1绪论

钢结构SteelStructures课程目录1.绪论2.钢结构材料3.钢结构连接4.钢构件的稳定5.轴心受力构件6.受弯构件7.拉弯与压弯构件8.单层厂房结构9.大跨度房屋结构10.多高层房屋结构1.绪论钢结构是由钢板、型钢、冷弯薄壁型钢等通过焊接或螺栓连接所组成的结构。1.1钢结构的特点（1）钢材强度高，塑性、韧性好（2）钢结构重量轻1.绪论强度高→垮度大、截面薄小→稳定＋刚度控制塑性好，结构不会由于偶然超载而突然断裂韧性好，具有良好的动力工作性能→地震区采用钢结构有利。重量轻，材料的比强度（fu/γ）大。混凝土：(1.25～2.4)×106钢：(3.10～4.9)×1061.绪论（3）材质均匀，较符合力学模型（4）制作简便，施工工期短（5）钢结构密闭性较好（6）钢结构耐腐蚀性差（7）钢材耐热但不耐火（8）低温脆性断裂1.绪论温度影响低温，可能发生脆性断裂；中温，小于200ºC性能较稳定；高温，超过200ºC强度减小蓝脆；600ºC后无承载力。防火措施：涂料，漆，外包混凝土1.绪论1.2钢结构的应用与发展1.2.1钢结构的应用钢结构的合理应用范围＝f（钢结构特性，钢产量）钢结构具有良好、丰富的建筑艺术表现力。我国钢产量的发展00.511.522.533.544.5194919901995199619982000200220032004200520061.绪论中国产钢量连续八年世界第一；建筑用钢占钢产量的30%左右；钢结构的用钢量只占建筑用钢的1.5%左右。结论：钢结构发展空间很大建筑技术政策：积极发展钢结构1.绪论工业与民用建筑的钢结构应用范围：（1）工业厂房1.绪论1.绪论1.绪论（2）大跨结构飞机库（车间）；大会堂；体育馆；展览馆等鸟巣Q460E钢材是国内钢厂为了“鸟巢”专门研制的，在国家标准中，Q460系列的钢最大厚度只是100毫米，但根据实际情况所需，“鸟巢”使用的钢板厚度史无前例地达到110毫米。“鸟巢”外部钢结构的钢材用量为4.2万吨，整个工程包括混凝土中的钢材、螺纹钢等，总用钢量达到了11万吨，全部为国产钢。1.绪论（3）高耸结构电视塔；输电线塔；钻井塔；无线电接收桅（wei）杆等。广州新电视台，610m，世界第一1.绪论4）多高层建筑骨架帝王大厦（84层），京广大厦（53层）金茂大厦（88层）金茂大厦是目前中国第二，世界第五高楼。由美国S.O.M公司设计占地面积２.４万平方米，高４２０.５米主楼有８８层，裙房有６层，地下室３层总建筑面积２９万平方米。位于前十名的超高层建筑分别是（2006年10月）：一、101大厦，高度508米，位于台北（2004年11月竣工）二、佩重纳斯大厦(1、2号大厦)，高度452米，位于吉隆坡；三、西尔斯大厦，高度443米，位于芝加哥；四、金茂大厦，高度420米，位于上海；五、世界贸易中心大厦(1、2号大厦)，高度417米，位于纽约；(在9.11恐怖分子袭击事件中倒塌)六、帝国大厦，高度381米，位于纽约；七、中环广场大厦，高度374米，位于香港；八、中国银行大厦，高度369米，位于香港；九、T／C大厦，高度374米，位于高雄；十、阿摩珂大厦，高度346米，位于芝加哥；十一、约翰·汉考克大厦，高度344米，位于芝加哥。台北消息(2004年12月17日）：台北101大楼除了拥有世界最高楼的纪录外，昨天又拿下另一个世界第一。101大楼内部两部观光电梯，经过英国吉尼斯世界纪录见证中心认定后，成为目前世界上最快速的电梯，由地面直达89楼，只要37秒，相当于时速60多公里。由崇友实业安装在台北101大楼的两部东芝观光电梯，是目前世界最快速的电梯，分速为1010米，时速逾60公里，比起第二名的日本横滨地标大楼高速电梯分速750米速度，遥遥领先。