鋼結(jié)構(gòu)第一章緒論

鋼結(jié)構(gòu)基本原理合肥工業(yè)大學(xué)土木建筑工程學(xué)院建筑工程系 陳志敏本課程的基本要求了解鋼結(jié)構(gòu)的應(yīng)用和發(fā)展概況,掌握鋼結(jié)構(gòu)的特點(diǎn)；理解“鋼結(jié)構(gòu)”的計(jì)算方法；掌握鋼結(jié)構(gòu)用鋼的主要性能及其主要影響因素，并能正確地選擇鋼材；了解桿件和板件穩(wěn)定的基本理論，理解影響穩(wěn)定性的主要因素及提高穩(wěn)定性的措施；掌握各種連接（焊接、螺栓連接）和各類構(gòu)件(梁、柱和屋架)的工作性能、破壞特征及其設(shè)計(jì)的基本方法。6.理解構(gòu)件間的連接方法、力的傳遞方式和過程以及構(gòu)造原則；熟悉與土木工程相關(guān)的鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范。規(guī)范:鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范

（GB50017-2003)鋼結(jié)構(gòu)工程施工質(zhì)量驗(yàn)收規(guī)范

（GB50205-2001)《鋼結(jié)構(gòu)》魏明鐘主編武漢理工大學(xué)出版社《鋼結(jié)構(gòu)》陳紹蕃主編建筑工業(yè)出版社《鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)原理》肖亞明主編合肥工業(yè)大學(xué)出版社《鋼結(jié)構(gòu)》董衛(wèi)華主編高等教育出版社第一章

緒

論大綱要求掌握鋼結(jié)構(gòu)的特點(diǎn)和鋼結(jié)構(gòu)的應(yīng)用范圍。理解鋼結(jié)構(gòu)按極限狀態(tài)的設(shè)計(jì)方法，掌握其設(shè) 計(jì)表達(dá)式的應(yīng)用。了解鋼結(jié)構(gòu)在我國的發(fā)展趨勢。鋼結(jié)構(gòu)——由單一材料鋼材制造而成的承重骨架。鋼板鋼材

型鋼鋼索焊縫連接連接鉚釘連接螺栓連接梁鋼構(gòu)件柱桁架網(wǎng)架等鋼結(jié)構(gòu)(二）熱軋型鋼工字鋼工字鋼根據(jù)截面高度h及厚度分類a(或b、c)例如：I32a、I63c、QI20槽鋼槽鋼根據(jù)截面高度h及厚度分類a(或b、c)3.角鋼∠肢寬度×肢厚度等肢角鋼∠長肢寬度×短肢寬度×肢厚度不等肢角鋼4.H型鋼分為：寬翼緣HW、中翼緣HM、窄翼緣HN三種表示方法：HW(HM、HN)高度×寬度×腹板厚度×翼緣厚度

(mm)例如：HW100×100×6×8HW300×300×10×15HM340×250×9×14HN100×50×5×7bht1t2tD5.鋼管表示方法：Φ外徑×壁厚分為無縫管和焊接管1、冷彎薄壁型鋼壁厚1.5~5mm2、壓型鋼板壁厚0.4~2mm§1-1鋼結(jié)構(gòu)的特點(diǎn)和應(yīng)用范圍一、鋼結(jié)構(gòu)的特點(diǎn)1、鋼材的強(qiáng)度高、塑性好、韌性好(1)強(qiáng)度：材料抵抗破壞的能力。鋼材Q235的屈服點(diǎn)：fy

=235

N/mm2混凝土的屈服點(diǎn)：fy=21.4

N/mm2（2）塑性：材料在破壞前的變形能力。鋼構(gòu)件在破壞前產(chǎn)生較大的塑性變形，可以及時(shí)察覺,加以補(bǔ)救。所以鋼結(jié)構(gòu)很少會(huì)因偶然超載而突然斷裂。（3）韌性：材料抗沖擊脆斷的能力、對(duì)動(dòng)荷載的適應(yīng)能力、斷裂前吸收能量的能力。韌性指標(biāo)：沖擊功Cv塑性和韌性是概念上完全不同的兩個(gè)物理量。塑性——承受靜力荷載時(shí)，材料吸收變形能的能力。塑性好，會(huì)使結(jié)構(gòu)一般情況下不會(huì)由于偶然超載而

突然斷裂，給人以安全保證；韌性——承受動(dòng)力荷載時(shí)，材料吸收能量的多少。韌性好，說明材料具有良好的動(dòng)力工作性能。2、鋼結(jié)構(gòu)的重量輕、跨越能力強(qiáng)鋼材的強(qiáng)度比其他材料高得多，結(jié)構(gòu)需要的構(gòu)件截面小,因而整個(gè)結(jié)構(gòu)自重較輕，便于運(yùn)輸和吊裝，可跨越更大的跨度。鋼容重：7、85t/m3，混凝土容重:2、4t/m3.a=容重/強(qiáng)度,

