文稿第一章绪论

1、1讲 课 胡忠君 钢结构设计原理Design Principles of Steel Structure包括两部分:钢结构原理建筑钢结构设计钢结构钢结构钢结构设计原理钢结构设计原理 Design Principles of Steel Structure第一章第一章 绪绪 论论1 1、钢结构的定义、钢结构的定义2 2、钢结构的特点、钢结构的特点3 3、我国钢结构的发展概况、我国钢结构的发展概况4 4、钢结构的设计方法、钢结构的设计方法5 5、钢结构的新发展、钢结构的新发展钢结构设计原理钢结构设计原理 Design Principles of Steel Structure第一章第一章 绪绪 论

2、论Chapter 1 Preface to Steel Structure钢结构设计原理钢结构设计原理 Design Principles of Steel Structure钢结构是土木工程的主要结构形式之一。钢结构与钢筋混钢结构是土木工程的主要结构形式之一。钢结构与钢筋混凝土结构、砌体结构等都属于按材料划分的工程结构的不凝土结构、砌体结构等都属于按材料划分的工程结构的不同分支。同分支。1 1、什么是钢结构？、什么是钢结构？定义：定义： 由钢板、热轧型钢或冷加工成型的薄壁型钢由钢板、热轧型钢或冷加工成型的薄壁型钢 以及钢索为主材建造的工程结构，如房屋、以及钢索为主材建造的工程结构，如房屋、

3、桥梁等，称为钢结构。桥梁等，称为钢结构。第一章第一章 绪绪 论论Chapter 1 Preface to Steel Structure钢结构设计原理钢结构设计原理 Design Principles of Steel Structure1 1、强度高、重量轻、强度高、重量轻2 2、钢结构的特点、钢结构的特点第一章第一章 绪绪 论论Chapter 1 Preface to Steel Structure2 2、材质均匀，塑性、韧性好、材质均匀，塑性、韧性好3 3、良好的加工性能和焊接性能、良好的加工性能和焊接性能4 4、密封性能好、密封性能好5 5、可重复性使用性、可重复性使用性6 6、耐热性

4、较好，、耐热性较好，耐火性差耐火性差7 7、耐腐蚀性差、耐腐蚀性差8 8、低温冷脆倾向、低温冷脆倾向钢结构设计原理钢结构设计原理 Design Principles of Steel Structure第一章第一章 绪绪 论论Chapter 1 Preface to Steel Structure举例：举例： C30 Q235C30 Q235钢结构设计原理钢结构设计原理 Design Principles of Steel Structure3 3、我国钢结构的发展概况、我国钢结构的发展概况 古代古代第一章第一章 绪绪 论论Chapter 1 Preface to Steel Structur

5、e 公元前公元前200200多年，秦始皇时代用铁建造了多年，秦始皇时代用铁建造了桥墩桥墩 公元公元6060年，汉明帝时代建造了铁链悬桥年，汉明帝时代建造了铁链悬桥 山东济宁寺铁塔山东济宁寺铁塔 江苏镇江甘露寺铁塔江苏镇江甘露寺铁塔钢结构设计原理钢结构设计原理 Design Principles of Steel Structure第一章第一章 绪绪 论论Chapter 1 Preface to Steel Structure钢结构设计原理钢结构设计原理 Design Principles of Steel Structure 1818世纪欧洲工业革命后世纪欧洲工业革命后第一章第一章 绪绪 论论

6、Chapter 1 Preface to Steel Structure3 3、我国钢结构的发展概况、我国钢结构的发展概况 钢结构在欧洲各国的应用逐渐增多，而钢结构在欧洲各国的应用逐渐增多，而我国钢结构的发展非常缓慢。我国钢结构的发展非常缓慢。 19271927年建成的沈阳黄姑屯机车厂钢结构年建成的沈阳黄姑屯机车厂钢结构厂房。厂房。 19311931年建成的广州中心纪念堂圆屋顶。年建成的广州中心纪念堂圆屋顶。 19371937年建成的杭州钱塘江大桥等。年建成的杭州钱塘江大桥等。钢结构设计原理钢结构设计原理 Design Principles of Steel Structure 新中国成立后新

