钢结构基本原理课件：第一章PPT文件格式下载.ppt

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坏。

韧性好韧性好就是材料在断裂前吸收能量的多少。

适宜在动就是材料在断裂前吸收能量的多少。

适宜在动力荷载作用下工作，在力荷载作用下工作，在地震区地震区采用钢结构较为有利。

采用钢结构较为有利。

构件截面小，壁薄，受压时强度不能充分发挥。

同样截面的杆件压杆承载力低于拉杆。

77钢材钢材kN/m3，但由于其强度高，但由于其强度高，故所需的构件截面小。

故所需的构件截面小。

屋架屋架G钢钢=（1/31/4）G钢砼钢砼如为轻型钢结构如为轻型钢结构18米跨屋架，混凝土重米跨屋架，混凝土重3700kg，冷弯型钢仅有，冷弯型钢仅有579kg，重量仅为混凝土的，重量仅为混凝土的1/16。

一定条件下，冷弯薄壁型钢屋架的总量可以不一定条件下，冷弯薄壁型钢屋架的总量可以不超过钢筋混凝土屋架中钢筋的重量。

超过钢筋混凝土屋架中钢筋的重量。

质量质量轻有利于抗震。

轻有利于抗震。

质量轻对荷载敏感（拉、压反号）质量轻对荷载敏感（拉、压反号）2、钢结构的重量轻钢结构的重量轻连续、匀质、各向同性，为理想弹塑性体，在一连续、匀质、各向同性，为理想弹塑性体，在一般情况下处于弹性阶段工作，采用力学方法计算，其结果般情况下处于弹性阶段工作，采用力学方法计算，其结果符合实际受力情况。

符合实际受力情况。

现代化冶炼、扎制技术使钢材质量稳定，材质波动小。

4、钢结构制作简单，施工工期短钢结构制作简单，施工工期短型材多型材多H型、型、T型、工字型、冷弯更多。

型、工字型、冷弯更多。

精度高工厂加工，车、磨、洗、刨、钻。

连接方法螺栓、焊接连接方法螺栓、焊接安装：

可以工厂、工地安装：

可以工厂、工地拼接拼接吊装简单，易于改建和拆迁。

吊装简单，易于改建和拆迁。

3、材质均匀和力学计算的假定比较符合材质均匀和力学计算的假定比较符合钢结构的钢材和连接的水密性和气钢结构的钢材和连接的水密性和气密性较好，适宜做要求密闭的结构。

（如密性较好，适宜做要求密闭的结构。

（如高压容器、油库、管道等）高压容器、油库、管道等）6、钢结构耐腐蚀性差钢结构耐腐蚀性差在湿度大或有腐蚀性介质的环境中在湿度大或有腐蚀性介质的环境中容易锈蚀，使结构损，因此须采取防护措容易锈蚀，使结构损，因此须采取防护措施，如除锈、刷油漆或涂料（锌、铝）。

施，如除锈、刷油漆或涂料（锌、铝）。

维护费用高。

5、钢结构密闭性较好钢结构密闭性较好7、钢材耐热但不耐火钢材耐热但不耐火小于小于1000C无影响，大于无影响，大于1500C需要防护需要防护，大于，大于3000C时，强度逐渐降低，当温度大于时，强度逐渐降低，当温度大于6000C，钢材进入塑性，无承载能力。

钢材可，钢材进入塑性，无承载能力。

钢材可用于温度不超过用于温度不超过2500C的场合。

的场合。

防火防火涂料、防火漆防火防火涂料、防火漆8、钢结构在低温和其他条件下，可能发钢结构在低温和其他条件下，可能发生脆性断裂（结束）生脆性断裂（结束）1.2钢结构的设计方法钢结构的设计方法1.2.1概述概述结构设计的目的：

结构设计的目的：

在于保证所设计的结构在于保证所设计的结构和结构构件在施工和工作过程中能满足预期的和结构构件在施工和工作过程中能满足预期的安全性和使用性要求。

安全性和使用性要求。

结构设计准则：

结构由各种荷载产生的效应不大于由材料性能和几何因素等所决定的抗力或规定限值。

荷载、材料强度、截面尺寸、施工质量等都荷载、材料强度、截面尺寸、施工质量等都是随机变量是随机变量RS

（1）允许应力设计法（单一系数法）允许应力设计法（单一系数法）：

（2）半概率设计法（多系数法）：

半概率设计法（多系数法）：

=fk/K=fk/K1K2K3（3）近似概率设计法（现行规范设计法）近似概率设计法（现行规范设计法）（4）全概率设计法（将来设计法）全概率设计法（将来设计法）设计方法的发展过程：

设计方法的发展过程：

1.2.2概率极限状态设计法概率极限状态设计法极限状态极限状态:

当结构或其组成部分超过某一特定状态就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不能满足设计规定的某一功能要求,此特定状态就此特定状态就称为该功能的极限状态称为该功能的极限状态.

