钢结构原理 第一章 绪论课件

1、第一章 钢结构绪论第一节 钢结构的特点、应用及发展第二节 钢结构的组成及主要形式第三节 钢结构的计算方法第四节 钢结构课程的学习方法钢结构的特点钢结构的应用范围 钢结构的发展第一节 钢结构的特点、应用及发展 一、钢结构的特点1、优点 材料强度高、塑性好、韧性好工业化程度高，工期短 材质均匀，和力学计算的假定比较符合 重量轻 如： 30M钢架 4T5T 30MR.C屋架 14T17T 密封性好 具有一定的耐热性抗震性能好 一、钢结构的特点2、缺点 耐火性差 当钢表面的温度达300oC400oC以后，其强度，弹性模量显著下降，600oC时几乎为0。 耐锈蚀性差 需定期维护，增加了维护费用。钢结构在

2、低温条件下可能发生脆性断裂 厂 房 结 构大跨度结度多层房屋 高层结构高 层 结 构壳体结构桥 梁 结 构其 它 钢 结 构三、钢结构的发展高强度钢材的应用构件和结构极限状态的深入了解结构的革新最优化原则的应用第二节 钢结构的组成及主要形式1、单层房屋钢结构传统作法，将一系列竖向平面承重结构，用支撑构件将之联成空间整体竖向荷载 竖向承重结构水平荷载 竖向承重结构支撑构件2.多层房屋钢结构刚架结构由梁、柱组成的多层多跨刚架 承受水平，竖向由于抗侧移刚度小，多用于30层建筑带撑结构设柱间支撑后形成竖向悬臂桁架，抗侧移刚度较高，适用于2060层筒式结构由以上可以看出，结构必须形成空间整体，才能有效而

3、经济地承受荷载，具有较高的强度、刚度和稳定性第三节 钢结构的计算方法一、钢结构设计变迁1957年以前 ：采用总安全系数的容许应力计算法19571974：采用三个系数的极限状态计算法19741989：采用以结构极状态为依据，进行多系数分析，用单一的系数表示的容许应力计算法1989 ：采用以概率论为基础的极限状态设计法1、总安全系数容许应力法缺点：安全系数凭工程经验确定的一定值，这样，各种构件的可靠性将不能保证比较一致的水平。3、以结构极限状态为依据，多系数分析后用单一安全系数的容许应力计算法缺点：各种载荷并不相同，各种构件承受荷载的情 况也不一定相同，构件的几何尺寸变异并不完全一致，采用统一的安

4、全系数显然不可能获得相同的安全度。4、以概率为基础的极限状态设计法把各种参数（载荷效应、结构抗力等）作随机变量，运用概率分析法并考虑变异性来确定设计采用值。把概率分析引入结构设计方法，显然比容许应力法先进，标志我国在设计理论上前进了一大步，迈入了国际先进水平。2、结构作用 作用效应 结构构件抗力结构作用：施加在结构上的各种荷载及引起外加变形或约束变形的原因（如荷载、基础下沉、温度变化、焊接等）作用：永久作用可变作用偶然作用作用效应（S）:结构作用引起结构或构件的内力（轴、弯、剪）和变形（挠度、转角）。结构抗力（R）：结构或构件承受作用效应的能力。3、结构的极限状态和极限状态方程（1）结构的极限

5、状态：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规定的某一功能要求，这一特定状态称为结构的极限状态。 两种极限状态承载能力极限状态正常使用极限状态（2）极限状态方程用RS R=S R0 结构处于可靠状态z=0 结构处于极限状态Z0 结构处于失效状态Z=R-S称为极限状态方程这样，结构可靠概率为 Ps=p(R-S)0结构失效概率为 Ps=p(R-S)0Z0Z=0Rs（3）可靠指标 结构功能函数 Z=R-S 由于R和S均为正态分布的随机变量，其均值和标 准差分别为失效概率Z=R-SPff(z)概率密度函数由于计算复杂，且必须知道R、S的分布密度函数，故用可靠性指标 来度量结构可靠性可见:

6、b大则Pf小； b与Pf有一一对应关系b称结构可靠性指标RS2ZRZZZbsbss=-=+设则=S2s（4）概率极限状态设计表达式将 改写为 结构抗力 结构作用效应若规定了，并有R、 S、R、 S，就可利用上式进行设计或验算。三、钢结构设计的基本规定1、承载能力极限状态对一般排件及框架结构，可采用简化计算式=0.9，其它情况取=1。2、正常使用极限状态（如变形验算，按荷载 短期效应组合）四、钢结构设计的基本要求结构需有足够有强度、刚度和稳定性，安全可靠要符合建筑物的使用要求，有良好的耐久性尽可能节约钢材尽可能缩短制造、安装周期结构要便于运输、便于维护在可能情况下，尽可能美观第四节 钢结构课程的学习方法根据教学大纲要求，学好钢结构的基本构件部分；本课程的