第1講-鋼結(jié)構(gòu)材料

1、郭小農(nóng)郭小農(nóng)20152015年年同濟(jì)大學(xué)建筑工程系同濟(jì)大學(xué)建筑工程系第第1講講 鋼結(jié)構(gòu)材料和結(jié)構(gòu)體系鋼結(jié)構(gòu)材料和結(jié)構(gòu)體（不回短信）（不回短信）65980531 土木樓土木樓A730Guo-xiao-Tj_3d3s_密碼密碼12345620152015鋼結(jié)構(gòu)基本原理鋼結(jié)構(gòu)基本原理同濟(jì)大學(xué)建筑工程系同濟(jì)大學(xué)建筑工程系主要知識(shí)點(diǎn)主要知識(shí)點(diǎn)1.1.鋼材的鋼材的本構(gòu)關(guān)系本構(gòu)關(guān)系復(fù)習(xí)復(fù)習(xí)鋼結(jié)構(gòu)基本原理鋼結(jié)構(gòu)基本原理2.2.鋼材性能的鋼材性能的主要影響因素主要影響因素陳紹蕃陳紹蕃鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)原理鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)原理第第1 1章章3.3.鋼結(jié)構(gòu)的鋼結(jié)構(gòu)的主要結(jié)構(gòu)體系主要結(jié)構(gòu)體系隨便吹吹牛隨便

2、吹吹牛第第1節(jié)節(jié)本構(gòu)關(guān)系本構(gòu)關(guān)系20152015鋼結(jié)構(gòu)基本原理鋼結(jié)構(gòu)基本原理同濟(jì)大學(xué)建筑工程系同濟(jì)大學(xué)建筑工程系1. 本構(gòu)關(guān)系本構(gòu)關(guān)系標(biāo)準(zhǔn)拉伸試樣標(biāo)準(zhǔn)拉伸試樣NN20152015鋼結(jié)構(gòu)基本原理鋼結(jié)構(gòu)基本原理同濟(jì)大學(xué)建筑工程系同濟(jì)大學(xué)建筑工程系l線(xiàn)彈性段：應(yīng)力應(yīng)變成線(xiàn)彈性段：應(yīng)力應(yīng)變成線(xiàn)性關(guān)系線(xiàn)性關(guān)系，卸載后變形消失；卸載后變形消失；l非線(xiàn)彈性段：應(yīng)力應(yīng)變?yōu)榉蔷€(xiàn)彈性段：應(yīng)力應(yīng)變?yōu)榉蔷€(xiàn)性關(guān)系非線(xiàn)性關(guān)系，卸載后變形消失；，卸載后變形消失；l總體而言，彈性階段總體而言，彈性階段變形很小變形很??；l應(yīng)力應(yīng)變進(jìn)入非線(xiàn)性的彈塑性階段，有明顯的水平狀的屈服平應(yīng)力應(yīng)變進(jìn)入非線(xiàn)性的彈塑性階段，有明顯的水平狀的屈服

3、平臺(tái)，應(yīng)力基本保持不變應(yīng)變不斷發(fā)展（臺(tái)，應(yīng)力基本保持不變應(yīng)變不斷發(fā)展（暫時(shí)喪失加載能力暫時(shí)喪失加載能力）；）；l卸載后彈性變形消失，但仍殘留變形塑性變形。卸載后彈性變形消失，但仍殘留變形塑性變形。l鋼材內(nèi)部晶粒重新排列，恢復(fù)承載能力；鋼材內(nèi)部晶粒重新排列，恢復(fù)承載能力；l超過(guò)頂點(diǎn)后，試件出現(xiàn)橫向收縮，稱(chēng)超過(guò)頂點(diǎn)后，試件出現(xiàn)橫向收縮，稱(chēng)“頸縮頸縮”，隨后斷裂，隨后斷裂1. 本構(gòu)關(guān)系本構(gòu)關(guān)系20152015鋼結(jié)構(gòu)基本原理鋼結(jié)構(gòu)基本原理同濟(jì)大學(xué)建筑工程系同濟(jì)大學(xué)建筑工程系2pN/mm200f1 . 0p25N/mm1006. 2E2yN/mm235f15. 0y5 . 215. 0p2uN/mm46

