钢结构的设计方法ppt课件.ppt

1、第三章是钢结构的设计方法。本章为指南，说明本章主要介绍钢结构设计的目的，钢结构的基本计算方法包括许用应力设计法、概率设计法和概率极限状态设计法。本章要求1。了解钢结构设计的目的；2.了解许用应力设计方法；3.理解概率设计方法的设计表达；4.理解概率极限状态设计方法的设计表达式，掌握不同极限状态下的荷载计算。关键知识1。概率极限状态设计方法的设计表达式。1.概率极限状态设计方法的设计表达式。困难分析1。极限状态的概念和分类；2.概率极限状态设计方法的设计表达式。3.1概述，3.1.1钢结构设计的目的，结构设计的目的是使设计的结构安全可靠地工作，并在满足设计使用寿命内预定功能的基础上经济合理。(1

2、)安全结构能够承受正常施工和正常使用过程中可能出现的各种荷载和其他功能(如温度变化、地基不均匀沉降等)。)；当发生爆炸、撞击和人为失误等意外事件时，结构可以保持必要的整体稳定性，而不会产生与原因不相称的破坏性后果，并防止结构的持续倒塌。发生火灾时，在规定的时间内可以保持足够的承载力。(2)适用性是指结构在正常使用条件下满足预期使用要求的能力。例如，它不会产生影响正常使用的过度变形。(3)在正常维护情况下，耐久性结构仍应满足预定的功能要求，例如，结构的使用寿命不会受到严重侵蚀的影响。结构在规定时间内和规定条件下完成其预定功能的能力称为结构的可靠性(规定时间指结构的设计使用寿命，规定条件指正常设计

3、、正常施工、正常使用和维护的条件，不包括人为错误等异常情况)。)。1。使结构产生效果的各种因素的总和(m，n，v，t，f)。2.作用效果对结构的作用导致结构或部件的内力和变形。S=CQ 3。结构阻力(r)结构或构件承受内力和变形的能力。r=f(e，a，I)的函数。3.1.2结构功能和效果，4。结构可靠运行的基本条件结构完成预定功能的工作状态可以用结构的功能函数Z来描述。3.2许用应力设计法是工程结构中一种保守的设计方法，目前在公路和铁路工程设计中仍在使用，由于它采用固定的安全系数来衡量结构的安全性，因此计算和应用都比较简单。其主要缺点是单一的安全系数是一个通用的经验系数，不能定量地衡量结构的可

4、靠性，不能使各类结构的安全性达到同一水平，也没有考虑不同的荷载增加率或不同的荷载效应对结构安全性的影响。因此，用这种方法对结构可靠性的研究还处于基于经验的定性分析阶段。3.3概率设计方法和3.3.1半概率极限状态设计方法。在概率设计方法的研究过程中，首先考虑载荷和材料强度的不确定性，它们的值由概率方法确定，部分系数由经验确定，但结构的可靠性仍然与概率无关，所以称之为半概率极限状态设计方法。极限状态的定义：如果整个结构或结构的一部分超过某一特定状态，就不能满足设计中规定的某一功能要求。这种特定状态称为函数的极限状态。3.3.2一阶二阶矩法，1结构的可靠性结构的可靠性是结构可靠性的概率度量，即结构

5、在其设计使用寿命内正常情况下完成其预期功能的概率。结构的可靠性是，3.4概率极限状态设计方法，3.4.1目前我国建筑钢结构设计中采用的方法，1。承载能力极限状态，即结构或构件达到最大承载能力或达到不适合继续承载的变形状态，称为承载能力极限状态。超过承载力极限状态后，结构或构件不能满足安全要求。当结构或构件处于下列情况之一时，应认为已超过承载力极限状态：结构构件或连接因超过材料强度而损坏，或因变形过大而不适合连续承载；整个结构或其一部分失去了作为刚体的平衡(如倾覆等)。)；该结构被转换成移动系统；结构或结构构件稳定性的丧失(如屈曲等)；由于局部损坏，结构连续倒塌；由于承载力丧失(如不稳定等)而导

6、致的基础破坏。)；结构或结构构件的疲劳破坏。2.正常使用极限状态结构或结构构件在正常使用或耐久性中达到规定极限的状态称为正常使用极限状态。如果超过正常使用的极限状态，结构或构件不能保证适用性和耐久性的功能要求。当结构或结构构件有下列情况之一时，应视为超出正常使用的极限状态：影响正常使用或外观的变形(如过度变形、过度开裂等)。)；影响正常使用或耐用性的局部损坏；影响正常使用的振动；其他影响正常使用的特殊情况。除疲劳计算外，现行钢结构设计规范采用基于概率论的极限状态设计方法，采用分项系数的设计表达式进行计算。3.4.2极限承载力状态的设计表达式，(2)永久荷载效应控制的组合，(1)极限承载力状态荷

7、载效应的基本组合，(1)可变荷载效应控制与结构重要系数的组合，对于安全等级为一级或设计使用寿命为100年以上的结构构件，不应小于1.1；安全等级为二级或设计使用寿命为50年的结构构件，不应小于1.0；安全等级为3级或设计使用寿命为5年的结构构件，不应小于0.9；结构构件截面或连接处的永久荷载标准值产生的应力；在结构构件的横截面或连接中起控制作用的第一可变载荷标准值产生的应力(该值使计算结果最大化)；结构构件截面或连接处的其他可变荷载标准值产生的应力；当永久荷载效应对结构构件的承载力不利时，取永久荷载分项系数l.2，当控制永久荷载效应组合时，取1.35。当永久荷载效应有利于结构构件的承载力时，取

8、1.0；检查结构的倾覆、滑动或浮动时取0.9；第一项和其他I项可变荷载分项系数，当可变荷载作用对结构构件的承载力不利时，取1.4(当楼层活载大于4.0kNm2时，取1.3)；当它有利时，将其视为0；I、可变荷载组合值系数，可按荷载规范的规定使用。2.对于一般排架和框架结构，可采用简化计算，包括(1)可变荷载效应控制的组合和(2)永久荷载效应控制的组合，简化计算中采用的荷载组合值系数一般可为0.9；当只有一个可变负载时，将其视为1.0。3.4.3正常使用极限状态的设计表达式，正常使用极限状态荷载效应的标准组合，结构或构件中永久荷载标准值产生的变形值；由在结构或结构构件中起控制作用的第一可变载荷的标准值产生的变形值(该值使计算结果最大化)；结构或构件中另一个具有可变荷载标准值的变形值；结构或结构构件的允许变形值。注意：1 .正常使用极限状态2下应采用负荷标准值。承载力极限状态3应采用荷载设计值。它们之间的关系：荷载设计值=荷载标准值荷载分项系数，钢筋强度设计值fy /R砌体结构材料抗力分项系数R=1.6，1.8 R混凝土结构材料抗力分项系数R=1.4钢结构材料抗力分项系数q235r=1.087q344厚度越小，强度越高。钢的抗压强度、抗拉强度和抗弯强度的设计