a越小，結(jié)構(gòu)相對(duì)越輕。鋼材：a=1.7～3.7×10-4/m；木材：a=5.4×10-4/m；鋼砼：a=

18×10-4/m；澳大利亞啤酒中心3、材質(zhì)均勻、各向同性，與力學(xué)計(jì)算的假定相吻合，計(jì)算結(jié)果精確可靠。4、鋼材具有可焊性、密封性。5、鋼結(jié)構(gòu)制造簡便、拆卸搬運(yùn)方便，施工周期短。6、鋼材耐腐蝕性差措施：涂防銹漆、鍍鋅等7、鋼材耐熱但不耐火鋼材受輻射熱低于200oC時(shí)，其主要力學(xué)性能降低不多。超過200oC時(shí)，材質(zhì)變化較大，強(qiáng)度降低，發(fā)生藍(lán)脆和徐變現(xiàn)象。600oC時(shí)，鋼材進(jìn)入塑性狀態(tài)，強(qiáng)度降為零，失去承載能力。當(dāng)鋼材表面溫度超過150oC時(shí)，應(yīng)采取隔熱防護(hù)措施。8.鋼材在低溫時(shí)脆性增大（低溫冷脆）二、鋼結(jié)構(gòu)的應(yīng)用1、大跨度結(jié)構(gòu)結(jié)構(gòu)跨度大時(shí)，結(jié)構(gòu)自重在全部荷載中所占的比重就越大，減輕結(jié)構(gòu)自重就有明顯的經(jīng)濟(jì)效果。網(wǎng)架結(jié)構(gòu)拱結(jié)構(gòu)橋梁2、重型工業(yè)廠房單層廠房多層工業(yè)廠房金陵石化總廠帝王大廈3.高層建筑與高聳結(jié)構(gòu)金茂大廈88層420米北京財(cái)富中心4.道路、橋梁結(jié)構(gòu)活動(dòng)車庫5.可拆卸、移動(dòng)房屋及移動(dòng)結(jié)構(gòu)(1).波紋拱殼結(jié)構(gòu)6.

輕型房屋鋼結(jié)構(gòu)(2)門式剛架結(jié)構(gòu)7、板殼結(jié)構(gòu)及其他結(jié)構(gòu)構(gòu)筑物建筑小品§1-2

鋼結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)方法一、鋼結(jié)構(gòu)的極限狀態(tài)當(dāng)結(jié)構(gòu)或其組成部分超過某一特定狀態(tài)就不能滿足設(shè)計(jì)規(guī)定的某一功能要求時(shí)，此特定狀態(tài)就稱為該功能的極限狀態(tài)。結(jié)構(gòu)的極限狀態(tài)分為下列兩類：（1）承載能力極限狀態(tài)：結(jié)構(gòu)或構(gòu)件達(dá)到最大承載能力或是出現(xiàn)不適于繼續(xù)承載的變形。包括構(gòu)件和連接的強(qiáng)度破壞、疲勞破壞、喪失穩(wěn)定、傾覆、結(jié)構(gòu)變?yōu)闄C(jī)動(dòng)體系或出現(xiàn)過度的塑性變形。（2）正常使用極限狀態(tài)：結(jié)構(gòu)或構(gòu)件達(dá)到正常使用或耐久性能的某項(xiàng)規(guī)定限值。包括出現(xiàn)影響正常使用或影響外觀的變形、影響正常使用的振動(dòng)、出現(xiàn)影響正常使用或耐

久性能的局部損壞。二、概率極限狀態(tài)設(shè)計(jì)法鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)除疲勞計(jì)算外，采用以概率理論為基礎(chǔ)的極限狀態(tài)設(shè)計(jì)方法，用廣大設(shè)計(jì)人員所習(xí)慣的分項(xiàng)系數(shù)設(shè)計(jì)表達(dá)式。結(jié)構(gòu)安全可靠的條件：荷載對(duì)結(jié)構(gòu)的綜合效應(yīng)S≤結(jié)構(gòu)抗力R設(shè)計(jì)表達(dá)式：（1）承載能力極限狀態(tài)當(dāng)采用荷載效應(yīng)的基本組合（只考慮永久荷載和可變荷載而不考慮偶然荷載參與的組合）時(shí)，設(shè)計(jì)表達(dá)式取下列各式的最不利者：1）由可變荷載效應(yīng)控制的組合：γ0（γGSGK+γQ1SQ1K+∑ψCiγQiSQiK）≤RK

/γR2)由永久荷載效應(yīng)控制的組合：γ0（γGSGK+∑ψCiγQi

SQiK）≤RK

/

γ

R以上兩式中γ0

——結(jié)構(gòu)重要性系數(shù)；建筑結(jié)構(gòu)根據(jù)其破壞后果的嚴(yán)重性，分為三個(gè)安全等級(jí)。1、1

大型公共建筑及高層建筑γ0＝

1、0

一般工業(yè)與民用建筑0、9

次要建筑和臨時(shí)性建筑SGK——按永久荷載的標(biāo)準(zhǔn)值計(jì)算的荷載效應(yīng)值；按第i個(gè)可變荷載的標(biāo)準(zhǔn)值計(jì)算的荷載效應(yīng)值；_γG永久荷載的分項(xiàng)系數(shù)；γQi第i個(gè)可變荷載的分項(xiàng)系數(shù)；一般的，取γG＝1、2,γQi＝1、4；SQiK在SGK和SQiK異號(hào)時(shí)，取γG＝1、0，γQi＝1、4。。ψCi----第i個(gè)可變荷載的組合系數(shù)，按《建筑結(jié)構(gòu)荷載規(guī)范》的規(guī)定取用；γR------材料的抗力分項(xiàng)系數(shù)，對(duì)Q235鋼取1.087，對(duì)Q345,

Q390,

Q420鋼取1.111。(2)正常使用極限狀態(tài)鋼結(jié)構(gòu)采用荷載的標(biāo)準(zhǔn)組