第1章 緒論 原稿

鋼結構泰山學院機械與工程學院第1章緒論1大運三館一體鋼結構建筑

第1章緒論2什么是鋼結構？砌體結構木結構鋼筋混凝土結構鋼結構組合結構五大結構含碳量小于2%的鐵碳合金稱作鋼；含碳量大于2%的鐵碳合金稱作鐵。鋼與鐵的區(qū)別鋼結構以結構鋼為主要承重體系的工程結構（建筑、橋梁、構筑物）。一些典型的鋼結構建筑1.1鋼結構的特點和應用范圍

1.2鋼結構的設計原則

第1章緒論1.3鋼結構的發(fā)展1.1鋼結構的特點和應用范圍一、鋼結構的特點1.質輕高強更大的承載能力更大的跨越能力便于運輸和安裝2.塑性和韌性好安全性高承受沖擊荷載能力強3.材質均勻，與力學計算假定比較符合4.氣密性、水密性好5.制造方便，施工工期短日本某鋼結構住宅50天施工過程第一日堪察現場第二日維護現場，拆除舊房第十日基礎完成第二十日房屋單元安裝完畢第二十五日門窗安裝完畢，內墻安裝完畢、石膏板安裝完畢天棚、地面開始制作第三十日室內外裝修基本完畢第三十五日電器、潔具、上下水管道安裝調試完畢第四十三日班組自行檢查調整第四十八日公司檢查第四十九、五十日使用說明介紹完工后的室內完工后的外觀6.耐熱性好、耐火性差鋼結構防火保護施工7.易銹蝕8.低溫冷脆10.環(huán)保、可回收再利用，建筑造型美觀9.減少砂、石、灰用量，減輕對再生資源的破壞補充耐候鋼二、鋼結構的應用范圍1.重型廠房、受振動荷載作用的廠房結構2.

大跨度結構體育館、

展覽館、影劇院

、會議中心、

機庫

上海大劇院屋蓋跨度90米上海體育場馬鞍形屋蓋，東西長288m，南北長74m3.

高層建筑高層建筑鋼結構某層樓面同濟土木大樓－多層鋼結構辦公樓4.

橋梁結構5.塔桅結構電視塔、天線、發(fā)射架、海洋平臺6.板殼結構儲油庫、煤氣庫、高爐等各種容器7.輕型鋼結構輕型鋼結構是一個很模糊的概念，沒有嚴格的定義。以下結構都可稱為輕型鋼結構：①由冷彎薄壁型鋼組成的結構；②由熱軋輕型型鋼（工字鋼、槽鋼、H型鋼、L型鋼、T型鋼等）組成的結構；③由焊接輕型型鋼（工字鋼、槽鋼、H型鋼、L型鋼、T型鋼等）組成的結構；④由圓管、方管、矩形管組成的結構；⑤由薄鋼板焊成的構件組成的結構；⑥由以上各種構件組成的結構。8.可拆卸和搬遷的結構

流動展覽館、舞臺、施工時的臨時房屋、溫室大棚等可拆卸鋼結構可移動鋼結構建成后的上海旗忠網球中心一、鋼結構設計的要求1.安全性結構在正常施工和正常使用條件下，承受可能出現的各種作用的能力以及在偶然事件（如地震、爆炸）發(fā)生時及發(fā)生后保持必要的整體穩(wěn)定性的能力。2.適用性結構在正常使用條件下，滿足預定使用要求的能力。3.耐久性結構在正常維護條件下，隨時間變化而仍能滿足預功能要求的能力。結構的安全性、適用性、耐久性總稱為結構的可靠性。

§1.2鋼結構的設計原則二、鋼結構的設計方法1.容許應力設計法式中：N-構件的內力S-截面幾何特性

σs-鋼材屈服強度K-安全系數σ-構件的計算應力2.概率極限狀態(tài)設計方法1)極限狀態(tài)當結構或其組成部分超過某一特定狀態(tài)就不能滿足設計規(guī)定的某一功能要求時，此特定狀態(tài)就稱為該功能的極限狀態(tài)。A.承載能力極限狀態(tài)結構或構件達到最大承載能力或是出現不適于繼續(xù)承載的變形狀態(tài)。

超過承載能力極限狀態(tài)后，結構或構件不能滿足安全性要求。B.正常使用極限狀態(tài)達到正常使用或耐久性中某項規(guī)定限度的狀態(tài)。超過正常使用極限狀態(tài)后，結構或構件不能滿足適用性、耐久性要求。注：設計時常先按承載能力極限狀態(tài)設計，再按正常使用極限狀態(tài)校核。2）結構的功能函數

