鋼結(jié)構(gòu)（第三版）第一章 河海大學(xué)

鋼結(jié)構(gòu)（第三版）第一章河海大學(xué)第1頁/共75頁河海大學(xué)鋼結(jié)構(gòu)課件1.可靠性高

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鋼材在鋼廠生產(chǎn)時(shí)，整個(gè)過程可嚴(yán)格控制，質(zhì)量比較穩(wěn)定;★

鋼材組織均勻，接近于各向同性勻質(zhì)體；鋼材的物理力學(xué)特性與工程力學(xué)對(duì)材料性能所作的基本假定符合較好；★鋼結(jié)構(gòu)的實(shí)際工作性能比較符合目前采用的理論計(jì)算結(jié)果;★

鋼結(jié)構(gòu)通常是在工廠制作，現(xiàn)場安裝，加工制作和安裝可嚴(yán)格控制，施工質(zhì)量有保證。第2頁/共75頁河海大學(xué)鋼結(jié)構(gòu)課件2.材料的強(qiáng)度高，鋼結(jié)構(gòu)自重輕鋼材與其它材料相比，它的強(qiáng)度與重力密度之比要高得多(混凝土：1.25～2.4×106；鋼：3.1～4.9×106)。在同樣的受力條件下，鋼結(jié)構(gòu)用材料少，自重輕。以24m跨度廠房屋架為例，當(dāng)承受相同的荷載時(shí)，每榀鋼屋架的重量為2.1～2.7t，而預(yù)應(yīng)力鋼筋混凝土屋架的重量為6.4～11.3t，后者為前者的3～4倍。若采用冷彎薄壁型鋼屋架，其自重接近鋼筋混凝土屋架的1/10。鋼結(jié)構(gòu)自重輕，便于運(yùn)輸和安裝，基礎(chǔ)費(fèi)用低。第3頁/共75頁河海大學(xué)鋼結(jié)構(gòu)課件3.鋼材的塑性和韌性好

鋼材的塑性好：鋼結(jié)構(gòu)破壞前一般都會(huì)產(chǎn)生顯著的變形，易于被發(fā)現(xiàn)，可及時(shí)采取補(bǔ)救措施，避免重大事故發(fā)生。鋼材的韌性好：鋼結(jié)構(gòu)對(duì)動(dòng)力荷載的適應(yīng)性強(qiáng)，具有良好的吸能能力，抗震性能優(yōu)越。第4頁/共75頁河海大學(xué)鋼結(jié)構(gòu)課件4.鋼結(jié)構(gòu)制造簡便，施工工期短

鋼結(jié)構(gòu)一般在專業(yè)工廠制造，易實(shí)現(xiàn)機(jī)械化，是工程結(jié)構(gòu)中工業(yè)化程度最高的一種結(jié)構(gòu)。構(gòu)件制造完成后，運(yùn)至施工現(xiàn)場拼裝成結(jié)構(gòu)。施工工期短，可盡快發(fā)揮投資的經(jīng)濟(jì)效益。鋼結(jié)構(gòu)由于連接的特性，易于加固、改建和拆遷。例如，南京三橋?qū)嶋H建設(shè)工期2年零2個(gè)月，比核準(zhǔn)工期4年提前了22個(gè)月。第5頁/共75頁河海大學(xué)鋼結(jié)構(gòu)課件5.鋼結(jié)構(gòu)密閉性好

鋼結(jié)構(gòu)采用焊接連接可制成水密性和氣密性較好的常壓和高壓容器結(jié)構(gòu)和管道。

第6頁/共75頁河海大學(xué)鋼結(jié)構(gòu)課件6.鋼材的耐銹蝕性差

在沒有腐蝕性介質(zhì)的一般環(huán)境中，鋼結(jié)構(gòu)經(jīng)除銹后再涂上合格的防銹涂料后，銹蝕問題并不嚴(yán)重。但在潮濕和有腐蝕性介質(zhì)的環(huán)境中，鋼結(jié)構(gòu)容易銹蝕，需定期維護(hù)，增加了維護(hù)費(fèi)用。我國已研究生產(chǎn)出抗銹蝕性能良好的耐大氣腐蝕鋼，并用于工程結(jié)構(gòu)。例如，南京長江三橋（設(shè)計(jì)壽命100年）選用氟碳涂料，可保持鋼塔50年不生銹。第7頁/共75頁河海大學(xué)鋼結(jié)構(gòu)課件

