钢结构设计基本原理.ppt

凌云

安徽理工大学土木建筑学院钢结构课程的学习方法本课程的内容学习参考书第一章绪论1.1钢结构的特点2.塑性(plasticity)、韧性(toughness)好可焊性是钢结构的独特优点。由于钢材的可焊性解决了钢结构的制作问题，致使钢结构连接大为简化，可制造各种复杂形状的结构。当然焊接也将产生残余应力、残余变形以及热影响区脆性等问题。6.密闭性好钢材当辐射热温度低于150℃时，钢材的主要性能变化很小。因此，其耐热性能较好。当温度超过150℃时，材质性能有所变化，需采取隔热措施，当温度达到600℃左右，钢结构会瞬间崩溃，完全丧失承载力。因此，耐火性能差，必须采取一定的防火措施。美国世贸大楼的坍塌充分说明了钢结构耐火性能差是一致命缺憾。1.2钢结构的应用1.工业厂房(industrialfactorybuilding)3.高层结构(high-risestructure)5.容器、贮罐、管道重型厂房结构
西安变压器厂（400t吊车）厂房结构大跨建筑

上海体育场位于北京人民大会堂西侧，西长安街以南，总占地面积近12公顷，总建筑面积近15万平方米，总投资26.88亿元。
该工程外部围护结构为钢结构网壳，是半椭圆球形，东西长轴212.2m，南北短轴143.64m，总高度46.285m。内设歌剧院（2416席）、音乐厅（2017席）及戏剧院（1040席）及公共大厅等。屋面采用钛金属板，整个网壳外环绕人工湖（35500m2）,各种通道及入口均设在水下。由设计法国巴黎机场航站楼的安德鲁建筑师设计，北京市建筑设计研究院参与主体设计，整体结构用钢量达6750t，195kg/m2。国家体育场建筑体形上像鸟巢。可容纳8万人。平面为椭圆形,长轴340m，短轴292m。屋盖中间有一个146m×76m的开口，这部分将设计成开合屋盖。采用加肋薄壁箱形截面，总用钢量达16万t。国家游泳中心——水立方
建筑面积79532㎡；
投资：大约为10.2亿RMB多层房屋多层房屋上海环球金融中心上海金茂大厦央视新台址大连远洋大厦台北101大厦高耸结构
电视塔、微波塔、通讯塔等236m高青岛广播电视塔陕西铜川天然气公司
1000立方米天然气球罐壳体结构桥梁结构桥梁结构其它钢结构1.3钢结构的设计方法一容许应力法(allowablestressmethod)容许应力法，作为一种传统的设计方法计算简便，目前许多国家在不同的规范中仍在采用。但此设计方法采用定值的安全系数考虑不确定诸因素的影响不科学，不能定量度量结构的可靠度，而且给人一种误导，只要有安全系数结构就百分之百可靠。目前，我国《钢结构设计规范》（GB50017-2003）中，只有结构构件或连接的疲劳强度计算采用此方法。二极限状态设计法(limit-statedesignmethod)2.极限状态(limitstate)定义及分类结构或构件达到正常使用的某项规定极限值时的极限状态。包括静载下的过大变形、动载下的剧烈振动及耐久性问题。式中：R—结构的抗力；S—荷载效应。实际工程中，随着条件的不同，Z有三种可能性：当Z﹥0结构处于可靠状态；当Z=0结构达到临界状态，即极限状态；当Z﹤0结构处于失效状态。结构的可靠度及失效概率为：结构的可靠度：Ps=P(Z≥0)(1-3)结构的失效概率：Pf=P(Z≤0)(1-4)两者关系：Ps+Pf=1(1-5)4.设计方法表达式(i)由可变荷载效应控制的组合：控制作用者；—可变荷载的组合值系数；—参与组合的可变荷载数；—钢材的强度设计值。，为钢材屈服点，为抗力分项系数，对于Q235钢：1.087；对于Q345、Q390和Q420钢：=1.111。但对于端面承压和连接，则，其中为极限强度，=1.538式中：—永久荷载标准值在结构或结构构件中产生的变形值；—超控制作用的第一个可变荷载的标准值在结构或结构构件中产生的变形值；—其他第个可变荷载标准值在结构或结构构件中产生的变形值；—结构或结构构件中的容许应力值。1.4钢结构的发展方向钢结构的发展铁塔作为古代的一种宗教建筑，如建于967年的广州光孝寺东铁塔，共7层，塔身高6.35m；建于1061年的湖北荆州玉泉寺铁塔（图1.3），共17层，塔身高17.9m；山东济宁铁塔寺铁塔；江苏镇江甘露寺铁塔等，均以独特的建筑造型和超凡的冶金技术，展示了我国劳动人民的聪明智慧和我国古代金属结构的辉煌成就！图1.1兰津桥18世纪末工业革命在欧洲兴起，冶金技术的发展使钢结构在欧美的应用快速增长。18世纪80年代熟铁型材问世，19世纪30年代采用轧制方法制造铁轨，19世纪20～30年代铆钉连接技术导致铆接熟铁结构的诞生。如1889年采用熟铁建成的高度321m的巴黎埃菲尔（Eiffel）铁塔（图1.4）。1856年和1867年相继发明转炉和平炉冶炼工艺，软钢时代到来。从