钢结构第一章绪论

钢结构基本原理合肥工业大学土木建筑工程学院建筑工程系 陈志敏本课程的基本要求了解钢结构的应用和发展概况,掌握钢结构的特点；理解“钢结构”的计算方法；掌握钢结构用钢的主要性能及其主要影响因素，并能正确地选择钢材；了解杆件和板件稳定的基本理论，理解影响稳定性的主要因素及提高稳定性的措施；掌握各种连接（焊接、螺栓连接）和各类构件(梁、柱和屋架)的工作性能、破坏特征及其设计的基本方法。6.理解构件间的连接方法、力的传递方式和过程以及构造原则；熟悉与土木工程相关的钢结构设计规范。规范:钢结构设计规范

（GB50017-2003)钢结构工程施工质量验收规范

（GB50205-2001)《钢结构》魏明钟主编武汉理工大学出版社《钢结构》陈绍蕃主编建筑工业出版社《钢结构设计原理》肖亚明主编合肥工业大学出版社《钢结构》董卫华主编高等教育出版社第一章

绪

论大纲要求掌握钢结构的特点和钢结构的应用范围。理解钢结构按极限状态的设计方法，掌握其设 计表达式的应用。了解钢结构在我国的发展趋势。钢结构——由单一材料钢材制造而成的承重骨架。钢板钢材

型钢钢索焊缝连接连接铆钉连接螺栓连接梁钢构件柱桁架网架等钢结构(二）热轧型钢工字钢工字钢根据截面高度h及厚度分类a(或b、c)例如：I32a、I63c、QI20槽钢槽钢根据截面高度h及厚度分类a(或b、c)3.角钢∠肢宽度×肢厚度等肢角钢∠长肢宽度×短肢宽度×肢厚度不等肢角钢4.H型钢分为：宽翼缘HW、中翼缘HM、窄翼缘HN三种表示方法：HW(HM、HN)高度×宽度×腹板厚度×翼缘厚度

(mm)例如：HW100×100×6×8HW300×300×10×15HM340×250×9×14HN100×50×5×7bht1t2tD5.钢管表示方法：Φ外径×壁厚分为无缝管和焊接管1、冷弯薄壁型钢壁厚1.5~5mm2、压型钢板壁厚0.4~2mm§1-1钢结构的特点和应用范围一、钢结构的特点1、钢材的强度高、塑性好、韧性好(1)强度：材料抵抗破坏的能力。钢材Q235的屈服点：fy

=235

N/mm2混凝土的屈服点：fy=21.4

N/mm2（2）塑性：材料在破坏前的变形能力。钢构件在破坏前产生较大的塑性变形，可以及时察觉,加以补救。所以钢结构很少会因偶然超载而突然断裂。（3）韧性：材料抗冲击脆断的能力、对动荷载的适应能力、断裂前吸收能量的能力。韧性指标：冲击功Cv塑性和韧性是概念上完全不同的两个物理量。塑性——承受静力荷载时，材料吸收变形能的能力。塑性好，会使结构一般情况下不会由于偶然超载而

突然断裂，给人以安全保证；韧性——承受动力荷载时，材料吸收能量的多少。韧性好，说明材料具有良好的动力工作性能。2、钢结构的重量轻、跨越能力强钢材的强度比其他材料高得多，结构需要的构件截面小,因而整个结构自重较轻，便于运输和吊装，可跨越更大的跨度。钢容重：7、85t/m3，混凝土容重:2、4t/m3.a=容重/强度,

a越小，结构相对越轻。钢材：a=1.7～3.7×10-4/m；木材：a=5.4×10-4/m；钢砼：a=

18×10-4/m；澳大利亚啤酒中心3、材质均匀、各向同性，与力学计算的假定相吻合，计算结果精确可靠。4、钢材具有可焊性、密封性。5、钢结构制造简便、拆卸搬运方便，施工周期短。6、钢材耐腐蚀性差措施：涂防锈漆、镀锌等7、钢材耐热但不耐火钢材受辐射热低于200oC时，其主要力学性能降低不多。超过200oC时，材质变化较大，强度降低，发生蓝脆和徐变现象。600oC时，钢材进入塑性状态，强度降为零，失去承载能力。当钢材表面温度超过150oC时，应采取隔热防护措施。8.钢材在低温时脆性增大（低温冷脆）二、钢结构的应用1、大跨度结构结构跨度大时，结构自重在全部荷载中所占的比重就越大，减轻结构自重就有明显的经济效果。网架结构拱结构桥梁2、重型工业厂房单层厂房多层工业厂房金陵石化总厂帝王大厦3.高层建筑与高耸结构金茂大厦88层420米北京财富中心4.道路、桥梁结构活动车库5.可拆卸、移动房屋及移动结构(1).波纹拱壳结构6.

轻型房屋钢结构(2)门式刚架结构7、板壳结构及其他结构构筑物建筑小品§1-2

钢结构的设计方法一、钢结构的极限状态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。结构的极限状态分为下列两类：（1）承载能力极限状态：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。包括构件和连接的强度破坏、疲劳破坏、丧失稳定、倾覆、结构变为机动体系或出现过度的塑性变形。（2）正常使用极限状态：结构或构件达到正常使用或耐久性能的某项规定限值。包括出现影响正常使用或影响外观的变形、影响正常使用的振动、出现影响正常使用或耐

久性能的局部损坏。二、概率极限状态设计法钢结构设计除疲劳计算外，采用以概率理论为基础的极限状态设计方法，用广大设计人员所习惯的分项系数设计表达式。结构安全可靠的条件：荷载对结构的综合效应S≤结构抗力R设计表达式：（1）承载能力极限状态当采用荷载效应的基本组合（只考虑永久荷载和可变荷载而不考虑偶然荷载参与的组合）时，设计表达式取下列各式的最不利者：1）由可变荷载效应控制的组合：γ0（γGSGK+γQ1SQ1K+∑ψCiγQiSQiK）≤RK

/γR2)由永久荷载效应控制的组合：γ0（γGSGK+∑ψCiγQi

SQiK）≤RK

/

γ

R以上两式中γ0

——结构重要性系数；建筑结构根据其破坏后果的严重性，分为三个安全等级。1、1

大型公共建筑及高层建筑γ0＝

1、0

一般工业与民用建筑0、9

次要建筑和临时性建筑SGK——按永久荷载的标准值计算的荷载效应值；按第i个可变荷载的标准值计算的荷载效应值；_γG永久荷载的分项系数；γQi第i个可变荷载的分项系数；一般的，取γG＝1、2,γQi＝1、4；SQiK在SGK和SQiK异号时，取γG＝1、0，γQi＝1、4。。ψCi----第i个可变荷载的组合系数，按《建筑结构荷载规范》的规定取用；γR------材料的抗力分项系数，对Q235钢取1.087，对Q345,

Q390,

Q420钢取1.111。(2)正常使用极限状态钢结构采用荷载的标准组