结构选型5-钢结构_精品文档.ppt

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第八章第八章钢钢结结构构8.1绪绪论论v8.1.1钢结构的类型及组成1、什么是钢结构？

、什么是钢结构？

一些典型的钢结构建筑一些典型的钢结构建筑钢结构是钢结构是钢材（钢板和型钢）钢材（钢板和型钢）经过经过设计设计、加工，加工，形成形成各种基本构件，如拉杆（有时还包括钢索）、压杆、各种基本构件，如拉杆（有时还包括钢索）、压杆、梁、柱及桁架等，然后将这些基本构件按一定的方式梁、柱及桁架等，然后将这些基本构件按一定的方式通过焊接和螺栓连接组成的通过焊接和螺栓连接组成的工程结构形式工程结构形式。

五大结构形式五大结构形式：

钢筋混凝土结构钢筋混凝土结构砌体结构砌体结构木结构木结构钢结构钢结构组合结构组合结构第1章绪论2“银色弯弓银色弯弓”架浦江架浦江全钢结构全钢结构卢浦大卢浦大卢浦大卢浦大桥桥桥桥1、什么是钢结构什么是钢结构南浦大桥夜景南浦大桥夜景大跨度钢结构屋盖大跨度钢结构屋盖钢结构高层建筑钢结构高层建筑22、结构形式及应用、结构形式及应用（11）桁架）桁架平面桁架平面桁架空间桁架空间桁架（22）框架）框架（33）拱架拱架（44）索）索（55）壳体）壳体8.1.2钢结构的特点和应用范围钢结构的特点和应用范围1、特点、特点强度高，重量轻强度高，重量轻塑性塑性、韧性好韧性好材质均匀，材质均匀，工作工作可靠性高可靠性高适于适于于机械化于机械化加工加工，工业化工业化生产程度高生产程度高减少减少砂、石、水泥用量，减轻对不可再生资源的破坏砂、石、水泥用量，减轻对不可再生资源的破坏环保环保、可回收再利用，建筑造型美观可回收再利用，建筑造型美观密闭性能好密闭性能好,能制成不渗漏的密闭容器能制成不渗漏的密闭容器耐热性能好，耐火性能差。

耐热性能好，耐火性能差。

耐腐蚀性差耐腐蚀性差钢和混凝土容重比：

钢和混凝土容重比：

3.4强度比：

强度比：

210136所以重量轻所以重量轻好处好处:

（1）:

（1）便于运输和安装便于运输和安装

（2）

（2）可跨越更大的跨度可跨越更大的跨度容量容量/kN/mkN/m33设计强度设计强度/MPaMPa拉拉压压钢材钢材76.976.9220220360360220220360360混凝土混凝土22.622.61.051.052.652.658.508.5032.532.52、应用范围、应用范围承受承受荷载大的结构（荷载大的结构（工业厂房工业厂房）大跨度建筑物大跨度建筑物体育馆、展览馆、影剧院、会议中心、机库体育馆、展览馆、影剧院、会议中心、机库高层高层建筑建筑轻轻型钢结构型钢结构轻型钢结构是一个很模糊的概念，没有严格的定义。

轻型钢结构是一个很模糊的概念，没有严格的定义。

以下结构都可称为轻型钢结构：

以下结构都可称为轻型钢结构：

由冷弯薄壁型钢组由冷弯薄壁型钢组成的结构；成的结构；由热轧轻型型钢（工字钢、槽钢、由热轧轻型型钢（工字钢、槽钢、H型型钢、钢、L型钢、型钢、T型钢等）组成的结构；型钢等）组成的结构；由焊接轻型由焊接轻型型钢（工字钢、槽钢、型钢（工字钢、槽钢、H型钢、型钢、L型钢、型钢、T型钢等）型钢等）组成的结构；组成的结构；由圆管、方管、矩形管组成的结构；由圆管、方管、矩形管组成的结构；由薄钢板焊成的构件组成的结构；由薄钢板焊成的构件组成的结构；由以上各种构由以上各种构件组成的结构。