4、0370f521% 26%1. 本構(gòu)關(guān)系本構(gòu)關(guān)系20152015鋼結(jié)構(gòu)基本原理鋼結(jié)構(gòu)基本原理同濟(jì)大學(xué)建筑工程系同濟(jì)大學(xué)建筑工程系1.屈服強(qiáng)度屈服強(qiáng)度 fy 用作為鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)可達(dá)到的最用作為鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)可達(dá)到的最大應(yīng)力，原因：大應(yīng)力，原因： （1）fe、fp、fy非常接近非常接近，三者合一，可認(rèn)，三者合一，可認(rèn)為彈性與塑性的分界點(diǎn)；為彈性與塑性的分界點(diǎn)； （2）fy以后，以后，塑性變形很大塑性變形很大，一旦超載，易，一旦超載，易被發(fā)現(xiàn)加固補(bǔ)救；被發(fā)現(xiàn)加固補(bǔ)救； （3）fy 發(fā)展到發(fā)展到fu，有很大一段區(qū)域，可作為有很大一段區(qū)域，可作為強(qiáng)度儲(chǔ)備，稱(chēng)強(qiáng)度儲(chǔ)備，稱(chēng)fu/fy為為強(qiáng)屈比強(qiáng)屈比，要求大于，要

5、求大于1.22.為計(jì)算方便，通常將實(shí)際的應(yīng)力應(yīng)變曲線(xiàn)為計(jì)算方便，通常將實(shí)際的應(yīng)力應(yīng)變曲線(xiàn)簡(jiǎn)化，視作理想彈塑性模型。簡(jiǎn)化，視作理想彈塑性模型。 ofyfefpfu實(shí)際實(shí)際曲線(xiàn)曲線(xiàn)理想彈塑性模型的理想彈塑性模型的曲線(xiàn)曲線(xiàn)塑性塑性E0彈性彈性Efy1. 本構(gòu)關(guān)系本構(gòu)關(guān)系20152015鋼結(jié)構(gòu)基本原理鋼結(jié)構(gòu)基本原理同濟(jì)大學(xué)建筑工程系同濟(jì)大學(xué)建筑工程系1. 本構(gòu)關(guān)系本構(gòu)關(guān)系20152015鋼結(jié)構(gòu)基本原理鋼結(jié)構(gòu)基本原理同濟(jì)大學(xué)建筑工程系同濟(jì)大學(xué)建筑工程系1. 本構(gòu)關(guān)系本構(gòu)關(guān)系20152015鋼結(jié)構(gòu)基本原理鋼結(jié)構(gòu)基本原理同濟(jì)大學(xué)建筑工程系同濟(jì)大學(xué)建筑工程系yfyfufuf0.2%,p1. 本構(gòu)關(guān)系本構(gòu)關(guān)系n

6、BERamburg-Osgood模型模型特別的，對(duì)于鋁合金特別的，對(duì)于鋁合金0.20.1nf0.20.2%nEf20152015鋼結(jié)構(gòu)基本原理鋼結(jié)構(gòu)基本原理同濟(jì)大學(xué)建筑工程系同濟(jì)大學(xué)建筑工程系1. 本構(gòu)關(guān)系本構(gòu)關(guān)系20152015鋼結(jié)構(gòu)基本原理鋼結(jié)構(gòu)基本原理同濟(jì)大學(xué)建筑工程系同濟(jì)大學(xué)建筑工程系Von Mises 屈服條件：屈服條件：彈性彈性yzsfyzsf塑性塑性2223xyyxyxzs(b) 兩向應(yīng)力狀態(tài)兩向應(yīng)力狀態(tài)折算應(yīng)力折算應(yīng)力)(3222222zxyzxyxzzyyxzyxzs(a) 三向應(yīng)力狀態(tài)三向應(yīng)力狀態(tài) 2221223310.5zs(c) 一般梁中一般梁中(d) 純剪狀態(tài)純剪狀態(tài)

7、22zs3y2zs33f1. 本構(gòu)關(guān)系本構(gòu)關(guān)系20152015鋼結(jié)構(gòu)基本原理鋼結(jié)構(gòu)基本原理同濟(jì)大學(xué)建筑工程系同濟(jì)大學(xué)建筑工程系1. 本構(gòu)關(guān)系本構(gòu)關(guān)系20152015鋼結(jié)構(gòu)基本原理鋼結(jié)構(gòu)基本原理同濟(jì)大學(xué)建筑工程系同濟(jì)大學(xué)建筑工程系a)20010O10030040020010O100300500(%)(%)2(N/mm ) (N/mm )2b)y(c)fO11fyyfcb(a)(b)1. 本構(gòu)關(guān)系本構(gòu)關(guān)系20152015鋼結(jié)構(gòu)基本原理鋼結(jié)構(gòu)基本原理同濟(jì)大學(xué)建筑工程系同濟(jì)大學(xué)建筑工程系1. 本構(gòu)關(guān)系本構(gòu)關(guān)系20152015鋼結(jié)構(gòu)基本原理鋼結(jié)構(gòu)基本原理同濟(jì)大學(xué)建筑工程系同濟(jì)大學(xué)建筑工程系1. 本構(gòu)關(guān)系