7、中国成立后第一章第一章 绪绪 论论Chapter 1 Preface to Steel Structure3 3、我国钢结构的发展概况、我国钢结构的发展概况由于受到钢产量的制约，钢结构仅在由于受到钢产量的制约，钢结构仅在重型厂房、大跨度重型厂房、大跨度公共建筑、铁路桥梁以及塔桅结构公共建筑、铁路桥梁以及塔桅结构中采用。中采用。几个大型的钢铁企业生产车间都采用钢结构。几个大型的钢铁企业生产车间都采用钢结构。19621962年建成的北京工人体育馆采用圆形双层辐射式悬索年建成的北京工人体育馆采用圆形双层辐射式悬索结构，直径为结构，直径为9494米。米。19751975年建成的上海体育馆，采用三向网架

8、，跨度达年建成的上海体育馆，采用三向网架，跨度达110110米。米。武汉和南京长江大桥都采用了公、铁两用的双层钢桁架武汉和南京长江大桥都采用了公、铁两用的双层钢桁架桥。桥。广州上海等地都建造了高度超过广州上海等地都建造了高度超过200200米的多边形空间桁米的多边形空间桁架钢质电视塔。架钢质电视塔。钢结构设计原理钢结构设计原理 Design Principles of Steel Structure 改革开放以来改革开放以来第一章第一章 绪绪 论论Chapter 1 Preface to Steel Structure3 3、我国钢结构的发展概况、我国钢结构的发展概况 19961996年我国的

9、钢产量超过一亿吨，一直位于世年我国的钢产量超过一亿吨，一直位于世界钢产量的首位界钢产量的首位 20032003年达到创记录的年达到创记录的2.22.2亿吨亿吨 钢结构政策从限制使用改为积极合理的推广应钢结构政策从限制使用改为积极合理的推广应用用 钢结构在现代应用的领域更加多元化，包括钢结构在现代应用的领域更加多元化，包括大大跨结构、工业厂房、受动力荷载影响的结构、跨结构、工业厂房、受动力荷载影响的结构、多层和高层建筑、高耸结构、可拆卸结构、容多层和高层建筑、高耸结构、可拆卸结构、容器构筑物以及钢和混凝土的组合结构器构筑物以及钢和混凝土的组合结构应用应用: :体育馆、展览馆、影剧院、会议中心、机

10、库体育馆、展览馆、影剧院、会议中心、机库等等结构形式结构形式: :钢屋架钢屋架、网架网架、网壳网壳、悬索悬索、拱架等拱架等第一章第一章 绪绪 论论钢结构设计原理钢结构设计原理 Design Principles of Steel Structure(1)大跨结构大跨结构第一章第一章 绪绪 论论钢结构设计原理钢结构设计原理 Design Principles of Steel Structure(1)大跨结构大跨结构上海八万人体育场上海八万人体育场第一章第一章 绪绪 论论钢结构设计原理钢结构设计原理 Design Principles of Steel Structure(1)大跨结构大跨结构钢

11、结构设计原理钢结构设计原理 Design Principles of Steel Structure网架结构是由许多杆件按一定规律布置，通过节网架结构是由许多杆件按一定规律布置，通过节点连接成空间杆系结构，其外形成平板状。点连接成空间杆系结构，其外形成平板状。 第一章第一章 绪绪 论论Chapter 1 Preface to Steel Structure(1)大跨结构大跨结构钢结构设计原理钢结构设计原理 Design Principles of Steel Structure第一章第一章 绪绪 论论Chapter 1 Preface to Steel Structure加拿大蒙特利尔世界博览

