PPT钢结构基本原理及设计之绪论

一、钢结构构的特点2.塑性、韧性性好，各向向同性、力力学性能与与力学假定定符合程度度好，抗震震性能好；；1.强度/重量比大；；稳定性3.具可焊性、、易加工制制造、具良良好的装配配性；4.密封性好；；5.可以重复利利用；6.有一定的耐耐热性，但但是耐火性性较差；7.易锈蚀、有有焊接残余余应力；8.低温冷脆。。§1-2钢结构特点点及应用§1-2钢结构特点点及应用工业化程度度高（具可焊性性、易加工工制造、具具良好的装装配性）§1-2钢结构特点点及应用密封性能好好§1-2钢结构特点点及应用耐火性不好好，易锈蚀蚀钢结构通常常在450～650℃温度中就会会失去承载载能力发生很大的的变形，导导致钢柱、、钢梁弯曲曲，因过大大变形不能能使用一般不加保保护的钢结结构的耐火火极限为15分钟左右。。§1-2钢结构特点点及应用A.外包层在钢结构外外表添加外外包层，可可以现浇成成型，可以以采用喷涂涂法。B.充水(水套)空心型钢结结构内充水水是抵御火火灾最有效效的防护措措施。提高钢结构构耐火性的的措施§1-2钢结构特点点及应用屏蔽钢结构设置置在耐火材材料组成的的墙体或顶顶棚内，或或将构件包包藏在两片片墙之间的的空隙里增加少许耐耐火材料或或不增加即即能达到防防火的目的的一种经济的的防火方法法。D.膨胀材料采用钢结构构防火涂料料保护构件件具有防火隔隔热性能好好、施工不不受钢结构构几何形体体限制等优优点一般不需要要添加辅助助设施，涂涂层质量轻轻，美观先进防火技技术措施。。§1-2钢结构特点点及应用1.大跨度结构构有空间桁架架、网架、、网壳、悬悬索、张弦弦梁、拱架架和框架等等二.钢结构的应应用国家大剧院院§1-2钢结构特点点及应用北京中华世世纪坛§1-2钢结构特点点及应用2.工业厂房鞍钢1700连铸主厂房房工程鞍钢大连镀镀锌线主厂厂房工程§1-2钢结构特点点及应用3.受动力荷载载作用的结结构（桥梁梁、吊车梁梁）§1-2钢结构特点点及应用深圳地王大大厦4.多层与高层层结构香港中银银汇丰银行行§1-2钢结构特特点及应应用上海环球球金融中中心根据设计计方案，，大厦高高492米、101层，建成后其其高度将将超过目目前居世世界第一一的马来来西亚大大厦（高高452米）。§1-2钢结构特特点及应应用青岛电视视塔5.高耸结构构神州飞船船发射塔塔§1-2钢结构特特点及应应用多伦多电电视塔多伦多电电视塔东方明珠珠§1-2钢结构特特点及应应用6.可拆卸移移动结构构应用于建建筑、铁铁路、公公路、水水利、商商业、旅旅游和军军事等领领域的办办公室、、指挥部部、宿舍舍、会议议室、仓仓库、商商店及各各种临时时用房。。§1-2钢结构特特点及应应用7.容器和管管道§1-2钢结构特特点及应应用各种筒仓仓南京扬子子石化化化工厂§1-2钢结构特特点及应应用配以零件件、扣件件、门窗窗等形成成比较完完善的建建筑体系系，即轻轻钢结构构体系。。体系由由工厂制制作，现现场按要要求拼装装形成。。具有自自重轻，，建设周周期短，，适应性性强，外外表美观观，造价价低，易易维护等等特点。。由于自自重轻，，也降低低了基础础的造价价。8.轻型钢结结构彩钢板作作屋面和和墙面薄壁型钢钢作檩条条和圈梁梁H型截面做做柱与梁梁现场用螺螺栓或焊焊接门式钢架架为主要要结构的的一种建建筑§1-2钢结构特特点及应应用厂房、库房、体育馆展览馆机场机库库已建和在在建的浦浦东国际际机场、、首都国国际机场场、萧山山国际机机场、成成都双流流国际机机场等重重要工工程。§1-2钢结构特特点及应应用全钢结构构无吊车车砼柱+钢屋盖排排架结构构§1-2钢结构特特点及应应用多层循环环类停车车设备§1-2钢结构特特点及应应用9.钢与混凝凝土组合合结构黑龙江省省联通大大厦§1-2钢结构特特点及应应用1.传统的容容许应力力法和最最大荷载载法（统统称单单系数法法）20世纪初~五十年代代前言、钢钢结构构设计方方法的发发展演变变最大荷载载法也称称极限荷荷载法SK是容许荷荷载产生生的荷载载效应；Rb是结构构构件的破破坏抗力力。§1-3钢结构的的设计方方法§1-3钢结构的的设计方方法2.三系数极极限状态态设计法法五十年代代~七十年代代将一个安安全系数数分解为为三个系系数：超载系数数材料均质质系数工作条件件系数特点------------提出两种种极限状状态：（1）承载力力极限；；（2）正常使使用极限限状态。。§1-3钢结构的的设计方方法3.半概率极极限状态态设计法法八八十年年代~SK是荷载效效应标准准值；Rk是结构构构件抗力力标准值值。K1荷载系数数（1.23)K2材料系数数(3号钢K2为1.143，16Mn钢为1.175)K3调整系数数(一般等于于1)令是构件截面的的几何特征§1-3钢结构的设计计方法公式形为容许许应力法表达达式，实为半半概率半经验验的极限状态态设计法。缺点：系数大小并不不反映可靠度度，例如3号钢K=1.41，16Mn钢K=1.45，并不说明用16Mn的结构比3号钢安全。§1-3钢结构的设计计方法1.3.1概率极限状态态设计法将影响结构功功能的诸因素素作为随机变变量，认为任任何设计都不不能保证绝对对安全，而是是存在一定风风险，只要失失效概率小到到可接受的程程度，可认为为结构是安全全的。思想：半概率法近近似概率率法全全概率法§1-3钢结构的设计计方法结构的功能要要求结构在规定的的设计使用年年限内应满足足的功能有：：(1)正常施工和正正常使用时，，能承受可能能出现各种作作用；(2)正常使用时具具有良好的工工作性能；(3)正常维护下具具有足够的耐耐久性；(4)在设计规定的的偶然事件（（如地震、火火灾、爆炸、、撞击等）发发生时及发生生后，仍能保保持必须的整整体稳定性。。§1-3钢结构的设计计方法二.结构的可靠度度结构在规定的的时间内，规规定的条件下下，完成预定定功能的概率率。一般建筑物的的设计基准期期为50年。三.结构的极限状状态极限状态-整个结构或结结构的一部分分超过某一特特定状态就不不能满足设计计规定的某一一功能要求。。承载力极限状状态强度破坏、疲疲劳破坏、结结构和构件丧丧失稳定。(2)正常使用极限限状态影响结构、构构件和非结构构构件正常使使用或耐久性性能的局部损损坏。§1-3钢结构的设计计方法R、S受许多随机因因素影响而不不具确定性。。结构可靠度定定义：结构在在规定时间内内，在规定条条件下，完成成预定功能的的概率。

