第一章-1绪论

1钢结构设计原理主讲教师：陈爱国主讲教师：陈爱国tel:51683851tel:[phone]EE--mail:[e-mail]:[e-mail]2钢结构设计原理考核方式考核方式(1)课堂教学：出勤、提问、讨论；(2)每章作业：(上课前交,迟交等于不交)；(3)期末考试：3钢结构设计原理参考资料参考资料陈绍蕃，顾强：“钢结构基础”（中国建筑工业出版社）魏明钟：“钢结构”（武汉理工大学出版社）王国周，瞿履谦：“钢结构-原理与设计”(清华大学出版社)；“钢结构设计规范”(GB50017-2003/GBJ17-88)。钢结构课件(放在网上)4第一章绪论第一节钢结构特点与应用钢结构特点与应用一、什么是钢结构1）定义：钢结构是钢材经过设计、制作和安装而形成的工程结构形式5第一节钢结构特点与应用钢结构特点与应用与钢结构概念并列的还有混凝土结构、砌体结构和木结构等悉尼歌剧院（混凝土结构）6第一节钢结构特点与应用钢结构特点与应用胡夫金字塔（砌体结构）建于公元前2000余年。底边长230.5m，高146.6m,斜面倾角52度。总石块量有230余万块，平均每块约重2.5t多。7第一节钢结构特点与应用钢结构特点与应用故宫太和殿（木结构）8第一节钢结构特点与应用钢结构特点与应用2、钢结构与其它工程结构的异同★钢筋混凝土结构★木结构★砌体结构相同点：结构体系、内力分析、设计程序不同点：因材料造成的结构形式、构件计算方法、构件连接方法、构造处理方法等不同9第一节钢结构特点与应用钢结构特点与应用3、《钢结构基本原理》与其它专业课之间的关系钢结构设计需要:理论基础+工程经验设计过程：整体结构分析—结构力学为基础单个构件分析—材料力学为基础连接分析—结合工程实际10第一节钢结构特点与应用钢结构特点与应用4、《钢结构设计原理》课的主要内容钢结构钢结构基本原理（基本构件）：基本原理（基本构件）：一、钢结构的特点和应用一、钢结构的特点和应用二、钢结构的设计方法二、钢结构的设计方法三、钢结构的三、钢结构的材料材料四、钢结构的连接四、钢结构的连接九、拉弯和压弯构件九、拉弯和压弯构件（柱）（柱）六、受拉构件及索六、受拉构件及索八、受弯构件八、受弯构件（梁）（梁）五、钢结构可能破坏的形式五、钢结构可能破坏的形式七、轴心受压构件七、轴心受压构件11第一节钢结构特点与应用钢结构特点与应用二、钢结构的特点①材料的强度高，塑性和韧性好Q235钢：f=215MPa;C80砼：fc=35.9MPa,ft=2.22MPaMU30砌块：抗压强度30MPa12第一节钢结构特点与应用钢结构特点与应用②质量轻钢材：1.7~3.7X10-4/m木材：5.4X10-4/m钢筋混凝土：18X10-4/mα值/α=密度强度值越小，结构相对越轻α容重:钢材7500kg/m3;砼2200~2400kg/m3③材质均匀和力学计算的假定比较符合较理想的弹塑性体，实际情况与理论计算较符合，计算结果可靠13第一节钢结构特点与应用钢结构特点与应用⑤钢结构密闭性较好⑥钢结构抗震性能好结构钢本身具有优良的气密、水密性，而钢构件之间的连接又可以实现完全封闭。钢结构易达到所需的密闭性要求，适于容器、管道等结构。需经常进行防腐养护，费用昂贵。措施：主动防腐（耐候钢）；被动防腐（涂料、包裹等）④钢结构制造简便,施工周期短工厂化、机械化制作，机械安装，连接简便，不仅工期短，而且施工中环境污染小。⑦钢结构耐腐蚀性差14第一节钢结构特点与应用钢结构特点与应用⑧钢结构耐热但不耐火200℃以内主要力学性能下降不多；超过200℃材质变化较大，有兰脆和徐变现象；超过600℃钢材进入塑性状态，结构丧失承载能力；防火的方法：主动防火（耐火钢）；被动防火（涂料、包裹等）⑨钢结构在低温和其它条件下，可能发生脆性断裂15第一节钢结构特点与应用钢结构特点与应用三、钢结构的应用范围6）轻：近年来，轻型钢结构广泛应用于罩棚、仓储、贸易市场和工业厂房。