钢结构基本原理完整：第一章ppt课件

1、.1，钢结构，土木工程大学，2008年2009年第二学期，2，1介绍2钢结构材料3钢结构连接4轴应力构件5梁(弯曲构件)6拉弯构件，本学期主要内容：3，1简介，本章重点：钢结构的特性，本章的要求：了解钢结构的特性、设计原理和应用范围，(1)钢结构特性，(2)钢结构设计原理和方法，(3)钢结构应用和发展，(4)钢结构课程学习方法，本章内容，4，1.1钢结构特性，1，建筑钢结构强度高，塑性韧性高，相对较高，强度比其他建筑材料高，适用于大跨度结构、高层建筑结构和重型结构施工。良好的可塑性通常不会因意外过载或局部过载而突然损坏。韧性好的是材料破碎前吸收了多少能量。适合电力负荷作用，在地震地区使用钢铁有

2、利。构件的截面小，墙薄，压缩时强度不足。同一截面的杆柱的支撑力比杠杆低。5，钢kN/m3，但是由于高强度，所需元件的剖面较小。屋顶桁架G钢=(1/31/4)G钢混凝土，例如轻钢结构18米跨度屋顶桁架，混凝土重量3700公斤，冷弯型钢579公斤，重量仅为混凝土的1/16。在一定条件下，冷弯薄壁型钢屋顶桁架的总量不能超过钢筋混凝土屋顶桁架中钢筋的重量。硬质有利于地震。质量轻对载荷敏感(张力，压力反转编号)，2，钢结构重量轻，6，连续，均匀性，等向性，理想弹性可塑性，通常在弹性阶段作业期间使用机械方法计算，其结果符合实际应力条件。现代冶炼，自制技术稳定钢材质量，材料波动小。4、钢结构简单制作，施工期

3、短型材多h型，t型，工作字体，更多冷弯。高精度工厂加工，汽车，磨削，清洗，策划，钻孔。连接方法螺栓，焊接安装：工厂，现场接头吊装简单，易于改造和拆除。3，比较均匀性和机械计算的假设，7，8，适用于钢结构和连接水密和保密，密封结构。(高压容器、油库、管道等)6，钢结构抗腐蚀性能下降容易在湿度高或有腐蚀性介质的环境下腐蚀，必须采取铁锈、刷子油漆或涂层(锌、铝)等保护措施。维护费用高。5，钢铁密封更好，9，7，钢耐热性和耐火性低于1000C的影响，需要1500C以上的保护，3000C以上，强度逐渐降低温度大于6000C时，钢进入塑性，没有承载能力。钢可以在温度不超过2500C的情况下使用。防火涂料、

4、防火涂料8、钢结构在低温和其他条件下可能发生脆性破坏(终止)、10，1.2钢结构的设计方法，1.2.1概述结构设计的目的是确保设计的结构和结构构件在施工和工作中符合预期的安全和使用性要求。结构设计准则：结构受材料性质和几何元素决定的阻抗或超过规定限制的负载影响。负载、材料强度、剖面标注、营造品质等是随机变数。11，(1)许用应力设计方法(单系数方法):(2)半概率设计方法(多系数方法):=fk/k，=fk/k2k3，(3)近似概率设计方法()，12，1.2.2概率极限状态设计方法，极限状态：结构或其组件超出特定状态无法满足设计要求之一的情况下，该特定状态称为该功能的极限状态。(1)承载能力极限

5、状态(2)正常使用极限状态，13，(1)承载能力极限状态，(2)正常使用极限状态，不涉及设计原理。表达式和钢筋混凝土等差异(应力形式)对应于结构或结构构件达到最大承载力或不适合继续搬运的变形，包括倾覆、强度破坏、疲劳破坏、稳定性损失、结构更改为传动系统或塑料变形过大。对应于结构或结构元件达到正常使用或耐用性的指定限制，包括影响正常使用或外观的变形、影响正常使用或耐久性效能的部分损坏，以及影响正常使用的震动。14，我国是最先应用钢铁的国家，但由于历史原因，现代建筑钢结构的应用和开发与发达国家相比有相当大的差距。在1997年发表的中国建筑技术政策中，国家有关部门也多次发表了要求扩大钢结构住宅市场份

