钢结构设计原理

钢结构设计原理张耀春，《钢结构设计原理》，高等教育出版社，2011第一章绪论第二章钢结构的材料第三章连接第四、五章受弯构件第六章轴心受力构件第七章拉弯、压弯构件第九章单层厂房钢结构第一章绪论第一节钢结构发展简史钢—铁碳合金铸铁—公元前2000年（美索不达米亚平原）战国时代（公元前475年-221年）铁制工具公元65年（汉明帝）世界上最早的悬链桥兰津桥1705年四川泸定大渡河桥-跨度最大的悬链桥铁建筑物公元694年洛阳的“天枢”公元1061年湖北荆州玉泉寺13层铁塔欧美国家1840之前---铸铁做桥1840之后前---铆钉和锻铁做桥1846-1850年英国布里塔尼亚桥—箱梁1855年英国发明贝氏转炉炼钢法1865年法国人发明平炉炼钢法1870年轧制出工字钢1890年后成为金属结构的主要材料1840之后我国—半封建半殖民地1907年建成汉阳钢厂日本在中国建钢厂解放后---主要建厂房、建桥1978年改革开放后---钢产量逐年增加1996年超过1亿吨2009年5.68一亿吨从“限制使用”“合理推广使用”GB50017-2003《钢结构设计规范》GB50018-2002《冷弯薄壁型钢结构技术规范》第二节钢结构的特点及应用

*钢结构的特点

1、钢材强度高、重量轻

2、材质均匀、塑性韧性好

3、良好的加工性能和焊接性能

4、密封性好

5、钢材的可重复使用

6、钢结构耐热不耐火

7、耐腐蚀能力差

8、钢结构的低温冷脆倾向

*钢结构的应用

1、大跨度结构

2、工业厂房

3、受动力荷载影响的结构

产生动力作用的设备

抗震能力要求高的结构

4、多层和高层建筑

5、高耸结构

6、可拆卸的结构

7、容器和其它构筑物

8、轻钢结构

9、钢和混凝土的组合结构第三节钢结构的设计方法

*概率极限状态设计法

1、结构功能要求1）在施工和使用时，能承受可能出现的各种作用2）正常使用时具有良好的工作状态3）在正常维护下具有良好的耐久性4)在设计规定的偶然事件发生时及发生后，仍能保持必需的整体稳定性

2、结构的可靠度可靠性、可靠度、设计基准期

3、结构的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，此特定状态为该功能的极限状态。承载能力极限状态：强度破坏、疲劳破坏、过度变形不适于继续承载，失稳、变成机动体系和倾覆正常使用极限状态：影响正常使用或外观的变形、震动，影响正常使用或耐久性的局部损坏

4、概率极限状态设计原理>0安全、可靠Z=R-S=0极限状态<0不安全、失效状态

失效概率：Pf=P（Z<0）

设R、S的统计值服从正态分布，则：

Z为正态分布的概率密度函数称为一次二阶矩法5、设计表达式*承载能力极限状态

应考虑作用效应的基本组合，必要时考虑偶然效应组合可变荷载效应控制的组合：永久荷载效应控制的组合：对于一般的排架、框架结构，可变荷载效应控制的组合：*正眨常使用玩极限状茫态钢结宏构只惩考虑谁标准脚组合敞：*容许嫁应力设弄计法*租结构忽内力允的分饶析方走法1、一阶转弹性分榴析在变形富前的位许置上建棕立平衡勇方程可以判使用秆叠加贴原理2、二阶螺分析在变形夫后的位抬置上建妖立平衡陵方程叠加原幸理一般杂不适用二阶分杜析，列础平衡方围程：解方座程得y，进陕一步促得到垦：3近似二出阶分析紫方法I）P-效应的贷基本概垦念P与i呈现叠复杂绑的非蚁线性籍关系P艳i的作用吉效果翠用水平文力P兼i/hi代替一阶具分析乱：层喊侧移旁刚度法与轴邀力无听关II）多网层框脂架的站近似煎二阶财弹性赶分析二阶弹质性分析各必要性漂判断u采用[彩u]通过施堂加假想塘水平力泉考虑结榜构和构贸件各种扭缺陷的乓影响二阶弹木性分析该特点1、荷揉载位滔移呈访非线援性关陶系，盗叠加惧原理派不适嫩用2、极遥限状宫态设擦计表息达式蹈不再帐使用3、先恭荷载壶组合蛛，再宰进行甩二阶身分析腰，比灰较各握组合贤，求崖最不娇利内黄力。4、框架专柱计算逢长度取1.01、发展闸新钢材高强度基高性能傲钢、低撑屈服点姨钢、耐演火钢我国酿：Q4冤20卵LQ忆55居0等厚钢成板--灾--甚GB崭/T遥1经98持79盈-2种00爬5低屈算服点买钢10幼0M概Pa代--钱--相当于歌日本LY皱10盟0耐火平钢---筋-60语0度保持2/骨3以上的葡常温强块度日本狗：199厌4年钢材速按使用边部位分聪类（SN标准）SN未40抹0A届(Q凑23桃5A霸)—弹性秀、非何焊接SN4验00B、SN恢49江0B（Q34呀5）--保证出塑性口和焊话接性葵能用于要抗震曲结构SN乏40粉0C、SN讲49浇0C紧--州-好的钞抗层惭状撕满裂性对SN蹈B耀C屈服点壳进行限泉制C、S、P严格限测制低屈服魔点钢、电耐火钢欧美：饭美国舌调质绵处理后旺的A5僚14屈服静点690陕MPa第四节筒钢洲结构的盟新发展2、发星展新俩结构箱体系大跨空咬间结构俩、网架召、网壳叛、张弦毕桁架、挣悬挂结堤构、直横接焊接