7.鋼結(jié)構(gòu)耐熱但不耐火

當(dāng)普通鋼材溫度在200oC以內(nèi)時(shí)，鋼材的主要性能變化很小，具有較好的耐熱性能。當(dāng)溫度達(dá)600oC以上時(shí)，鋼材的承載力幾乎完全喪失，所以說鋼材不耐火。當(dāng)溫度在250oC左右時(shí)，鋼材的塑性和韌性降低，破壞時(shí)常呈脆性斷裂。

考慮一定的安全儲(chǔ)備，當(dāng)結(jié)構(gòu)表面長期受輻射熱溫度不小于150oC時(shí)，需加以隔熱防護(hù)。當(dāng)有防火要求時(shí)，要采取防火措施。第8頁/共75頁河海大學(xué)鋼結(jié)構(gòu)課件某38米鋼塔過火后的腳手架第9頁/共75頁河海大學(xué)鋼結(jié)構(gòu)課件8.鋼材在低溫時(shí)脆性增大

在負(fù)溫度區(qū),鋼材的塑性和韌性隨著溫度降低而變差。第10頁/共75頁河海大學(xué)鋼結(jié)構(gòu)課件二、鋼結(jié)構(gòu)的應(yīng)用范圍

大跨度結(jié)構(gòu)1.應(yīng)根據(jù)鋼結(jié)構(gòu)的特點(diǎn)，注意揚(yáng)長避短，合理使用鋼結(jié)構(gòu)。在建筑工程和水利水電工程中，鋼結(jié)構(gòu)的主要應(yīng)用范圍如下：

高層建筑2.

輕型結(jié)構(gòu)4.

工業(yè)建筑3.

活動(dòng)式結(jié)構(gòu)6.

高聳結(jié)構(gòu)5.可拆卸或移動(dòng)的結(jié)構(gòu)7.8.容器和大直徑管道抗震要求高的結(jié)構(gòu)9.10.急需早日交付使用的工程或運(yùn)輸條件差的工程特種結(jié)構(gòu)11.12.鋼橋住宅13.第11頁/共75頁河海大學(xué)鋼結(jié)構(gòu)課件1.大跨度結(jié)構(gòu)隨著結(jié)構(gòu)跨度增大，結(jié)構(gòu)自重在全部荷載中所占比重也就越大，減輕自重可獲得明顯的經(jīng)濟(jì)效益。對(duì)于大跨度結(jié)構(gòu)，鋼結(jié)構(gòu)重量輕的優(yōu)點(diǎn)顯得特別突出。

上海8萬人體育館

南京奧體中心主體育場

中國國家體育場

國家大劇院

上海浦東機(jī)場

英國倫敦的“世紀(jì)展覽館”第12頁/共75頁河海大學(xué)鋼結(jié)構(gòu)課件上海8萬人體育館：徑向懸挑桁架和環(huán)向桁架組成的空間鋼屋蓋結(jié)構(gòu)。長軸為288.4m,短軸為274.4m，最大懸挑跨度達(dá)73.5m。