12、会美国馆，直径为加拿大蒙特利尔世界博览会美国馆，直径为76M76M， 高高60M60M。(1)大跨结构大跨结构钢结构设计原理钢结构设计原理 Design Principles of Steel Structure第一章第一章 绪绪 论论Chapter 1 Preface to Steel Structure苏州乐园宇宙大战馆球体屋面（穹顶）苏州乐园宇宙大战馆球体屋面（穹顶）(1)大跨结构大跨结构钢结构设计原理钢结构设计原理 Design Principles of Steel Structure第一章第一章 绪绪 论论Chapter 1 Preface to Steel Structure上海

13、商务中心（网状网壳）上海商务中心（网状网壳）(1)大跨结构大跨结构钢结构设计原理钢结构设计原理 Design Principles of Steel Structure第一章第一章 绪绪 论论Chapter 1 Preface to Steel Structure国家大剧院国家大剧院 总建筑面积近总建筑面积近1515万平方米，该工程外部围护结构为钢结构网壳，万平方米，该工程外部围护结构为钢结构网壳，是半椭圆球形，东西长轴是半椭圆球形，东西长轴212.2m212.2m，南北短轴，南北短轴143.64m143.64m，总高度，总高度46.285m46.285m。设计为法国巴黎机场公司安德鲁建筑师，

14、整体结构用钢量。设计为法国巴黎机场公司安德鲁建筑师，整体结构用钢量达达67506750吨。吨。 (1)大跨结构大跨结构钢结构设计原理钢结构设计原理 Design Principles of Steel Structure第一章第一章 绪绪 论论Chapter 1 Preface to Steel Structure纵向跨度为纵向跨度为240m240m，顶部高，顶部高55m55m，拱形骨架有，拱形骨架有1212度的倾角，其截面为度的倾角，其截面为3.5m3.5m2 2。 香港大球场香港大球场(1)大跨结构大跨结构钢结构设计原理钢结构设计原理 Design Principles of Steel

15、Structure第一章第一章 绪绪 论论Chapter 1 Preface to Steel Structure 国家体育场建筑体形上像鸟巢，建筑面积国家体育场建筑体形上像鸟巢，建筑面积25.8m25.8m2 2。可容纳。可容纳1010万人。平万人。平面为椭圆形，长轴面为椭圆形，长轴340m340m，短轴，短轴292m292m。屋盖中间有一个。屋盖中间有一个146m146m76m76m的开口的开口, ,总总用钢量达用钢量达1616万吨。万吨。国家体育馆国家体育馆(1)大跨结构大跨结构钢结构设计原理钢结构设计原理 Design Principles of Steel Structure第一章第

16、一章 绪绪 论论Chapter 1 Preface to Steel Structure天津奥林匹克体育场天津奥林匹克体育场 体育场总建筑面积体育场总建筑面积15.815.8万万m m2 2，屋顶结构采用钢桁架悬条结构，屋面，屋顶结构采用钢桁架悬条结构，屋面桁架落地，形似露珠，与城市环境中的桁架落地，形似露珠，与城市环境中的“绿绿”与与“水水”相呼应。相呼应。(1)大跨结构大跨结构钢结构设计原理钢结构设计原理 Design Principles of Steel Structure第一章第一章 绪绪 论论Chapter 1 Preface to Steel Structure 公、铁路两用桥，

17、铁路桥全长公、铁路两用桥，铁路桥全长7675m7675m，公路桥全长，公路桥全长4460m4460m，正桥，正桥1111孔，孔，全长全长1806m1806m，主跨，主跨216m216m，采用连续钢桁梁结构。，采用连续钢桁梁结构。 九江长江大桥九江长江大桥(1)大跨结构大跨结构钢结构设计原理钢结构设计原理 Design Principles of Steel Structure第一章第一章 绪绪 论论Chapter 1 Preface to Steel Structure 该桥是一座公铁两用桥，铁路桥全长该桥是一座公铁两用桥，铁路桥全长10521m10521m，公路桥全长，公路桥全长5681m5

