水工鋼結(jié)構(gòu)第一章緒論課件

水工鋼結(jié)構(gòu)水利建筑工程學(xué)院姜海波水工鋼結(jié)構(gòu)水利建筑工程學(xué)院第一章緒論§1、課程的性質(zhì)和任務(wù)§2、鋼結(jié)構(gòu)的特點§3、鋼結(jié)構(gòu)的應(yīng)用§4、鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計的要求§5、水工鋼結(jié)構(gòu)的發(fā)展第一章緒論§1、課程的性質(zhì)和任務(wù)課程內(nèi)容體系介紹結(jié)構(gòu)軸心構(gòu)件

受彎構(gòu)件

偏心構(gòu)件材料發(fā)展構(gòu)件廠房高層建筑橋梁結(jié)構(gòu)

大跨度建筑塔桅結(jié)構(gòu)焊接鉚接螺栓焊接鉚接螺栓計算方法設(shè)計原理通過結(jié)點連接課程內(nèi)容體系介紹結(jié)構(gòu)軸心構(gòu)件受課程的主要內(nèi)容1.基礎(chǔ)（上篇）材料連接基本構(gòu)件：軸心受力，受彎，拉（壓）彎2.綜合應(yīng)用（下篇）結(jié)構(gòu)設(shè)計：包括結(jié)構(gòu)形式、結(jié)構(gòu)布置、受力特點、計算簡圖、荷載組合和內(nèi)力分析以及構(gòu)造要求。課程的主要內(nèi)容1.基礎(chǔ)（上篇）構(gòu)件連接構(gòu)件連接水工鋼結(jié)構(gòu)第一章緒論課件國家體育館國家體育場“鳥巢”外形結(jié)構(gòu)主要是由巨大的門式鋼架組成，共有24根桁架柱。主體鋼結(jié)構(gòu)形成整體的巨型空間馬鞍形鋼桁架編織式“鳥巢”結(jié)構(gòu)，鋼結(jié)構(gòu)總用鋼量為4.2萬噸，國家體育場建筑頂面呈鞍形，長軸為332.3米，短軸為296.4米，最高點高度為68.5米，最低點高度為42.8米。國家體育館國家體育場“鳥巢”外形結(jié)構(gòu)主要是由巨大的門式鋼架組框架鋼結(jié)構(gòu)——純框架、中心支撐框架、偏心支撐框架框架鋼結(jié)構(gòu)——純框架、中心支撐框架、偏心支撐框架武漢火車站世博中心武漢火車站世博中心網(wǎng)架結(jié)構(gòu)——網(wǎng)架、網(wǎng)殼網(wǎng)架結(jié)構(gòu)——網(wǎng)架、網(wǎng)殼網(wǎng)架平面形狀靈活，可設(shè)計成各種形狀。按腹桿的設(shè)置不同可分為：交叉桁架體系、四角錐體系、三角錐體系和其它一些體系。網(wǎng)架的弦桿與邊界相垂直時稱為正放網(wǎng)架，與邊界斜交時稱為斜放網(wǎng)架。美國芝加哥國會大廳網(wǎng)架平面形狀靈活，可設(shè)計成各種形狀。按腹桿的設(shè)置不同可分為：索膜結(jié)構(gòu)——懸索結(jié)構(gòu)、膜結(jié)構(gòu)，其中膜結(jié)構(gòu)又包括張拉式、骨架式和充氣式膜結(jié)構(gòu)索膜結(jié)構(gòu)——懸索結(jié)構(gòu)、膜結(jié)構(gòu)，其中膜結(jié)構(gòu)又包括張拉式、骨架式悉尼歌劇院悉尼歌劇院一

、課程的性質(zhì)和任務(wù)鋼結(jié)構(gòu)是農(nóng)業(yè)水利工程專業(yè)的主要專業(yè)課之一，也是水工、港航、海工、等水利類專業(yè)的專業(yè)基礎(chǔ)課。鋼結(jié)構(gòu)是當(dāng)前我國重點推廣和發(fā)展的結(jié)構(gòu)形式。鋼結(jié)構(gòu)是采用鋼材制作而成的結(jié)構(gòu)，是建筑工程的主要結(jié)構(gòu)形式之一。課程的主要內(nèi)容包括材料、連接、基本構(gòu)件三大部分。不同結(jié)構(gòu)形式都是由基本構(gòu)件聯(lián)結(jié)而成，基本構(gòu)件的核心問題是穩(wěn)定問題。一、課程的性質(zhì)和任務(wù)鋼結(jié)構(gòu)是農(nóng)業(yè)水利工程專業(yè)的主要專業(yè)課

