钢结构第一章(中南大学)doc资料

1、钢结构第一章(中南大学)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，以及钢索为主材建造的工程结构，如房屋、桥梁等，称为钢结构。如房屋、桥梁等，称为钢结构。第一章第一章 绪

2、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、耐热性较好，、耐热性较好，耐火性差耐火性差7 7、耐腐蚀性差、

3、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 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 Structure 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

4、 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

5、结构设计原理 Design Principles of Steel Structure 新中国成立后新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

6、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，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 St

7、eel 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

8、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钢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 Stru

9、cture 构成网架的基本单元有三角锥、三棱体、正方体、截构成网架的基本单元有三角锥、三棱体、正方体、截头四角锥等。头四角锥等。 一般而言，网架钢结构有下列三种节点形式：一般而言，网架钢结构有下列三种节点形式： 螺 栓 球 节 点焊接球节点焊接球节点螺栓球节点螺栓球节点钢板节点钢板节点 平板网架平板网架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6

10、0M60M。钢结构设计原理钢结构设计原理 Design Principles of Steel Structure网壳网壳 网壳结构同网架结构一样，网壳结构同网架结构一样，网壳也是由许多杆件按一定规律网壳也是由许多杆件按一定规律布置，通过节点连接成空间杆系布置，通过节点连接成空间杆系结构，结构，但网架的外形呈平板状，但网架的外形呈平板状，而网壳的外形呈曲面状而网壳的外形呈曲面状。 一般为单层或双层，按其外一般为单层或双层，按其外形为单曲面或双曲面而构成网状形为单曲面或双曲面而构成网状穹顶、网状筒壳以及双曲抛物面穹顶、网状筒壳以及双曲抛物面网壳等多种形式。网壳等多种形式。 网壳结构的特点：外形美

11、观、网壳结构的特点：外形美观、通透感好，建筑空间大、用材省，通透感好，建筑空间大、用材省，设计施工较复杂。设计施工较复杂。 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）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

12、 绪绪 论论Chapter 1 Preface to Steel Structure上海商务中心（网状网壳）上海商务中心（网状网壳）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

13、46.285m46.285m。设计为法国巴黎机场公司安德鲁建筑师，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。 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钢结构设计原理钢结构设计原理 Design Principle

14、s of Steel 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，这的开口，这部分将设计成开合屋盖。采用加肋薄壁箱形截面，总用钢量达部分将设计成开合屋盖。采用加肋薄壁箱形截面，总用钢量达1616万吨。万吨。国家体育馆国家体育馆钢结构设计原理钢结构

15、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。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 P

16、reface to Steel Structure 公、铁路两用桥，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平平面面桁桁架架空空间间桁桁架架桁架桁架钢结构设计原理钢结构设计原理 Desig

17、n 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5681m5681m，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

18、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武汉军山长江大桥武汉军山长江大桥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斜拉桥斜拉桥钢结构设计原理钢结构设计原理 Design Principles of Steel Structure第一

19、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年建成通车，大桥主桥全长年建成通车，大桥主桥全长3910m，主跨，主跨1990m，是目前世界上主跨最长的

20、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，主缆的极限强度为，主缆的极限强度为1800MPa。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 以一系列拉索为主要以一系列拉索为主要承重构件，这些索按一承重构件，这些索按一定的规律组成各种不同定的规律组成各种不同的形式，悬挂于相应的的形式，悬挂于

21、相应的支撑结构上，使材料强支撑结构上，使材料强度在受拉情况下得到充度在受拉情况下得到充分发挥的结构形式。分发挥的结构形式。索索索桁架、斜拉索、悬索索桁架、斜拉索、悬索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

22、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拱结构拱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 钢拱桥钢拱桥钢结构设计原理钢结构设计原理 Design Principles of Steel Stru

23、cture第一章第一章 绪绪 论论Chapter 1 Preface to Steel Structure 拱形桥梁拱形桥梁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多层工业厂房多层工业厂房工业厂房工业厂房 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 Str

24、ucture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。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第一章第一章 绪绪 论论Chapter 1 Preface to Steel Structu

25、re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 钢结构设计原理钢结构设计原理 Desig

26、n Principles of Steel Structure第一章第一章 绪绪 论论Chapter 1 Preface to Steel 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

27、。 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1011

28、01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2600026000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。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 钢结构设计原理

29、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 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

30、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。万吨。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钢结构设计原理钢结构设计原理 Design Principles of St

31、eel Structure第一章第一章 绪绪 论论Chapter 1 Preface to Steel Structure 施工钢模施工钢模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纯纯钢钢结结构构超超高高层层钢结构设

32、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

33、体、下球体、五个小球、塔座和广场组成。座和广场组成。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。钢结构

34、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中国南极长城站综合仓库中国南极长城站综合仓库钢结构设计原理钢结构设计原理 Design Principles of Steel Struc

35、ture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焊接管节点焊接管节点 钢结构

36、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为54m5

37、4m54m54m，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”。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）钢结构设计原理钢结构设计原理 Desig

38、n 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概率极限状态设计法概率极限状态设计法（1 1）承载能力极限状态）承载能力极限状态 结构或构件达到最大承载能力或出现不适于继续承载的变形，包括结构或构件达到最大承载能力或出现不适于继续承载的变形，包括以下几个方面：以下