18、681m，正桥钢梁长，正桥钢梁长2193.7m2193.7m，大桥采用了连续钢桁梁结构，考虑到主跨达到了，大桥采用了连续钢桁梁结构，考虑到主跨达到了312m312m，在桥上的低塔和钢，在桥上的低塔和钢桁梁之间设置了斜拉索参与受力，因此，芜湖长江大桥也叫做连续钢桁梁斜拉桥。桁梁之间设置了斜拉索参与受力，因此，芜湖长江大桥也叫做连续钢桁梁斜拉桥。 芜湖长江大桥芜湖长江大桥(1)大跨结构大跨结构钢结构设计原理钢结构设计原理 Design Principles of Steel Structure第一章第一章 绪绪 论论Chapter 1 Preface to Steel Structure武汉军山长

19、江大桥武汉军山长江大桥(1)大跨结构大跨结构钢结构设计原理钢结构设计原理 Design Principles of Steel Structure第一章第一章 绪绪 论论Chapter 1 Preface to Steel Structure斜拉桥斜拉桥(1)大跨结构大跨结构钢结构设计原理钢结构设计原理 Design Principles of Steel Structure第一章第一章 绪绪 论论Chapter 1 Preface to Steel Structure斜拉索在钢结构建筑物中的应用斜拉索在钢结构建筑物中的应用(1)大跨结构大跨结构钢结构设计原理钢结构设计原理 Design Pr

20、inciples of Steel Structure第一章第一章 绪绪 论论Chapter 1 Preface to Steel Structure明石海峡大桥明石海峡大桥日本神户市与淡路岛之间跨越明石海峡的一座特大跨径的悬索桥。日本神户市与淡路岛之间跨越明石海峡的一座特大跨径的悬索桥。 1998年年建成建成通车通车，大桥主桥全长，大桥主桥全长3910m，主跨主跨1990m，是目前世界上主跨最长的悬索，是目前世界上主跨最长的悬索桥，钢桥塔高桥，钢桥塔高297m，也是世界上最高的桥塔。两根主缆各由，也是世界上最高的桥塔。两根主缆各由290根高强钢索构成，根高强钢索构成，直径为直径为1.222m

21、，主缆的极限强度为，主缆的极限强度为1800MPa。(1)大跨结构大跨结构钢结构设计原理钢结构设计原理 Design Principles of Steel Structure第一章第一章 绪绪 论论Chapter 1 Preface to Steel Structure 20032003年建成通车，采用全钢结构，是世界上跨度最大的钢结构拱桥。施工年建成通车，采用全钢结构，是世界上跨度最大的钢结构拱桥。施工过程中采用全钢结构焊接，使桥身显得简洁、轻盈、流畅，就像一道彩虹横过程中采用全钢结构焊接，使桥身显得简洁、轻盈、流畅，就像一道彩虹横跨于黄浦江上。跨于黄浦江上。上海卢浦大桥上海卢浦大桥(1)

22、大跨结构大跨结构钢结构设计原理钢结构设计原理 Design Principles of Steel Structure第一章第一章 绪绪 论论Chapter 1 Preface to Steel Structure 钢拱桥钢拱桥(1)大跨结构大跨结构钢结构设计原理钢结构设计原理 Design Principles of Steel Structure第一章第一章 绪绪 论论Chapter 1 Preface to Steel Structure 拱形桥梁拱形桥梁(1)大跨结构大跨结构钢结构设计原理钢结构设计原理 Design Principles of Steel Structure第一章第一