課程特點與學(xué)習(xí)要求本課程是結(jié)構(gòu)工程中按材料劃分出來的一門學(xué)科，先修課程有：材料力學(xué)、結(jié)構(gòu)力學(xué)、彈性力學(xué)以及概率統(tǒng)計等。本課程的主要任務(wù)是：著重學(xué)習(xí)水工鋼結(jié)構(gòu)的基本理論與基本知識，掌握水工鋼結(jié)構(gòu)的選材、構(gòu)造原理、計算方法與結(jié)構(gòu)布置原則。能設(shè)計簡單的水工鋼結(jié)構(gòu)構(gòu)件，對水工鋼結(jié)構(gòu)的新發(fā)展有一定的了解。本課程的特點是：大家對鋼結(jié)構(gòu)的感性認(rèn)識少，結(jié)構(gòu)構(gòu)造復(fù)雜，理論性強（特別是穩(wěn)定理論）。多看書，搞清空間構(gòu)造，加強感性認(rèn)識；多作題，避免眼高手低。課程特點與學(xué)習(xí)要求本課程是結(jié)構(gòu)工程中按材料劃分出來的本課程的任務(wù)：結(jié)合農(nóng)水專業(yè)的要求掌握鋼結(jié)構(gòu)的基本理論以及專業(yè)結(jié)構(gòu)物的設(shè)計原理和方法。通過本課程的學(xué)習(xí)，具備鋼結(jié)構(gòu)的基本知識，掌握正確的設(shè)計原理和設(shè)計方法，使能夠根據(jù)有關(guān)的資料和規(guī)范，按照專業(yè)需要分別掌握設(shè)計鋼閘門、船閘閘門、鋼引橋等的能力，并為設(shè)計其他類型的鋼結(jié)構(gòu)打下基礎(chǔ)。本課程的任務(wù)：結(jié)合農(nóng)水專業(yè)的要求掌握鋼結(jié)構(gòu)的基本理論以及專業(yè)水工鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計的有關(guān)規(guī)范鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計規(guī)范GB50017-2003建筑結(jié)構(gòu)可靠度設(shè)計統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)GB50068-2001建筑結(jié)構(gòu)荷載規(guī)范GB50009-2001水利水電工程結(jié)構(gòu)可靠度設(shè)計統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)GB50199－94水工建筑物荷載設(shè)計規(guī)范DL5077-1997水利水電工程鋼閘門設(shè)計規(guī)范SL74-95

水工鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計的有關(guān)規(guī)范鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計規(guī)范GB50017-20二、鋼結(jié)構(gòu)的特點2.塑性、韌性好，各向同性、力學(xué)性能與力學(xué)假定符合程度好，抗震性能好1.強度/重量比大，穩(wěn)定性較好3.具可焊性、易加工制造、具良好的裝配性4.密封性好5.可以重復(fù)利用6.有一定的耐熱性，但是耐火性較差7.易銹蝕、有焊接殘余應(yīng)力8.低溫冷脆二、鋼結(jié)構(gòu)的特點2.塑性、韌性好，各向同性、力學(xué)性能與力學(xué)密封性能好密封性能好耐火性不好，易銹蝕鋼結(jié)構(gòu)通常在450～650℃溫度中就會失去承載能力發(fā)生很大的變形，導(dǎo)致鋼柱、鋼梁彎曲，因過大變形不能使用一般不加保護的鋼結(jié)構(gòu)的耐火極限為15分鐘左右。耐火性不好，易銹蝕鋼結(jié)構(gòu)通常在450～650℃溫度中就會失A.外包層在鋼結(jié)構(gòu)外表添加外包層，可以現(xiàn)澆成型，可以采用噴涂法。B.充水(水套)空心型鋼結(jié)構(gòu)內(nèi)充水是抵御火災(zāi)最有效的防護措施。

提高鋼結(jié)構(gòu)耐火性的措施A.外包層B.充水(水屏蔽鋼結(jié)構(gòu)設(shè)置在耐火材料組成的墻體或頂棚內(nèi)，或?qū)?gòu)件包藏在兩片墻之間的空隙里增加少許耐火材料或不增加即能達(dá)到防火的目的一種經(jīng)濟的防火方法。

D.膨脹材料采用鋼結(jié)構(gòu)防火涂料保護構(gòu)件具有防火隔熱性能好、施工不受鋼結(jié)構(gòu)幾何形體限制等優(yōu)點。一般不需要添加輔助設(shè)施，涂層質(zhì)量輕，美觀。屏蔽D.膨脹材料三、鋼結(jié)構(gòu)的應(yīng)用1.大跨度結(jié)構(gòu)有空間桁架、網(wǎng)架、網(wǎng)殼、懸索、張弦梁、拱架和框架等國家大劇院三、鋼結(jié)構(gòu)的應(yīng)用1.大跨度結(jié)構(gòu)有空間桁架、網(wǎng)架、網(wǎng)殼、懸索、北京中華世紀(jì)壇北京中華世紀(jì)壇2.工業(yè)廠房鞍鋼1700連鑄主廠房工程鞍鋼大連鍍鋅線主廠房工程2.工業(yè)廠房鞍鋼1700連鑄主廠房工程鞍鋼大3.受動力荷載作用的結(jié)構(gòu)（橋梁、吊車梁）3.受動力荷載作用的結(jié)構(gòu)（橋梁、吊車梁）水工鋼結(jié)構(gòu)第一章緒論課件水工鋼結(jié)構(gòu)第一章緒論課件錦州9-3采油平臺錦州9-3采油平臺深圳地王大廈4.多層與高層結(jié)構(gòu)香港中銀匯豐銀行深圳地王大廈4.多層與高層結(jié)構(gòu)香港中銀匯豐銀行上海環(huán)球金融中心根據(jù)設(shè)計方案，大廈高492米、101層，建成后其高度將超過目前居世界第一的馬來西亞大廈（高452米）。

上海環(huán)球金融中心廣州新電視塔5.高聳結(jié)構(gòu)神州飛船發(fā)射塔廣州新電視塔5.高聳結(jié)構(gòu)神州飛船發(fā)射塔多倫多電視塔東方明珠電視塔多倫多電視塔東方明珠電視塔6.可拆卸移動結(jié)構(gòu)應(yīng)用于建筑、鐵路、公路、水利、商業(yè)、旅游和軍事等領(lǐng)域的辦公室、指揮部、宿舍、會議室、倉庫、商店及各種臨時用房。6.可拆卸移動結(jié)構(gòu)應(yīng)用于建筑、鐵路、公路、水利、商業(yè)、旅游7.容器和管道7.容器和管道南京揚子石化化工廠南京揚子石化化工廠

