钢结构应用体系

钢结构理论基基础钢结构设设计基础理论课课程介绍设计软件PKPM，中科院3d3s，同济大学SAP2000，美国Midas，韩国ABAQUS，美国其他软件参考文献1、《钢结构设计计手册》（上上/下）第二版，建工出版社2、《钢结构》（上下册），，第三版，西西安建筑科技技大学陈绍蕃蕃等主编，建工出版社3、《钢结构设计规规范》GBJ50017-2003北京，中国计计划出版社4、超高层钢结结构施工技术术，王宏主编编，李海旺主主审，建工出版社，2014。5、大跨度钢结结构施工技术术，王宏主编编，李海旺、、戴立先副主主编，建工出出版社，2015。6、材料力学，，课本7、钢结构武汉工业大大学出版社，，20011.教材：《钢结构设计基基本原理》，科学出版社社，2006年1月.课程说明该课程是建筑筑工程专业必必修科：授课课36课时、实验4课时，合计40课时。1-12周上课，主要要内容包括：1绪论(1课时）2钢结构材料（（8课时）3钢结构的连接接（9课时）4轴心受力构件件（8课时）5受弯构件（6课时）6压弯构件（6课时）高强度摩擦型型螺栓抗滑移移系数实验土木1304：第11周星期日第1~2节土木1305：第11周星期日第3~4节土木1306：第11周星期日第5~6节轴心受压构件件整体失稳实实验土木1304：第7周星期日第1~2节土木1305：第7周星期日第3~4节土木1306：第7周星期期日第5~6节1.1钢结构应用体体系建筑钢结构应应用范围如下下：(1)工业厂房(2)大跨度空间结结构结构(3)高耸结构(4)多层和高层建建筑(5)承受振动荷载载影响较大的的结构(6)板壳结构（如如油库、油罐罐、煤气库、、高炉、热风风炉、漏斗、、烟囱、水塔塔以及各种管管道等）1.1钢结构应用体体系(7)其他特种结构构（如栈桥、、管道支架、、井架和海海上采油油平台等）(8)可拆卸或移动动的结构，建建筑工地的生生产、生活附附属用房，临临时展览馆等等，这些结构构是可拆迁的的。移动结构构如塔式起重重机，履带式式起重机的吊吊臂，龙门起起重机等。(9)荷载较轻或跨跨度较小的建建筑，结构形形式有轻型钢结构包括轻型门式式刚架，冷弯弯薄壁型钢结结构以及钢管管结构。(10)混凝土组合成成的组合结构构如组合梁和钢钢管混凝土柱柱等。工业厂房工程程实例四川夹江水工工机械厂重钢钢结构厂房（（高度28m，双层行车，，高跨100t、50t，底跨50t）高耸结构实例例埃菲尔铁塔埃菲尔铁塔是是1887年1月26日动工，1889年5月15日开放的，距距今已有100多年的历史了了。

埃菲尔尔铁塔占地一一公顷，耸立立在巴黎市区区赛纳河畔的的战神广场上上。除了四个个脚是用钢筋筋水泥之外，，全身都用钢钢铁构成，塔塔身总重量7000吨。塔分三层层，第一层高高57米，第二层115米，第三层274米。除了第三三层平台没有有缝隙外，其其他部分全是是透空的。从从塔座到塔顶顶共有1711级阶梯，现已已安装电梯，，故十分方便便。每一层都都设有酒吧和和饭馆，供游游客在此小憩憩，领略独具具风采的巴黎黎市区全景：：每逢晴空万万里，这里可可以看到远达达70公里之内的景景色。高耸结构实例例东方明珠卫星发射塔鸟巢国家体育场是是2008年北京奥运会会的主场馆，，由于于独特特造型又俗称称“鸟巢”。。体育场在奥奥运会期间设设有10万个座位，承承办该届奥运运会的开、闭闭幕式，以及及田径同足球球等比赛项目目。