T钢结构基本原理及设计之绪论

一、钢结构的特点2.塑性、韧性好，各向同性、力学性能与力学假定符合程度好，抗震性能好；1.强度/重量比大；稳定性3.具可焊性、易加工制造、具良好的装配性；4.密封性好；5.可以重复利用；6.有一定的耐热性，但是耐火性较差；7.易锈蚀、有焊接残余应力；8.低温冷脆。§1-2钢结构特点及应用§1-2钢结构特点及应用

工业化程度高（具可焊性、易加工制造、具良好的装配性）§1-2钢结构特点及应用密封性能好§1-2钢结构特点及应用耐火性不好，易锈蚀钢结构通常在450～650℃温度中就会失去承载能力发生很大的变形，导致钢柱、钢梁弯曲，因过大变形不能使用一般不加保护的钢结构的耐火极限为15分钟左右。§1-2钢结构特点及应用A.外包层在钢结构外表添加外包层，可以现浇成型，可以采用喷涂法。B.充水(水套)空心型钢结构内充水是抵御火灾最有效的防护措施。

提高钢结构耐火性的措施§1-2钢结构特点及应用屏蔽钢结构设置在耐火材料组成的墙体或顶棚内，或将构件包藏在两片墙之间的空隙里增加少许耐火材料或不增加即能达到防火的目的一种经济的防火方法。

D.膨胀材料采用钢结构防火涂料保护构件具有防火隔热性能好、施工不受钢结构几何形体限制等优点一般不需要添加辅助设施，涂层质量轻，美观先进防火技术措施。§1-2钢结构特点及应用1.大跨度结构有空间桁架、网架、网壳、悬索、张弦梁、拱架和框架等二.钢结构的应用国家大剧院§1-2钢结构特点及应用北京中华世纪坛§1-2钢结构特点及应用2.工业厂房鞍钢1700连铸主厂房工程鞍钢大连镀锌线主厂房工程§1-2钢结构特点及应用3.受动力荷载作用的结构（桥梁、吊车梁）§1-2钢结构特点及应用深圳地王大厦厦4.多层与高层结结构香港中银汇丰银行§1-2钢结构特点及及应用上海环球金融融中心根据设计方案案，大厦高492米、101层，建成后其高度度将超过目前前居世界第一一的马来西亚亚大厦（高452米）。§1-2钢结构特点及及应用青岛电视塔5.高耸结构神州飞船发射射塔§1-2钢结构特点及及应用多伦多电视塔塔多伦多电视塔塔东方明珠§1-2钢结构特点及及应用6.可拆卸移动结结构应用于建筑、、铁路、公路路、水利、商商业、旅游和和军事等领域域的办公室、、指挥部、宿宿舍、会议室室、仓库、商商店及各种临临时用房。§1-2钢结构特点及及应用7.容器和管道§1-2钢结构特点及及应用各种筒仓南京扬子石化化化工厂§1-2钢结构特点及及应用配以零件、扣扣件、门窗等等形成比较完完善的建筑体体系，即轻钢钢结构体系。。体系由工厂厂制作，现场场按要求拼装装形成。具有有自重轻，建建设周期短，，适应性强，，外表美观，，造价低，易易维护等特点点。由于自重重轻，也降低低了基础的造造价。8.轻型钢结构彩钢板作屋面面和墙面薄壁型钢作檩檩条和圈梁H型截面做柱与与梁现场用螺栓或或焊接门式钢架为主主要结构的一一种建筑§1-2钢结构特点及及应用厂房、库房、体育馆展览馆机场机库已建和在建的的浦东国际机机场、首都国国际机场、萧萧山国际机场场、成都双流流国际机场等等重要工程程。§1-2钢结构特点及及应用全钢结构无吊吊车砼柱+钢屋盖排架结结构§1-2钢结构特点及及应用多层循环类停停车设备§1-2钢结构特点及及应用9.钢与混凝土组组合结构黑龙江省联通通大厦§1-2钢结构特点及及应用1.传统的容许应应力法和最大大荷载法（统统称单系数数法）20世纪初~五十年代前言、钢结结构设计方法法的发展演变变最大荷载法也也称极限荷载载法SK是容许荷载产产生的荷载效效应；Rb是结构构件的的破坏抗力。。§1-3钢结构的设计计方法§1-3钢结构的设计计方法2.三系数极限状状态设计法五十年代~七十年代将一个安全系系数分解为三三个系数：超载系数材料均质系数数工作条件系数数特点------------提出两种极限限状态：（1）承载力极限限；（2）正常使用极极限状态。§1-3钢结构的设计计方法3.半概率极限状状态设计法八八十年代~SK是荷载效应标标准值；Rk是结构构件抗抗力标准值。。K1荷载系数（1.23)K2材料系数(3号钢K2为1.143，16Mn钢为1.175)K3调整系数(一般等于1)令是构件截面的的几何特征§1-3钢结构的设计计方法公式形为容许许应力法表达达式，实为半半概率半经验验的极限状态态设计法。缺点：系数大小并并不反映可可靠度，例例如3号钢K=1.41，16Mn钢K=1.45，并不说明用用16Mn的结构比3号钢安全。。§1-3钢结构的设设计方法1.3.1概率极限状状态设计法法将影响结构构功能的诸诸因素作为为随机变量量，认为任任何设计都都不能保证证绝对安全全，而是存存在一定风风险，只要要失效概率率小到可接接受的程度度，可认为为结构是安安全的。思想：半概率法近近似似概率法全全概率法§1-3钢结构的设设计方法结构的功能能要求结构在规定定的设计使使用年限内内应满足的的功能有：：(1)正常施工和和正常使用用时，能承承受可能出出现各种作作用；(2)正常使用时时具有良好好的工作性性能；(3)正常维护下下具有足够够的耐久性性；(4)在设计规定定的偶然事事件（如地地震、火灾灾、爆炸、、撞击等））发生时及及发生后，，仍能保持持必须的整整体稳定性性。§1-3钢结构的设设计方法二.结构的可靠靠度结构在规定定的时间内内，规定的的条件下，，完成预定定功能的概概率。一般建筑物物的设计基基准期为50年。三.结构的极限限状态极限状态-整个结构或或结构的一一部分超过过某一特定定状态就不不能满足设设计规定的的某一功能能要求。承载力极限限状态强度破坏、、疲劳破坏坏、结构和和构件丧失失稳定。(2)正常使用极极限状态影响结构、、构件和非非结构构件件正常使用用或耐久性性能的局部部损坏。§1-3钢结构的设设计方法R、S受许多随机机因素影响响而不具确确定性。结构可靠度度定义：结结构在规定定时间内，，在规定条条件下，完完成预定功功能的概率率。