>0可靠1.结构功能函数

Z=R-S=0达极限状态<0失效状态结构抗力荷载对结构的综合效应四.概率极限状态态设计原理§1-3钢结构的设计计方法结构可靠度失效概率归并R、S两个基本变量量，设二者都都服从正态分分布，这样Z也是正态随机机变量。平均值标准差2.失效概率可靠靠指标§1-3钢结构的设计计方法可靠指标μ表示平均值，，确定曲线位位置；σ表示离散程度度，确定形状状。只要二者者确定，正态态分布f(z)就确定令：f(z)Zβ指标确定了f(z)的分布，由其其可确定失效效概率Pf§1-3钢结构的设计计方法半概率法是分分别考虑荷载载效应与抗力力的变异性，，概率法是用用可靠指标将将荷载与抗力力的变异性对对结构的影响响联合考虑。。五.设计表达式按照概率表达达式不符合人人们习惯将公式转化为为设计人员熟熟悉的分项系系数设计式：：Z=R－S1.承载力极限状状态表达式§1-3钢结构的设计计方法根据结构功能能要求，进行行承载能力极极限状态设计计时，应考虑虑作用效应的的基本组合，，必要时应考考虑作用效应应的偶然性（（如火灾、爆爆炸、撞击、、地震等偶然然事件的组合合）(1)基本组合可变荷载效应应控制的组合合：结构重要性系系数荷载效应值分项系数组合值系数§1-3钢结构的设计计方法构件本身的承承载能力（抗抗力）R是材料性能和和构件几何因因素的函数：：材料强度的标标准值抗力分项系数数几何因素（截截面积或截面面抵抗矩）材料或连接设设计强度§1-3钢结构的设计计方法永久荷载效应应控制的组合合：对于一般排架架、框架结构构，可采用简简化式计算：：

由可变荷荷载效应控制制的组合：由永久荷载效效应控制的组组合，仍按上上式进行计算算§1-3钢结构的设计计方法(2)偶然组合极限状态设计计表达式宜按按下列原则确确定：偶偶然作用的的代表值不乘乘分项系数；；与偶然作用用同时出现的的可变荷载，，应根据观测测资料和工程程经验采用适适当的代表值值具具体的设计表表达式及各种种系数，应符符合专门规范范的规定。2.正常使用极限限状态表达式式结构只考虑荷荷载的标准组组合，其设计计式为：§1-3钢结构的设计计方法§1-4钢结构的新发发展1.4.1结构用钢的新新发展高强强度度高高性性能能钢钢、、低低屈屈服服点点钢钢和和耐耐火火钢钢的的开开发发和和应应用用Q420钢，，该该钢钢材材(15MnVN)已应应用用在在九九江江长长江江大大桥桥建建设设压型型钢钢板板薄薄壁壁型型钢钢应应用用网架架和和网网壳壳结结构构张弦弦桁桁架架悬挂挂结结构构变截截面面轻轻钢钢门门式式刚刚架架金属属拱拱型型波波纹纹屋屋盖盖钢-混凝凝土土组组合合结结构构和和混混合合结结构构1.4.2新型型结结构构体体系系的的应应