国家体育场建建筑顶面呈鞍鞍形，长轴为为332.3米，短轴为296.4米，最高点高高度为68.5米，最低点高高度为42.8米。占地面积积25.8万平方米，座座席数：永久久座席8万个，临时性性座席2万个。胶州湾跨海大大桥青岛海湾大桥桥又称胶州湾湾跨海大桥，，是我国自行行设计、施工工、建造的特特大跨海大桥桥。它是国家家高速公路网网G22青兰高速公路路的起点段，，是山东省““五纵四横一一环”公路网网上框架的组组成部分，是是青岛市规划划的胶州湾东东西两岸跨海海通道“一路路、一桥、一一隧”中的““一桥”。大大桥起自青岛岛主城区海尔尔路，经红岛岛到黄岛，大大桥全长36.48公里，投资额额近100亿，历时4年完工。全长长超过我国杭杭州跨海大桥桥和美国切萨萨皮克跨海大大桥，是当今今世界上最长长的跨海大桥桥，也是世界界第二长桥。。大桥于2011年6月30日全线通车。。2011年上榜和美国国，荣膺“全全球最棒桥梁梁”荣誉称号号。上海环球金融融中心上海环球金融融中心是位于于中国上海陆陆家嘴的一栋栋摩天大楼，，2008年8月29日竣工。楼高高492米，地上101层，是目前中中国第3高楼（截至2014年）、世界最最高的平顶式式大楼。开发发商为“上海海环球金融中中心有限公司司”，由日本本森大厦株式式会社主导兴兴建。其面积为379,875㎡，建筑层数地地上101层、地下3层。中央电视台大大楼上海中心大厦厦中国尊中国尊是位于于北京市朝阳阳区CBD核心区Z15地块的一幢超超高层建筑，，建成后将是是北京市最高高的地标建筑筑。该项目西西侧与北京目目前最高的建建筑国贸三期期对望，建筑筑总高528米，未来将被被规划为中信信集团总部大大楼。广州体育馆广州体育馆是是为“中国第九届运运动会”建设的一座现现代化综合性性多功能体育育设施，是“九运会”体操、篮球等等项目的比赛赛地和盛大的的闭幕式举办办地。它是广广州市新世纪纪的重点、标标志性建筑。。广州体育育馆位于广州州新广从公路路原白云苗圃圃地段，项目目占地约24万平方米。结构选双向钢钢桁架材料选选用采用钢结结构，承重部部分钢筋混凝凝土。佛山岭南明珠珠体育馆岭南明珠体育育馆位于广东东省佛山市禅禅城区季华五五路，于2004年4月动工，2006年6月建成。岭南南明珠体育馆馆占地22.3公顷，是由日日本仙田满株株式会社环境境设计研究所所设计，整个个体育馆最多多能容纳9500多个观众。其其独特的“斗斗拱型”穹顶顶钢结构是体体育馆采用新新颖结构体现现造型美的一一次精彩的诠诠释。岭南明明珠体育馆独独特的造型及及室内空间效效果得益于独独特的大跨度度空间结构设设计，由三个个多重圆水平平环屋顶联体体构成一体，，体育馆屋面面采用连续的的穹顶网壳结结构。图1.3上部网架架、下部部钢框架架图1.4体育场看看台环状状钢结构构图1.4体育场大大跨屋盖盖青岛颐中中体育馆馆青岛颐中中体育馆馆位于颐颐中体育育中心主主入口中中心大道道西侧，，总投资资约4亿元，总总建筑面面积62630平方米，，设有符符合国际际标准的的比赛大大厅，可可容纳观观众12500人。珠港澳大大桥港珠澳大大桥是一一座连接接香港、、珠海和和澳门的的巨大桥桥梁，在在促进香香港、澳澳门和珠珠江三角角洲西岸岸地区经经济上的的进一步步发展具具重要的的战略意意义。港港珠澳大大桥全长长为49.968公里，主主体工程程“海中中桥隧””长35.578公里。属属于G94珠三角环环线高速速的一部部分，设设计计时速每每小时100-120公里。