6、额的文件，强调重点开发建筑钢结构。1.3钢结构的应用和开发，15，1996年我国钢铁产量已开始突破世界第一位数亿吨。2007年钢铁产量超过5亿吨。钢铁的使用已从“节约使用”改为“合理使用钢”、“建筑用钢增加”。我国建筑业发展最快的是钢结构、钢结构设计施工人才不足、钢结构开发等相关产业发展的重要课题。16，1，钢结构的应用范围不仅取决于钢结构本身的特点，还取决于国民经济发展的情况。1、重型机械厂冶金厂重型机械厂网格结构的大量应用，普通厂也可获得钢网格，2、大跨度结构厅体育馆飞机库自重减少明显的经济优势。17，(1)国家体育场-鸟巢，建设场所：奥林匹克公园建筑面积：25万8千座位数：永久性8万临时

7、11万场比赛功能：田径，足球开工时间：03.12.24，建筑物顶部为鞍形，长轴为332.3米，18，“鸟巢”形状结构主要由有24个桁架柱的巨型门式刚架组成。大跨度屋顶由37.96米外的桁架柱支撑。主桁架是围绕屋顶中部的洞口辐射放置。钢板常用钢板焊接的箱形构件，交叉放置的主桁架与屋面和立面的辅助结构一起形成“鸟巢”的特殊建筑造型。，鸟巢的结构，19，Q460是国内首次在建筑结构中使用Q460规格钢的低合金高强度钢；钢板厚度达110mm，以前绝对是唯一的，国家标准中Q460的最大厚度也只有100mm。此前，该钢一般是从卢森堡、韩国、日本进口的，这次由我国独立革新开发的Q460钢铁应用于鸟巢。使用Q

8、460钢，20，(2)国家游泳中心-水立方，21，22，地点：奥林匹克公园用途：游泳、潜水、花样游泳建筑面积：7.95(万)固定石：4000(永久)，2000(可拆除)临时石：11000开工时间：23，外墙和屋面围护采用新的钢结构体系，由细胞、一系列类似水晶的钢网格元素和聚乙烯四氟乙烯共聚物(ETFE)膨胀膜组成。“水立方”是世界上最大的膜结构工程，除地面外，外观采用膜结构ETFE材料，蓝色表面意外地柔软又丰富。目前只有世界上3家企业才能完成这个膜结构。水立方结构性质，24，(3)国家大剧院，主要建筑由外部信封壳和内部歌剧院、音乐厅、剧场、公共大厅和辅助房间组成。总占地面积：11.893公顷总

9、建筑面积：149520平方米总投资额：26.88亿。25、外部封套钢壳为半椭球体，平面投影东西方向212.20米，南北方向143.64米，建筑物高度46.285米，地基深度最深部分为-32.5米。椭球屋顶主要采用钛板抛光，中间是梯度玻璃幕墙。椭球壳外部环绕人工湖，湖面面积达3万5500平方米，各种通道和入口都放在水面下。，国家大剧院，26，国家大剧院，27，3，高耸结构(电视塔东方明珠460米)，广州新电视塔工程，位于广州珠江南岸，占地约17.6万平方米，占地约9946平方米，主塔高454米，细腰顶天线桅杆156米，共高610米旋转、纤细的腰部、新电视塔独特、新鲜、生动的外观融入了建筑、力学、

10、美学等诸多领域的丰富意义和先进哲学，作为新世纪建筑设计的又一精品，为了广州和中国的又一标志性建筑，必将受到世界的关注。28，塔结构包括椭圆形钢外筒、椭圆形混凝土核心筒和连接这两者的钢混凝土复合结构楼板。钢结构桅杆圆柱天线直接建在主体结构的顶部。结构外管是从椭圆导出的，其横截面沿整个建筑高度连续变化的“固定”形状，由24个斜柱、水平倾斜环和支撑组成，形成不规则结构。底部的长短尺寸分别为80米和60米，顶部为50米和45米，中央的“细腰”分别为27.5米和20.65米。底部和顶部轴位置不匹配，中心轴倾斜。电视塔的这个结构在世界上是独特的。29，30，31，32、33，4，多高层建筑，(1)中国国际

11、贸易中心第三期：位于中国北京，2007密闭塔，计划2009年年中完工，高330米，地面层数74层，地下4层，现代办公楼，高级五星级酒店，高级宴会厅，34，(2)“上海中心”总高度达632米，建筑外观呈螺旋上升，建筑表面的开口从底部通过顶部旋转，与金茂大厦经典的6月塔型和世界金融中心简洁明了的立体造型形成了鲜明的对比。从天上往下看，“上海中心”的不对称塔辊形状将与金某的点和全球金融中心的线上方远程照明相结合，进一步丰富上海的城市天际线。上海中心大厦。35、上海中心建成后，金茂大厦、上海全球金融中心和“产品”字体超高层建筑。36，上海中心大厦模型，37，1887年1月26日开工，1889年5月15