8、本構(gòu)關(guān)系20152015鋼結(jié)構(gòu)基本原理鋼結(jié)構(gòu)基本原理同濟(jì)大學(xué)建筑工程系同濟(jì)大學(xué)建筑工程系1. 本構(gòu)關(guān)系本構(gòu)關(guān)系單調(diào)加載單調(diào)加載時(shí)效時(shí)效單向往復(fù)加載單向往復(fù)加載鮑辛格效應(yīng)鮑辛格效應(yīng)隨動(dòng)強(qiáng)化隨動(dòng)強(qiáng)化等向強(qiáng)化等向強(qiáng)化20152015鋼結(jié)構(gòu)基本原理鋼結(jié)構(gòu)基本原理同濟(jì)大學(xué)建筑工程系同濟(jì)大學(xué)建筑工程系1. 本構(gòu)關(guān)系本構(gòu)關(guān)系-400-0.02-0.01-20000.010.020200400(Mpa)第第2節(jié)節(jié)主要影響因素主要影響因素20152015鋼結(jié)構(gòu)基本原理鋼結(jié)構(gòu)基本原理同濟(jì)大學(xué)建筑工程系同濟(jì)大學(xué)建筑工程系2. 影響因素影響因素20152015鋼結(jié)構(gòu)基本原理鋼結(jié)構(gòu)基本原理同濟(jì)大學(xué)建筑工程系同濟(jì)大學(xué)建筑

9、工程系2. 影響因素影響因素20152015鋼結(jié)構(gòu)基本原理鋼結(jié)構(gòu)基本原理同濟(jì)大學(xué)建筑工程系同濟(jì)大學(xué)建筑工程系2. 影響因素影響因素20152015鋼結(jié)構(gòu)基本原理鋼結(jié)構(gòu)基本原理同濟(jì)大學(xué)建筑工程系同濟(jì)大學(xué)建筑工程系2. 影響因素影響因素20152015鋼結(jié)構(gòu)基本原理鋼結(jié)構(gòu)基本原理同濟(jì)大學(xué)建筑工程系同濟(jì)大學(xué)建筑工程系2. 影響因素影響因素20152015鋼結(jié)構(gòu)基本原理鋼結(jié)構(gòu)基本原理同濟(jì)大學(xué)建筑工程系同濟(jì)大學(xué)建筑工程系2. 影響因素影響因素20152015鋼結(jié)構(gòu)基本原理鋼結(jié)構(gòu)基本原理同濟(jì)大學(xué)建筑工程系同濟(jì)大學(xué)建筑工程系2. 影響因素影響因素20152015鋼結(jié)構(gòu)基本原理鋼結(jié)構(gòu)基本原理同濟(jì)大學(xué)建筑工程系

10、同濟(jì)大學(xué)建筑工程系2. 影響因素影響因素20152015鋼結(jié)構(gòu)基本原理鋼結(jié)構(gòu)基本原理同濟(jì)大學(xué)建筑工程系同濟(jì)大學(xué)建筑工程系2. 影響因素影響因素20152015鋼結(jié)構(gòu)基本原理鋼結(jié)構(gòu)基本原理同濟(jì)大學(xué)建筑工程系同濟(jì)大學(xué)建筑工程系2. 影響因素影響因素11yf1121220152015鋼結(jié)構(gòu)基本原理鋼結(jié)構(gòu)基本原理同濟(jì)大學(xué)建筑工程系同濟(jì)大學(xué)建筑工程系2. 影響因素影響因素20152015鋼結(jié)構(gòu)基本原理鋼結(jié)構(gòu)基本原理同濟(jì)大學(xué)建筑工程系同濟(jì)大學(xué)建筑工程系2. 影響因素影響因素第第3節(jié)節(jié)鋼結(jié)構(gòu)體系鋼結(jié)構(gòu)體系簡(jiǎn)介簡(jiǎn)介20152015鋼結(jié)構(gòu)基本原理鋼結(jié)構(gòu)基本原理同濟(jì)大學(xué)建筑工程系同濟(jì)大學(xué)建筑工程系桁架結(jié)構(gòu)桁架結(jié)構(gòu)