第13頁/共75頁河海大學(xué)鋼結(jié)構(gòu)課件中國國家體育場：體育場外觀即結(jié)構(gòu)，猶如樹枝織成的鳥巢，其灰色礦質(zhì)般的鋼網(wǎng)以透明的膜材料覆蓋，最長的鋼梁達(dá)300米?？扇菁{10萬人。第14頁/共75頁河海大學(xué)鋼結(jié)構(gòu)課件南京奧體中心主體育場：屋蓋為直徑285.6m的圓，建筑面積13.6萬m2，6萬個(gè)座位。結(jié)構(gòu)采用鋼拱（鋼管桁架，鋼管直徑1m）、鋼箱梁（寬0.5m，高1.1~2.1m）、支撐桿件組合結(jié)構(gòu)。鋼拱跨度360.6m，45度斜放。形似飄動(dòng)的皇冠。第15頁/共75頁河海大學(xué)鋼結(jié)構(gòu)課件國家大劇院：位于人民大會(huì)堂西側(cè)，大圓殼長218米、寬146米、高46米、厚3米。12萬m2，由歌劇院（2500座）、音樂廳（2000座）、戲劇場（1200座）位和小劇場（300至500座）四大部分組成。第16頁/共75頁河海大學(xué)鋼結(jié)構(gòu)課件上海浦東機(jī)場：設(shè)計(jì)體現(xiàn)了"人、建筑、環(huán)境"和諧共存的主題，大面積醉人的綠地和碧波蕩漾的環(huán)境水池，襯托著輕巧透亮得航站樓就像一只展翅翱翔的海鷗，寓意著上海的騰飛。第17頁/共75頁河海大學(xué)鋼結(jié)構(gòu)課件英國倫敦的“世紀(jì)展覽館”：直徑365m鋼骨架膜結(jié)構(gòu)圓形建筑。第18頁/共75頁河海大學(xué)鋼結(jié)構(gòu)課件2.高層建筑高層建筑已成為現(xiàn)代化城市的一個(gè)標(biāo)志。鋼材強(qiáng)度高和鋼結(jié)構(gòu)重量輕的特點(diǎn)對(duì)高層建筑具有重要意義。強(qiáng)度高則構(gòu)件截面尺寸小，可提高有效使用面積。重量輕可大大減輕構(gòu)件、基礎(chǔ)和地基所承受的荷載，降低基礎(chǔ)工程等的造價(jià)。當(dāng)今世界上最高的50幢建筑中，鋼結(jié)構(gòu)和鋼—砼混合結(jié)構(gòu)占80%以上。世界第一高樓將會(huì)越長越高。第19頁/共75頁河海大學(xué)鋼結(jié)構(gòu)課件馬來西亞吉隆坡佩重納斯(石油)大廈：

也稱雙子塔，95層，高452米，在2004年10月以前是世界上最高的建筑。第20頁/共75頁河海大學(xué)鋼結(jié)構(gòu)課件TAIPEI101：高508m（天線60m），101＋5層，2.3萬m2

。集辦公、購物及觀景為一體，2004年10月8日注冊(cè)世界第一高樓。101代表超越，“TAIPEI”代表：科技(Technology)、藝術(shù)(Art)、創(chuàng)新(Innovation)、人性(People)、環(huán)保(Environment)和認(rèn)同(Identity)六大特質(zhì)。采用巨型框架結(jié)構(gòu)，每8層設(shè)一或二層樓高的巨型桁架。第21頁/共75頁河海大學(xué)鋼結(jié)構(gòu)課件上海金茂大廈：88+3層，88層為觀光廳,主體高度為340.1m，總高420.5m。用鋼14000t，28.7萬m2。大廈樁深83.5m。第22頁/共75頁河海大學(xué)鋼結(jié)構(gòu)課件上海環(huán)球金融中心：上?？傁虢ㄊ澜绲谝桓邩?。上海環(huán)球金融中心97年7月和03年2月兩次開工建設(shè)。新方案把460m高的94層改為492m,101層，計(jì)劃于2008年初建成。臺(tái)北101高508m，包括60m高的天線。該樓采用鋼框架鋼筋混凝土筒混合結(jié)構(gòu)。在90-97層、距地面405m處，將出現(xiàn)世界最高的觀光平臺(tái)。圓形開口處設(shè)置了開放式的天橋。總建筑面積37.7萬m2。第23頁/共75頁河海大學(xué)鋼結(jié)構(gòu)課件美國紐約的世界貿(mào)易中心大樓110層，高417m，100萬m2。辦公人員5萬，每日來訪和觀光8萬。施工期間無工人死亡。93年2月26日地下停車場發(fā)生爆炸，6人死亡，1000多人受傷。三層樓板被炸穿，無大影響。75年2月11層失火，三小時(shí)控制火勢(shì)，直接損失100萬美元。01年9月11日，北京時(shí)間20:45一757飛機(jī)（起飛重量達(dá)104t，可載油35t）撞擊北塔樓，94～99層直接受損，22:28倒塌；21:03一767飛機(jī)（起飛重量達(dá)156t，載油51t)撞擊南大樓，78～84層直接受損，22:05倒塌?？蜋C(jī)的起飛重量加上約1000公里的飛行速度，撞擊力總共相當(dāng)于2萬多公斤的黃色炸藥。撞擊使世貿(mào)中心產(chǎn)生巨大晃動(dòng)（1m），但內(nèi)部和外部并沒有嚴(yán)重塌落，從撞到塌時(shí)間較長，樓內(nèi)人員可以逃生，世貿(mào)中心死亡人數(shù)2797人(其中失蹤59人，機(jī)組156人）。第24頁/共75頁河海大學(xué)鋼結(jié)構(gòu)課件