工工程路线线起自香香港国际际机场附附近的香香港口岸岸人工岛岛，向西西接珠海海/澳门口岸岸人工岛岛、珠海海连接线线，止于于珠海洪洪湾，路路线总长长为55公里。上海旗忠忠森林体体育城网网球中心心上海旗忠忠体育城城网球中中心位于于上海市市西南部部的闵行行区马桥桥镇，网网球中心心用地面面积约为为508亩，基地地总建筑筑面积为为85438平方米。。基地容容积率为为0.187，建筑密密度15.1%，绿化率率46.1%，停车位位993个。中央央赛场建建筑面积积30649平方米，，地上四四层，建建筑物高高度约40米，顶棚棚为钢结结构，开开启方式式仿佛上上海市市市花白玉玉兰的开开花过程程，为世世界首创创。中国正在在设计的的一些未未来钢结结构建筑筑国外的钢钢结构建建筑迪拜塔迪拜塔高高828米，可用用楼层超超过160层，建成成后将成成为世界界最高建建筑。除除了高度度挑战极极限，迪迪拜塔采采用世界界最快电电梯，速速度达17.5米/秒。即使使是临时时用来建建筑施工工的电梯梯速度也也快得惊惊人，从从首层升升至124层景观层层只需70秒左右。。迪拜风中中烛火大大厦迪拜风中中烛火大大厦从54层到97层不等，，汇集在在一起构构成一座座舞蹈般般的雕塑塑形象，，看上去去很像是是烛火在在闪动。。建筑表表达方面面，其成成熟的美美学和结结构工程程方面的的创新是是任何现现代建筑筑都无法法比拟的的。AnaraTower由英国Atkins公司设计计，一共共拥有125层，总高高度达到到了700米。每隔隔27层便有一一个供休休憩观赏赏的天台台。Anara大楼虽然然比迪拜拜塔矮了了一些，，但是它它的外观观倒是奇奇特很多多。楼顶顶扇叶中中间的那那个不是是风力发发电机，，而是一一个餐厅厅。Anara大楼钻戒旅馆馆这个设计计可以说说是疯狂狂透顶，，每个分分支都是是一个房房间——有机会去去住的话话，记得得时时背背着降落落伞。正像名字字一样，，钻戒旅旅馆就像像一枚镶镶嵌在天天地间的的钻戒，，与太阳阳的光芒芒遥相辉辉映。旋转塔让一座摩摩天大楼楼在空中中旋转““跳舞””，听上上去像是是科幻小小说。来来自意大大利的建建筑师菲菲舍尔宣宣布将在在迪拜建建立“世世界首个个动态塔塔”，迪迪拜的旋旋转塔高高420米，是80层的综合合大楼，，它将包包括办公公区域、、居民住住宅以及及一个豪豪华酒店店帆船酒店店这是阿拉拉伯人奢奢侈的象象征，亦亦是迪拜拜的新标标志。走走进这个个世界上上最高的的酒店就就似走进进了阿拉拉丁的洞洞穴，豪豪华的佐佐证非笔笔墨可言言喻，从从带你走走进海鲜鲜餐馆的的小型潜潜艇，到到每个房房间的17个电话筒筒，再到到用作机机场巴士士的8辆劳斯莱莱斯都可可略见些些许。高耸结构构实例埃菲尔铁铁塔埃菲尔铁铁塔是1887年1月26日动工，，1889年5月15日开放的的，距今今已有100多年的历历史了。。

埃菲菲尔铁塔塔占地一一公顷，，耸立在在巴黎市市区赛纳纳河畔的的战神广广场上。。除了四四个脚是是用钢筋筋水泥之之外，全全身都用用钢铁构构成，塔塔身总重重量7000吨。塔分分三层，，第一层层高57米，第二二层115米，第三三层274米。除了了第三层层平台没没有缝隙隙外，其其他部分分全是透透空的。。从塔座座到塔顶顶共有1711级阶梯，，现已安安装电梯梯，故十十分方便便。每一一层都设设有酒吧吧和饭馆馆，供游游客在此此小憩，，领略独独具风采采的巴黎黎市区全全景：每每逢晴空空万里，，这里可可以看到到远达70公里之内内的景色色。