件组成的结构。

塔塔桅结构桅结构电视塔、天线、发射架电视塔、天线、发射架、海洋平海洋平台台可拆卸和搬迁的结构可拆卸和搬迁的结构流动流动展览馆、展览馆、舞台、舞台、施工施工时的临时房屋、时的临时房屋、温室大棚等温室大棚等挡水结构、容器、大直径管道挡水结构、容器、大直径管道储油库、煤气库、高炉等各种容器储油库、煤气库、高炉等各种容器大跨度桥梁大跨度桥梁钢与混凝土组合结构钢与混凝土组合结构8.1.3有关钢结构的规范、规程及标准有关钢结构的规范、规程及标准建筑个可靠度设计统一标准（建筑个可靠度设计统一标准（GB50068）建筑结构设计通用符号、计量单位和基本术语（建筑结构设计通用符号、计量单位和基本术语（GBJ83-85）建筑结构制图标准（建筑结构制图标准（GBJ105-87）建筑结构荷载规范（建筑结构荷载规范（GB50009）钢结构钢结构设计规范设计规范（GB50017）冷弯薄壁型钢结构技术冷弯薄壁型钢结构技术规范规范（GB50018-2002）网架结构设计与施工规程（网架结构设计与施工规程（JGJ7-91）高层民用建筑钢结构技术规程高层民用建筑钢结构技术规程（JGJ99-98）门式刚架轻型房屋钢结构技术规程门式刚架轻型房屋钢结构技术规程（CECS102:

98）123钢结构工程钢结构工程施工施工质量验收质量验收规范规范（GB50205）钢结构工程质量检验评定标准钢结构工程质量检验评定标准（GB50221）建筑钢结构焊接技术规程建筑钢结构焊接技术规程（JGJ81-91）钢结构高强螺栓连接的设计施工及验收规程钢结构高强螺栓连接的设计施工及验收规程（JGJ82-91）网架结构工程质量检验评定标准网架结构工程质量检验评定标准（JGJ78-91）螺栓球节点网架螺栓球节点网架（JGJ75.1-91）焊接球节点网架焊接球节点网架（JGJ75.2-91）45与与上述设计和施工规范、规程配套的钢材、焊条、型上述设计和施工规范、规程配套的钢材、焊条、型钢、钢板、紧固件等标准钢、钢板、紧固件等标准8.1.48.1.4钢结构的发展钢结构的发展钢结构是由生铁结构逐步发展起来的，钢结构是由生铁结构逐步发展起来的，中国是最早用铁制造承重结构的国家。

远中国是最早用铁制造承重结构的国家。

远在秦始皇时代（公元前二百多年），就有在秦始皇时代（公元前二百多年），就有了用铁建造的桥墩。

以后在深山峡谷上建了用铁建造的桥墩。

以后在深山峡谷上建造铁链悬桥、铁塔等，这些表明我国古代造铁链悬桥、铁塔等，这些表明我国古代建筑和冶金技术方面的高度水平。

建筑和冶金技术方面的高度水平。

v20世纪世纪50年代后，钢结构的设计、制年代后，钢结构的设计、制造、安装水平有了很大提高，建成了大造、安装水平有了很大提高，建成了大量钢结构工程，有些在规模上和技术上量钢结构工程，有些在规模上和技术上已达到世界先进水平。

如采用大跨度网已达到世界先进水平。

如采用大跨度网架结构的首都体育馆、上海体育馆架结构的首都体育馆、上海体育馆、深、深圳体育馆，大跨度三角拱形式的西安秦圳体育馆，大跨度三角拱形式的西安秦始皇陵兵马俑陈列馆，悬索结构的北京始皇陵兵马俑陈列馆，悬索结构的北京工人体育馆、浙江体育馆，高耸结构中工人体育馆、浙江体育馆，高耸结构中的的200m高广州广播电视塔、高广州广播电视塔、210m高上海高上海广播电视塔、广播电视塔、325m高北京气象桅杆等，高北京气象桅杆等，板壳结构中有效容积达板壳结构中有效容积达54000m3的湿式储的湿式储气柜等。

气柜等。

近期，随着钢结构设计理论、制造、安装等方面技术的近期，随着钢结构设计理论、制造、安装等方面技术的迅猛发展，各地建成了大量的高层钢结构建筑、轻钢结构、迅猛发展，各地建成了大量的高层钢结构建筑、轻钢结构、高耸结构、市政设施等。

如：

位于上海浦东、高耸结构、市政设施等。

如：

位于上海浦东、420.5420.5mm高、高、8888层、总建筑面积达层、总建筑面积达28.728.7万万mm22的的金贸大厦金贸大厦；总建筑面积达总建筑面积达2020万万mm22的上海浦东国际机场；主体建筑东西跨度的上海浦东国际机场；主体建筑东西跨度288.4288.4mm、南北南北跨度跨度274.7274.7mm、建筑高度建筑高度70.670.6mm、可容纳可容纳88万名观众的万名观众的上海体育上海体育场场；336336mm高、建于哈尔滨的黑龙江广播电视塔以及横跨黄浦高、建于哈尔滨的黑龙江广播电视塔以及横跨黄浦江的南浦大桥、杨浦大桥、卢浦大桥等。

