土木工程用钢结构讲课7.ppt

钢结构基本原理与设计 第一章、概述 一、钢 结 构 的 特 点 1、轻质高强、质地均匀 钢与混凝土、木材相比，虽然质量密度较大，但其屈服点较混凝土和木材要高得多，其质量密度与屈服点的比值相对较低。在承载力相同的条件下，钢结构与钢筋混凝土结构、木结构相比，构件较小，重量较轻，便于运输和安装。 钢材质地均匀，各向同性，弹性模量大，有良好的塑性和韧性，为理想的弹塑性体，完全符合目前所采用的计算方法和基本理论。 2、生产、安装工业化程度高，施工周期短 钢结构单层工业厂房装配动画 钢框架结构的装配动画 生产、安装工业化程度高，施工周期短 钢结构生产具备成批大件生产和高度准确性的特点，可以采用工厂制作、工地安装的施工方法，所以其生产作业面多，可缩短施工周期，进而为降低造价、提高效益创造条件。 3、密闭性能好 由于焊接结构可以做到完全密封，一些要求气密性和水密性好的高压容器、大型油库、气柜、管道等板壳结构都采用钢结构。 4、抗震及抗动力荷载性能好 钢结构因自重轻、质地均匀，具有较好的延性，因而抗震及抗动力荷载性能好。 5、具有一定的耐热性 温度在250℃以内，钢的性质变化很小，温度达到300℃以上，强度逐渐下降，达到450～650℃时，强度降为零。因此，钢结构可用于温度不高于250℃的场合。在自身有特殊防火要求的建筑中，钢结构必须用耐火材料予以维护。当防火设计不当或者当防火层处于破坏的状况下，有可能将产生灾难性的后果。 6、钢结构抗腐蚀性较差 钢结构的最大缺点是易于锈蚀。新建造的钢结构一般都需仔细除锈、镀锌或刷涂料。以后隔一定时间又要重新刷涂料，维护费用较高。目前国内外正在发展不易锈蚀的耐候钢，可大量节省维护费用，但还未能广泛采用。 ?二、结 构 形 式 及 应 用 1.框架 ??? 单层单跨框架 单层多跨框架 ??? 多层单跨框架 多层多跨框架 ? ?2.桁架 ??? 平面桁架 空间桁架 ? ?3. 拱架 ?4. 索 ?5. 壳体 三、我国钢结构发展的历史、现状和趋势 钢结构是由生铁结构逐步发展起来的，中国是最早用铁制造承重结构的国家。远在秦始皇时代（公元前二百多年），就有了用铁建造的桥墩。以后在深山峡谷上建造铁链悬桥、铁塔等，这些表明我国古代建筑和冶金技术方面的高度水平。 中国古代在金属结构方面虽有卓越的成就，但由于受到内部的束缚和外部的侵略，相当一段时间内发展较为缓慢。即使这样，我国工程师和工人仍有不少优秀设计和创造，如1927年建成的沈阳黄姑屯机车厂钢结构厂房，1928～1931年建成的广州中心纪念堂圆屋顶，1934～1937年建成的杭州钱塘江大桥等。 20世纪50年代后，钢结构的设计、制造、安装水平有了很大提高，建成了大量钢结构工程，有些在规模上和技术上已达到世界先进水平。如采用大跨度网架结构的首都体育馆、上海体育馆 、深圳体育馆，大跨度三角拱形式的西安秦始皇陵兵马俑陈列馆，悬索结构的北京工人体育馆、浙江体育馆，高耸结构中的200m高广州广播电视塔、210m高上海广播电视塔、194m高南京跨江线路塔、325m高北京气象桅杆等，板壳结构中有效容积达54000m3的湿式储气柜等。 近期，随着钢结构设计理论、制造、安装等方面技术的迅猛发展，各地建成了大量的高层钢结构建筑、轻钢结构、高耸结构、市政设施等。如：位于上海浦东、420.5m高、88层、总建筑面积达28.7万m2的 金贸大厦 ； 总建筑面积达20万m2的上海浦东国际机场；主体建筑东西跨度288.4m、南北跨度274.7m、建筑高度70.6m、可容纳8万名观众的上海体育场；336m高、建于哈尔滨的黑龙江广播电视塔以及横跨黄浦江的南浦大桥、杨浦大桥等等。 四、钢结构的研究、设计、制造、安装、使用的相互关系 钢结构的研究、设计、制造、安装及使用是一个有机的体系，各方面之间存在相辅相成的关系。 1.使用的需求是钢结构发展的内在动力。钢结构具有工业化程度高、施工速度快等优点，因而更适合于运行节奏快、劳动力价格不断提高的现代社会。钢结构自重轻，因而特别适合于大跨度建筑或活载占比例较小的建筑结构，在这种条件下应用钢结构能充分体现其在经济方面的优越性。钢结构自重轻，有较好的柔性，因而在软土地基或地震区使用钢结构就显得更为合理。也就是说，钢结构的发展有其内在的社会和经济原因。从我国建筑业的现状来看，目前正处在钢结构快速发展的前期，钢结构的使用促进了钢结构的研究、设计、制造和安装技术的发展。 2.钢结构的研究课题源于工程实践，其目的是要在一定概率意义上确保工程的安全并求得最佳的经济效益。 A：钢结构的研究 目前钢结构的研究主要在以下几个方面进行： （1）新型钢结