郑州大学钢结构课件钢结构第1章

1、钢 结 构郑州大学 土木工程学院建筑 建筑工程系 李 天l 用钢（型钢、钢板）为主材建造的工程结构，如用钢（型钢、钢板）为主材建造的工程结构，如房屋、桥梁等，称钢结构。房屋、桥梁等，称钢结构。l钢结构包括纯钢结构、由钢构件与混凝土构件混钢结构包括纯钢结构、由钢构件与混凝土构件混合而成的混合结构合而成的混合结构(也称组合结构，如：核心筒也称组合结构，如：核心筒钢框架结构等；以及钢钢框架结构等；以及钢混凝土组合结构混凝土组合结构(由钢与由钢与混凝土共同形成的受力构件混凝土共同形成的受力构件) )第一章第一章 绪论绪论1、定义、定义l 钢筋混凝土结构钢筋混凝土结构l 砌体结构砌体结构l 木结构木结构

2、3、钢结构钢结构课与其它专业基础和专业课间的关系课与其它专业基础和专业课间的关系钢结构设计钢结构设计: : 理论基础理论基础+ +计算分析计算分析+ +工程经验工程经验计算分析：计算分析： 结构计算结构计算结构力学结构力学为基础为基础 构件构件计算计算材料力学、稳定理论等材料力学、稳定理论等为基础为基础 连接连接计算计算材料力学等材料力学等结合工程实际结合工程实际2、钢结构与其它工程结构的异同、钢结构与其它工程结构的异同l 重点掌握基本概念、基本理论、基本运算。重点掌握基本概念、基本理论、基本运算。 注重与规范、标准，尤其是注重与规范、标准，尤其是钢结构设计规范钢结构设计规范（GB50017)

3、相结合。相结合。l 理论与实际相结合。理论与实际相结合。l 注意与以前所学课程的联系。注意与以前所学课程的联系。4、学习的要求、学习的要求5 5、钢结构钢结构学习的学习的基本内容基本内容本专科：本专科：钢结构钢结构(1(1) )钢结构基本构件钢结构基本构件钢结构钢结构( (2)2)钢结构设计钢结构设计钢结构有关的毕业设计、论文钢结构有关的毕业设计、论文( (部分部分学生学生) )研究生：研究生：钢结构的稳定理论钢结构的稳定理论高等钢结构分析高等钢结构分析钢钢- -混凝土组合结构混凝土组合结构 l钢结构设计规范(GB50017-2003)；包括与关的设计规范(如：规范、规程、标准等) ；l钢结构

4、施工质量验收规范（GB50205-2001)，包括与钢结构有关的工程质量验收规范、规程、标准等l钢结构材料标准及代号l钢结构设计手册l钢结构施工手册钢和混凝土容重比：钢和混凝土容重比：3.4 3.4 强度比，拉：强度比，拉：417.5417.596.896.8； 压：压：6.06.052.852.8所以结构重量轻：所以结构重量轻： (1)(1)便于运输和安装便于运输和安装 (2)(2)可跨越更大的跨度可跨越更大的跨度1 1、结构重量轻、结构重量轻1.1 1.1 钢结构的钢结构的特点特点 2、 塑性、韧性好塑性、韧性好 钢的塑性、韧性都很好。相比之下混凝土属脆性材料。钢的塑性、韧性都很好。相比之

5、下混凝土属脆性材料。 好处：好处： （1）对动荷载的适应性较强）对动荷载的适应性较强 （2）不会因偶然超载发生突然断裂）不会因偶然超载发生突然断裂 1985年墨西哥地震灾害统计年墨西哥地震灾害统计 2008年汶川地震 4、便于工业化生产、便于工业化生产 好处：好处： （1）施工周期短）施工周期短 （2）易于拆卸，加固和改造）易于拆卸，加固和改造 5、密封性好、密封性好 气密性和水密性都较好气密性和水密性都较好 好处：适合于大型油库，高压容器、管道等好处：适合于大型油库，高压容器、管道等 结构。结构。 3、匀质性好、匀质性好 内部物理组织较均匀，接近匀质体，基本各向同性。内部物理组织较均匀，接近

6、匀质体，基本各向同性。 好处：使理论计算结果能较好地与实际受力情况相符。好处：使理论计算结果能较好地与实际受力情况相符。 7 7、耐热不耐火、耐热不耐火 钢材一般在钢材一般在100100左右的温度下，材料的力学性能左右的温度下，材料的力学性能变化不大，所以具有一定的耐高温性能，在一些环境变化不大，所以具有一定的耐高温性能，在一些环境温度较高的厂房，可以采用钢结构。温度较高的厂房，可以采用钢结构。 在材料温度达到在材料温度达到600600时，钢材就进入软化状态。时，钢材就进入软化状态。所以遭受火灾所以遭受火灾,600,6000 0C C以上时会崩溃。以上时会崩溃。8 8、在一定条件下材料会变脆、

7、在一定条件下材料会变脆 一般建筑材料均有类似问题。一般建筑材料均有类似问题。6 6、易腐蚀、易腐蚀 在潮湿及有腐蚀介质的环境中容易腐蚀。（在潮湿及有腐蚀介质的环境中容易腐蚀。（1 1）增加成本；（增加成本；（2 2）增加维护工作量。）增加维护工作量。 克服办法：涂漆、喷铝、镀锌。克服办法：涂漆、喷铝、镀锌。 1.2 1.2 钢结构的应用和发展钢结构的应用和发展1.2.11.2.1、钢结构的应用、钢结构的应用 1 1、高层和超高层建筑、高层和超高层建筑 国外国外2525层以上高层建筑大都用钢结构为承重结层以上高层建筑大都用钢结构为承重结构。构。 2 2、高耸结构、高耸结构 电视塔电视塔广州电视塔