配以零件、扣件、門窗等形成比較完善的建筑體系，即輕鋼結(jié)構(gòu)體系。體系由工廠制作，現(xiàn)場按要求拼裝形成。具有自重輕，建設(shè)周期短，適應(yīng)性強，外表美觀，造價低，易維護等特點。由于自重輕，也降低了基礎(chǔ)的造價。8.輕型鋼結(jié)構(gòu)彩鋼板作屋面和墻面薄壁型鋼作檁條和圈梁H型截面做柱與梁現(xiàn)場用螺栓或焊接門式鋼架為主要結(jié)構(gòu)的一種建筑配以零件、扣件、門窗等形成比較完善的建筑體系廠房、庫房、體育館展覽館機場機庫已建的浦東國際機場、首都國際機場、蕭山國際機場、成都雙流國際機場等重要工程。廠房、已建的浦東國際機場、首都國際機場、蕭山國際機場、成都多層循環(huán)類停車設(shè)備多層循環(huán)類停車設(shè)備9.鋼與混凝土組合結(jié)構(gòu)黑龍江省聯(lián)通大廈9.鋼與混凝土組合結(jié)構(gòu)黑龍江省聯(lián)通大廈《建筑結(jié)構(gòu)可靠度設(shè)計統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)》(GB50068-2001)規(guī)定：結(jié)構(gòu)的可靠度應(yīng)采用以概率論為基礎(chǔ)的極限狀態(tài)設(shè)計方法分析確定。鋼結(jié)構(gòu)和其他建筑結(jié)構(gòu)一樣，遵循“統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)”要求。除疲勞計算外，《鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計規(guī)范》(GB50017-2003)采用以概率理論為基礎(chǔ)的極限狀態(tài)設(shè)計方法，用分項系數(shù)的設(shè)計表達(dá)式進(jìn)行計算。水工鋼結(jié)構(gòu)的設(shè)計目前仍采用容許應(yīng)力法。四、鋼結(jié)構(gòu)的設(shè)計要求《建筑結(jié)構(gòu)可靠度設(shè)計統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)》(GB50068-2001)規(guī)《鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計規(guī)范》(GB50017-2003)第1章總則第1.0.1條明確指出：“為在鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計中貫徹執(zhí)行國家的技術(shù)經(jīng)濟政策，做到技術(shù)先進(jìn)、經(jīng)濟合理、安全使用、確保質(zhì)量，特制定本規(guī)范”。也就是說，力求用最經(jīng)濟的方法，使所建結(jié)構(gòu)滿足下列基本功能要求：《鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計規(guī)范》(GB50017-2003)第1章總則第1（1）安全性結(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（如地震、爆炸）發(fā)生時及發(fā)生后，仍保持必要的整體穩(wěn)定性的能力。（2）適用性結(jié)構(gòu)在正常使用條件下，滿足預(yù)定使用要求的能力。（3）耐久性結(jié)構(gòu)在正常維護條件下，隨時間變化而仍能滿足預(yù)定功能要求的能力。結(jié)構(gòu)的安全性、適用性和耐久性總稱為結(jié)構(gòu)的可靠性。

（1）安全性結(jié)構(gòu)在正常施工和正常使用條件下，承受可能出五、水工鋼結(jié)構(gòu)的發(fā)展中國鋼結(jié)構(gòu)的發(fā)展歷史：全國重點保護文物－瀘定鐵索橋，建于1705－1706年，橋身共由13根鐵鏈組成；每根（鐵鏈）由862－977節(jié)鐵環(huán)相扣，每根鐵鏈重1300－1800kg。1.古代發(fā)展五、水工鋼結(jié)構(gòu)的發(fā)展中國鋼結(jié)構(gòu)的發(fā)展歷史：全根據(jù)文獻(xiàn)記載，中國早在公元前五十年就建成了跨度達(dá)百米的鐵索橋，而歐美直到十七世紀(jì)尚未出現(xiàn)鐵索橋。瀘定鐵索橋防腐問題根據(jù)文獻(xiàn)記載，中國早在公元前五十年就建成了跨度達(dá)百米的鐵索橋