撞！

燒！塌！第25頁/共75頁河海大學(xué)鋼結(jié)構(gòu)課件紐約世貿(mào)中心重建設(shè)計(jì)方案：利貝斯金德設(shè)計(jì)為高度541m的螺旋高塔和頂端呈斜角狀的塔樓群，核心建筑是兩座高達(dá)541米的大樓（1776英尺象征1776年美國獨(dú)立的精神永遠(yuǎn)不死）。建筑群包括斜頂狀塔樓、玻璃帷幕的“世界花園”和用以連接周邊建筑的弧形空中走廊等。第26頁/共75頁河海大學(xué)鋼結(jié)構(gòu)課件3.工業(yè)建筑當(dāng)工業(yè)建筑的跨度和柱距較大，或者設(shè)有大噸位吊車，結(jié)構(gòu)需承受大的動(dòng)力荷載時(shí)，往往部分或全部采用鋼結(jié)構(gòu)。西安變壓器電爐廠的總裝車間，l=36m，高30余米，Q=(400+50+1)t。為了盡快發(fā)揮投資效益，近年來我國的普通工業(yè)建筑大量采用了鋼結(jié)構(gòu)。第27頁/共75頁河海大學(xué)鋼結(jié)構(gòu)課件馬鋼平改轉(zhuǎn)工程：占地面積1.98萬平米，鋼結(jié)構(gòu)總重量1.79萬噸。第28頁/共75頁河海大學(xué)鋼結(jié)構(gòu)課件馬鞍山鋼鐵公司鋼結(jié)構(gòu)加工廠房第29頁/共75頁河海大學(xué)鋼結(jié)構(gòu)課件北京變壓器廠主廠房：跨度24m+18m+15m

第30頁/共75頁河海大學(xué)鋼結(jié)構(gòu)課件4.輕型結(jié)構(gòu)稱使用荷載較小或跨度不大的結(jié)構(gòu)為輕型結(jié)構(gòu)。自重是這類結(jié)構(gòu)的主要荷載，常采用冷彎薄壁型鋼或小型鋼制成的輕型鋼結(jié)構(gòu)。國內(nèi)跨度最大的輕鋼結(jié)構(gòu)是大連某糧食倉庫，l=72m，8000m2，結(jié)構(gòu)用鋼量49.7kg/m2。近年來金屬拱型波紋屋蓋已用于建筑工程。第31頁/共75頁河海大學(xué)鋼結(jié)構(gòu)課件南京鐵路旅客主站房：2005年9月21日投入運(yùn)行，主站房長279米、寬64.5米，主站房的檐口標(biāo)高30米左右。主站房前面東西各配置有行車天橋，以保證車輛穿行暢通，站臺(tái)配備頂蓬，以方便旅客乘車。第32頁/共75頁河海大學(xué)鋼結(jié)構(gòu)課件游泳中心安徽中州家具市場內(nèi)景第33頁/共75頁河海大學(xué)鋼結(jié)構(gòu)課件5.高聳結(jié)構(gòu)如塔架和桅桿等，它們的高度大，橫截面尺寸較小，風(fēng)荷載和地震作用常常起主要作用，自重對(duì)結(jié)構(gòu)的影響較大，常采用鋼結(jié)構(gòu)。加拿大多倫多電視塔高553.34米，目前世界第一。第34頁/共75頁河海大學(xué)鋼結(jié)構(gòu)課件上海東方明珠電視塔：468米高第35頁/共75頁河海大學(xué)鋼結(jié)構(gòu)課件黑龍江廣播電視塔：（龍塔）高336m，為正八邊形拋物線型鋼管塔。為多功能電視塔，兼具廣播與電視發(fā)射、旅游觀光、電信、科普教育等多項(xiàng)功能,為哈爾濱市標(biāo)志性景觀。塔樓標(biāo)高從181m到214m，8層

