哈工大钢结构课件2

一、钢结构的特点(tèdiǎn)2.塑性、韧性好，各向同性、力学性能与力学假定符合(fúhé)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钢结构特点及应用精品资料工业化程度(chéngdù)高（具可焊性、易加工制造、具良好的装配性）§1-2钢结构特点(tèdiǎn)及应用精品资料密封(mìfēng)性能好§1-2钢结构特点(tèdiǎn)及应用精品资料耐火性不好(bùhǎo)，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(naihuǒ)极限为15分钟左右。§1-2钢结构特点及应用精品资料A.外包层在钢结构外表添加外包层，可以(kěyǐ)现浇成型，可以(kěyǐ)采用喷涂法。B.充水(水套)空心型钢结构(jiégòu)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钢结构特点及应用精品资料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(jīngjì)的防火方法。

D.膨胀材料采用钢结构防火涂料保护构件(gòujiàn)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钢结构特点及应用精品资料1.大跨度(kuàdù)结构有空间(kōngjiān)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钢结构特点及应用精品资料北京中华世纪坛§1-2钢结构特点(tèdiǎn)及应用精品资料2.工业(gōngyè)厂房鞍钢1700连铸主厂房(chǎngfáng)工程鞍钢大连镀锌线主厂房工程§1-2钢结构特点及应用精品资料3.受动力(dònglì)荷载作用的结构（桥梁、吊车梁）§1-2钢结构特点(tèdiǎn)及应用精品资料深圳地王大厦(dàshà)4.多层与高层(ɡāocénɡ)结构香港中银汇丰银行§1-2钢结构特点及应用精品资料上海环球金融中心根据设计方案，大厦高492米、101层，建成后其高度将超过(chāoguò)目前居世界第一的马来西亚大厦（高452米）。§1-2钢结构特点(tèdiǎn)及应用精品资料青岛(qīnɡdǎo)电视塔5.高耸(ɡāosǒnɡ)结构神州飞船发射塔§1-2钢结构特点及应用精品资料多伦多电视塔多伦多电视塔东方明珠§1-2钢结构特点(tèdiǎn)及应用精品资料6.可拆卸移动(yídòng)结构应用于建筑、铁路、公路、水利、商业、旅游和军事等领域的办公室、指挥部、宿舍、会议室、仓库(cāngkù)、商店及各种临时用房。§1-2钢结构特点及应用精品资料7.容器(róngqì)和管道§1-2钢结构特点(tèdiǎn)及应用精品资料各种(ɡèzhǒnɡ)筒仓南京(nánjīnɡ)扬子石化化工厂§1-2钢结构特点及应用精品资料配以零件、扣件、门窗等形成比较完善的建筑体系，即轻钢结构体系。体系由工厂制作，现场按要求拼装形成。具有自重轻，建设周期短，适应性强，外表美观，造价低，易维护等特点(tèdiǎn)。由于自重轻，也降低了基础的造价。8.轻型(qīnɡxínɡ)钢结构彩钢板作屋面和墙面薄壁型钢作檩条和圈梁H型截面做柱与梁现场用螺栓或焊接门式钢架为主要结构的一种建筑§1-2钢结构特点及应用精品资料厂房(chǎngfáng)、库房、体育馆展览馆机场机库已建和在建的浦东国际机场、首都国际机场、萧山国际机场、成都双流(shuānɡliú)国际机场等重要工程。§1-2钢结构特点及应用精品资料全钢结构(jiégòu)无吊车砼柱+钢屋盖排架结构(jiégòu)§1-2钢结构特点及应用精品资料多层循环(xúnhuán)类停车设备§1-2钢结构特点(tèdiǎn)及应用精品资料9.钢与混凝土组合(zǔhé)结构黑龙江省(hēilónɡjiānɡshěnɡ)联通大厦§1-2钢结构特点及应用精品资料1.传统(chuántǒng)的容许应力法和最大荷载法（统称单系数法）20世纪初~五十年代前言、钢结构设计方法(fāngfǎ)的发展演变最大荷载法也称极限荷载法