我國古代金屬結(jié)構(gòu)建筑在世界上處于領(lǐng)先地位。

鎮(zhèn)江甘露寺鐵塔、荊州玉泉寺鐵塔等等。公元1061年（宋代）在湖北荊州玉泉寺建成的13層鐵塔，目前依然存在。鐵塔高17.9米，八角十三級，重53.3噸，為我國現(xiàn)存最高、最重、最大的鐵塔。已有900多年的歷史。我國古代金屬結(jié)構(gòu)建筑在世界上處于領(lǐng)先地位建國前2.現(xiàn)代1927~1937年是我國土木工程及金屬結(jié)構(gòu)建設(shè)的黃金時代，代表作品有：沈陽皇姑屯機車廠鋼結(jié)構(gòu)廠房（1927）廣州中山紀(jì)念堂圓屋頂（1928~1931）錢塘江大橋（1937）建國前2.現(xiàn)代1927~1937年是我由茅以升先生主持興建的杭州錢塘江大橋。該橋由他帶領(lǐng)一批留學(xué)生自行設(shè)計和監(jiān)造(實際施工由丹麥康益洋行承包下部結(jié)構(gòu)和沉箱基礎(chǔ)工程，上部結(jié)構(gòu)鋼梁則由英商道門朗公司承包制造和安裝)。由茅以升先生主持興建的杭州錢塘江大橋。該橋由他帶領(lǐng)一批留學(xué)建國后第一個五年計劃：以工業(yè)廠房（156個大型項目）、交通工程為主。第一重型機械廠第一汽車制造廠建國后第一個五年計劃：以工業(yè)廠房（156個大型項目）、交通工人民大會堂第二~第四個五年計劃：以公共建筑為主。鋼屋架人民大會堂第二~第四個五年計劃：以公共建筑為主。鋼屋架第五個五年計劃~：以工業(yè)廠房、公共建筑、交通工程為主寶鋼廠區(qū)第五個五年計劃~：以工業(yè)廠房、公共建筑、交通工程為主寶鋼廠區(qū)蕪湖長江大橋九江長江大橋(鋼材15MnVN)蕪湖長江大橋九江長江大橋(鋼材15MnVN)水工鋼結(jié)構(gòu)第一章緒論課件1997年，我國鋼產(chǎn)量達(dá)1億噸,1998年投產(chǎn)的軋制H型鋼系列1991年2月4日馬鞍山鋼鐵公司軋制我國第一根H型鋼1996年建成的深圳地王大廈高度325米1998年建成的大連遠(yuǎn)洋大廈，鋼結(jié)構(gòu)高層建筑（高度201米，51層），全部由我國自己完成1997年，我國鋼產(chǎn)量達(dá)1億噸,上海金茂大廈上海證券大廈上海金茂大廈上海證券大廈主跨602米的結(jié)合梁斜拉橋在1994年建成時居世界斜拉橋跨度之首，現(xiàn)名列第三。上海楊浦大橋主跨602米的結(jié)合梁斜拉橋在1994年建成時居世界斜拉橋跨度英國福斯橋,建于1889年，是世界上第一座現(xiàn)代化鋼橋。計算簡圖英國福斯橋,建于1889年，是世界上第一座現(xiàn)代化鋼橋。計算簡現(xiàn)代高層鋼結(jié)構(gòu)體系：框架結(jié)構(gòu)體系框架支撐結(jié)構(gòu)體系框架剪力墻體系框架---筒體結(jié)構(gòu)體系懸掛結(jié)構(gòu)體系成束筒結(jié)構(gòu)構(gòu)件連接現(xiàn)代高層鋼結(jié)構(gòu)體系：框架結(jié)構(gòu)體系構(gòu)件連接鋼結(jié)構(gòu)的發(fā)展趨勢：鋼結(jié)構(gòu)具有的優(yōu)越特點，使它成為一種比較理想的結(jié)構(gòu)。隨著我國現(xiàn)代化建設(shè)的發(fā)展和鋼產(chǎn)量的增加，鋼結(jié)構(gòu)的應(yīng)用將會有很大發(fā)展，鋼結(jié)構(gòu)工程的科學(xué)技術(shù)水平也將進(jìn)一步提高，其發(fā)展趨勢為：1.高性能鋼材的研制2.設(shè)計方法和計算理論的改進(jìn)3.結(jié)構(gòu)形式的革新鋼結(jié)構(gòu)的發(fā)展趨勢：鋼結(jié)構(gòu)具有的優(yōu)越特點，使它成為一種比較理想1.高性能鋼材的研制鋼結(jié)構(gòu)的突出特點就是鋼材的強度高，因此特別適用于大跨度和承受大的荷載，采用高強度鋼材，更能發(fā)揮鋼結(jié)構(gòu)這一優(yōu)勢。為保證必要的塑性、韌性和可焊性，鋼結(jié)構(gòu)用的高強度鋼一般都是低合金鋼。1.高性能鋼材的研制我國高性能鋼材的研制和應(yīng)用

屈服點為345N/mm2的16錳鋼——南京長江大橋屈服點為390N/mm2的15錳釩鋼屈服點為410N/mm2的15錳釩氮鋼——九江長江大橋

國外高強度鋼的發(fā)展

日本、美國、前蘇聯(lián)都已把屈服點為700N/mm2以上的鋼列入了規(guī)范，如何研制高強度鋼并合理應(yīng)用是一個重要課題。另外，耐腐蝕鋼、寬翼緣工字型鋼、方鋼管、壓型鋼板、冷彎薄壁型鋼等都能較好發(fā)揮鋼材的效能，得到較好的經(jīng)濟效果，有著廣闊的發(fā)展前景。我國高性能鋼材的研制和應(yīng)用2.設(shè)計方法和計算理論的改進(jìn)

《統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)》和現(xiàn)行《鋼規(guī)》都要求采用以概率論為基礎(chǔ)的極限狀態(tài)設(shè)計法，這是通過大量理論研究和試驗分析取得的成果，但是還有很多問題需要進(jìn)一步研究和完善，有大量的工作需要繼續(xù)完成。例如

實際構(gòu)件和幾何缺陷的統(tǒng)計分析，殘余應(yīng)力的分布，機會缺陷和殘余應(yīng)力對承載力繼續(xù)狀態(tài)的影響；受壓構(gòu)件的極限承載力及其影響因素；多次重復(fù)荷載和動力作用下構(gòu)件和結(jié)構(gòu)的極限狀態(tài)；鋼材的塑性利用和板件屈服后的強度問題等等。

2.設(shè)計方法和計算理論的改進(jìn)

3.結(jié)構(gòu)形式的革新

（1）計算理論和計算手段的進(jìn)步以及新材料新工藝的出現(xiàn)，為鋼結(jié)構(gòu)形式的革新提供了條件。

網(wǎng)架一類的桿件多而超靜定結(jié)構(gòu)次數(shù)又多的空間結(jié)構(gòu)大跨度懸索結(jié)構(gòu)和斜拉結(jié)構(gòu)預(yù)應(yīng)力鋼結(jié)構(gòu)鋼和混凝土組合結(jié)構(gòu)