江的南浦大桥、杨浦大桥、卢浦大桥等。

钢结构的发展方向钢结构的发展方向v1、发展建筑钢材v2、发展建筑钢结构v3、发展钢结构施工工艺我国钢结构的应用前景我国钢结构的应用前景（11）我国钢产量）我国钢产量11亿亿多多吨，质量可靠吨，质量可靠；（22）扩大钢材）扩大钢材建筑建筑市场市场：

目前仅目前仅5%（5005%（500万吨左右万吨左右）；（33）扩大应用范围）扩大应用范围：

住宅、公共、商业住宅、公共、商业；（44）开发新材料：

不锈钢，耐候钢，耐火钢，高强钢；开发新材料：

不锈钢，耐候钢，耐火钢，高强钢；（55）新体系）新体系、新理论：

、新理论：

组合结构组合结构，预应力，索膜，预应力，索膜；（66）建筑结构一体化：

新颖结构形式表现建筑）建筑结构一体化：

新颖结构形式表现建筑。

8.28.2建筑钢材建筑钢材本节讲述建筑钢材（本节讲述建筑钢材（Q235Q235、Q345Q345、Q390Q390及及Q420Q420）的主要机械性能及影响这些性能的主要因素；钢材受的主要机械性能及影响这些性能的主要因素；钢材受力的两种破坏形式及防止脆性破坏的措施；介绍我国力的两种破坏形式及防止脆性破坏的措施；介绍我国目前生产的建筑钢材品种及规格。

目前生产的建筑钢材品种及规格。

8.2.1建筑钢材的基本要求建筑钢材的基本要求v较高的强度较高的强度v较好的塑性及韧性较好的塑性及韧性v良好的加工性能良好的加工性能v良好的可焊性良好的可焊性v较好的抗锈蚀能力较好的抗锈蚀能力现行钢结构设计规范（现行钢结构设计规范（GBJ50017GBJ50017）推荐承重推荐承重结构的钢材宜采用碳素结构钢中的结构的钢材宜采用碳素结构钢中的Q235Q235，及低合金高及低合金高强度结构钢中的强度结构钢中的Q345Q345、Q390Q390及及Q420Q420钢。

钢。

8.2.2建筑钢材的主要机械性能建筑钢材的主要机械性能一、强度和塑性一、强度和塑性单轴拉伸试验单轴拉伸试验屈服强度屈服强度（yieldstrength）fy抗拉强度抗拉强度（tensilestrength）fu伸长率伸长率（elongation）弹性模量弹性模量EE为为常常量量，低低碳碳钢钢有有明明显显屈屈服服点点，fy作作为为破破坏坏标标志志，fu/fy为强度储备为强度储备，伸长率伸长率表示塑性变表示塑性变形形能力能力。

图图2-12-1单轴应力单轴应力ffpfyfu指标指标指标指标:

0fy图图2-2为了简化计算，将图为了简化计算，将图2-12-1所示应力所示应力-应变关系简应变关系简化为图化为图2-22-2。

实际设计中对实际设计中对曲线的简化曲线的简化fy,完全塑性完全塑性ffuu作作为为安全安全储备储备伸长率伸长率根据试件原标距长度根据试件原标距长度ll00与试件中间部分的直径与试件中间部分的直径dd00的比值为的比值为1010或或55而分为而分为1010或或55，为试件拉断时原标距间长，为试件拉断时原标距间长度伸长值与原标距比值的百分率。

度伸长值与原标距比值的百分率。

式中式中：

ll11为试件拉断后标距间长度。

为试件拉断后标距间长度。

断面收缩率断面收缩率是指试件拉断后，颈缩区的断面面积缩小值是指试件拉断后，颈缩区的断面面积缩小值与原断面面积比值的百分率。

与原断面面积比值的百分率。

式中：

式中：

AA00试件原来的断面面积；试件原来的断面面积；AA11试件拉断后颈缩区的断面面积；试件拉断后颈缩区的断面面积；二、二、冷弯冷弯（coldbending）试验试验冷弯角冷弯角a加工性能加工性能，塑性变性能力，材质均匀性塑性变性能力，材质均匀性，a=180度合格。

度合格。

指标指标指标指标：

将根据试件厚度按规定的弯曲直径将试件弯曲：

将根据试件厚度按规定的弯曲直径将试件弯曲18018000，如表面无裂纹或分层则合格，如表面无裂纹或分层则合格.三、三、冲击冲击韧性韧性钢材的钢材的韧性韧性韧性韧性是钢材在塑性变形和断裂的过程中吸是钢材在塑性变形和断裂的过程中吸收能量的能力