。井道為封閉式圓筒形，直徑8.5m，內(nèi)設(shè)三臺(tái)電梯、兩座消防樓梯、四個(gè)設(shè)備管道井。塔座共五層，地下一層，地上四層，為球冠形鋼砼結(jié)構(gòu)。其內(nèi)部有直徑40m、高27m的圓形共享大廳十分壯觀。第36頁/共75頁河海大學(xué)鋼結(jié)構(gòu)課件酒泉衛(wèi)星發(fā)射中心火箭垂直總裝測試廠房集火箭、宇宙飛船總裝和測試一體，高100m，鋼結(jié)構(gòu)工程施工技術(shù)獲國家科技進(jìn)步一等獎(jiǎng)。第37頁/共75頁河海大學(xué)鋼結(jié)構(gòu)課件發(fā)射“神舟”飛船的塔架第38頁/共75頁河海大學(xué)鋼結(jié)構(gòu)課件6.活動(dòng)式結(jié)構(gòu)如水工鋼閘門、升船機(jī)等，可充分發(fā)揮鋼結(jié)構(gòu)重量輕的特點(diǎn)，降低啟閉設(shè)備的造價(jià)和運(yùn)轉(zhuǎn)所耗費(fèi)的動(dòng)力。我國三峽工程的永久船閘采用雙線五級(jí)連續(xù)梯級(jí)船閘，總水級(jí)差113m，閘門孔口凈寬34m，每級(jí)均采用人字鋼閘門，共有12道24扇閘門，每扇閘門高38.5m，寬20m，重864t。船過船閘一般需2小時(shí)35分鐘。三峽升船機(jī)承船箱長120m，寬18m，水深3.5m，提升重量可達(dá)1.18萬噸，提升高度113m。30分鐘過壩，計(jì)劃2009年建成。第39頁/共75頁河海大學(xué)鋼結(jié)構(gòu)課件第40頁/共75頁河海大學(xué)鋼結(jié)構(gòu)課件第41頁/共75頁河海大學(xué)鋼結(jié)構(gòu)課件7.可拆卸或移動(dòng)的結(jié)構(gòu)如施工用建筑和鋼棧橋、流動(dòng)式展覽館、移動(dòng)式平臺(tái)等，可發(fā)揮鋼結(jié)構(gòu)重量輕，便于運(yùn)輸和安裝方便的優(yōu)點(diǎn)。加拿大已建成120多萬噸重，可容5000多人工作的海上采油平臺(tái)。第42頁/共75頁河海大學(xué)鋼結(jié)構(gòu)課件海上采油平臺(tái)：東海平湖平臺(tái)可供90人居住、工作、娛樂。第43頁/共75頁河海大學(xué)鋼結(jié)構(gòu)課件8.容器和大直徑管道

如貯液（氣）罐、輸油（氣、原料）管道、水工壓力管道等。

三峽水利樞紐工程中的發(fā)電機(jī)組采用的壓力鋼管內(nèi)徑達(dá)12.4m，板厚達(dá)60mm。第44頁/共75頁河海大學(xué)鋼結(jié)構(gòu)課件9.抗震要求高的結(jié)構(gòu)可發(fā)揮鋼結(jié)構(gòu)動(dòng)力性能好的優(yōu)點(diǎn)。10.急需早日交付使用的工程或運(yùn)輸條件差的工程可發(fā)揮鋼結(jié)構(gòu)施工工期短和重量輕便于運(yùn)輸?shù)奶攸c(diǎn)。11.特種結(jié)構(gòu)