（2）結(jié)構(gòu)形式革新的另一種形式是把梁、拱、懸索等不同受力類型的結(jié)構(gòu)融于同一結(jié)構(gòu)。

九江長江大橋北京北郊綜合體育館亞運村游泳館3.結(jié)構(gòu)形式的革新

（3）隨著高強度螺栓和焊接技術(shù)的發(fā)展，鉚接結(jié)構(gòu)已被栓焊或全焊結(jié)構(gòu)代替。

廠房鋼結(jié)構(gòu)、塔桅結(jié)構(gòu)、網(wǎng)架結(jié)構(gòu)中廣泛應(yīng)用了高強度螺栓連接；西陵長江大橋的箱型加勁梁采用了全焊接結(jié)構(gòu)；孫口黃河大橋桁梁采用了整體焊接節(jié)點、節(jié)點外拼接的新的型式。

（4）高層建筑鋼結(jié)構(gòu)的研究

近年來，我國已建成一批高層建筑，如：

上海錦江飯店分館（153m）深圳發(fā)展中心大廈（165m）北京京廣中心大廈（208m）

我國鋼結(jié)構(gòu)事業(yè)發(fā)展很快，結(jié)構(gòu)革新在科研、設(shè)計、材料、制造加工、安裝建設(shè)等方面還有許多工作要做。（3）隨著高強度螺栓和焊接技術(shù)的發(fā)展，鉚接結(jié)構(gòu)已被栓建議和要求：1.按時聽課，及時完成作業(yè)。2.及時復(fù)習(xí)、多做習(xí)題、消化所學(xué)內(nèi)容，避免考試前突擊。3.提倡交流、討論，共同提高。4.課前預(yù)習(xí)，重點內(nèi)容做好筆記（特別是重點強調(diào)的概念、習(xí)題和補充的例題），課下復(fù)習(xí)可以參考課件。5.期末考試前只串講主要內(nèi)容，不涉及考試范圍和重點。6.測試方式為A卷（B卷）在學(xué)期末進(jìn)行閉卷筆試形式考試，考試時間120分鐘。成績根據(jù)期末考試成績70%、平時成績30%綜合評定。平時成績包括：提問、做業(yè)、測驗等。建議和要求：1.按時聽課，及時完成作業(yè)。水工鋼結(jié)構(gòu)水利建筑工程學(xué)院姜海波水工鋼結(jié)構(gòu)水利建筑工程學(xué)院第一章緒論§1、課程的性質(zhì)和任務(wù)§2、鋼結(jié)構(gòu)的特點§3、鋼結(jié)構(gòu)的應(yīng)用§4、鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計的要求§5、水工鋼結(jié)構(gòu)的發(fā)展第一章緒論§1、課程的性質(zhì)和任務(wù)課程內(nèi)容體系介紹結(jié)構(gòu)軸心構(gòu)件

受彎構(gòu)件

偏心構(gòu)件材料發(fā)展構(gòu)件廠房高層建筑橋梁結(jié)構(gòu)

大跨度建筑塔桅結(jié)構(gòu)焊接鉚接螺栓焊接鉚接螺栓計算方法設(shè)計原理通過結(jié)點連接課程內(nèi)容體系介紹結(jié)構(gòu)軸心構(gòu)件受課程的主要內(nèi)容1.基礎(chǔ)（上篇）材料連接基本構(gòu)件：軸心受力，受彎，拉（壓）彎2.綜合應(yīng)用（下篇）結(jié)構(gòu)設(shè)計：包括結(jié)構(gòu)形式、結(jié)構(gòu)布置、受力特點、計算簡圖、荷載組合和內(nèi)力分析以及構(gòu)造要求。課程的主要內(nèi)容1.基礎(chǔ)（上篇）構(gòu)件連接構(gòu)件連接水工鋼結(jié)構(gòu)第一章緒論課件國家體育館國家體育場“鳥巢”外形結(jié)構(gòu)主要是由巨大的門式鋼架組成，共有24根桁架柱。主體鋼結(jié)構(gòu)形成整體的巨型空間馬鞍形鋼桁架編織式“鳥巢”結(jié)構(gòu)，鋼結(jié)構(gòu)總用鋼量為4.2萬噸，國家體育場建筑頂面呈鞍形，長軸為332.3米，短軸為296.4米，最高點高度為68.5米，最低點高度為42.8米。國家體育館國家體育場“鳥巢”外形結(jié)構(gòu)主要是由巨大的門式鋼架組框架鋼結(jié)構(gòu)——純框架、中心支撐框架、偏心支撐框架框架鋼結(jié)構(gòu)——純框架、中心支撐框架、偏心支撐框架武漢火車站世博中心武漢火車站世博中心網(wǎng)架結(jié)構(gòu)——網(wǎng)架、網(wǎng)殼網(wǎng)架結(jié)構(gòu)——網(wǎng)架、網(wǎng)殼網(wǎng)架平面形狀靈活，可設(shè)計成各種形狀。按腹桿的設(shè)置不同可分為：交叉桁架體系、四角錐體系、三角錐體系和其它一些體系。網(wǎng)架的弦桿與邊界相垂直時稱為正放網(wǎng)架，與邊界斜交時稱為斜放網(wǎng)架。美國芝加哥國會大廳網(wǎng)架平面形狀靈活，可設(shè)計成各種形狀。按腹桿的設(shè)置不同可分為：索膜結(jié)構(gòu)——懸索結(jié)構(gòu)、膜結(jié)構(gòu)，其中膜結(jié)構(gòu)又包括張拉式、骨架式和充氣式膜結(jié)構(gòu)索膜結(jié)構(gòu)——懸索結(jié)構(gòu)、膜結(jié)構(gòu)，其中膜結(jié)構(gòu)又包括張拉式、骨架式悉尼歌劇院悉尼歌劇院一