帝王大厦高325米，81层1996年建成高达328米的，是深圳最高楼宇与标志性建筑时间名称高度(m)１９９０年北京京广中心208１９９６年深圳地王大厦383.951９９８年上海金茂大厦420.5王府井明车港1.绪论（5）板壳结构油库；油罐；煤气库；高炉；管道等。（6）可拆移结构（7）轻型钢结构（8）货架本工程由椭圆穹形结构的主体建筑中心主体建筑由外部围护结构和歌剧院（2416席）、音乐厅（2017席）和戏剧院（1040席）、公共大厅及配套用房组成。工程总占地面积11.893hm2，总建筑面积149520m2，总投资26.8838亿元1.绪论（8）组合结构钢管混凝土柱组合梁深圳赛格广场广州北京路名盛广场赛格广场总建筑面积约157953m2地下室四层，16.5m，地上六十六层，高约278.60m全部采用钢管混凝土柱1.绪论1.2.2钢结构的发展材料：铁钢低合金；型钢（H形钢）连接：销钉铆钉螺栓焊接＋高强螺栓结构形式：桥塔工业与民用建筑规范：TJ－74GBJ17－88GB50017-20021.绪论今后发展的趋势：1．高性能钢材的研究与应用；2．设计准则进一步完善；3．稳定理论的进一步发展；4．预应力钢结构。用部分高强钢材代替部分普通钢材，以节省钢材；5．空间结构的研究；6．组合结构的研究与应用；7．高层钢结构的研究与应用。1.绪论1．3钢结构的设计方法《钢结构设计规范》采用以概率为基础的近似概率极限状态设计法。结构设计的目的是使所设计的结构满足各种预定功能要求并具有适当的可靠性。1.绪论1.结构的功能要求与结构可靠度（1）安全性——结构应能承受正常施工和正常使用时可能出现的各种荷载、外加变形等的作用，在偶然事件发生后，能保证整体稳定性，不致倒塌。（2）适用性——结构在正常使用荷载下，应具有良好的工作性能。如不发生影响结构正常使用的过大的变形等。1.绪论（3）耐久性——结构在正常维护下，随时间变化仍能满足预定功能要求，如锈蚀而影响寿命等。以上三方面的功能要求可以概括为结构的可靠性。可靠性——指结构在规定时间内、规定条件下完成预定功能的能力。可靠度——度量可靠性的指标。随着国家的富强、国民经济的发展，结构可靠度将逐渐提高。1.绪论2.结构的极限状态作用—使结构产生内力、变形、应力、应变的所有原因。直接作用—施加在结构上的荷载。间接作用—引起结构外加变形和约束变形的其他作用。如地震、基础沉降、温度变化、焊接等。1.绪论作用是随机变量作用效应（S）——结构上的作用引起的结构或其构件的内力和变形。由于作用是随机变量，所以作用效应也是随机变量。结构抗力（R）——结构或构件承受作用效应能力。由于结构抗力是材料性能、几何参数及计算模式的函数，都是不确定的，因此结构抗力也是随机变量。1.绪论结构或构件的极限状态——结构或构件能够满足设计规定的某一功能要求的临界状态。承载力极限状态（第一极限状态）——结构或构件达到最大承载力（如强度、稳定、疲劳）或不适于继续承载的巨大变形（如塑性变形）。正常使用极限状态（第二极限状态）——结构或构件达到正常使用或耐久性的某项规定限值，如挠度等。1.绪论3.采用分项因数的极限状态设计法现行规范的规定:可变荷载效应控制的组合fψγγγγ)(QiKiciQin2Q1Q1GKG0一般排架、框架结构可简化为fγγγ)(QiKiQin1GKG01.绪论式中0──结构重要性因数G——永久荷载分项因数Q——可变荷载分项因数ci——组合值系数永久荷载效应控制的组合fψγγγ)(QiKciQin1GKG01.绪论抗力fγfRRK经统计计算Q235R=1.087Q345、Q390和Q420R=1.1111.绪论第二极限状态：不考虑分项系数，荷载采用标准值][QiKn2iciQ1KGKvvψvv计算强度、稳定及连接等第一极限状态问题用荷载的设计值，疲劳、变形用荷载的标准值。