鋼煙囪（上海寶鋼燒結(jié)廠鋼煙囪高達(dá)200多米）、鋼水塔等。北京“中華世紀(jì)壇”該鋼結(jié)構(gòu)圓壇直徑47m，重達(dá)1400t，傾斜19.4度，轉(zhuǎn)一周時(shí)間為4~24小時(shí)。第45頁/共75頁河海大學(xué)鋼結(jié)構(gòu)課件第46頁/共75頁河海大學(xué)鋼結(jié)構(gòu)課件重建的“雷峰塔”：2002年10月25日在杭州落成。塔總高71.679米，塔身高45.809米，地上六層地下二層總共八層。采用鋼結(jié)構(gòu)框架，用鋼1400t?？偨ㄖ娣e6089平方米。造價(jià)1.5億元。第47頁/共75頁河海大學(xué)鋼結(jié)構(gòu)課件寶鋼高爐第48頁/共75頁河海大學(xué)鋼結(jié)構(gòu)課件12.鋼橋南京長江大橋：為鋼桁架橋160m第49頁/共75頁河海大學(xué)鋼結(jié)構(gòu)課件江陰長江大橋：主跨1385米，主塔高193米，主纜直徑86.6厘米、長2200米，居懸索橋世界第五，國內(nèi)第二。第50頁/共75頁河海大學(xué)鋼結(jié)構(gòu)課件潤揚(yáng)大橋：

05年4月30日通車,由斜拉橋和懸索橋兩種橋型組合而成的橋梁，南汊橋?yàn)榭鐝?490米的鋼箱梁懸索橋，為中國第一，世界第三的懸索橋,

索塔高215.58米。第51頁/共75頁河海大學(xué)鋼結(jié)構(gòu)課件南京長江三橋

05年10月7日通車。國內(nèi)第一座鋼塔（高215米）斜拉橋，也是世界上第一座弧線形斜拉橋。跨江大橋長4744米,主橋跨徑648m。第52頁/共75頁河海大學(xué)鋼結(jié)構(gòu)課件上海盧浦大橋：目前世界上最大的中承式鋼結(jié)構(gòu)拱橋，總投資約24億元。該橋主跨550米，2002年10月12日合龍,03年8月完工。第53頁/共75頁河海大學(xué)鋼結(jié)構(gòu)課件倫敦的塔橋：

1894年建成，此橋的邊跨為罕見的三鉸懸掛。懸掛單元于橋面之間是加勁桁架，一方面加強(qiáng)懸掛單元的剛度，另一方面抵抗橋面的彎矩和剪力。第54頁/共75頁河海大學(xué)鋼結(jié)構(gòu)課件倫敦的塔橋加勁桁架近景第55頁/共75頁河海大學(xué)鋼結(jié)構(gòu)課件倫敦的塔橋中間鉸近景第56頁/共75頁河海大學(xué)鋼結(jié)構(gòu)課件13.住宅第57頁/共75頁河海大學(xué)鋼結(jié)構(gòu)課件

300平方米的住宅8人10個(gè)工作日即可完成裝配，2個(gè)月內(nèi)交付使用。鋼結(jié)構(gòu)住宅第58頁/共75頁河海大學(xué)鋼結(jié)構(gòu)課件馬鋼光明新村住宅施工階段照片第59頁/共75頁河海大學(xué)鋼結(jié)構(gòu)課件馬鋼光明新村住宅

18層，鋼框架-剪力墻-支撐結(jié)構(gòu)體系第60頁/共75頁河海大學(xué)鋼結(jié)構(gòu)課件上海中福城

1+17層，鋼框架-剪力墻結(jié)構(gòu)體系。柱距7.8米。地下為車庫和設(shè)備用房，1～４為商場，５～17為住宅。采用馬鋼耐火H型鋼。第61頁/共75頁河海大學(xué)鋼結(jié)構(gòu)課件總結(jié)：

綜上所述可見，鋼結(jié)構(gòu)是在各種工程中廣泛用的一種重要的結(jié)構(gòu)形式。隨著我國經(jīng)濟(jì)建設(shè)的發(fā)展和鋼產(chǎn)量的提高，鋼結(jié)構(gòu)將會(huì)發(fā)揮日益重要的用。

第62頁/共75頁河海大學(xué)鋼結(jié)構(gòu)課件第二節(jié)鋼結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)方法

安全性1結(jié)構(gòu)在正常施工和正常使用條件下，承受可能出現(xiàn)的各種作用的能力，以及在偶然事件發(fā)生時(shí)和發(fā)生后，仍保持必要的整體穩(wěn)定性的能力。2結(jié)構(gòu)在正常使用條件下，滿足預(yù)定使用要求的能力。適用性3結(jié)構(gòu)在正常維護(hù)條件下，隨時(shí)間變化而仍能滿足預(yù)定功能要求的能力。耐久性一．結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的目的：第63頁/共75頁河海大學(xué)鋼結(jié)構(gòu)課件第二節(jié)鋼結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)方法