23、章 绪绪 论论Chapter 1 Preface to Steel Structure多层工业厂房多层工业厂房(2)工业厂房工业厂房 多层工业厂房多层工业厂房 单层工业厂房单层工业厂房钢结构设计原理钢结构设计原理 Design Principles of Steel Structure第一章第一章 绪绪 论论Chapter 1 Preface to Steel Structure门式钢架门式钢架 横梁与柱子钢接；横梁与柱子钢接；门式排架门式排架 横梁与柱子铰接。横梁与柱子铰接。钢架结构与排架结构都是由基础、柱子和屋架梁组成。钢架结构与排架结构都是由基础、柱子和屋架梁组成。(2)工业厂房工业厂房

24、钢结构设计原理钢结构设计原理 Design Principles of Steel Structure第一章第一章 绪绪 论论Chapter 1 Preface to Steel Structure(2)工业厂房工业厂房钢结构设计原理钢结构设计原理 Design Principles of Steel Structure第一章第一章 绪绪 论论Chapter 1 Preface to Steel Structure(2)工业厂房工业厂房钢结构设计原理钢结构设计原理 Design Principles of Steel Structure第一章第一章 绪绪 论论Chapter 1 Preface

25、 to Steel Structure台北台北101101楼高楼高101101层，总高层，总高度度508508米，世界第一高楼，米，世界第一高楼，2626层层以上以以上以8 8层为一单元。主要由巨层为一单元。主要由巨柱、核心系统及外伸桁架梁。柱、核心系统及外伸桁架梁。 有世界最大且最重的有世界最大且最重的“风阻尼风阻尼器器”，直径，直径5.5m5.5m，重，重670670吨的阻尼吨的阻尼器器 (3) 高层结构高层结构钢结构设计原理钢结构设计原理 Design Principles of Steel Structure第一章第一章 绪绪 论论Chapter 1 Preface to Steel

26、Structure上海金茂大厦上海金茂大厦 位于上海浦东新区，陆位于上海浦东新区，陆家嘴金融贸易中心，采用家嘴金融贸易中心，采用钢筋混凝土核心筒，外框钢筋混凝土核心筒，外框钢骨混凝土及钢柱结构。钢骨混凝土及钢柱结构。建筑面积建筑面积28.928.9万万m m2 2，地下，地下3 3层，地上层，地上8888层，建筑高度层，建筑高度420.5m420.5m，总用钢量，总用钢量1800018000吨。吨。设计者为美国设计者为美国S.O.MS.O.M事务所。事务所。 (3) 高层结构高层结构钢结构设计原理钢结构设计原理 Design Principles of Steel Structure第一章第一

27、章 绪绪 论论Chapter 1 Preface to Steel Structure上海环球金融中心上海环球金融中心 位于陆家嘴金融贸易区，毗位于陆家嘴金融贸易区，毗邻金贸大厦，是以日本森大厦邻金贸大厦，是以日本森大厦株式会社为中心，联合日本、株式会社为中心，联合日本、美国等美国等4040多家企业投资兴建的多家企业投资兴建的项目。工程占地面积为项目。工程占地面积为3 3万万m m2 2，总建筑面积达总建筑面积达38.1638.16万万m m2 2。该工。该工程地上程地上101101层，地下层，地下3 3层，建筑层，建筑主体高度达主体高度达492m492m，总用钢量，总用钢量260002600

28、0吨，采用钢筋混凝土核心吨，采用钢筋混凝土核心筒，外框钢骨混凝土及钢柱结筒，外框钢骨混凝土及钢柱结构，目前正在施工中，预期构，目前正在施工中，预期20082008年竣工。年竣工。(3) 高层结构高层结构钢结构设计原理钢结构设计原理 Design Principles of Steel Structure第一章第一章 绪绪 论论Chapter 1 Preface to Steel Structure上海环球金融中心和金贸大厦的相对位置和相对高度上海环球金融中心和金贸大厦的相对位置和相对高度 (3) 高层结构高层结构钢结构设计原理钢结构设计原理 Design Principles of Steel