、課程的性質(zhì)和任務(wù)鋼結(jié)構(gòu)是農(nóng)業(yè)水利工程專業(yè)的主要專業(yè)課之一，也是水工、港航、海工、等水利類專業(yè)的專業(yè)基礎(chǔ)課。鋼結(jié)構(gòu)是當(dāng)前我國重點推廣和發(fā)展的結(jié)構(gòu)形式。鋼結(jié)構(gòu)是采用鋼材制作而成的結(jié)構(gòu)，是建筑工程的主要結(jié)構(gòu)形式之一。課程的主要內(nèi)容包括材料、連接、基本構(gòu)件三大部分。不同結(jié)構(gòu)形式都是由基本構(gòu)件聯(lián)結(jié)而成，基本構(gòu)件的核心問題是穩(wěn)定問題。一、課程的性質(zhì)和任務(wù)鋼結(jié)構(gòu)是農(nóng)業(yè)水利工程專業(yè)的主要專業(yè)課

課程特點與學(xué)習(xí)要求本課程是結(jié)構(gòu)工程中按材料劃分出來的一門學(xué)科，先修課程有：材料力學(xué)、結(jié)構(gòu)力學(xué)、彈性力學(xué)以及概率統(tǒng)計等。本課程的主要任務(wù)是：著重學(xué)習(xí)水工鋼結(jié)構(gòu)的基本理論與基本知識，掌握水工鋼結(jié)構(gòu)的選材、構(gòu)造原理、計算方法與結(jié)構(gòu)布置原則。能設(shè)計簡單的水工鋼結(jié)構(gòu)構(gòu)件，對水工鋼結(jié)構(gòu)的新發(fā)展有一定的了解。本課程的特點是：大家對鋼結(jié)構(gòu)的感性認(rèn)識少，結(jié)構(gòu)構(gòu)造復(fù)雜，理論性強（特別是穩(wěn)定理論）。多看書，搞清空間構(gòu)造，加強感性認(rèn)識；多作題，避免眼高手低。課程特點與學(xué)習(xí)要求本課程是結(jié)構(gòu)工程中按材料劃分出來的本課程的任務(wù)：結(jié)合農(nóng)水專業(yè)的要求掌握鋼結(jié)構(gòu)的基本理論以及專業(yè)結(jié)構(gòu)物的設(shè)計原理和方法。通過本課程的學(xué)習(xí)，具備鋼結(jié)構(gòu)的基本知識，掌握正確的設(shè)計原理和設(shè)計方法，使能夠根據(jù)有關(guān)的資料和規(guī)范，按照專業(yè)需要分別掌握設(shè)計鋼閘門、船閘閘門、鋼引橋等的能力，并為設(shè)計其他類型的鋼結(jié)構(gòu)打下基礎(chǔ)。本課程的任務(wù)：結(jié)合農(nóng)水專業(yè)的要求掌握鋼結(jié)構(gòu)的基本理論以及專業(yè)水工鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計的有關(guān)規(guī)范鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計規(guī)范GB50017-2003建筑結(jié)構(gòu)可靠度設(shè)計統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)GB50068-2001建筑結(jié)構(gòu)荷載規(guī)范GB50009-2001水利水電工程結(jié)構(gòu)可靠度設(shè)計統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)GB50199－94水工建筑物荷載設(shè)計規(guī)范DL5077-1997水利水電工程鋼閘門設(shè)計規(guī)范SL74-95

水工鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計的有關(guān)規(guī)范鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計規(guī)范GB50017-20二、鋼結(jié)構(gòu)的特點2.塑性、韌性好，各向同性、力學(xué)性能與力學(xué)假定符合程度好，抗震性能好1.強度/重量比大，穩(wěn)定性較好3.具可焊性、易加工制造、具良好的裝配性4.密封性好5.可以重復(fù)利用6.有一定的耐熱性，但是耐火性較差7.易銹蝕、有焊接殘余應(yīng)力8.低溫冷脆二、鋼結(jié)構(gòu)的特點2.塑性、韌性好，各向同性、力學(xué)性能與力學(xué)密封性能好密封性能好耐火性不好，易銹蝕鋼結(jié)構(gòu)通常在450～650℃溫度中就會失去承載能力發(fā)生很大的變形，導(dǎo)致鋼柱、鋼梁彎曲，因過大變形不能使用一般不加保護的鋼結(jié)構(gòu)的耐火極限為15分鐘左右。耐火性不好，易銹蝕鋼結(jié)構(gòu)通常在450～650℃溫度中就會失A.外包層在鋼結(jié)構(gòu)外表添加外包層，可以現(xiàn)澆成型，可以采用噴涂法。B.充水(水套)空心型鋼結(jié)構(gòu)內(nèi)充水是抵御火災(zāi)最有效的防護措施。

提高鋼結(jié)構(gòu)耐火性的措施A.外包層B.充水(水屏蔽鋼結(jié)構(gòu)設(shè)置在耐火材料組成的墻體或頂棚內(nèi)，或?qū)?gòu)件包藏在兩片墻之間的空隙里增加少許耐火材料或不增加即能達(dá)到防火的目的一種經(jīng)濟的防火方法。

