鋼結(jié)構(gòu)基本原理1

鋼結(jié)構(gòu)基本原理

2011.9第一章緒論鋼結(jié)構(gòu)提供結(jié)構(gòu)的安全性，穩(wěn)定性，在設(shè)計上更加靈活、先進，并能很好的滿足建筑師豐富多彩的設(shè)計要求。在土木工程中，科技含量高的是鋼結(jié)構(gòu)，體現(xiàn)土木工程結(jié)構(gòu)進步的是鋼結(jié)構(gòu)，能夠盡快實現(xiàn)工廠化，工業(yè)化進而體現(xiàn)規(guī)?；氖卿摻Y(jié)構(gòu)。鋼結(jié)構(gòu)是一個脫胎于傳統(tǒng)產(chǎn)業(yè)，溶合了傳統(tǒng)建筑和機械制造業(yè)的一個新的邊緣產(chǎn)業(yè)，是具有原有產(chǎn)業(yè)厚重的的技術(shù)沉淀，又有新的廣闊市場的朝陽產(chǎn)業(yè)。第一節(jié)鋼結(jié)構(gòu)的特點及應(yīng)用一.特點1.強度高。

2.材料勻質(zhì)和各向同性。3.塑性和韌性好。4.便于工廠化生產(chǎn)。5.密閉性好。6.耐熱較好。7.耐火差。8.易銹蝕。二.應(yīng)用1.重型廠房。2.大跨度屋蓋結(jié)構(gòu)。3.高聳結(jié)構(gòu)。

4.多,高層結(jié)構(gòu)5.橋梁6.大型容器和大直徑管道7.移動和可拆卸結(jié)構(gòu)8.冷成型鋼結(jié)構(gòu)9.其它建筑物艾菲爾鐵塔橋梁的主要結(jié)構(gòu)形式第二節(jié)鋼結(jié)構(gòu)的設(shè)計方法一、概述1、容許應(yīng)力設(shè)計法式中：fy——鋼材的屈服點；

K——安全系數(shù)。鋼結(jié)構(gòu)規(guī)范結(jié)構(gòu)和連接的疲勞計算仍用容許應(yīng)力法。2.極限狀態(tài)設(shè)計法（1）承載能力極限狀態(tài)（2）正常使用的極限狀態(tài)

3.結(jié)構(gòu)的極限狀態(tài)方程結(jié)構(gòu)或構(gòu)件的極限狀態(tài)可以用功能函數(shù)Z=R-S來描述：Z=R-S=0式中：R—結(jié)構(gòu)抗力S—作用效應(yīng)稱為結(jié)構(gòu)的極限狀態(tài)方程當(dāng)Z<0，即R<S時，結(jié)構(gòu)或構(gòu)件處于失效狀態(tài)；當(dāng)Z>0，即R>S時，結(jié)構(gòu)或構(gòu)件處于可靠狀態(tài)；當(dāng)Z=0，即R=S時，結(jié)構(gòu)或構(gòu)件處于極限狀態(tài)。由于影響結(jié)構(gòu)抗力R和作用效應(yīng)S的各種因素都是獨立的隨機變量，所以結(jié)構(gòu)抗力和作用效應(yīng)也是隨機變量。二、概率極限狀態(tài)設(shè)計法1.結(jié)構(gòu)或構(gòu)件的失效概率與可靠指標(biāo)失效概率2.概率極限狀態(tài)法設(shè)計表達式(1)承載能力極限狀態(tài)表達式鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計用應(yīng)力表達，采用鋼材強度設(shè)計值，按荷載效應(yīng)的基本組合進行,強度和穩(wěn)定設(shè)計時，有如下極限狀態(tài)表達式：可靠性指標(biāo)和相應(yīng)的失效概率表1-11)可變荷載效應(yīng)控制的組合：2）永久荷載效應(yīng)控制的組合：式中γ0一結(jié)構(gòu)重要性系數(shù)，當(dāng)安全等級為一、二、三級時分別取為1.1，1.0，0.9；γG一永久荷載分項系數(shù)，對式(1-5a)一般取1.2,對式(1-5b)一般取1.35;當(dāng)荷載效應(yīng)對結(jié)構(gòu)有利時，取1.0，對抗傾覆和滑移有利時取0.9；γQ1，γQi一分別為第一個和第i個可變荷載的分項系數(shù)，一般情況下取1.4，當(dāng)樓面活荷載大于4kN／m2時取1.3；