29、 Structure第一章第一章 绪绪 论论Chapter 1 Preface to Steel Structure 深圳地王大厦深圳地王大厦深圳第一高层建筑，高深圳第一高层建筑，高383.95m383.95m，共，共8181层，于层，于19961996年完工，其建筑形体年完工，其建筑形体的设计灵感来源于中世纪的设计灵感来源于中世纪西方的教堂和中国古代文西方的教堂和中国古代文化中通、透、瘦的精髓，化中通、透、瘦的精髓，它的宽高比例为它的宽高比例为1 1：9 9，创，创造了世界超高层建筑最扁造了世界超高层建筑最扁最瘦的记录。地王大厦钢最瘦的记录。地王大厦钢结构总量达结构总量达2.452.45万吨

30、。万吨。(3) 高层结构高层结构钢结构设计原理钢结构设计原理 Design Principles of Steel Structure第一章第一章 绪绪 论论Chapter 1 Preface to Steel Structure 于于19901990年落成，由著名年落成，由著名建筑学家贝聿铭负责设计建筑学家贝聿铭负责设计。大楼高。大楼高300300多米，形状下多米，形状下面大上面小，顶端像针尖面大上面小，顶端像针尖一样直刺云霄。一样直刺云霄。香港中国银行大楼香港中国银行大楼(3) 高层结构高层结构钢结构设计原理钢结构设计原理 Design Principles of Steel Struct

31、ure第一章第一章 绪绪 论论Chapter 1 Preface to Steel Structure(3) 高层结构高层结构 中央电视台新楼效果图中央电视台新楼效果图 钢结构设计原理钢结构设计原理 Design Principles of Steel Structure第一章第一章 绪绪 论论Chapter 1 Preface to Steel Structure钢钢结结构构高高层层建建筑筑(3) 高层结构高层结构钢结构设计原理钢结构设计原理 Design Principles of Steel Structure第一章第一章 绪绪 论论Chapter 1 Preface to Steel

32、Structure纯纯钢钢结结构构超超高高层层(3) 高层结构高层结构钢结构设计原理钢结构设计原理 Design Principles of Steel Structure第一章第一章 绪绪 论论Chapter 1 Preface to Steel Structure东方明珠电视塔东方明珠电视塔 东方明珠广播电视塔座落东方明珠广播电视塔座落在上海浦东新区黄浦江畔，以在上海浦东新区黄浦江畔，以其其468468米的高度成为亚洲第一米的高度成为亚洲第一高高 塔。她于塔。她于19941994年年1111月完工，月完工，总重量达总重量达1212万吨。万吨。 东方明珠塔由三根直径为东方明珠塔由三根直径为九

33、米的擎天立柱、太空舱、上九米的擎天立柱、太空舱、上球体、下球体、五个小球、塔球体、下球体、五个小球、塔座和广场组成。座和广场组成。(4) 高耸结构高耸结构钢结构设计原理钢结构设计原理 Design Principles of Steel Structure第一章第一章 绪绪 论论Chapter 1 Preface to Steel Structure巴黎埃菲尔铁塔巴黎埃菲尔铁塔 建于建于18861886年，是为年，是为随后随后18891889万国博览会而万国博览会而建，以建筑师埃菲尔的建，以建筑师埃菲尔的名字命名。塔高名字命名。塔高320m320m，建筑设计中最著名的是建筑设计中最著名的是防范

34、强风吹袭的对称钢防范强风吹袭的对称钢结构设计，集实用与美结构设计，集实用与美感于一体。感于一体。(4) 高耸结构高耸结构钢结构设计原理钢结构设计原理 Design Principles of Steel Structure第一章第一章 绪绪 论论Chapter 1 Preface to Steel Structure多功能广播电视发射塔多功能广播电视发射塔输电塔输电塔火箭发射塔火箭发射塔(4) 高耸结构高耸结构钢结构设计原理钢结构设计原理 Design Principles of Steel Structure第一章第一章 绪绪 论论Chapter 1 Preface to Steel Str