Z＝g(R，S)＝R-S

R—結構構件的抗力S—荷載效應R、S是隨機變量，其函數Z也是一個隨機變量。在實際工程中，可能出現下列三種情況：R＞S結構處于可靠狀態(tài)；R＝S結構達到臨界狀態(tài)，即極限狀態(tài)；R＜S結構處于失效狀態(tài)。

3）概率極限狀態(tài)設計方法結構的可靠度：結構在規(guī)定的時間內、規(guī)定的條件下，完成預定功能的概率?！巴瓿深A定功能”就是對于規(guī)定的某種功能結構不失效(Z≥0)。以Ps表示結構的可靠度，則上述定義可表達為結構的失效概率以Pf表示由于事件(Z＜0)件(Z＞0)是對立的，所以結構可靠度與結構的失效概率符合下式4）設計表達式

鋼結構設計規(guī)范除疲勞計算外，采用以概率理論為基礎的極限狀態(tài)設計方法，用分項系數的設計表達式進行計算。以簡單的荷載情況為例，分項系數設計式：

Rk—抗力標準值(由材料強度標準值和截面公稱尺寸計算而得)；

SGk—按標準值計算的永久荷載(G)效應值；

SQK—按標準值計算的可變荷載(Q)效應值；

r—分項系數?！督ㄖY構可靠度設計統(tǒng)一標準》經過計算和分析，規(guī)定出在一般情況下荷載分項系數＝1.2＝1.4當永久荷載效應與可變荷載效應異號時，這時永久荷載對設計有利(如屋蓋當風的作用而掀起時)，應取＝1.0＝1.4鋼結構的設計方法小結

設計方法：概率極限狀態(tài)設計方法

計算疲勞仍采用容許應力法計算強度、穩(wěn)定、連接用荷載設計值計算疲勞、變形用荷載標準值對于直接承受動力荷載的結構：在計算強度和穩(wěn)定時，動力荷載設計值應乘動力系數在計算疲勞和變形時，動力荷載標準值不應乘動力系數1.3

鋼結構的發(fā)展

材料

先是鑄鐵、鍛鐵，后是鋼，最近是鋁合金，改稱金屬結構。連接方式在生鐵和熟鐵時代是銷釘連接，19世紀初采用鉚釘連接，20世紀初有了焊接連接，目前多采用高強度螺栓連接。結構形式先是橋梁、塔，后是工業(yè)及民用房屋和水工結構以及板結構，如高爐、儲液庫、儲氣庫等。鋼結構設計規(guī)范

03規(guī)范與88規(guī)范比較，除對一些問題進行合理改進外，還增加了新的內容?，F行規(guī)范(GB500l7)在設計方法上有所改進和提高。（1）發(fā)展高強度低合金鋼材除Q235、Q345、Q390鋼外，增加了Q420鋼，但后者應用于鋼結構尚有待進一步研究。鋼材品種也有所增加。（2）改進鋼結構的設計方法采用以概率理論為基礎的極限狀態(tài)設計法，主要表現在不是采用經驗的安全系數，而是根據各種不定性分析所得的失效概率(或可靠指標)去度量結構可靠性，并使所計算的結構構件的可靠度達到預期的一致性和可比性。但此方法還有待發(fā)展，因為其計算的可靠度還僅是構件或某一截面的可靠度，而不是結構體系的可靠度，也不適用于結構疲勞計算。

（3）結構的革新大跨度空間結構、超高層結構等近年來得到很大發(fā)展和應用。鋼和混凝土組合結構的應用，也日益推廣。

（4）優(yōu)化設計與計算機輔助設計結構設計考慮優(yōu)化理論的應用與計算機輔助設計及繪圖都得到很大發(fā)展，還應繼續(xù)研究改進。1)材料

一、主要內容2)連接3)基本構件拉、壓、彎、拉（壓）彎補充：本課程的主要內容、學習方法和參考資料1.鋼結構原理2.鋼結構設計3.鋼結構的制作安裝1.基本理論和基本概念

二、學習方法2.歸納、分析和比較4.聯(lián)系工程實踐3.習題1.《鋼結構》陳紹蕃、顧強主編中國建筑工業(yè)出版社

三、參考資料2.《鋼結構設計規(guī)范》（GB50017－2003）

3.中華鋼結構論壇http:/