可寫成：式中:φ(·)-昂-標很準塌正終態(tài)仗函妻數(shù)施；f(z)μzZ的概率密度曲線PfZ=R-S從圖型中可綿以看艱出β與失懼效概洋率Pf間斥存大在剪著蕩一越一條對遭應固關惱系,即:1)拼.β減候小時，絕陰首影互部危分的面什積增勿大，葬即失盤效概率Pf增大；2焦)樓.β增喊大時，默陰影總部分的顧面遙積汗減征少作，沒亦加即捐失家效概率Pf減規(guī)小。說明β可循以鮮作屑為寫衡秒量酷結構可警靠舉度的松一號個封數(shù)橫量揪指標。β—可恰靠顯度樹指辜標f(z)μzZ的概率密度曲線PfZ=R-S

失效可靠標準正態(tài)分布時與的對應值4.03.17X10-53.71.08X10-43.26.87X10-41.35X10-33.0β的計賠算:將擁式(蝕1愧-威1錯0睬)、(從1賓-箭1枝1喪)代入β的帳定化義式電得緣瑞：c.全姥概傷率禾設繁計秧法對漠結帆構扇的仔各筐種留基蘿本俊變杯量條均促采減用金隨稅機擋變拉量毅或相隨搬機蹤蝶過襲程羅來頁描索述呼，高對透結殼構蹄進狂行販精既確友的收概刮率伴分催析術，飯求暢得弊結縫構問最票優(yōu)害失覆效弦概辯率競作雨為常結近構框可勁靠崇度恢的子直目接餡度齊量叉。二、末鋼結閱構設搶計表叮達式a.采愿用澆以序概噸率瓣理歌論掏為狠基社礎旗的瘦極弟限翼狀汽態(tài)期設會計廊方雁法(疲勞師問題調除外)，用累分項賓系數(shù)栗的表填達式飲進行按計算脈；b大.結柄構庫的閉可桂靠絡度烈用喚可諒靠姐度追指億標抱來筒度夠量本，婚并芳以傘分屈項瞧系尾數(shù)黑的翅形劍式剃考略慮睡。（莊一烤）按承騎載能束力極獨限狀腔態(tài)設共計應贊考損慮閘荷欲載益效露應泡的蜜基德本丑組績合煌或謹偶矩然乘組催合藥進全行蘆荷載（濤效應丈）組竊合，禽采用暗下列橫表達閘式設鉤計：式中陸：γo--結構忽重要齡性系稱數(shù)；S遭--荷叮載名效萌應辣（薦組縮慧合坦）犁的門設至計峽值屋；R否--鋼結福構構黎件或箱連接油材料千抗力檢的設散計值箱。荷牛載霉效食應宣組橋合耕如菠下朝：2卵.由永眨久荷倦載效劈燕應控粒制的角組合刷：3.荷除載驢分敵項漫系肥數(shù)苦取叨值兔如墳下扛：1儲.由可富變荷渠載效致應控祝制的耗組合趙：（1）永停久荷苦載分填項系稼數(shù)當其抵效應俊對結瞎構不之利時--對可弱變荷蠻載效菠應控裝制的舞組合恰，應貝取1菊.賢2脈;--對滑永適久貴荷拋載這效冬應捉控欠制班的懲組證合針，后應夢取1務.靈3不5曾;當其素效應揚對結江構有粗利時--一般極情況霸下應救取1瓜.衰0；--對結玻構的布傾覆偽、滑匙移或活漂浮聲驗算紋，應頓取0專.涌9。（2）可巡壽變荷呆載的瘡分項虛系數(shù)--一廢般蜻情秩況布下奔應淡取1.燒4；-紡-對口標粥準撕值窗大駝于4雹k茄N畜/駱m2的工素業(yè)房棗屋樓默面結首構的活然荷止載鄭標弊準濤值請應告取1.島3。對于當鋼結兔構這撕種單飽一材撓料，起可以革將荷光載效旺應表鉆達式雁用應壟力形去式表執(zhí)示?？勺儤O荷載搞起控扔制作趕用時局：永房誠久棋荷故載起考控旺制鼓作腔用暑時獨：式中：4、鋼嗎結構牌構件刮承載產(chǎn)能力碰極限谷狀態(tài)度設計返表達掘式-晴-鋼凱材減或朝連慌接剝材叼料遙強倚度設呢計撕值。--鋼材倉或連鐘接材造料強庫度標紹準游值。-兵-鋼材答或連買接材抬料抗鏟力分榜項系鈴數(shù)，免對于Q2景35鋼γR=1凡.0販87;耀Q蹄3概4慰5、Q勻3傳9估0、Q4被20鋼γR=1伙.1束11。鋼待結博構鴉規(guī)裕范沫給擠出晚了戶各屠類雖鋼愁材籃和搶連幟接博的深強景度未設掠計餃值腐。(二)正常去使用茄極限緊狀態(tài)1稿.對半于釣正街常訓使跨用錄極旱限偵狀友態(tài)剩，駱要謀求以分醉別德采伏用荷佳載穿的汪標晶準妻組寧合搭、鬧頻綿遇逗組咐合更和強準頌永酷久勝組濤合，并轎使變菌形等嚼不超枕過相苗應的狀規(guī)定好限值突。νG煎k-課-永此久停荷意載險標殘準逼值在結腳構或棟結構筑構件止中產(chǎn)悲生的變密形禍值乞；νQ昨1攪k--第1個可盾變裹荷焰載超的筋標流準辯值在云結苦構份或羨結錯構艱構跳件查中產(chǎn)蓄生柴的寸變鞏形屠值改（憲該笑值菠使擦計吉算碼結汁果槽為刺最漂大如）形；νQ敘i率k--其辟他遼第i個可揉變荷挨載標茶準值滅在結搏構或啄構件筆中產(chǎn)生胃的敬變鬼