35、ucture中国南极长城站综合仓库中国南极长城站综合仓库(5) 临时结构临时结构钢结构设计原理钢结构设计原理 Design Principles of Steel Structure第一章第一章 绪绪 论论Chapter 1 Preface to Steel Structure兴建中的油罐兴建中的油罐使用中的油罐使用中的油罐(6) 容器结构容器结构钢结构设计原理钢结构设计原理 Design Principles of Steel Structure第一章第一章 绪绪 论论Chapter 1 Preface to Steel Structure沿海采油平台沿海采油平台(7) 承受动载结构承受动载

36、结构钢结构设计原理钢结构设计原理 Design Principles of Steel Structure第一章第一章 绪绪 论论Chapter 1 Preface to Steel Structure 柏林国家美术馆新馆柏林国家美术馆新馆 德国德国 柏林柏林 19681968建筑师：密斯（德）建筑师：密斯（德）密斯于密斯于6060年代应邀为当时的西年代应邀为当时的西柏林设计国家美术馆，柏林设计国家美术馆，19681968年年美术馆落成时密斯已去世。新美术馆落成时密斯已去世。新美术馆平面为方形，一层在地美术馆平面为方形，一层在地上，一层在地下。地面上的展上，一层在地下。地面上的展厅面积为厅面积

37、为54m54m54m54m，四面都是，四面都是大玻璃墙。结构的平屋顶每边大玻璃墙。结构的平屋顶每边长长64.8m64.8m，由外围，由外围8 8根钢柱支承，根钢柱支承，高高8.4m8.4m。这座建筑是密斯纯净。这座建筑是密斯纯净风格的绝唱，被称为钢与玻璃风格的绝唱，被称为钢与玻璃的现代的现代“帕提农神庙帕提农神庙”。(8) 艺术结构艺术结构钢结构设计原理钢结构设计原理 Design Principles of Steel Structure第一章第一章 绪绪 论论Chapter 1 Preface to Steel Structure 钢艺术结构钢艺术结构（汉城大学校门）（汉城大学校门）(8)

38、 艺术结构艺术结构钢结构设计原理钢结构设计原理 Design Principles of Steel Structure第一章第一章 绪绪 论论Chapter 1 Preface to Steel Structure日日本本水水户户艺艺术术馆馆(8) 艺术结构艺术结构广泛应用于仓库广泛应用于仓库, ,办公室办公室, ,工业厂房工业厂房, ,并向住宅楼和并向住宅楼和别墅别墅发展发展. .第一章第一章 绪绪 论论钢结构设计原理钢结构设计原理 Design Principles of Steel Structure(9) 轻钢结构轻钢结构 例如:组合梁和钢管混凝土柱等.钢混凝土组合梁板钢混凝土组合梁

39、板第一章第一章 绪绪 论论钢结构设计原理钢结构设计原理 Design Principles of Steel Structure(10)组合结构组合结构钢结构设计原理钢结构设计原理 Design Principles of Steel Structure第一章第一章 绪绪 论论Chapter 1 Preface to Steel Structure1. 1. 结构的极限状态结构的极限状态4 4、钢结构的设计方法、钢结构的设计方法安全性安全性 Safety适用性适用性 Serviceability 耐久性耐久性 Durability 1)结构的功能结构的功能结构的可靠性结构的可靠性 reliab

40、ility 可靠性可靠性安全性、适用性和耐久性的总称安全性、适用性和耐久性的总称指结构在规定的使用期限内，在规定的条件下（指结构在规定的使用期限内，在规定的条件下（正常设计、正常施工、正常设计、正常施工、 正常使用和维护正常使用和维护），完成预定结构功能的能力。），完成预定结构功能的能力。设计基准期设计基准期：指一个工程结构在正常使用和正常维护条件下，能够满足其：指一个工程结构在正常使用和正常维护条件下，能够满足其可靠度的时间。可靠度的时间。结构可靠性越高，建设造价投资越大。结构可靠性越高，建设造价投资越大。如何在结构可靠与经济之间取得均衡如何在结构可靠与经济之间取得均衡，就是设计方法要解决的

