鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)原理（ppt,共32頁(yè)）

1、鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)原理張耀春，鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)原理，高等教育出版社，2011 第一章 緒論第二章 鋼結(jié)構(gòu)的材料第三章 連接第四、五章 受彎構(gòu)件第六章 軸心受力構(gòu)件第七章 拉彎、壓彎構(gòu)件第九章 單層廠房鋼結(jié)構(gòu)第一章 緒論第一節(jié) 鋼結(jié)構(gòu)發(fā)展簡(jiǎn)史鋼鐵碳合金鑄鐵公元前2000年（美索不達(dá)米亞平原） 戰(zhàn)國(guó)時(shí)代（公元前475年-221年）鐵制工具公元65年（漢明帝）世界上最早的懸鏈橋蘭津橋1705年四川瀘定大渡河橋-跨度最大的懸鏈橋鐵建筑物公元694年洛陽(yáng)的“天樞”公元1061年湖北荊州玉泉寺13層鐵塔歐美國(guó)家1840之前-鑄鐵做橋1840之后前-鉚釘和鍛鐵做橋 1846-1850年英國(guó)布里塔尼亞橋箱梁1855年英國(guó)發(fā)

2、明貝氏轉(zhuǎn)爐煉鋼法1865年法國(guó)人發(fā)明平爐煉鋼法1870年軋制出工字鋼 1890年后成為金屬結(jié)構(gòu)的主要材料1840之后我國(guó)半封建半殖民地 1907年建成漢陽(yáng)鋼廠日本在中國(guó)建鋼廠解放后-主要建廠房、建橋1978年改革開(kāi)放后-鋼產(chǎn)量逐年增加1996年超過(guò)1億噸2009年5.68一億噸從“限制使用” “合理推廣使用”GB50017-2003 鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范GB50018-2002 冷彎薄壁型鋼結(jié)構(gòu)技術(shù)規(guī)范 第二節(jié) 鋼結(jié)構(gòu)的特點(diǎn)及應(yīng)用 *鋼結(jié)構(gòu)的特點(diǎn) 1、鋼材強(qiáng)度高、重量輕 2、材質(zhì)均勻、塑性韌性好 3、良好的加工性能和焊接性能 4、密封性好 5、鋼材的可重復(fù)使用 6、鋼結(jié)構(gòu)耐熱不耐火 7、耐腐蝕能力差

3、 8、鋼結(jié)構(gòu)的低溫冷脆傾向 *鋼結(jié)構(gòu)的應(yīng)用 1、大跨度結(jié)構(gòu) 2、工業(yè)廠房 3、受動(dòng)力荷載影響的結(jié)構(gòu) 產(chǎn)生動(dòng)力作用的設(shè)備 抗震能力要求高的結(jié)構(gòu) 4、多層和高層建筑 5、高聳結(jié)構(gòu) 6、可拆卸的結(jié)構(gòu) 7、容器和其它構(gòu)筑物 8、輕鋼結(jié)構(gòu) 9、鋼和混凝土的組合結(jié)構(gòu)第三節(jié) 鋼結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)方法 *概率極限狀態(tài)設(shè)計(jì)法 1、結(jié)構(gòu)功能要求1）在施工和使用時(shí)，能承受可能出現(xiàn)的各種作用2）正常使用時(shí)具有良好的工作狀態(tài)3）在正常維護(hù)下具有良好的耐久性4) 在設(shè)計(jì)規(guī)定的偶然事件發(fā)生時(shí)及發(fā)生后，仍能保持必需的整體穩(wěn)定性 2、結(jié)構(gòu)的可靠度可靠性、可靠度、設(shè)計(jì)基準(zhǔn)期 3、結(jié)構(gòu)的極限狀態(tài)整個(gè)結(jié)構(gòu)或結(jié)構(gòu)的一部分超過(guò)某一特定狀態(tài)就不能

4、滿足設(shè)計(jì)規(guī)定的某一功能要求，此特定狀態(tài)為該功能的極限狀態(tài)。承載能力極限狀態(tài)：強(qiáng)度破壞、疲勞破壞、過(guò)度變形不適于繼續(xù)承載，失穩(wěn)、變成機(jī)動(dòng)體系和傾覆正常使用極限狀態(tài)：影響正常使用或外觀的變形、震動(dòng)，影響正常使用或耐久性的局部損壞 4、概率極限狀態(tài)設(shè)計(jì)原理 0 安全、可靠 Z=R-S =0 極限狀態(tài) 0 不安全、失效狀態(tài) 失效概率： Pf=P（Z0） 設(shè)R、S的統(tǒng)計(jì)值服從正態(tài)分布，則： Z為正態(tài)分布的概率密度函數(shù) 稱為一次二階矩法5、設(shè)計(jì)表達(dá)式* 承載能力極限狀態(tài) 應(yīng)考慮作用效應(yīng)的基本組合，必要時(shí)考慮偶然效應(yīng)組合可變荷載效應(yīng)控制的組合：永久荷載效應(yīng)控制的組合：對(duì)于一般的排架、框架結(jié)構(gòu)，可變荷載效應(yīng)控

5、制的組合：* 正常使用極限狀態(tài) 鋼結(jié)構(gòu)只考慮標(biāo)準(zhǔn)組合： *容許應(yīng)力設(shè)計(jì)法* 結(jié)構(gòu)內(nèi)力的分析方法 1、一階彈性分析 在變形前的位置上建立平衡方程 可以使用疊加原理2、二階分析 在變形后的位置上建立平衡方程 疊加原理一般不適用 二階分析，列平衡方程： 解方程得y，進(jìn)一步得到： 3 近似二階分析方法 I ） P-效應(yīng)的基本概念 P與i呈現(xiàn)復(fù)雜的非線性關(guān)系P i的作用效果 用水平力P i/hi代替 一階分析：層側(cè)移剛度與軸力無(wú)關(guān)II）多層框架的近似二階彈性分析二階彈性分析必要性判斷u采用u通過(guò)施加假想水平力考慮結(jié)構(gòu)和構(gòu)件各種缺陷的影響二階彈性分析特點(diǎn)1、荷載位移呈非線性關(guān)系，疊加原理不適用2、極限狀態(tài)

6、設(shè)計(jì)表達(dá)式不再使用3、先荷載組合，再進(jìn)行二階分析，比較各組合，求最不利內(nèi)力。4、框架柱計(jì)算長(zhǎng)度取1.01、發(fā)展新鋼材 高強(qiáng)度高性能鋼、低屈服點(diǎn)鋼、耐火鋼我國(guó)：Q420 LQ550等 厚鋼板-GB/T 19879-2005 低屈服點(diǎn)鋼100MPa-相當(dāng)于日本LY100 耐火鋼-600度保持2/3以上的常溫強(qiáng)度日本：1994年鋼材按使用部位分類（SN標(biāo)準(zhǔn)） SN400A(Q235A)彈性、非焊接 SN400B、SN490B（Q345）-保證塑性和焊接性能 用于抗震結(jié)構(gòu) SN400C、SN490C-好的抗層狀撕裂性 對(duì)SN B C屈服點(diǎn)進(jìn)行限制 C、S、P嚴(yán)格限制 低屈服點(diǎn)鋼、耐火鋼歐美： 美國(guó) 調(diào)質(zhì)處理后的A514 屈服點(diǎn)690MPa第四節(jié) 鋼結(jié)構(gòu)的新發(fā)展2、發(fā)展新結(jié)構(gòu)體系大跨空間結(jié)構(gòu)、網(wǎng)架