8、，郑州电视塔（广州电视塔，郑州电视塔（388388米）米） 观光塔观光塔筑波观光塔筑波观光塔 气象塔气象塔北京气象塔（北京气象塔（325325米）米） 高压输电塔、石油钻井塔、火箭发射塔等。高压输电塔、石油钻井塔、火箭发射塔等。3 3、大跨度结构、大跨度结构 大会堂大会堂人民大会堂钢屋架人民大会堂钢屋架 体育馆体育馆北京奥体中心体育场结构北京奥体中心体育场结构（340X292)340X292) 展览馆展览馆郑州会展中心郑州会展中心（张弦桁架）（张弦桁架） 大剧院大剧院国家大剧院国家大剧院（212.4X143.64)212.4X143.64) 飞机库飞机库首都机埸飞机库首都机埸飞机库4 4、重型

9、工业厂房、重型工业厂房 冶金厂：平炉车间，初轧车间等；冶金厂：平炉车间，初轧车间等； 重机厂：铸钢车间，水压机车间，锻压车间等；重机厂：铸钢车间，水压机车间，锻压车间等； 造船厂：船台车间等；造船厂：船台车间等； 飞机厂：装配车间等。飞机厂：装配车间等。5 5、大跨度桥梁结构、大跨度桥梁结构 梁式桥、拱桥、桁架桥、斜拉桥、悬索桥等梁式桥、拱桥、桁架桥、斜拉桥、悬索桥等6 6、轻型钢结构、轻型钢结构 跨度小、荷载轻的轻型支架、栈桥、活动房跨度小、荷载轻的轻型支架、栈桥、活动房屋、临时展厅等结构。造价与钢筋混凝土结构基屋、临时展厅等结构。造价与钢筋混凝土结构基本相当，但自重减少本相当，但自重减少3

10、0%左右，又便于拆装。左右，又便于拆装。7、容器结构、容器结构 储油库、煤气库、高炉等各种容器。储油库、煤气库、高炉等各种容器。总之，钢结构的用途是非常广泛的。是工程结构总之，钢结构的用途是非常广泛的。是工程结构中最重要的结构。中最重要的结构。1.2.2 钢结构未来的发展钢结构未来的发展 1、新的钢材：如高强度钢材、耐候钢、耐火钢，新的型材。 2、新的防护材料：如防腐、防火材料； 3、新的结构形式：如预应力结构； 5、新的设计理论：如、半刚性连接设计理论等； 6、先进的加工技术：如CAD、CAE的应用； 4、新的连接技术：如焊接、抗震连接等；l 中国古代建筑中采用钢材中国古代建筑中采用钢材(铁

11、制品铁制品)是世界上最早的国家是世界上最早的国家公元公元400400500500年我国就有炼铁技术年我国就有炼铁技术公元前公元前200200年秦代我国就有用铁造桥墩的记载年秦代我国就有用铁造桥墩的记载公元公元6060年左右汉明帝时期，最早记载的铁链桥年左右汉明帝时期，最早记载的铁链桥云南云南兰津桥兰津桥( (比欧洲最早的铁索桥早比欧洲最早的铁索桥早7070年年) )著名的四川大渡河上的泸定桥建成于著名的四川大渡河上的泸定桥建成于17061706年年( (清康熙清康熙4545年年) )净跨净跨100100米，宽米，宽2.72.7米，共米，共1313根铁链，每根重根铁链，每根重1.61.6吨吨四川

12、大渡河泸定桥四川大渡河泸定桥（全长103.67米，宽3米，13根索，建于1705年）始建于公元始建于公元10611061年宋朝湖北年宋朝湖北当阳玉泉寺铁塔当阳玉泉寺铁塔( (又名如来舍利又名如来舍利塔塔)，8 8面面1313层，塔高层，塔高16.94516.945米，米，塔重塔重7660076600斤，由生铁铸造而斤，由生铁铸造而成。成。我国现存最高、保存最完好的铁我国现存最高、保存最完好的铁塔塔 另外：江苏镇江甘露寺铁塔另外：江苏镇江甘露寺铁塔（建于唐代，但北宋（建于唐代，但北宋10781078重建）重建）、山、山东济宁铁塔寺铁塔东济宁铁塔寺铁塔1865186518711871年英国伦敦圣潘

13、克瑞斯年英国伦敦圣潘克瑞斯(S.Pancras)(S.Pancras)车站的车棚站，跨度车站的车棚站，跨度74.1m74.1m；法国巴黎的埃菲尔铁塔于法国巴黎的埃菲尔铁塔于18871887年年1 1月月2626日破土动工，日破土动工，建成后的铁塔高建成后的铁塔高320320米，分米，分三层，共三层，共17111711阶台阶，分阶台阶，分别在离地面别在离地面5757米、米、115115米和米和276276米处建有平台。该塔共米处建有平台。该塔共用钢铁用钢铁70007000吨，吨，1200012000个金个金属部件，由属部件，由250250万只铆钉连万只铆钉连结起来结起来 l建于建于1883188318851885年的芝年的芝加哥家庭保险公司大厦，加哥家庭保险公司大厦