1）高：高度较大的高层建筑及塔桅结构；2）大：大跨径屋盖结构、机库及大跨度桥梁；3）重：重型厂房及重型工程机械；4）密：液体、气体的输送管道、储罐，各类船舶；5）活：移动式结构如塔式起重机、龙门吊，拆装结构如脚手架、军用梁等16第一节钢结构特点与应用钢结构特点与应用三、钢结构的应用范围（1）工业厂房钢铁、化工、机械、电力17第一节钢结构特点与应用钢结构特点与应用宝钢车间18宝钢热轧车间宝钢冷轧车间19第一节钢结构特点与应用钢结构特点与应用保定长城内燃机制造公司保定长城内燃机制造公司保定天威保定天威变压器厂变压器厂20第一节钢结构特点与应用钢结构特点与应用（2）大跨度建筑物体育馆、展览馆、影剧院、会议中心、机库浦东机场浦东机场主跨82m张弦梁结构21第一节钢结构特点与应用钢结构特点与应用广东省会展中心广东省会展中心主跨126m张弦桁架结构22第一节钢结构特点与应用钢结构特点与应用国家大剧院国家大剧院23首都机场3号航站楼T3A屋盖南北方向长约955m,东西方向宽约773m,网架＋管桁架结构，为世界最大网架单体结构24第一节钢结构特点与应用钢结构特点与应用哈尔滨速滑馆哈尔滨速滑馆25第一节钢结构特点与应用钢结构特点与应用（3）大跨度桥梁公路，铁路，跨江，跨海日本明石海峡大桥日本明石海峡大桥26第一节钢结构特点与应用钢结构特点与应用日本多多罗大桥日本多多罗大桥法国诺曼底大桥法国诺曼底大桥27第一节钢结构特点与应用钢结构特点与应用江阴长江大桥江阴长江大桥28苏通大桥跨度1088m，塔高300.4m，将于2009年建成。29第一节钢结构特点与应用钢结构特点与应用美国金门大桥美国金门大桥主跨主跨1280m1280m，，19371937年。年。30香港青马河大桥香港青马河大桥主跨1377m，1997年31第一节钢结构特点与应用钢结构特点与应用（4）多层和高层建筑上海锦绣华城乐购超市上海锦绣华城乐购超市建筑面积3.3万m232第一节钢结构特点与应用钢结构特点与应用上海金茂大厦金茂大厦33第一节钢结构特点与应用钢结构特点与应用吉隆坡双子楼吉隆坡双子楼香港中银大厦香港中银大厦深圳地王大厦深圳地王大厦34第一节钢结构特点与应用钢结构特点与应用美国纽约世贸大厦35第一节钢结构特点与应用钢结构特点与应用36中关村金融中心高150m，钢框筒结构37北京银泰中心高249.9m，63层，钢框筒结构38第一节钢结构特点与应用钢结构特点与应用（5）塔桅结构电视塔、天线、发射架、管道支架39埃菲尔铁塔埃菲尔铁塔为1889年法国世博会而建，塔高328m输电塔40第一节钢结构特点与应用钢结构特点与应用总高度610米广州新电视塔41第一节钢结构特点与应用钢结构特点与应用（6）容器和管道油罐、储气罐天然气管道储油罐煤气罐42第一节钢结构特点与应用钢结构特点与应用（7）可拆卸、移动的结构舞台、展棚、军用设施、温室43第一节钢结构特点与应用钢结构特点与应用北京中华世纪坛44第一节钢结构特点与应用钢结构特点与应用（8）轻型结构厂房、住宅、公共建筑45第一节钢结构特点与应用钢结构特点与应用（9）在地震区抗震要求高的工程结构46第一节钢结构特点与应用钢结构特点与应用四、钢结构体系1、杆2、梁3、桁架4、框架5、拱6、空间（刚性）结构体系7、张力结构(柔性）47第一节钢结构特点与应用钢结构特点与应用1、杆受力：受拉，受压应用：桁架、支撑、网架48第一节钢结构特点与应用钢结构特点与应用2、梁受力：受弯应用：框架、楼层梁、吊车梁49第一节钢结构特点与应用钢结构特点与应用3、桁架受力：整体受弯，杆件受拉，受压应用：屋架、支撑50第一节钢结构特点与应用钢结构特点与应用4、框架受力：梁受弯，柱受压弯应用：单层、多高层建筑51第一节钢结构特点与应用钢结构特点与应用5、拱受力：受压为主，局部受弯应用：桁架拱、薄板拱52第一节钢结构特点与应用钢结构特点与应用6、空间（刚性）受力：整体受弯，局部受拉应用：网架，网壳53第一节钢结构特点与应用钢结构特点与应用54第一