11、 Truss（桿系）（桿系）框架結(jié)構(gòu)框架結(jié)構(gòu) Frame（桿系）（桿系）網(wǎng)格結(jié)構(gòu)網(wǎng)格結(jié)構(gòu) Space Grid Structure (桿系桿系)拱與拱架結(jié)構(gòu)拱與拱架結(jié)構(gòu) Arch（曲桿）（曲桿）板式結(jié)構(gòu)結(jié)構(gòu)板式結(jié)構(gòu)結(jié)構(gòu) Plate（板）（板）張拉結(jié)構(gòu)張拉結(jié)構(gòu) Tension Structure3. 結(jié)構(gòu)體系結(jié)構(gòu)體系20152015鋼結(jié)構(gòu)基本原理鋼結(jié)構(gòu)基本原理同濟(jì)大學(xué)建筑工程系同濟(jì)大學(xué)建筑工程系3.1 桁架結(jié)構(gòu)桁架結(jié)構(gòu)平面桁架平面桁架3. 結(jié)構(gòu)體系結(jié)構(gòu)體系20152015鋼結(jié)構(gòu)基本原理鋼結(jié)構(gòu)基本原理同濟(jì)大學(xué)建筑工程系同濟(jì)大學(xué)建筑工程系空間空間桁架桁架3. 結(jié)構(gòu)體系結(jié)構(gòu)體系3.1 桁架結(jié)構(gòu)桁架結(jié)構(gòu)

12、20152015鋼結(jié)構(gòu)基本原理鋼結(jié)構(gòu)基本原理同濟(jì)大學(xué)建筑工程系同濟(jì)大學(xué)建筑工程系主要特點(diǎn)：梁式結(jié)構(gòu)，桿件以受軸力為主；主要特點(diǎn)：梁式結(jié)構(gòu)，桿件以受軸力為主；主要荷載：垂直于桁架方向主要荷載：垂直于桁架方向傳力體系：弦桿傳遞彎矩，腹桿傳遞剪力；傳力體系：弦桿傳遞彎矩，腹桿傳遞剪力；3. 結(jié)構(gòu)體系結(jié)構(gòu)體系3.1 桁架結(jié)構(gòu)桁架結(jié)構(gòu)20152015鋼結(jié)構(gòu)基本原理鋼結(jié)構(gòu)基本原理同濟(jì)大學(xué)建筑工程系同濟(jì)大學(xué)建筑工程系3.2 框架結(jié)構(gòu)框架結(jié)構(gòu)3. 結(jié)構(gòu)體系結(jié)構(gòu)體系20152015鋼結(jié)構(gòu)基本原理鋼結(jié)構(gòu)基本原理同濟(jì)大學(xué)建筑工程系同濟(jì)大學(xué)建筑工程系主要特點(diǎn)：梁受彎矩為主；柱壓彎為主；主要特點(diǎn)：梁受彎矩為主；柱壓彎為

13、主；主要荷載：豎向力主要荷載：豎向力+水平力水平力傳力體系：根據(jù)水平力的傳遞分為帶支撐框架和無(wú)支撐純框架傳力體系：根據(jù)水平力的傳遞分為帶支撐框架和無(wú)支撐純框架3. 結(jié)構(gòu)體系結(jié)構(gòu)體系3.2 框架結(jié)構(gòu)框架結(jié)構(gòu)20152015鋼結(jié)構(gòu)基本原理鋼結(jié)構(gòu)基本原理同濟(jì)大學(xué)建筑工程系同濟(jì)大學(xué)建筑工程系3. 結(jié)構(gòu)體系結(jié)構(gòu)體系3.3 網(wǎng)格結(jié)構(gòu)網(wǎng)格結(jié)構(gòu)/空間結(jié)構(gòu)空間結(jié)構(gòu)20152015鋼結(jié)構(gòu)基本原理鋼結(jié)構(gòu)基本原理同濟(jì)大學(xué)建筑工程系同濟(jì)大學(xué)建筑工程系【案例案例03】某網(wǎng)架的分塊安裝某網(wǎng)架的分塊安裝3. 結(jié)構(gòu)體系結(jié)構(gòu)體系20152015鋼結(jié)構(gòu)基本原理鋼結(jié)構(gòu)基本原理同濟(jì)大學(xué)建筑工程系同濟(jì)大學(xué)建筑工程系主要特點(diǎn)：桿件以受軸力