>0可靠1.结构功能函数

Z=R-S=0达极限状态<0失效状态结构抗力荷载对结构的综合效应四.概率极限状状态设计原原理§1-3钢结构的设设计方法结构可靠度度失效概率归并R、S两个基本变变量，设二二者都服从从正态分布布，这样Z也是正态随随机变量。。平均值标准差2.失效概率可可靠指标§1-3钢结构的设设计方法可靠指标μ表示平均值值，确定曲曲线位置；；σ表示离散程程度，确定定形状。只只要二者确确定，正态态分布f(z)就确定令：f(z)Zβ指标确定了了f(z)的分布，由由其可确定定失效概率率Pf§1-3钢结构的设设计方法半概率法是是分别考虑虑荷载效应应与抗力的的变异性，，概率法是是用可靠指指标将荷载载与抗力的的变异性对对结构的影影响联合考考虑。五.设计表达式式按照概率表表达式不符符合人们习习惯将公式转化化为设计人人员熟悉的的分项系数数设计式：：Z=R－S1.承载力极限限状态表达达式§1-3钢结构的设设计方法根据结构功功能要求，，进行承载载能力极限限状态设计计时，应考考虑作用效效应的基本本组合，必必要时应考考虑作用效效应的偶然然性（如火火灾、爆炸炸、撞击、、地震等偶偶然事件的的组合）(1)基本组合可变荷载效效应控制的的组合：结构重要性性系数荷载效应值值分项系数组合值系数数§1-3钢结构的设设计方法构件本身的的承载能力力（抗力））R是材料性能能和构件几几何因素的的函数：材料强度的的标准值抗力分项系系数几何因素（（截面积或或截面抵抗抗矩）材料或连接接设计强度度§1-3钢结构的设设计方法永久荷载效效应控制的的组合：对于一般排排架、框架架结构，可可采用简化化式计算：：

由可变变荷载效应应控制的组组合：由永久荷载载效应控制制的组合，，仍按上式式进行计算算§1-3钢结构的设设计方法(2)偶然组合极限状态设设计表达式式宜按下列列原则确定定：偶偶然作作用的代表表值不乘分分项系数；；与偶然作作用同时出出现的可变变荷载，应应根据观测测资料和工工程经验采采用适当的的代表值具具体的设设计表达式式及各种系系数，应符符合专门规规范的规定定。2.正常使用极极限状态表表达式结构只考虑虑荷载的标标准组合，，其设计式式为：§1-3钢结构的设设计方法§1-4钢结构的新新发展1.4.1结构用钢的的新发展高强度高性性能钢、低低屈服点钢钢和耐火钢钢的开发和和应用Q420钢，该钢材材(15MnVN)已应用在九九江长江大