节钢结构特点与应用钢结构特点与应用7、张力(非线性）受力：整体受弯，局部杆件受拉为主应用：索，网，膜55第一节钢结构特点与应用钢结构特点与应用56第一节钢结构特点与应用钢结构特点与应用索穹顶结构部分已建成索穹顶工程1、汉城奥运会体操馆（D=119.8m)；2、汉城奥运会击剑馆（D=89.9m)；3、佛罗里达州雷声穹顶（D=210m)；4、德国科隆比赛馆（椭圆140×160m)；5、伊利诺斯州大学红鸟体育馆（椭圆91.4×76.8m)；6、荷兰赫伦文溜冰场（椭圆90×200m)；7、亚特兰大乔治亚穹顶（椭圆193×240m)；57第一节钢结构特点与应用钢结构特点与应用五、我国钢结构的应用前景（1）钢产量稳步增长，质量可靠：2001年钢材量达到1.57亿吨，2003年达2亿吨，2005年近3亿吨，稳居世界第一；中国钢材产量1978-2001万吨0200040006000800010000120001400016000180007879808182838485868788899091929394959697989920002001年份产量58第一节钢结构特点与应用钢结构特点与应用（2）扩大钢材建筑市场：目前仅3-5%我国建筑钢结构的产业政策我国建筑钢结构的产业政策节约用钢节约用钢——合理用钢合理用钢——积极用积极用钢钢““十五十五””期间建筑钢结构的发展目标是期间建筑钢结构的发展目标是争取每年全国建筑钢结构的争取每年全国建筑钢结构的用钢量达到钢材总产量的用钢量达到钢材总产量的3%3%；；到到20152015年建筑钢结构的发展目标是年建筑钢结构的发展目标是争取每年全国建筑钢结构的用钢量达到钢材总产量的争取每年全国建筑钢结构的用钢量达到钢材总产量的6%6%。。——国家建筑钢结构产业国家建筑钢结构产业““十五十五””计划和计划和20152015年发展规划纲要年发展规划纲要我国目前已步入建筑钢结构大发展的春天我国目前已步入建筑钢结构大发展的春天!!59第一节钢结构特点与应用钢结构特点与应用（3）扩大应用范围：住宅、公共、商业◆中国经济持续快速增长；◆我国进入WTO；◆2008年奥运会将在北京召开；◆2010年世博会在上海召开；◆建设部制定建筑钢结构“十五”规划和2015发展纲要。60第一节钢结构特点与应用钢结构特点与应用（4）新材料：不锈钢，耐候钢，高强钢；50年代：A3钢（16q）：235Mpa；60年代：16Mn（16Mnq）：340Mpa；70年代：15MnV：390Mpa；15MnVNq：450Mpa；GB50017-2003:Q235,Q345,Q390,Q420美国1969年将屈服强度为700Mpa的结构钢列入规范前苏联1975年将屈服强度为750Mpa的结构钢列入规范耐侯钢、耐火钢等耐侯钢、耐火钢等61第一节钢结构特点与应用钢结构特点与应用（5）规范(程)和设计理论的不断完善1)结构设计1、钢结构设计规范（GB50017-2003）；2、冷弯薄壁型钢结构术规范（GB50018-2003）；3、网架结构设计与施工规程（JCJ7-91）；4、门式刚架轻型房屋钢结构技术规程（CSCS102:2003）；5、型钢混凝土组合结构技术规程（JGJ138-2001）；6、钢－混凝土组合结构设计规程（DL/T5058-1999）；2)施工验收1、钢结构质量验收规范（GB50205-2001）；2、建筑钢结构焊接与验收规程（JGJ81-91）；3、钢管混凝土结构设计施工规程（9082-97）62第一节钢结构特点与应用钢结构特点与应用（6）新体系、新理论：组合结构，轻钢，索膜；钢-混凝土组合结构：组合梁：简支、连续、刚接、组合扁梁组合柱：钢管混凝土柱、劲性(钢骨)混凝土柱组合楼板：压型钢板组合梁、叠合板组合梁、现浇组合梁杂交结构体系：张弦梁、索支承结构等高等钢结构设计方法研究等63第一节钢结构特点与应用钢结构特点与应用（7）建筑结构一体化：新颖结构形式表现建筑。悬支穹顶结构(Sus