钢结构讲义1a.ppt

钢结构,主讲人：李凤臣,参考资料钢结构设计规范GB500172003建筑结构荷载规范GB500092001钢结构魏明钟主编武汉工业大学出版社钢结构钟善桐主编中国建筑工业出版社钢结构复习与习题何敏娟主编同济大学出版社,第一章概述,1.1钢结构的发展历史公元前200年，秦始皇时代，铁造桥墩；公元65年，汉明帝，铁链悬桥（兰津桥）济宁寺甘露寺大渡河铁索桥广州中山纪念堂圆屋顶钱塘江大桥南京长江大桥首都体育馆上海体育馆大型企业厂房,300年前,上世纪30年代,上世纪5060年代,中国国际贸易中心京广中心大厦深圳发展中心地王商业大厦亚运会场馆现在，金茂大厦421m,环球金融中心460m帝国大厦381m新加坡双塔大厦450msearstower443m世界贸易中心402m结论：材料：连接：结构形式：,上世纪80年代后,国外,桥,销钉,钢,锻铁,铸铁,铆钉,工业与民用建筑,塔,焊接,螺栓,金茂大厦421m,台北101大厦448/508,环球金融中心,新加坡双塔大厦95层,世贸中心,英国伦敦千年穹顶D320m,02年世界杯韩国大邱体育场,国家大剧院,上海八万人体育场,上海八万人体育场施工现场组合钢管悬挑空间桁架70m多,澳门东亚运动会体育馆,澳门东亚运动会体育馆亚洲跨度最大的桁架,上海南站钢结构圆屋顶D265m,东海大桥钢结构工程长31km海上段28km桥宽31.5m,336m300+24m,1.2钢结构的特点和应用范围特点1.自重轻、承载力高；2.钢材的塑性和韧性好；3.接近于匀质等向体；4.焊接性能；5.不渗漏；6.制造简便、施工方便、具有良好的装配性；,7.耐腐蚀性差；涂防腐漆混凝土包裹8.耐热好，防火差。t150，性能变化大t600，强度为0防火涂料混凝土包裹二.应用范围1.工业厂房跨度、柱距较大，有100t以上重级或中级工作制吊车梁，有热辐射的厂房。现什么厂房都可采用。2.大跨结构体育馆、会馆,解决办法,解决办法,钢屋架,网架、网壳、悬索,周围温度超过150，采取防护措施,厂房,3.高耸结构和高层结构4.受动力荷载作用的结构5.容器与管道6.可拆卸和移动的结构7.其它。如海洋平台、码头、输煤栈桥等。总之，采用钢结构，工期短、造价高，应从综合经济效益来考虑。1.3钢结构的设计方法钢结构设计时，必须满足一定的设计准则，即在满足功能要求的前提下，做到安全可靠、技术先进、确保质量和经济合理。,一.安全系数法安全系数凭经验而定，因而不同构件的安全度不可能相同，故不合理。注意：疲劳计算还采用此法。二.极限状态设计法当结构或其组成部分超过某一特定状态，就不能满足设计规定的某一功能要求时，此特定状态就称为该功能的极限状态。,构件中应力,容许应力,极限状态：,指结构或构件达到最大承载能力或是出现不适于继续承载的变形。包括静力强度、动力强度、稳定、倾覆等。整个结构或结构的一部分作为刚体失去平衡；如倾覆。结构构件或连接因超过材料强度而破坏（包括疲劳强度），或因过度变形而不适于继续承载；结构转变为机动体系；结构或结构构件丧失稳定；地基丧失承载能力而破坏。指结构或构件达到正常使用或耐久性的某项规定限值。,具体为,承载力极限状态：,正常使用极限状态：,影响正常使用或外观的变形；影响正常使用或耐久性的局部损坏（包括裂缝）；影响正常使用的振动；影响正常使用的其它特定状态。,具体为,（1）承载力极限状态ZR-S0SR其中：RK：抗力标准值；：材料抗力分项系数；fd：材料强度设计值；S取值：由活荷载效应控制的组合由恒荷载效应控制的组合偶然设计状况（如撞击、爆炸、火灾等）,引入结构重要性系数,1.1重要,0.9次要,1.0一般,fK：钢材强度标准值；,A：截面几何因素。,应考虑,偶然组合：,基本组合,取不利组合,式中：永久荷载的分项系数；：第个可变荷载的分项系数；SGK：按永久荷载标准值GK计算的荷载效应值；：按可变荷载标准值计算的荷载效应值；：可变荷载的组合值系数（查规范）。对框架、排架公式简化：,或,仍用（）式,（）,取不利组合,注：基本组合中的设计值适用于荷载与荷载效应线性的情况；SQ1K无法判断时，轮次以各可变荷载为SQ1K，然后取不利者；当考虑以竖向的永久荷载效应控制的组合时，可变荷载仅取竖向荷载；取值：=1.2（可变荷载效应控制时）=1.35（永久荷载效应控制时）当效应对结构有利时：1.0=1.4=1.3(工业楼面活荷标准值4kN/m2)（2）正常使用极限状态SC式中：C：结构或构件达到正常使用要求的规定限值。,当效应对结构不利时,取值：,S取值：标准组合：频遇组合：准永久组合：钢结构只考虑荷载的标准组合。准永久组合适用于钢与混凝土组合梁，另外还得考虑标准组合。1.4钢结构的发展1.高效能钢材的研究和应用；提高承载力：H型钢耐腐蚀钢、耐火钢。2.设计准则的进一步完善；现行准则还仅是构件或某一截面的可靠度。,准永久值系数,应考虑,Q235,Q345,Q390,Q420,强度更高,3.构件和结构稳定理论的进一步研究；构件稳定研究的很多，结构体系稳定研究的不够。4.大跨度结构、高层结构、轻型钢结构的研究；5.组合结构的研究组合梁钢管混凝土1.5钢结构设计中的主要问题1.钢材材质