钢结构基本原理1

钢结构基本原理

2011.9第一章绪论钢结构提供结构的安全性，稳定性，在设计上更加灵活、先进，并能很好的满足建筑师丰富多彩的设计要求。在土木工程中，科技含量高的是钢结构，体现土木工程结构进步的是钢结构，能够尽快实现工厂化，工业化进而体现规模化的是钢结构。钢结构是一个脱胎于传统产业，溶合了传统建筑和机械制造业的一个新的边缘产业，是具有原有产业厚重的的技术沉淀，又有新的广阔市场的朝阳产业。第一节钢结构的特点及应用一.特点1.强度高。

2.材料匀质和各向同性。3.塑性和韧性好。4.便于工厂化生产。5.密闭性好。6.耐热较好。7.耐火差。8.易锈蚀。二.应用1.重型厂房。2.大跨度屋盖结构。3.高耸结构。

4.多,高层结构5.桥梁6.大型容器和大直径管道7.移动和可拆卸结构8.冷成型钢结构9.其它建筑物艾菲尔铁塔桥梁的主要结构形式第二节钢结构的设计方法一、概述1、容许应力设计法式中：fy——钢材的屈服点；

K——安全系数。钢结构规范结构和连接的疲劳计算仍用容许应力法。2.极限状态设计法（1）承载能力极限状态（2）正常使用的极限状态

3.结构的极限状态方程结构或构件的极限状态可以用功能函数Z=R-S来描述：Z=R-S=0式中：R—结构抗力S—作用效应称为结构的极限状态方程当Z<0，即R<S时，结构或构件处于失效状态；当Z>0，即R>S时，结构或构件处于可靠状态；当Z=0，即R=S时，结构或构件处于极限状态。由于影响结构抗力R和作用效应S的各种因素都是独立的随机变量，所以结构抗力和作用效应也是随机变量。二、概率极限状态设计法1.结构或构件的失效概率与可靠指标失效概率2.概率极限状态法设计表达式(1)承载能力极限状态表达式钢结构设计用应力表达，采用钢材强度设计值，按荷载效应的基本组合进行,强度和稳定设计时，有如下极限状态表达式：可靠性指标和相应的失效概率表1-11)可变荷载效应控制的组合：2）永久荷载效应控制的组合：式中γ0一结构重要性系数，当安全等级为一、二、三级时分别取为1.1，1.0，0.9；γG一永久荷载分项系数，对式(1-5a)一般取1.2,对式(1-5b)一般取1.35;当荷载效应对结构有利时，取1.0，对抗倾覆和滑移有利时取0.9；γQ1，γQi一分别为第一个和第i个可变荷载的分项系数，一般情况下取1.4，当楼面活荷载大于4kN／m2时取1.3；

σQ1K,σQiK一分别为第一个和第i个可变荷载标准值计算的可变荷载效应值；σGK一按永久荷载标准值计算的永久荷载效应值；ψCi一第i个可变荷载的组合系数，一般情况下，当无风荷载参与组合时取1.0，有风荷载参与组合时取0.6；γR一结构抗力分项系数；(2)正常使用极限状态设计表达式仅考虑荷载效应标准组合式中:vGK—永久荷载标准值在结构或构件中产生的变形值；vQ1K—起控制作用的第一个可变荷载的标准值在结构或结构构件中产生的变形值（该值使计算结果为最大）；

vQiK—其他第i个可变荷载标准值在结构或结构构件中产生的变形值；

[v]—结构或结构构件的容许变形值。对于轴心受力和偏心受力构件，正常使用极限状态用构件的长细比来保证:

式中：λ—构件的容许长细比，按规范规定采用；l0—构件的计算长度；

—构件的截面回转半径I和A——分别是截面惯性矩和截面面积。第三节钢结构的发展方向钢结构作为一个行业的发展趋势，主要集中在以下领域：（1）设计领域；（2）配套技术领域；（3）制造领域。具体来说有：1、高效能钢材的研制和应用--高强钢、耐候钢、Z向性能钢等；2、计算理论的研究和完善；3、结构形式的创新和应用；4、最优化原理的应用。

例：世界贸易中心方形塔楼,地下6层,地上110层,高417米,高宽比6.5,42万平米。框筒体系—建筑平面外圈框架筒体和楼面内部的框架组成。框筒采用“密柱深梁型”框架围成的抗侧力立体构件，简称框筒。框筒由240根钢柱组成，柱距1.02米，核心区由47根钢柱组成框架。框筒钢柱为方450X450方形钢管，从上至下外形尺寸不变仅改变壁厚，由下而上为12.5~7.5mm，无转换桁架，每32层利用设备层

设高为7米的钢板圈梁。核心区为450方钢管柱，主梁间距2.04米，高900mm（桁架梁），用钢量187kg/m2。阻尼装置：在每层楼板处安装100个粘弹性阻尼器。阻尼器由三块钢板夹以粘弹性材料—聚丙烯组成。固定在外柱与钢桁架下弦杆端连接处。计算最大顶点位移1.02米，实测值为0.46米，实测顶点位移角为1/890。第四节本课程的主要内容、特点一、课程的主要内容课程的主要