ch1_绪论.ppt

钢 结 构Steel Structure 城建学部土木系 第 一 章 绪 论 1.1 钢结构课程的性质和任务 1.2 钢结构的特点 1.3 钢结构的设计方法 1.4 钢结构的分类和应用 1.1 钢结构课程的性质和任务 钢结构定义 钢结构的性质 钢结构设计的任务 掌握基本知识，具备基本构件——轴心受力、受弯、偏心受力构件和构件连接设计的能力。 1.3 钢结构的设计方法 一、钢结构设计变迁 1957年以前 ：采用总安全系数的容许应力计算法 1957~1974：采用三个系数的极限状态计算法 1974~1989：采用以结构极状态为依据，进行多系数分析，用单一的系数表示的容许应力计算法 1989~ ：采用以概率论为基础的极限状态设计法 1、总安全系数容许应力法 2、三系数极限状态设计法（了解） 特点：明确提出了两种极限状态，采用三个系数来考虑结构构件的安全储备问题，避免单一安全系数的缺陷 3、以结构极限状态为依据，多系数分析后用单一安全系数的容许应力计算法（了解） 4、以概率为基础的极限状态设计法（概率极限状态方法） 把各种参数（载荷效应、结构抗力等）作随机变量，运用概率分析法并考虑变异性来确定设计采用值。 把概率分析引入结构设计方法，显然比容许应力法先进，标志我国在设计理论上前进了一大步，迈入了国际先进水平。 1）、基本概念 结构可靠度 结构在规定的时间（50年），规定的条件（正常设计、正常施工、正常使用、正常维护）下，完成预定功能的概率。 失效概率：结构不能完成预定功能的概率。 结构的功能要求 安全性 适用性 耐久性 2）、结构作用 作用效应 结构构件抗力 结构作用：施加在结构上的各种荷载及引起外加变形或约束变形的原因（如荷载、基础下沉、温度变化、焊接等） 作用： 永久作用 可变作用 偶然作用 作用效应（S）:结构作用引起结构或构件的内力（轴、弯、剪）和变形（挠度、转角）。 结构抗力（R）：结构或构件承受作用效应的能力。 3）、结构的极限状态和极限状态方程 （1）结构的极限状态：整个结构或结构的一部分超过某一特定状态就不能满足设计规定的某一功能要求，这一特定状态称为结构的极限状态。 两种极限状态 承载能力极限状态 正常使用极限状态 （2）极限状态方程 用RS R=S RS 来描述抗力与 作用效应的关系。 结构功能函数 Z=R-S Z=g(S,R)=R-S 显然 z0 结构处于可靠状态 z=0 结构处于极限状态 Z0 结构处于失效状态 Z=R-S称为极限状态方程 这样，结构可靠概率为 Ps=p{(R-S)≥0} 结构失效概率为 Ps=p{(R-S)0}且Ps+Pf=1 绝对可靠的结构是不存在的，只要Pf达到人们可以接受的程度是安全的 （3）可靠指标β 结构功能函数 Z=R-S 由于R和S均为正态分布的随机变量，其均值和标 准差分别为 失效概率 （4）概率极限状态设计表达式 （1）永久荷载分项系数 当其效应对结构不利时 --对可变荷载效应控制的组合，应取1.2; --对永久荷载效应控制的组合，应取1.35; 当其效应对结构有利时 --一般情况下应取1.0； --对结构的倾覆、滑移或漂浮验算，应取0.9。 （2）可变荷载的分项系数 --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。 （三）使用设计表达式的注意事项 1.计算静力强度和稳定时，采用荷载的设计值；疲劳计算、变形计算采用荷载的标准值。 2. 强度设计指标f 1)强度设计值的种类、性质； 2)按板厚或直径分组； 3)强度设计值的折减。 例如:按轴心受力计算单面 连接单角钢的强度时。 见教材，附表1.4 钢结构的应用范围 厂房结构 大跨度结度 多层、高层结构 塔桅结构 壳体结构 桥梁结构 各种轻钢结构房屋 厂 房 结 构 大跨度结度 大跨度结度 大跨度结度 多层房屋 多层房屋 高层结构 高层结构 高 层 结 构 塔桅结构 壳体结构 壳 体 结 构 桥 梁 结 构 桥 梁 结 构 桥 梁 结 构 其 它 钢 结 构 其 它 钢 结 构 钢结构设计的基本要求 结构需有足够有强度、刚度和稳定性，安全可靠 要符合建筑物的使用要求，有良好的耐久性 尽可能节约钢材