钢结构设计原理第章.ppt

芜湖长江桥（312m） 铁路公路两用，高性能钢 3 应用范围 北盘江大桥（236m） 世界上最高的铁路桥，桥面高于水面280m 3 应用范围 江阴长江桥 主跨1385m，大于金门大桥 3 应用范围 长江三峡船闸门（每套八字门重1890t） 3 应用范围 煤气柜（15万m3干式） 3 应用范围 钢 结 构 基 础 陈绍蕃 2014年4月 辅导材料 钢结构 上册 （钢结构基本原理） 说明： 撰写这份辅导材料的主旨，在于帮助广大学子掌握本书内容的要领，并形成明晰的概念。 文件在形式上和课件一样安排成幻灯片，但性质不完全相同。授课教师可以选择一部分在课堂上演示，也可以留给学生结合复习教材自己阅读。 结构课特点 钢结构特点 应用范围 结构组成 钢结构的极限状态 钢结构的发展 课程内容和学习建议 第1章 概述 1 结构课不同于力学课的特点 1）现实性 力学课 对现实事物高度抽象化和理想化 理论力学：对象是质点、刚体和抽象的力系； 材料力学：理想化的变形体：匀质，各向同性，完全弹性（或理想 弹塑性）。 结构课 面向现实的物体（钢、木、混凝土），有缺陷。 材 料： 并非质地完全均匀和各向同性。 构 件： 并非理想直杆而是有初始变形，钢构件还存在初始应力。 结 构： 构件间相互连接未必是理想铰接或理想刚接， 所受的力来自现实的服役条件和自然环境，要具体分析。 2）综合性 事物的复杂性导致结构课程的综合性。 结构的响应是内在因素和外在因素的综合结果。 内在因素：化学元素、金相组织和冶金缺陷决定钢材的基本性能； 辊轧使钢材产生方向性和冷却后的残余应力； 焊接造成残余应力、残余变形、热影响区和焊接缺陷； 制造、安装都有允许误差，其影响不能忽视。 外在因素：荷载—自重、使用荷载、气象荷载，有的具有动力性质； 温度—对温度变形的约束产生温度应力，低温使材料变脆； 环境—腐蚀性介质的不利作用； 地震作用和意外的破坏性因素。 1 结构课不同于力学课的特点 钢材的强度高而质量轻 承受同样的荷载，钢构件比其他材料轻：强度/密度比值大。 做成跨越结构，无效荷载最低；做成柱子，占建筑面积最小。 构件轻，适合于交通不便的地区。 有双重性：风荷载大的地区要防屋盖结构被风吸力掀起。 强度高的另一后果—容易屈曲（失稳） 强度高则杆件细长、板件纤薄。 屈曲可以使构件提前失效，强度不能充分发挥作用(尤其是高强钢)。 稳定计算比较复杂，超出材料力学范围。 初始几何缺陷应加以考虑：初弯曲、初倾斜。 受压不如受拉，和混凝土刚好相反，组合起来相得益彰。 2 钢结构不同于其他结构的特点 比其他材料更接近理想材料 质地比混凝土均匀； 各向同性优于木材； 具有较大的线弹性范围。 因此：钢结构比较符合材料力学的基本假定； 大多数情况可以直接应用材料力学的计算公式—简便、够精确， 但稳定性能和脆性断裂等问题涉及专门的力学知识； 钢材和理想材料还是有差距，有些钢材存在分层问题； 钢板有方向性，使用时要发挥其优良的一面：沿辊轧方向受力。 2 钢结构不同于其他结构的特点 钢材塑性（延性）和韧性好 较好的变形能力，不会突然断裂； 超静定结构可以利用内力重分布； 地震作用下有良好的吸能能力； 韧性好，能较好地抵抗冲击作用。 另一方面，注意避免脆性断裂的可能性：选材、构造、施工。 耐腐蚀和抗火灾性能差 二者都需要防护，提高造价； 趋向于改进钢材来解决，有一定成果。 2 钢结构不同于其他结构的特点 施工优势 原材料是钢板和型钢，具有半成品性质。 工厂制作阶段：机械化，自动化。包括切割、制孔和焊接等，