SK是容许荷载产生的荷载效应；Rb是结构构件的破坏抗力。§1-3钢结构的设计方法§1-3钢结构的设计方法精品资料2.三系数极限(jíxiàn)状态设计法五十年代~七十年代将一个安全系数分解(fēnjiě)为三个系数：超载系数材料均质系数工作条件系数特点------------提出两种极限状态：（1）承载力极限；（2）正常使用极限状态。§1-3钢结构的设计方法精品资料3.半概率极限状态(zhuàngtài)设计法八十年代~SK是荷载(hèzài)效应标准值；Rk是结构构件抗力标准值。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)令是构件截面的几何特征§1-3钢结构的设计方法精品资料公式形为容许应力法表达式，实为半概率半经验的极限(jíxiàn)状态设计法。缺点：系数大小并不反映可靠度，例如3号钢K=1.41，16Mn钢K=1.45，并不说明用16Mn的结构比3号钢安全。§1-3钢结构的设计(shèjì)方法精品资料1.3.1概率(gàilǜ)极限状态设计法将影响结构功能的诸因素作为随机变量，认为任何设计都不能保证绝对安全，而是存在(cúnzài)一定风险，只要失效概率小到可接受的程度，可认为结构是安全的。思想：半概率法近似概率法全概率法

§1-3钢结构的设计方法精品资料结构的功能要求结构在规定的设计使用(shǐyòng)年限内应满足的功能有：(1)正常施工和正常使用(shǐyòng)时，能承受可能出现各种作用；(2)正常使用(shǐyòng)时具有良好的工作性能；(3)正常维护下具有足够的耐久性；(4)在设计规定的偶然事件（如地震、火灾、爆炸、撞击等）发生时及发生后，仍能保持必须的整体稳定性。§1-3钢结构的设计(shèjì)方法精品资料二.结构的可靠度结构在规定的时间内，规定的条件下，完成预定功能的概率(gàilǜ)。一般建筑物的设计基准期为50年。三.结构的极限状态极限状态-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。承载力极限状态强度破坏、疲劳破坏、结构和构件丧失稳定。(2)正常使用极限状态影响结构、构件和非结构构件正常使用或耐久性能的局部损坏。§1-3钢结构的设计(shèjì)方法精品资料R、S受许多随机因素影响(yǐngxiǎng)而不具确定性。结构可靠度定义：结构在规定(guīdìng)时间内，在规定(guīdìng)条件下，完成预定功能的概率。

>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.概率极限状态设计原理§1-3钢结构的设计方法精品资料结构可靠度失效(shīxiào)概率归并(guībìng)R、S两个基本变量，设二者都服从正态分布，这样Z也是正态随机变量。平均值标准差2.失效概率可靠指标§1-3钢结构的设计方法精品资料可靠(kěkào)指标μ表示(biǎoshì)平均值，确定曲线位置；σ表示(biǎoshì)离散程度，确定形状。只要二者确定，正态分布f(z)就确定令：f(z)Z

β指标确定了f(z)的分布，由其可确定失效概率Pf§1-3钢结构的设计方法精品资料半概率法是分别考虑荷载效应与抗力的变异性，概率法是用可靠指标将荷载与抗力的变异性对结构的影响(yǐngxiǎng)联合考虑。五.设计(shèjì)表达式按照概率表达式不符合人们习惯将公式转化为设计人员熟悉的分项系数设计式：Z=R－S1.承载力极限状态表达式

§1-3钢结构的设计方法精品资料根据结构功能要求，进行承载能力极限状态设计时，应考虑作用效应(xiàoyìng)的基本组合，必要时应考虑作用效应(xiàoyìng)的偶然性（如火灾、爆炸、撞击、地震等偶然事件的组合）(1)

基本组合可变荷载(hèzài)效应控制的组合：结构重要性系数荷载效应值分项系数组合值系数§1-3钢结构的设计方法精品资料构件本身的承载能力（抗力(kànɡlì)）R是材料性能和构件几何因素的函数：材料(cáiliào)强度的标准值抗力分项系数几何因素（截面积或截面抵抗矩）材料或连接设计强度§1-3钢结构的设计方法精品资料永久(yǒngjiǔ)荷载效应控制的组合：

对于一般排架、框架结构，可采用简化式计算：

由可变荷载效应控制的组合：由永久荷载效应(xiàoyìng)控制的组合，仍按上式进行计算§1-3钢结构的设计方法精品资料(2)

偶然组合

极限状态设计表达式宜按下列原则确定：

偶然作用的代表值不乘分项系数；与偶然作用同时出现的可变荷载，应根据观测资料和工程(gōngchéng)经验采用适当的代表值

具体的设计表达式及各种系数，应符合专门规范的规定。2.正常使用极限状态(zhuàngtài)表达式结构只考虑荷载的标准组合，其设计式为：§1-3钢结构的设计方法精品资料§1-4钢结构的新发展(fāzhǎn)1.4.1结构(jiégòu)用钢的新发展高强度高性能钢、低屈服点钢和耐火钢的开发和应用Q420钢，该钢材(15MnVN)已应用在九江长江大桥建设压型钢板薄壁型钢应用网架和网壳结构