D.膨脹材料采用鋼結(jié)構(gòu)防火涂料保護構(gòu)件具有防火隔熱性能好、施工不受鋼結(jié)構(gòu)幾何形體限制等優(yōu)點。一般不需要添加輔助設(shè)施，涂層質(zhì)量輕，美觀。屏蔽D.膨脹材料三、鋼結(jié)構(gòu)的應(yīng)用1.大跨度結(jié)構(gòu)有空間桁架、網(wǎng)架、網(wǎng)殼、懸索、張弦梁、拱架和框架等國家大劇院三、鋼結(jié)構(gòu)的應(yīng)用1.大跨度結(jié)構(gòu)有空間桁架、網(wǎng)架、網(wǎng)殼、懸索、北京中華世紀(jì)壇北京中華世紀(jì)壇2.工業(yè)廠房鞍鋼1700連鑄主廠房工程鞍鋼大連鍍鋅線主廠房工程2.工業(yè)廠房鞍鋼1700連鑄主廠房工程鞍鋼大3.受動力荷載作用的結(jié)構(gòu)（橋梁、吊車梁）3.受動力荷載作用的結(jié)構(gòu)（橋梁、吊車梁）水工鋼結(jié)構(gòu)第一章緒論課件水工鋼結(jié)構(gòu)第一章緒論課件錦州9-3采油平臺錦州9-3采油平臺深圳地王大廈4.多層與高層結(jié)構(gòu)香港中銀匯豐銀行深圳地王大廈4.多層與高層結(jié)構(gòu)香港中銀匯豐銀行上海環(huán)球金融中心根據(jù)設(shè)計方案，大廈高492米、101層，建成后其高度將超過目前居世界第一的馬來西亞大廈（高452米）。

上海環(huán)球金融中心廣州新電視塔5.高聳結(jié)構(gòu)神州飛船發(fā)射塔廣州新電視塔5.高聳結(jié)構(gòu)神州飛船發(fā)射塔多倫多電視塔東方明珠電視塔多倫多電視塔東方明珠電視塔6.可拆卸移動結(jié)構(gòu)應(yīng)用于建筑、鐵路、公路、水利、商業(yè)、旅游和軍事等領(lǐng)域的辦公室、指揮部、宿舍、會議室、倉庫、商店及各種臨時用房。6.可拆卸移動結(jié)構(gòu)應(yīng)用于建筑、鐵路、公路、水利、商業(yè)、旅游7.容器和管道7.容器和管道南京揚子石化化工廠南京揚子石化化工廠

配以零件、扣件、門窗等形成比較完善的建筑體系，即輕鋼結(jié)構(gòu)體系。體系由工廠制作，現(xiàn)場按要求拼裝形成。具有自重輕，建設(shè)周期短，適應(yīng)性強，外表美觀，造價低，易維護等特點。由于自重輕，也降低了基礎(chǔ)的造價。8.輕型鋼結(jié)構(gòu)彩鋼板作屋面和墻面薄壁型鋼作檁條和圈梁H型截面做柱與梁現(xiàn)場用螺栓或焊接門式鋼架為主要結(jié)構(gòu)的一種建筑配以零件、扣件、門窗等形成比較完善的建筑體系廠房、庫房、體育館展覽館機場機庫已建的浦東國際機場、首都國際機場、蕭山國際機場、成都雙流國際機場等重要工程。廠房、已建的浦東國際機場、首都國際機場、蕭山國際機場、成都多層循環(huán)類停車設(shè)備多層循環(huán)類停車設(shè)備9.鋼與混凝土組合結(jié)構(gòu)黑龍江省聯(lián)通大廈9.鋼與混凝土組合結(jié)構(gòu)黑龍江省聯(lián)通大廈《建筑結(jié)構(gòu)可靠度設(shè)計統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)》(GB50068-2001)規(guī)定：結(jié)構(gòu)的可靠度應(yīng)采用以概率論為基礎(chǔ)的極限狀態(tài)設(shè)計方法分析確定。鋼結(jié)構(gòu)和其他建筑結(jié)構(gòu)一樣，遵循“統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)”要求。除疲勞計算外，《鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計規(guī)范》(GB50017-2003)采用以概率理論為基礎(chǔ)的極限狀態(tài)設(shè)計方法，用分項系數(shù)的設(shè)計表達(dá)式進(jìn)行計算。水工鋼結(jié)構(gòu)的設(shè)計目前仍采用容許應(yīng)力法。四、鋼結(jié)構(gòu)的設(shè)計要求《建筑結(jié)構(gòu)可靠度設(shè)計統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)》(GB50068-2001)規(guī)《鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計規(guī)范》(GB50017-2003)第1章總則第1.0.1條明確指出：“為在鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計中貫徹執(zhí)行國家的技術(shù)經(jīng)濟政策，做到技術(shù)先進(jìn)、經(jīng)濟合理、安全使用、確保質(zhì)量，特制定本規(guī)范”。也就是說，力求用最經(jīng)濟的方法，使所建結(jié)構(gòu)滿足下列基本功能要求：《鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計規(guī)范》(GB50017-2003)第1章總則第1（1）安全性結(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（如地震、爆炸）發(fā)生時及發(fā)生后，仍保持必要的整體穩(wěn)定性的能力。（2）適用性結(jié)構(gòu)在正常使用條件下，滿足預(yù)定使用要求的能力。（3）耐久性結(jié)構(gòu)在正常維護條件下，隨時間變化而仍能滿足預(yù)定功能要求的能力。結(jié)構(gòu)的安全性、適用性和耐久性總稱為結(jié)構(gòu)的可靠性。