39、几个方面：1. 1. 结构的极限状态结构的极限状态5 5、钢结构的设计方法、钢结构的设计方法整个结构或结构的一部分作为刚体失去平衡（如倾覆等）；整个结构或结构的一部分作为刚体失去平衡（如倾覆等）；结构构件或连接因超过材料强度而破坏；结构构件或连接因超过材料强度而破坏；结构构件或连接在循环荷载作用下发生的疲劳破坏；结构构件或连接在循环荷载作用下发生的疲劳破坏；结构构件或连接因过度变形而不适于继续承载；结构构件或连接因过度变形而不适于继续承载；结构转变为机动体系；结构转变为机动体系； 结构或构件丧失稳定（如压屈等）。结构或构件丧失稳定（如压屈等）。结构内力分析法结构内力分析法钢结构设计原理钢结构设

40、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 2）正常使用极限状态）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值：结构或构件达到正常使用或耐久性能的某项规定值：影响正常使用或外观的变形；影响正常使用或外观的变形；影响正常使用或耐久性能的局部损坏（包括裂缝）；影响正常使用或耐久性能的局部损坏（包括裂缝）；影响正常使用的振动；影响正常使用的振动；影响正常使用的其它特定状态。影响正常使用的其它特定状态。承载力极限状态与正常使用极限状态相比，前者可能

41、导致人身伤亡承载力极限状态与正常使用极限状态相比，前者可能导致人身伤亡和大量的财产损失，而后者对生命的危害则较小，主要是引起人们和大量的财产损失，而后者对生命的危害则较小，主要是引起人们的不适，所以也应该给予足够的重视。的不适，所以也应该给予足够的重视。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

42、、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（1.3.3）可靠指标可靠指标22SRSRZZ（1.3.9）一次二阶矩的近似概率方法一次二阶矩的近似概率方法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 Structure2.52.73.23.74.2Pf510-33.510-36.910-41.110-41.

43、310-5失效概率和可靠指标的对应关系失效概率和可靠指标的对应关系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 Structure3. 3. 设计表达式设计表达式 GB50068-2001GB50068-2001建筑结构可靠度设计统一标准建筑结构可靠度设计统一标准规定规定结构构件的极限状态设计表达式，应根据各种极限状态的结构构件的极限状态设计表达式，应根据各种极限状态的设计要求，采用有关的荷载代表值、材料性能标准值、几设计要求，采用有关的荷载代表值、材料性能标准

44、值、几何参数标准值以及各种分项系数等表达。何参数标准值以及各种分项系数等表达。 为了便于应用并符合人们长期以来的习惯，规范并不为了便于应用并符合人们长期以来的习惯，规范并不直接使用直接使用 进行设计，而利用式进行设计，而利用式: : 来完成。来完成。就设计就设计而言，问题被转化为计算效应而言，问题被转化为计算效应S S和抗力和抗力R R。RS 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 在荷载效应的基本组合条件下，式（在荷载效应的基本组合条

45、件下，式（1.3.111.3.11）可转化为等效的）可转化为等效的以基本变量标准值、分项系数和组合系数，并以应力形式表达的极以基本变量标准值、分项系数和组合系数，并以应力形式表达的极限状态公式。限状态公式。 1012()1.3.12nGkQ kQikGQcidiQif （）1()(1.3.13)nGkQikoGQicidif 可变荷载起控制作用时：可变荷载起控制作用时：永久荷载永久荷载起控制作用时：起控制作用时：1 1）承载能力极限状态分项系数表达式）承载能力极限状态分项系数表达式 对于一般排架和框架结构：对于一般排架和框架结构：01()nGGkQiQikif （1.3.14）钢结构设计原理钢

46、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 2）可变荷载的分项系数）可变荷载的分项系数 （ Q Q） -一般情况下应取一般情况下应取1.41.4； -对标准值大于对标准值大于4kN/m4kN/m2 2的工业房屋楼面结构的的工业房屋楼面结构的 活荷载标准值应取活荷载标准值应取1.31.3。（1 1）永久荷载分项系数）永久荷载分项系数 （ G）当其效应对结构不利时当其效应对结构不利时 -对可变荷载效应控制的组合，应取对可变荷载效应控制的组合，应取1.2;1

47、.2; - -对永久荷载效应控制的组合，应取对永久荷载效应控制的组合，应取1.35;1.35;当其效应对结构有利时当其效应对结构有利时 -一般情况下应取一般情况下应取1.01.0； -对结构的倾覆、滑移或漂浮验算，应取对结构的倾覆、滑移或漂浮验算，应取0.90.9。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 Structurefd 或或f钢材或连接材料强度钢材或连接材料强度设计值设计值。kdRfRfAfk钢材或连接材料强度钢材或连接材料强度标准值标准值。 R钢材或连接材料抗力分项系数，对于钢材或连接材料抗力分项系数，对于Q235钢钢 R =1.087;Q345、Q390、Q420钢钢 R=1.111 。钢结构规范给出了各类钢材和连接的强度设计值。钢结构规范给出了各类钢材和连接的强度设计值。（P3813页页，附录，附录1）钢结构设计原理钢结构设计原理 Design Principles of Steel Stru