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1、钢 结 构,主讲人：李 凤 臣,参 考 资 料 钢结构设计规范 GB500172003 建筑结构荷载规范 GB500092001 钢结构 魏明钟主编 武汉工业大学出版社 钢结构 钟善桐主编 中国建筑工业出版社 钢结构复习与习题 何敏娟主编 同济大学 出版社,第 一 章 概 述,1.1 钢结构的发展历史 公元前200年，秦始皇时代，铁造桥墩； 公元65年，汉明帝，铁链悬桥（兰津桥） 济宁寺 甘露寺 大渡河铁索桥 广州中山纪念堂圆屋顶 钱塘江大桥 南京长江大桥 首都体育馆 上海体育馆 大型企业厂房,300年前,上世纪30年代,上世纪5060年代,中国国际贸易中心 京广中心大厦 深圳发展中心 地王商
2、业大厦 亚运会场馆 现在，金茂大厦421m, 环球金融中心460m 帝国大厦381m 新加坡双塔大厦450m sears tower 443m 世界贸易中心402m 结论： 材料： 连接： 结构形式：,上世纪80年代后,国外,桥,销钉,钢,锻铁,铸铁,铆钉,工业与民用建筑,塔,焊接,螺栓,金 茂 大 厦 421m,台 北101大 厦 448/508,环 球 金 融 中 心,新 加 坡 双 塔 大 厦 95层,世 贸 中 心,英国伦敦千年穹顶D320m,02年世界杯韩国大邱体育场,国家大剧院,上海八万人体育场,上海八万人体育场施工现场 组合钢管悬挑空间桁架70m多,澳门东亚运动会体育馆,澳门东亚
3、运动会体育馆 亚洲跨度最大的桁架,上海南站钢结构圆屋顶D265m,东海大桥钢结构工程 长31km 海上段28km 桥宽31.5m,336m 300+24m,1.2 钢结构的特点和应用范围 特点 1. 自重轻、承载力高； 2. 钢材的塑性和韧性好； 3. 接近于匀质等向体； 4. 焊接性能； 5. 不渗漏； 6. 制造简便、施工方便、具有良好的装配性；,7. 耐腐蚀性差； 涂防腐漆 混凝土包裹 8. 耐热好，防火差。 t150，性能变化大 t600，强度为0 防火涂料 混凝土包裹 二. 应用范围 1. 工业厂房 跨度、柱距较大，有100t以上重级或中级工作制吊车 梁，有热辐射的厂房。现什么厂房都
4、可采用。 2. 大跨结构 体育馆、会馆,解决办法,解决办法,钢屋架,网架、网壳、悬索,周围温度超过150， 采取防护措施,厂房,3. 高耸结构和高层结构 4. 受动力荷载作用的结构 5. 容器与管道 6. 可拆卸和移动的结构 7. 其它。 如海洋平台、码头、输煤栈桥等。 总之，采用钢结构，工期短、造价高，应从综合经 济效益来考虑。 1.3 钢结构的设计方法 钢结构设计时，必须满足一定的设计准则，即在满 足功能要求的前提下，做到安全可靠、技术先进、确保 质量和经济合理。,一.安全系数法 安全系数凭经验而定，因而不同构件的安全度不可 能相同，故不合理。 注意：疲劳计算还采用此法。 二. 极限状态设
5、计法 当结构或其组成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时，此特定状态就 称为该功能的极限状态。,构件中应力,容许应力,极限状态：,指结构或构件达到最大承载能力或是 出现不适于继续承载的变形。 包括静力强度、动力强度、稳定、倾覆等。 整个结构或结构的一部分作为刚体失去平衡； 如倾覆。 结构构件或连接因超过材料强度而破坏（包 括疲劳强度），或因过度变形而不适于继续 承载； 结构转变为机动体系； 结构或结构构件丧失稳定； 地基丧失承载能力而破坏。 指结构或构件达到正常使用或耐久 性的某项规定限值。,具体为,承载力极限状态：,正常使用极限状态：, 影响正常使用或外观的变形； 影响
6、正常使用或耐久性的局部损坏（包括 裂缝）； 影响正常使用的振动； 影响正常使用的其它特定状态。,具体为,（1） 承载力极限状态 ZR-S0 SR 其中：RK：抗力标准值； ：材料抗力分项系数； fd：材料强度设计值； S取值： 由活荷载效应控制的组合 由恒荷载效应控制的组合 偶然设计状况（如撞击、爆炸、火灾等）,引入结构重要性系数,1.1 重要,0.9 次要,1.0 一般,fK：钢材强度标准值；,A：截面几何因素。,应考虑,偶然组合：,基本组合,取不利组合,式中： ：永久荷载的分项系数； ：第 个可变荷载的分项系数； SGK ：按永久荷载标准值GK计算的荷载效应值； ：按可变荷载标准值 计算的
7、荷载效应值； ：可变荷载 的组合值系数（查规范）。 对框架、排架公式简化：,或, 仍用（）式,（）,取不利组合,注： 基本组合中的设计值适用于荷载与荷载效应线性 的情况； SQ1K无法判断时，轮次以各可变荷载为SQ1K ，然 后取不利者； 当考虑以竖向的永久荷载效应控制的组合时，可 变荷载仅取竖向荷载； 取值： =1.2（可变荷载效应控制时） =1.35 （永久荷载效应控制时） 当效应对结构有利时： 1.0 =1.4 =1.3(工业楼面活荷标准值4kN/m2) （2）正常使用极限状态 SC 式中：C：结构或构件达到正常使用要求的规定限值。,当效应对结构不利时,取值：,S取值： 标准组合： 频遇
8、组合： 准永久组合： 钢结构只考虑荷载的标准组合。 准永久组合适用于钢与混凝土组合梁，另外还得考 虑标准组合。 1.4 钢结构的发展 1. 高效能钢材的研究和应用； 提高承载力： H型钢 耐腐蚀钢、耐火钢。 2. 设计准则的进一步完善； 现行准则还仅是构件或某一截面的可靠度。,准永久值系数,应考虑,Q235,Q345,Q390,Q420,强度更高,3. 构件和结构稳定理论的进一步研究； 构件稳定研究的很多， 结构体系稳定研究的不够。 4. 大跨度结构、高层结构、轻型钢结构的研究； 5. 组合结构的研究 组合梁 钢管混凝土 1.5 钢结构设计中的主要问题 1. 钢材材质： 2. 稳定问题： 截面面积小 截面开展 3. 构造问题 指构件截面的组成和连接方式，以及构件与构件间 的节点形式。 节点处，内力分布复杂，计算简化因而近似，处理 不当，可能导致破坏。,整体稳定、局部稳定,化学成分、冶金缺陷对钢材性能的影响。,