14、為主；主要特點(diǎn)：桿件以受軸力為主；主要荷載：豎向力主要荷載：豎向力+水平力水平力傳力體系：依靠結(jié)構(gòu)的體型來(lái)達(dá)到傳遞荷載的最高效率。傳力體系：依靠結(jié)構(gòu)的體型來(lái)達(dá)到傳遞荷載的最高效率。3. 結(jié)構(gòu)體系結(jié)構(gòu)體系3.3 網(wǎng)格結(jié)構(gòu)網(wǎng)格結(jié)構(gòu)/空間結(jié)構(gòu)空間結(jié)構(gòu)20152015鋼結(jié)構(gòu)基本原理鋼結(jié)構(gòu)基本原理同濟(jì)大學(xué)建筑工程系同濟(jì)大學(xué)建筑工程系3. 結(jié)構(gòu)體系結(jié)構(gòu)體系3.4 拱結(jié)構(gòu)拱結(jié)構(gòu)20152015鋼結(jié)構(gòu)基本原理鋼結(jié)構(gòu)基本原理同濟(jì)大學(xué)建筑工程系同濟(jì)大學(xué)建筑工程系主要特點(diǎn)：合理拱軸的構(gòu)件以受軸力為主；彎矩較小主要特點(diǎn)：合理拱軸的構(gòu)件以受軸力為主；彎矩較小主要荷載：豎向力主要荷載：豎向力+水平力水平力3. 結(jié)構(gòu)體系結(jié)

15、構(gòu)體系3.4 拱結(jié)構(gòu)拱結(jié)構(gòu)20152015鋼結(jié)構(gòu)基本原理鋼結(jié)構(gòu)基本原理同濟(jì)大學(xué)建筑工程系同濟(jì)大學(xué)建筑工程系3.6 板式結(jié)構(gòu)板式結(jié)構(gòu)3. 結(jié)構(gòu)體系結(jié)構(gòu)體系20152015鋼結(jié)構(gòu)基本原理鋼結(jié)構(gòu)基本原理同濟(jì)大學(xué)建筑工程系同濟(jì)大學(xué)建筑工程系主要特點(diǎn)：依靠板件承受荷載，應(yīng)盡量使板件面內(nèi)受力主要特點(diǎn)：依靠板件承受荷載，應(yīng)盡量使板件面內(nèi)受力重要注意：需保證板件的邊緣剛度重要注意：需保證板件的邊緣剛度3. 結(jié)構(gòu)體系結(jié)構(gòu)體系3.6 板式結(jié)構(gòu)板式結(jié)構(gòu)20152015鋼結(jié)構(gòu)基本原理鋼結(jié)構(gòu)基本原理同濟(jì)大學(xué)建筑工程系同濟(jì)大學(xué)建筑工程系3. 結(jié)構(gòu)體系結(jié)構(gòu)體系平面索桁架體系平面索桁架體系承重索承重索: : 形狀形狀下凹下凹

16、 作用作用承受外荷載承受外荷載穩(wěn)定索穩(wěn)定索: : 形狀形狀上凸上凸 作用作用穩(wěn)定結(jié)構(gòu)體系穩(wěn)定結(jié)構(gòu)體系施加預(yù)應(yīng)力后結(jié)構(gòu)成形施加預(yù)應(yīng)力后結(jié)構(gòu)成形3.7 張拉結(jié)構(gòu)張拉結(jié)構(gòu)20152015鋼結(jié)構(gòu)基本原理鋼結(jié)構(gòu)基本原理同濟(jì)大學(xué)建筑工程系同濟(jì)大學(xué)建筑工程系3. 結(jié)構(gòu)體系結(jié)構(gòu)體系 矩形平面中矩形平面中置置平面索桁架平行布平面索桁架平行布20152015鋼結(jié)構(gòu)基本原理鋼結(jié)構(gòu)基本原理同濟(jì)大學(xué)建筑工程系同濟(jì)大學(xué)建筑工程系3. 結(jié)構(gòu)體系結(jié)構(gòu)體系圓形平面中圓形平面中平面索桁架徑向布置平面索桁架徑向布置20152015鋼結(jié)構(gòu)基本原理鋼結(jié)構(gòu)基本原理同濟(jì)大學(xué)建筑工程系同濟(jì)大學(xué)建筑工程系3. 結(jié)構(gòu)體系結(jié)構(gòu)體系單層預(yù)應(yīng)力索網(wǎng)單層預(yù)應(yīng)力索網(wǎng)由兩組相互正交且曲率相反的由兩組相互正交且曲率相反的索組成索組成, , 形成一種負(fù)高斯曲形成一種負(fù)高斯曲面面, , 有帳篷型和馬鞍型兩種。有帳篷型和馬鞍型兩種。帳篷形帳篷形馬鞍形馬鞍形20152015鋼結(jié)構(gòu)基本原理鋼結(jié)構(gòu)基本原理同