σQ1K,σQiK一分別為第一個和第i個可變荷載標(biāo)準(zhǔn)值計算的可變荷載效應(yīng)值；σGK一按永久荷載標(biāo)準(zhǔn)值計算的永久荷載效應(yīng)值；ψCi一第i個可變荷載的組合系數(shù)，一般情況下，當(dāng)無風(fēng)荷載參與組合時取1.0，有風(fēng)荷載參與組合時取0.6；γR一結(jié)構(gòu)抗力分項系數(shù)；(2)正常使用極限狀態(tài)設(shè)計表達式僅考慮荷載效應(yīng)標(biāo)準(zhǔn)組合式中:vGK—永久荷載標(biāo)準(zhǔn)值在結(jié)構(gòu)或構(gòu)件中產(chǎn)生的變形值；vQ1K—起控制作用的第一個可變荷載的標(biāo)準(zhǔn)值在結(jié)構(gòu)或結(jié)構(gòu)構(gòu)件中產(chǎn)生的變形值（該值使計算結(jié)果為最大）；

vQiK—其他第i個可變荷載標(biāo)準(zhǔn)值在結(jié)構(gòu)或結(jié)構(gòu)構(gòu)件中產(chǎn)生的變形值；

[v]—結(jié)構(gòu)或結(jié)構(gòu)構(gòu)件的容許變形值。對于軸心受力和偏心受力構(gòu)件，正常使用極限狀態(tài)用構(gòu)件的長細比來保證:

式中：λ—構(gòu)件的容許長細比，按規(guī)范規(guī)定采用；l0—構(gòu)件的計算長度；

—構(gòu)件的截面回轉(zhuǎn)半徑I和A——分別是截面慣性矩和截面面積。第三節(jié)鋼結(jié)構(gòu)的發(fā)展方向鋼結(jié)構(gòu)作為一個行業(yè)的發(fā)展趨勢，主要集中在以下領(lǐng)域：（1）設(shè)計領(lǐng)域；（2）配套技術(shù)領(lǐng)域；（3）制造領(lǐng)域。具體來說有：1、高效能鋼材的研制和應(yīng)用--高強鋼、耐候鋼、Z向性能鋼等；2、計算理論的研究和完善；3、結(jié)構(gòu)形式的創(chuàng)新和應(yīng)用；4、最優(yōu)化原理的應(yīng)用。

例：世界貿(mào)易中心方形塔樓,地下6層,地上110層,高417米,高寬比6.5,42萬平米?？蛲搀w系—建筑平面外圈框架筒體和樓面內(nèi)部的框架組成?？蛲膊捎谩懊苤盍盒汀笨蚣車傻目箓?cè)力立體構(gòu)件，簡稱框筒。框筒由240根鋼柱組成，柱距1.02米，核心區(qū)由47根鋼柱組成框架。框筒鋼柱為方450X450方形鋼管，從上至下外形尺寸不變僅改變壁厚，由下而上為12.5~7.5mm，無轉(zhuǎn)換桁架，每32層利用設(shè)備層

設(shè)高為7米的鋼板圈梁。核心區(qū)為450方鋼管柱，主梁間距2.04米，高900mm（桁架梁），用鋼量187kg/m2。阻尼裝置：在每層樓板處安裝100個粘彈性阻尼器。阻尼器由三塊鋼板夾以粘彈性材料—聚丙烯組成。固定在外柱與鋼桁架下弦桿端連接處。計算最大頂點位移1.02米，實測值為0.46米，實測頂點位移角為1/890。第四節(jié)本課程的主要內(nèi)容、特點一、課程的主要內(nèi)容課程的主要