41、问题。，就是设计方法要解决的问题。钢结构设计原理钢结构设计原理 Design Principles of Steel Structure第一章第一章 绪绪 论论Chapter 1 Preface to Steel Structure1. 1. 结构的极限状态结构的极限状态4 4、钢结构的设计方法、钢结构的设计方法2)结构的极限状态Limit State整个结构或结构的一部分整个结构或结构的一部分超过某一特定状态就超过某一特定状态就不能满足不能满足设计设计规规定的某一功能定的某一功能要求，这个特定状态称为要求，这个特定状态称为该功能的极限状态该功能的极限状态。能完成预定的各项功能时，结构处于能完

42、成预定的各项功能时，结构处于有效状态有效状态；反之，则处于；反之，则处于失效状态失效状态，有效状态和失效状态的分界有效状态和失效状态的分界，称为，称为极限状态极限状态，是结，是结构开始失效的标志。构开始失效的标志。钢结构设计原理钢结构设计原理 Design Principles of Steel Structure第一章第一章 绪绪 论论Chapter 1 Preface to Steel Structurea. 承载力能力极限状态承载力能力极限状态 Ultimate Limit State结构或构件达到结构或构件达到最大承载能力最大承载能力或者达到或者达到不适于继续承载的变形状态不适于继续承

43、载的变形状态。 构件的截面因强度不足而发生破坏（包括疲劳破坏）构件的截面因强度不足而发生破坏（包括疲劳破坏） 结构整体或其中一部分作为刚体失去平衡（如倾覆、滑移）结构整体或其中一部分作为刚体失去平衡（如倾覆、滑移） 结构塑性变形过大而不适于继续使用结构塑性变形过大而不适于继续使用 结构形成几何可变体系（超静定结构中出现足够多塑性铰）结构形成几何可变体系（超静定结构中出现足够多塑性铰） 结构或构件丧失稳定（如细长受压构件的压曲失稳）结构或构件丧失稳定（如细长受压构件的压曲失稳）4 4、钢结构的设计方法、钢结构的设计方法2)结构的极限状态Limit State1. 1. 结构的极限状态结构的极限状

44、态钢结构设计原理钢结构设计原理 Design Principles of Steel Structure第一章第一章 绪绪 论论Chapter 1 Preface to Steel Structure4 4、钢结构的设计方法、钢结构的设计方法2)结构的极限状态Limit State1. 1. 结构的极限状态结构的极限状态b. 正常使用极限状态正常使用极限状态 Serviceability Limit State结构或构件达到影响结构或构件达到影响正常使用正常使用或或耐久性能耐久性能的某项规定限值的的某项规定限值的状态。状态。 过大的变形、侧移（影响非结构构件、不安全感、等）；过大的变形、侧移（

45、影响非结构构件、不安全感、等）； 过大的裂缝（钢筋锈蚀、不安全感、漏水等）；过大的裂缝（钢筋锈蚀、不安全感、漏水等）； 过大的振动（影响使用、不舒适）；过大的振动（影响使用、不舒适）； 局部损坏。局部损坏。钢结构设计原理钢结构设计原理 Design Principles of Steel Structure第一章第一章 绪绪 论论Chapter 1 Preface to Steel Structure2. 2. 概率极限状态设计原理概率极限状态设计原理 设计基本原则：技术先进、经济合理、安全适用、确保质量设计基本原则：技术先进、经济合理、安全适用、确保质量 0，结构处于可靠状态，结构处于可靠状态 功能函数功能函数 Z=R-S =0，结构处于极限状态，结构处于极限状态 0，结构处于失效状态，结构处于失效状态失效概率失效概率 0)(0zpdzZfPf可靠指标可靠指标22SRSRZZ钢结构设计原理钢结构设计原理 Design Principles of S