一．結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的目的：

結(jié)構(gòu)的安全性、適用性、耐久性總稱為結(jié)構(gòu)的可靠性。結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)（計(jì)算）的目的是在滿足各種預(yù)定功能的前提下，做到技術(shù)先進(jìn)、安全適用、經(jīng)濟(jì)合理和確保質(zhì)量。要實(shí)現(xiàn)這一目的，必須借助于合理的設(shè)計(jì)方法。二．設(shè)計(jì)方法：荷載效應(yīng)S（荷載作用引起的結(jié)構(gòu)或構(gòu)件的內(nèi)力、變形等）結(jié)構(gòu)抗力R（結(jié)構(gòu)或構(gòu)件承受荷載效應(yīng)的能力，如承載力、剛度等）1．影響結(jié)構(gòu)可靠性的因素Z=R-SZ——結(jié)構(gòu)完成預(yù)定功能狀態(tài)的函數(shù)。Z>0結(jié)構(gòu)處于可靠狀態(tài)；

Z<0結(jié)構(gòu)處于失效狀態(tài)；Z＝0結(jié)構(gòu)處于臨界狀態(tài)，一旦超過這一狀態(tài)，結(jié)構(gòu)將不再能滿足設(shè)計(jì)要求，因此它也稱為極限狀態(tài)。第64頁/共75頁河海大學(xué)鋼結(jié)構(gòu)課件二．設(shè)計(jì)方法：2．概率極限狀態(tài)設(shè)計(jì)法正常使用極限狀態(tài)承載能力極限狀態(tài)1)、結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)應(yīng)考慮下列兩種極限狀態(tài)結(jié)構(gòu)或構(gòu)件達(dá)到最大承載力，或不適于繼續(xù)承載的變形的極限狀態(tài)。強(qiáng)度極限狀態(tài)

出現(xiàn)全截面塑性,并形成機(jī)構(gòu);穩(wěn)定狀態(tài)

整體或局部失去穩(wěn)定而不能承擔(dān)更大的荷載;設(shè)計(jì)用極限狀態(tài)根據(jù)實(shí)際工程需要,約定沒有達(dá)到極限承載力,設(shè)計(jì)需要的極限狀態(tài)，如局部失穩(wěn)極限狀態(tài)等。結(jié)構(gòu)或構(gòu)件達(dá)到使用功能上允許的某一限值的極限狀態(tài)。第65頁/共75頁河海大學(xué)鋼結(jié)構(gòu)課件二．設(shè)計(jì)方法：2．概率極限狀態(tài)設(shè)計(jì)法1)、結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)應(yīng)考慮下列兩種極限狀態(tài)2)、結(jié)構(gòu)可靠度結(jié)構(gòu)在規(guī)定的時(shí)間內(nèi)，在規(guī)定的條件下，完成預(yù)定功能的概率(Pr

)

Pf

=P(z<0)Pr=P(z≥0)=1-Pf類別

設(shè)計(jì)使用年限示例15

臨時(shí)性結(jié)構(gòu)225

易于替換的結(jié)構(gòu)構(gòu)件350

普通房屋和構(gòu)筑物4100

紀(jì)念性建筑和特別重要的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)使用年限分類第66頁/共75頁河海大學(xué)鋼結(jié)構(gòu)課件二．設(shè)計(jì)方法：2．概率極限狀態(tài)設(shè)計(jì)法1)、結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)應(yīng)考慮下列兩種極限狀態(tài)2)、結(jié)構(gòu)可靠度3)、《鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范(GB50017)》設(shè)計(jì)方法對(duì)于承載能力極限狀態(tài)采用應(yīng)力表達(dá)式正常使用極限狀態(tài)4)、現(xiàn)行水工、橋梁鋼結(jié)構(gòu)專門規(guī)范的設(shè)計(jì)方法第67頁/共75頁河海大學(xué)鋼結(jié)構(gòu)課件第三節(jié)鋼結(jié)構(gòu)的發(fā)展