大跨度空空间斜拉拉网壳结结构MillenniumDomeMillenniumDome,with320diameter,builtin1999,istheWorld'slargestDome.Thehugesteelgridsdomeissuspenedfromaseriesoftwelve100mhighmasts.strengthcables...1绪论1.2钢结构的的特点(通过8个小问题题掌握））(1)强度高、、塑性好好、韧性性好问题１：比较钢钢材（Q235钢）和C80混凝土的的抗压和抗拉拉强度设设计值。。215N/mm2;50.2N/mm2,3.11N/mm2问题２：比较钢钢材（Q235钢）和C80混凝土的的弹性模量。（（206E3N/mm2;38E3N/mm2)问题３：钢材塑性好赋赋予钢结结构的特特性是什什么？问题4：钢材材韧性好赋赋予钢结结构的特特性是什什么？1绪论1.2钢结构的的特点(2)钢结构的的重量轻轻问题5：钢材容重重大，强强度高，，做成的的结构却却比较轻轻？质量密度度ρ和强度ƒ的比值α来衡量，，α值越小，，结构相相对越轻轻。建筑筑钢材的的值等于于1.7~3.7×10-4/m；木材为为5.4××10-4/m；钢筋混混凝土约约为18×10-4/m。以同样样跨度承承受同样样的荷载载，钢屋屋架的重重量最多多不过为为钢筋混混凝土屋屋架的1/3~1/4，冷弯薄薄壁型钢钢屋架甚甚至接近近于1/10。重量轻，，可减轻轻基础的的负荷，，降低地地基、基基础部分分的造价价，同时时还方便便运输和和吊装。。1绪论1.2钢结构的的特点(3)材质均匀匀问题6：钢材材质均匀匀赋予钢结结构设计计的特点是什什么？钢材由于于冶炼和和轧制过过程的科科学控制制，其组组织比较较均匀，，接近各各同向性性，为理理想的弹弹性-塑性体，，其弹性性模量和和韧性模模量皆较较大，因因此，钢钢结构实实际受力力情况和和工程力力学计算算结果比比较符合合，在计计算中采采用的经经验公式式不多，，从而计计算上的的不定性性较小，，计算结结果比较较可靠。。1绪论1.2钢结构的的特点(4)钢结构制制作简便便，施工工工期短短钢结构构构件一般般是在金金属结构构厂制作作，施工工机械化化，准确确度和精精密度皆皆较高。。钢结构构所有材材料皆已已轧制成成各种型型材，加加工简易易而迅速速。钢构构件较轻轻，安装装方便，，施工周周期短。。小量钢钢结构和和轻型钢钢结构尚尚可在现现场制作作，简易易吊装。。钢结构构由于连连接的特特性，易易于加固固、改建建和拆迁迁。(5)钢结构密密闭性较较好钢结构的的钢材和和连接(如焊接)的水密性性和气密密性较好好，适宜宜于做要要求密闭闭的板壳壳结构，，如高压压容器、、油库、、气柜、、管道等等。1绪论1.2钢结构的的特点(6)钢结构耐耐腐蚀性性差问题7：钢材耐腐蚀性性差给钢结构构设计附加的内内容是什什么？钢材容易易锈蚀，，对钢结结构必须须注意防防护，特特别是薄薄壁构件件更要注注意，因因此，处处于较强强腐蚀性性介质内内的建筑筑物不宜宜采用钢钢结构。。钢结构构在涂油油漆以前前应彻底底除锈，，油漆质质量和涂涂层厚度度均应符符合要求求。在设设计中应应避免使使结构受受潮、漏漏雨，构构造上应应尽量避避免存在在难于检检查、维维修的死死角。1绪论1.2钢结构的的特点(7)钢材耐热热但不耐耐火问题8：钢材不耐火给钢结构构设计附附加的内内容是什么？？钢材表面面温度超超过多少少度后就就需加以隔隔热防护护？