12、日上映，近120年。埃菲尔铁塔占地1公顷。除了四只脚是混凝土外，全身是钢，塔的总重量为7000吨。塔分为3层，1层57米，2层115米，3层274米。除了没有三层平台的缝隙外，其馀部分都是透的。从塔到塔顶都是1711级楼梯。(3)埃菲尔铁塔，38，(4)台北101大厦(509米)，(5)上海世界金融中心，(492米)，39，40，5，结构承受振动荷载影响和地震作用，重庆朝天门大桥，主桥跨度552米，双铁路两用桥，是全国最大的。上层是双向6车道，下层是双向轻轨轨道，预订2车道与中央商务部滨江路连接，同时也是世界最大的轻型钢桁架系杆拱桥。41，6，板壳结构(容器，管道)，5000立方米金库垂直储油

13、罐，42、蒙古中心油库工艺管道。43，7，其他特殊结构(大梁、管道支架)，山东日照港引道项目，44，45，旋转现场建设厂，8，拆卸或可移动结构(临时住房)，46，青岛永恒体育用品有限公司加工厂，韩国投资建设的2万平方米轻钢结构多层工业厂。主要结构采用轻钢结构框架系统。楼板嵌板使用钢筋混凝土复合楼板。屋顶板克服了压型板、波形轻钢结构屋顶梁轻便活泼、工业建筑单一外观、钝外观的缺点。9，轻钢结构(冷弯薄壁型钢，钢管结构)，47，正在建设的多层轻钢结构工厂。48，压力板外墙，49，第一座钢-混凝土组合结构大跨度桥梁，10，组合混凝土的复合结构，深圳彩虹(北站)大桥位于广东省深圳市，全长1.2公里，宽2

14、3.5米。主十字路口在150米以下通过CFST tied arch桥横跨火车北站29周。主要拱、桥墩、桥面都采用复合结构，是第一座钢-混凝土整体复合结构大跨度桥梁。预应力钢-混凝土空心板桥面设计，独特性；实现了桥梁建设轻型长距离、预制装配、施工快速、注重环境的目标。50，第二，我国钢结构开发概况，云南元江大桥(400年前)贵州板桥(300多年前)四川泸定大港铁链桥(清朝康熙44年建设)，1。古代，(2)塔荆州玉天使院塔，济宁铁塔塔镇安路寺塔，(1)铁链桥：51，净跨度长100米，腿宽2.8米，由9条桥面铁链和4条腿铁链组成，分别为1吨半，锚径20厘米，长，52，2。近代的经济发展比较落后。帝国

15、主义国家在我国各地建设了很多工业建筑，在上海、天津、武汉、广州等地的租界村建设了一些高层住宅，在一些地方建设了铁路、桥梁等。1927年，沈阳黄古屯机车厂钢铁厂1928-1931年，广州中山纪念馆铁质圆形屋顶1934-1937年，钱塘江大桥。53，3。建国初期，第一个5年计划开始5，6年后，建设了大规模的钢铁工厂和矿山。其中主要包括恢复和扩展的鞍山钢铁公司、武汉钢铁公司、大连造船厂等。新建的有太原、普拉基重型设备制造厂、长春汽车制造厂、哈尔滨和四川三大动力厂、洛阳拖拉机厂、以及部分飞机制造厂等。54，4。6.70年代，1959年人民大会堂，钢屋架跨度60米；北京工人体育馆，直径为94米的悬挂结构

16、，1967年首都体育馆，屋顶平面网架结构，跨度为99米，观众15000人，1968年南京长江大桥；1973年上海万人体育馆，屋顶圆形平面网架结构直径110米；1978年武汉钢铁工程1米7轧机，使用钢铁12万吨(地面建筑和地下设备一半)，55，5。80年代以来，80年代以来，接连建设了一系列钢结构和高层建筑：上海的金茂大厦、深圳的帝王大厦赛格普拉大厦等，1995年九江长江大桥，11洞，全长1235米，最大跨度216米，新材料15 mnvnvneng1998年长春右环体育馆竣工，最大200米的跨度可容纳4万名观众。1983年宝山钢铁公司第一阶段工程完成。56，6。未来发展方向，(1)高强度低合金钢Q235Q345Q390Q420(fk=420MKa)鸟巢第一次是Q460，国外是Q750，(2)设计方法改进允许应力法-基于概率理论的极限状态设计方法。理论越反