《材料的深加工》第4章钢结构.pptx

钢结构;1.1 钢结构的特点 1.2 钢结构的设计方法 1.3 钢结构的设计规范 1.4 钢结构的应用和发展;1.1.1 钢结构的定义 定义：由钢板、热轧型钢或冷加工成型的薄壁型钢等钢 材为主建造的工程结构，称为钢结构。如高层建筑、大 跨桥梁、高耸的塔等。 钢结构是土木工程的主要结构形式之一。钢结构与 混凝土结构、砌体结构等都属于按材料划分的工程结构 的不同分支。;1.1.2 钢结构的特点;1.1.2 钢结构的特点;1.1.2;1.1.2 钢结构的特点;1.1.2 钢结构的特点;1.1.2;1.1.2;1.2.1 概述 1、设计目的 结构设计??目的是要使设计的结构和结构构件在施 工和工作过程中均能满足各种预定功能的要求。 建筑结构功能包括： （1）安全性 （2）适用性 （3）耐久性;2、设计准则 结构由各种荷载所产生的效应(内力和变形)不大于 结构(包括连接)由材料性能和几何因素等所决定的抗力 或规定限值。;3、设计方法 （1）容许应力方法;（2）概率极限状态设计方法 根据应用概率分析程度的不同，可分为三种水准： 半概率极限状态设计方法; 近似概率极限状态设计方法; 全概率设计方法。;1.2.2 概率极限状态设计方法;2、近似概率极限状态设计法;(2) 极限状态分为两类;(3) 功能函数和极限状态方程 结构的工作性能可用结构的“功能函数”来描述， 一般情况：;为简化，将各因素概括为两个综合随机变量—结构 抗力R和作用效应S，则式（1-3）可写成： Z＝g（R，S）＝R－S （1-4） 在实际工程结构中，可能出现下列三种情况： Z＞0 表示结构处于可靠状态 Z＝0 表示结构处于极限状态 Z＜0 表示结构处于失效状态;判断结构是否可靠，要看结构是否达到极限状态， 为此，通常将下式： Z＝g（R，S）＝R－S=0 (1-5) 称为极限状态方程。 (4) 结构可靠度和失效概率 可靠度是指结构在规定的时间内、规定的条件下， 完成预定功能的概率。;结构能完成预定功能的概率(可靠度)用Ps表示，则：;;(5) 可靠指标 因Z的分布很难得到，因此式（1-9）实际上很难求 出，这使概率设计法一直不能付诸实用。 20世纪60年代末期，美国学者康奈尔提出系统的一 次二阶矩设计方法，才使得概率设计法进入实用阶段。 一次二阶矩法不直接计算Pf ，通过可靠指标β度量。;可靠指标;从图1.2.1中可以看出β与失效概率Pf 间存在着一一;正态分布时可靠指标和失效概率的对应关系;3、全概率极限状态设计法 对结构的各种基本变量均采用随机变量或随机过 程来描述，对结构进行精确的概率分析，求得结构最 优失效概率作为结构可靠度的直接度量。;1.2.3 规范设计表达式;1、承载能力极限状态分项系数表达式 可变荷载效应起控制作用时：;（1）永久荷载分项系数?G;（2）可变荷载的分项系数?Q —一般情况下应取1.4； —对标准值大于4kN/m2的工业房屋楼面结构的活 荷载，标准值应取1.3。;=1.087;;2、正常使用极限状态 对于正常使用极限状态，要求分别采用荷载的标准组合、频 遇组合和准永久组合进行设计，并使变形等设计值不超过相应的 规定限值。对于钢结构只考虑荷载的标准组合。;1.3.1 概述 1、什么是设计规范 设计规范是国家颁布的关于设计计算和构造要求的 技术规定和标准，是带有一定约束性和立法性的文件。 2、颁布设计规范的目的 （1）贯彻国家技术经济政策、保证设计的质量，达 到方法上必要的统一化和标准化。 （2）设计、校核、审批工程结构的依据。;1.3.2 主要设计规范;GB50017-2003是我国进行房屋建筑和一般构筑物钢 结构设计必须遵循的现行国家标准，适用于热轧钢材建 筑的钢结构，规范中对钢结构的设计原则、采用的钢材 要求、各种设计指标、三大基本构件的计算内容和要求， 连接计算方法、构造要求以及疲劳计算等都做了明确的 规定，供设计人员遵照执行。;1.4.1 钢结构的应用概况 根据钢结构的特点，它主要适用于下列结构： （1）承受荷载很大或跨度大，高度大的结构 （2）承受动力荷载作用或经常移动的结构 （3）经常拆装的拼装式结构 （4）对密闭性要求高的结构 （5）高温车间或需承受一定高温的结构 （6）轻型结构;属于上述性质的主要有下列结构: （1）工业与民用建筑结构 高层建筑框架；车站、会堂、体育馆、车库等大跨 度屋盖结构；大厂房、车间的 承重柱、屋盖、吊车梁。 （2）桥梁结构 中等跨度或大跨度的铁路桥、公路桥、栈桥等各种 桥的桥跨结构。 （3）塔桅结构 电视塔、发射塔、气象塔、无线电桅杆等。;（4）移动式结构 各种起重运输机械、和大型建筑机械的 承重骨架， 升船机、水工闸门等。 （5）板壳结构 管道、气柜、高炉结构、高压容器等。 （6）轻型和临时结