一．鋼結(jié)構(gòu)快速發(fā)展的條件：1、我國96年鋼產(chǎn)量突破1億噸，03年突破2億噸：2.2億噸，增22.38％。04年2.7億噸，增23.2％。05年3.5億噸，高的鋼產(chǎn)量為發(fā)展鋼結(jié)構(gòu)提供了物質(zhì)基礎(chǔ)。2.一系列的規(guī)范和規(guī)程的頒發(fā)為我國的鋼結(jié)構(gòu)發(fā)展提供了必要的技術(shù)基礎(chǔ)。3.高的建設(shè)速度要求，需要大量采用鋼結(jié)構(gòu)。鋼結(jié)構(gòu)施工工期短。4.人們追求低強(qiáng)度勞動(dòng)和好的工作環(huán)境，促使大量采用鋼結(jié)構(gòu)。鋼結(jié)構(gòu)工廠化生產(chǎn)，現(xiàn)場安裝，機(jī)械化程度高。5.鋼結(jié)構(gòu)是環(huán)保型的、易于產(chǎn)業(yè)化和可再次利用或者說可持續(xù)發(fā)展的結(jié)構(gòu)，積極合理地?cái)U(kuò)大在工程中的應(yīng)用是必然趨勢(shì)。隨著我國經(jīng)濟(jì)建設(shè)的發(fā)展和鋼產(chǎn)量的提高，鋼結(jié)構(gòu)將會(huì)在土木工程建設(shè)中發(fā)揮日益重要的作用。第68頁/共75頁河海大學(xué)鋼結(jié)構(gòu)課件一．鋼結(jié)構(gòu)快速發(fā)展的條件：二．鋼結(jié)構(gòu)發(fā)展的幾個(gè)方面：1.設(shè)計(jì)方法和計(jì)算理論的改進(jìn)第三節(jié)鋼結(jié)構(gòu)的發(fā)展

1水工、橋梁鋼結(jié)構(gòu)應(yīng)早日采用概率極限狀態(tài)設(shè)計(jì)法。

2(GB50017)向采用更為先進(jìn)合理的全概率極限狀態(tài)設(shè)計(jì)法的方向努力

3設(shè)計(jì)由構(gòu)件或某一截面的可靠度，向以整個(gè)結(jié)構(gòu)體系可靠度全過程分析

4鋼結(jié)構(gòu)的計(jì)算理論，如穩(wěn)定計(jì)算、塑性設(shè)計(jì)、優(yōu)化設(shè)計(jì)、在動(dòng)力荷載作用下的性能和抗災(zāi)（地震、風(fēng)、火）新技術(shù)等，都需要進(jìn)一步深入研究。第69頁/共75頁河海大學(xué)鋼結(jié)構(gòu)課件一．鋼結(jié)構(gòu)快速發(fā)展的條件：第三節(jié)鋼結(jié)構(gòu)的發(fā)展

二．鋼結(jié)構(gòu)發(fā)展的幾個(gè)方面：1.設(shè)計(jì)方法和計(jì)算理論的改進(jìn)2.高性能鋼材的應(yīng)用高性能鋼材主要是指高強(qiáng)度鋼材和普通強(qiáng)度高性能鋼材。高性能主要體現(xiàn)在鋼材的耐氣候性能（抗腐蝕性能）、焊接性能、低溫韌性、抗脆斷性能、高溫蠕變、疲勞性能以及持久強(qiáng)度等方面。高強(qiáng)度鋼材可以減小結(jié)構(gòu)自重，對(duì)于跨度大、荷載大的結(jié)構(gòu)和移動(dòng)式結(jié)構(gòu)極為有利。日本的大阪港大橋大量使用了780N/mm2級(jí)高強(qiáng)鋼板。在水電站已使用由780N/mm2和950N/mm2級(jí)高強(qiáng)度鋼板焊成的高強(qiáng)度鋼板焊成的壓力管。我國目前可采用的高強(qiáng)度結(jié)構(gòu)鋼主要有Q420，對(duì)于承受較大動(dòng)力荷載的焊接鋼結(jié)構(gòu)。研究強(qiáng)度更高的鋼材及其合理使用將