（1）承载能力极限状态）承载能力极限状态

（2）正常使用极限状态）正常使用极限状态（11）承载能力极限状态）承载能力极限状态（22）正常使用极限状态）正常使用极限状态设计原理不作介绍，注意表达式与钢砼等的区别（应力形式）设计原理不作介绍，注意表达式与钢砼等的区别（应力形式）对应于结构或结构构件达到最大承载能力或是出现不对应于结构或结构构件达到最大承载能力或是出现不适于继续承载的变形，包括倾覆、强度破坏、疲劳破坏、丧适于继续承载的变形，包括倾覆、强度破坏、疲劳破坏、丧失稳定、结构变为机动体系或出现过度的塑性变形。

失稳定、结构变为机动体系或出现过度的塑性变形。

对应于结构或结构构件达到正常使用或耐久性能的某项对应于结构或结构构件达到正常使用或耐久性能的某项规定限值，包括出现影响正常使用或影响外观的变形，出现影规定限值，包括出现影响正常使用或影响外观的变形，出现影响正常使用或耐久性能的局部损坏以及影响正常使用的振动。

响正常使用或耐久性能的局部损坏以及影响正常使用的振动。

我国是最早应用钢结构的国家，但由我国是最早应用钢结构的国家，但由于历史的原因，现代建筑钢结构的应用及发展与于历史的原因，现代建筑钢结构的应用及发展与发达国家相比已有相当大的差距。

发达国家相比已有相当大的差距。

1997年发布的中国建筑技术政策中强年发布的中国建筑技术政策中强调要重点发展建筑钢结构，国家相关部门也多次调要重点发展建筑钢结构，国家相关部门也多次发布文件，要求扩大钢结构住宅的市场占有率。

发布文件，要求扩大钢结构住宅的市场占有率。

1.3钢结构的应用和发展钢结构的应用和发展1996年我国钢产量已开始超亿吨，居世界年我国钢产量已开始超亿吨，居世界首位。

首位。

2007年钢材产量超过年钢材产量超过5亿吨。

对钢材的亿吨。

对钢材的使用已由“节约使用”变为“合理用钢”、“加使用已由“节约使用”变为“合理用钢”、“加大建筑用钢”。

大建筑用钢”。

我国建筑业中发展最快的就是钢结构，我国建筑业中发展最快的就是钢结构，钢结构设计施工人才短缺，发展钢结构以带动其钢结构设计施工人才短缺，发展钢结构以带动其它相关产业的发展，已成为建筑业发展的重要任它相关产业的发展，已成为建筑业发展的重要任务。

务。

一、一、钢结构的应用钢结构的应用应用范围不仅取决于钢结构本身的特应用范围不仅取决于钢结构本身的特点，点，还取决于国民经济发展的情况。

还取决于国民经济发展的情况。

1、重型工业厂房冶金厂房重型机械厂房、重型工业厂房冶金厂房重型机械厂房随网架结构的大量应用，一般厂房也采用钢网随网架结构的大量应用，一般厂房也采用钢网架架2、大跨度结构会堂、大跨度结构会堂体育馆体育馆飞机库飞机库减轻自重可获得明显的经济效益减轻自重可获得明显的经济效益

（1）国家体育场国家体育场-鸟鸟巢巢建设地点：

建设地点：

奥林匹奥林匹克公园克公园建筑面积：

建筑面积：

25.8万万座席数：

永久性座席数：

永久性8万万临时临时性性11万万赛时功能：

田径、足球赛时功能：

田径、足球开工时间：

开工时间：

03.12.24建筑顶面呈鞍形，长轴为建筑顶面呈鞍形，长轴为332.3米，短轴为米，短轴为296.4米，最高点高度为米，最高点高度为68.5米，最低点高度为米，最低点高度为42.8米。

米。

“鸟巢”外形鸟巢”外形结构主要由巨大的结构主要由巨大的门式钢架组成，门式钢架组成，共有共有24根桁架柱。

大跨度屋盖支撑在桁架柱上，根桁架柱。

大跨度屋盖支撑在桁架柱上，柱距为柱距为37.96米。

主桁架围绕屋盖中间的开口放射米。

主桁架围绕屋盖中间的开口放射形布置。

形布置。

钢结构大量采用由钢板焊接而成的箱形构件钢结构大量采用由钢板焊接而成的箱形构件，交叉布置的主桁架与屋面及立面的次结构一起形成，交叉布置的主桁架与屋面及立面的次结构一起形成了“鸟巢”的特殊建筑造型。

了“鸟巢”的特殊建筑造型。

“鸟巢”的结鸟巢”的结构构Q460是一种低合金高强度钢，国内在建筑结是一种低合金高强度钢，国内在建筑结构上首次使用构上首次使用Q460规格的钢材；

钢板厚度达到规格的钢材；

钢板厚度达到110毫米，是以前绝无仅有的，在国家标准中，毫米，是以前绝无仅有的，在国家标准中，Q460的最大厚度也只是的最大厚度也只是100毫米。

以前这种钢一般毫米。

以前这种钢一般从卢森堡、韩国、日本进口，这次是我国自主创新从卢森堡、韩国、日本进口，这次是我国自主创新研制的研制的Q460钢材应用于鸟巢当中。

钢材应用于鸟巢当中。

Q460钢材的运用钢材的运用

（2）国家游泳中心国家游泳中心-水立水立方方地点：

奥林匹克公园地点：

奥林匹克公园用途：

游泳、跳水、花样游泳用途：

游泳、跳水、花样游泳建筑面积：

7.957.95（万）（万）固定座位：

固定座位：

40004000个（永久）、个（永久）、20002000个（可拆除）个（可拆除）临时座位：

临时座位：

1100011000个个开工时间：

20032003年年1212月月2424日日完工时间：

完工时间：

20072007年年1010月月国家游泳中心国家游泳中心外墙体和屋面围护结构采用新型钢膜结构外墙体和屋面围护结构采用新型钢膜结构体系，该钢膜结构体系由一系列类似于细胞、水晶体系，该钢膜结构体系由一系列类似于细胞、水晶体的钢网架单元和体的钢网架单元和ETFE（聚乙烯四氟乙烯共聚（聚乙烯四氟乙烯共聚物）充气薄膜共同组成。

物）充气薄膜共同组成。

“水立方”是世界上最大的膜结构工程，“水立方”是世界上最大的膜结构工程，除了地面之外，外表都采用了膜结构除了地面之外，外表都采用了膜结构ETFE材料材料，蓝色的表面出乎意料的柔软但又很充实。

目前世，蓝色的表面出乎意料的柔软但又