（1）安全性結(jié)構(gòu)在正常施工和正常使用條件下，承受可能出五、水工鋼結(jié)構(gòu)的發(fā)展中國鋼結(jié)構(gòu)的發(fā)展歷史：全國重點保護文物－瀘定鐵索橋，建于1705－1706年，橋身共由13根鐵鏈組成；每根（鐵鏈）由862－977節(jié)鐵環(huán)相扣，每根鐵鏈重1300－1800kg。1.古代發(fā)展五、水工鋼結(jié)構(gòu)的發(fā)展中國鋼結(jié)構(gòu)的發(fā)展歷史：全根據(jù)文獻(xiàn)記載，中國早在公元前五十年就建成了跨度達(dá)百米的鐵索橋，而歐美直到十七世紀(jì)尚未出現(xiàn)鐵索橋。瀘定鐵索橋防腐問題根據(jù)文獻(xiàn)記載，中國早在公元前五十年就建成了跨度達(dá)百米的鐵索橋

我國古代金屬結(jié)構(gòu)建筑在世界上處于領(lǐng)先地位。

鎮(zhèn)江甘露寺鐵塔、荊州玉泉寺鐵塔等等。公元1061年（宋代）在湖北荊州玉泉寺建成的13層鐵塔，目前依然存在。鐵塔高17.9米，八角十三級，重53.3噸，為我國現(xiàn)存最高、最重、最大的鐵塔。已有900多年的歷史。我國古代金屬結(jié)構(gòu)建筑在世界上處于領(lǐng)先地位建國前2.現(xiàn)代1927~1937年是我國土木工程及金屬結(jié)構(gòu)建設(shè)的黃金時代，代表作品有：沈陽皇姑屯機車廠鋼結(jié)構(gòu)廠房（1927）廣州中山紀(jì)念堂圓屋頂（1928~1931）錢塘江大橋（1937）建國前2.現(xiàn)代1927~1937年是我由茅以升先生主持興建的杭州錢塘江大橋。該橋由他帶領(lǐng)一批留學(xué)生自行設(shè)計和監(jiān)造(實際施工由丹麥康益洋行承包下部結(jié)構(gòu)和沉箱基礎(chǔ)工程，上部結(jié)構(gòu)鋼梁則由英商道門朗公司承包制造和安裝)。由茅以升先生主持興建的杭州錢塘江大橋。該橋由他帶領(lǐng)一批留學(xué)建國后第一個五年計劃：以工業(yè)廠房（156個大型項目）、交通工程為主。第一重型機械廠第一汽車制造廠建國后第一個五年計劃：以工業(yè)廠房（156個大型項目）、交通工人民大會堂第二~第四個五年計劃：以公共建筑為主。鋼屋架人民大會堂第二~第四個五年計劃：以公共建筑為主。鋼屋架第五個五年計劃~：以工業(yè)廠房、公共建筑、交通工程為主寶鋼廠區(qū)第五個五年計劃~：以工業(yè)廠房、公共建筑、交通工程為主寶鋼廠區(qū)蕪湖長江大橋九江長江大橋(鋼材15MnVN)蕪湖長江大橋九江長江大橋(鋼材15MnVN)水工鋼結(jié)構(gòu)第一章緒論課件1997年，我國鋼產(chǎn)量達(dá)1億噸,1998年投產(chǎn)的軋制H型鋼系列1991年2月4日馬鞍山鋼鐵公司軋制我國第一根H型鋼1996年建成的深圳地王大廈高度325米1998年建成的大連遠(yuǎn)洋大廈，鋼結(jié)構(gòu)高層建筑（高度201米，51層），全部由我國自己完成1997年，我國鋼產(chǎn)量達(dá)1億噸,上海金茂大廈上海證券大廈上海金茂大廈上海證券大廈主跨602米的結(jié)合梁斜拉橋在1994年建成時居世界斜拉橋跨度之首，現(xiàn)名列第三。上海楊浦大橋主跨602米的結(jié)合梁斜拉橋在1994年建成時居世界斜拉橋跨度英國福斯橋,建于1889年，是世界上第一座現(xiàn)代化鋼橋。計算簡圖英國福斯橋,建于1889年，是世界上第一座現(xiàn)代化鋼橋。計算簡現(xiàn)代高層鋼結(jié)構(gòu)體系：框架結(jié)構(gòu)體系框架支撐結(jié)構(gòu)體系框架剪力墻體系框架---筒體結(jié)構(gòu)體系懸掛結(jié)構(gòu)體系成束筒結(jié)構(gòu)構(gòu)件連接現(xiàn)代高層鋼結(jié)構(gòu)體系：框架結(jié)構(gòu)體系構(gòu)件連接鋼結(jié)構(gòu)的發(fā)展趨勢：鋼結(jié)構(gòu)具有的優(yōu)越特點，使它成為一種比較理想的結(jié)構(gòu)。隨著我國現(xiàn)代化建設(shè)的發(fā)展和鋼產(chǎn)量的增加，鋼結(jié)構(gòu)的應(yīng)用將會有很大發(fā)展，鋼結(jié)構(gòu)工程的科學(xué)技術(shù)水平也將進(jìn)一步提高，其發(fā)展趨勢為：1.高性能鋼材的研制2.設(shè)計方法和計算理論的改進(jìn)3.結(jié)構(gòu)形式的革新鋼結(jié)構(gòu)的發(fā)展趨勢：鋼結(jié)構(gòu)具有的優(yōu)越特點，使它成為一種比較理想1.高性能鋼材的研制鋼結(jié)構(gòu)的突出特點就是鋼材的強度高，因此特別適用于大跨度和承受大的荷載，采用高強度鋼材，更能發(fā)揮鋼結(jié)構(gòu)這一優(yōu)勢。為保證必要的塑性、韌性和可焊性，鋼結(jié)構(gòu)用的高強度鋼一般都是低合金鋼。1.高性能鋼材的研制我國高性能鋼材的研制和應(yīng)用

屈服點為345N/mm2的16錳鋼——南京長江大橋屈服點為390N/mm2的15錳釩鋼屈