温度超过过200℃℃后，材质质变化较较大，不不仅强度度总趋势势逐步降降低，还还有兰脆脆和徐变变现象。。达600℃℃时，钢材材进入塑塑性状态态已不能能承载。。因此，，设计规规定钢材材表面温温度超过过150℃℃后即需加加以隔热热防护，，对有防防火要求求者，更更需按相相应规定定采取隔隔热保护护措施。。(8)钢结构在在低温和和其他条条件下，，可能发发生脆性性断裂，，这这点应引引起设计计者的特特别注意意。-惧火性能能WorldTradeCentersteelDescription:ThiscollectionofsteelfromtheWorldTradeCenterincludesaheavilydamagedcolumnassemblyfromtheoutsidecolumnringatthe70thfloorofthesouthtower,andtwoshortcolumnstubs.WorldTradeCenterstructuraljointDescription:ThisdamagedstructuralbracketfromtheWorldTradeCenterwasrecoveredfromthedebrispile.1.3钢结构设设计方法法概率极限限状态法法问题9：什么是是结构功功能的极极限状态态？什么么是承载载能力极限状态态和正常常使用极极限状态态？极限状态态的定义义：结构构的极限限状态可可以分为为下列两两类：(1)承载能力力极限状状态对应于结结构或结结构构件件达到最最大承载载能力或或是出现现不适于于继续承承载的变变形，包包括倾覆覆、强度度破坏、、疲劳破破坏、丧丧失稳定定、结构构变为机机动体系系或出现现过度的的塑性变变形。1.3钢结构设设计方法法(2)正常使用用极限状状态对应于结结构或结结构构件件达到正正常使用用或耐久久性能的的某些规规定限值值，包括括出现影影响正常常使用或或影响外外观的变变形，出出现影响响正常使使用或耐耐久性能能的局部部损坏以以及影响响正常使使用的振振动。1.3钢结构设设计方法法现行规范范承载力力极限状状态的计计算公式式：其荷载效效应的基基本组合合按下列列设计表表达式中中最不利利值确定定：活荷载控控制组合合(1.29)恒荷载控控制组合合(1.30)1.2钢结构设设计方法法——结构重要要性系数数，对安安全等级级为一级级、二级级、三级级的结构构构件分分别取不不小于1.1、1.0、0.9；——永久荷载载标准值值在结构构构件截截面或连连接中产产生的应应力；——起控制作作用的第第一个可可变荷载载标准值值在结构构构件截截面或连连接中产产生的应应力(该值使使计算算结果果为为最大大)；——其他第第i个可变变荷载载标准准值在在结构构构件件截面面或连连接中中产生生的应应力；；——永久荷荷载分分项系系数，，当永永久荷荷载效效应对对结构构构件件的承承载能能力不不利时时取1.2，但对对式(1.30)则取1.35。当永永久荷荷载效效应对对结构构构件件的承承载能能力有有利时时，取取为1.0；、——第1个和其其他第第i个可变变荷载载分项项系数数，当当可变变荷载载效应应对结结构构构件的的承载载能力力不利利时，，取1.4(当楼面面活荷荷载大大于4.0kN/m2时，取取1.3)；有利利时，，取为为1.0；——第i个可变变荷载载的组组合值值系数数，可可按荷荷载规规范的的规定定采用用(有风时时：0.6;无风时时：1.0)——