【2017年整理】钢结构基本原理.ppt

本章内容： 1.1 钢结构的特点和应用范围 1.2 钢结构的设计方法 1.3 钢结构的发展 由钢板、热轧型钢、冷加工成型的薄壁型钢以及钢索制成的工程结构称之为钢结构。 钢结构（steel structure）有以下特点： (5)钢结构耐热 但不耐火 温度 150℃时，钢材的物理力学性能变化很小，温度达到250℃左右时，钢材的抗拉强度提高而塑性降低，冲击韧性下降，材料变脆；当温度300 ℃时，钢材的屈服点和极限强度急剧下降；到达600℃左右时，强度接近于零。故当结构表面长期受辐射热达150℃以上或在短时间内可能受到火焰作用时，须采用隔热和防火措施。 应用范围：在房屋建筑中，以下情况宜采用钢结构：(1)重型厂房结构：如冶炼厂的平炉车间、热轧车间、混铁炉车间；重型机械厂的铸钢车间、锻压车间、水压机车间；造船厂的船体车间；飞机制造厂的装配车间等。(2)大跨度房屋的屋盖结构：如飞机库，体育馆，展览厅，影剧院，大型交易市场等屋盖结构。(3)高层及多层建筑：钢结构由于结构自重轻、构件体积小、装配化程度高，对高层结构（high-rise structure）特别有利。此外，钢结构还适用于多层工业厂房（industrial plant building），如炼油工业中的多层多跨框架等。 (4)轻型钢结构 轻型钢结构（light steel structure）是由冷弯薄壁型钢、薄壁钢管或小角钢，圆钢等组成的结构。 (5)其他结构1）塔桅结构2）板壳结构3）桥梁结构4）移动式结构 1.2 钢结构的设计方法 1.2.1 基本要求 1.2.2 设计方法及其发展（1）容许应力设计法 容许应力设计法（allowable stress design method），即把钢材可以使用的最大强度，除以一个安全系数，作为结构设计时容许达到的最大应力——容许应力。表达式为： 式中：K1——荷载系数;K2——材料系数; K3——调整系数。其他符号同前。 （4）全概率极限状态设计法 即将影响结构安全的各种因素分别采用随机变量或随机过程的概率模型来描述，对整个结构体系进行精确的概率分析后，用求得的失效概率直接度量结构的安全性。此法需大量的技术资料，目前尚不具备条件，世界各国都还尚未列入规范。随着分析理论的发展和各种技术资料的丰富与积累，最终必将采用全概率设计法。半概率极限状态设计法，近似概率极限状态设计法和全概率极限状态设计法也称为概率极限状态设计法的三个水准。 1.2.3概率极限状态设计法(1)结构的极限状态：当结构或构件超过某个特定的状态，就不能满足设计规定的某一功能要求时，则此特定状态称为该功能的极限状态。极限状态分为两类： a.承载能力极限状态:包括：强度破坏、疲劳破坏、不适于继续承载的变形、失稳、倾覆、变为机动体系等状态。  b.正常使用极限状态:包括：影响正常使用或外观的变形、影响正常使用的振动、影响正常使用或耐久性的局部破坏等状态。 其失效概率为: SGK——按永久荷载标准值计算的荷载效应值；SQ1k、SQik——按第一个和其它任意第个可变荷载标准值计算的可变荷载效应。 ψci——第i个可变荷载的组合值系数,按《建筑结构荷载规范》的规定采用；  ψ——简化设计表达式中采用的荷载组合系数，一般情况取0.9，只有一个可变荷载时取1.0； R(·)——结构构件的抗力函数 gR——结构构件的抗力分项系数，其值应符合相关《规范》对各类材料的规定； fk——材料性能的标准值； 钢结构的发展，与钢铁产量和钢铁冶炼技术有着密切的关系。我国是最早用钢铁建造桥梁等承重结构的少数几个国家之一 。 18世纪欧洲工业革命以后，我国由于长期受封建主义社会制度的束缚，特别是1840年鸦片战争以后，钢结构发展非常缓慢，与欧美各国差距拉大。但在这段时期，也建造了一些钢结构厂房、桥梁等工程。 1949年新中国成立以后，钢结构的设计理论、学术水平、制造和安装技术都有了很大的提高，建造了大量的钢结构厂房和民用建筑，其规模和技术难度上都接近世界先进水平。 1978年改革开放以来，经济发展迅速，钢产量迅速增长，钢结构得到了很大的发展和运用。 研究方向 （1）低合金钢等优质高强钢材的研制和应用； （2）结构设计理论与方法的研究； （3）轻型钢结构的研究和应用； （4）钢与混凝土组合构件的研究和应用； （5）高层钢结构的研究； （6）空间结构的研究和应用。 1961年建成的北京工人体育馆 1967年9月建成的北京首都体育馆 钢结构的发展 Evaluation only. Created with Aspose.Slides f