钢结构设计原理.pdf

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1、钢结构设计原理.ppt

2、钢结构设计原理.pdf

3、钢结构设计原理知识点

　　压杆弯曲失稳 压杆弯扭失稳 工字界面压杆翼缘 局部失稳 3. 开发新的结构形式 钢和混凝土的组合结构是一种合理的结构形式，是将二者组合在一起取长补短发挥各自的长处取得相互协作的经济效果。 如钢管混凝土柱构件，它的特点是：在压应力作用下，钢管由于有混凝土的支持，提高了稳定性，从而使钢材强度得到最大发挥；混凝土受到钢管的紧箍力作用，处于三向受压的应力状态，抗压强度大大提高。作为一个整体，钢管混凝土具有很好的塑性和韧性，抗震性能也得到了提高。 4.钢结构制造和施工技术的研究 钢结构制造的工业化程度会随着新技术的发展而提高。目前，钢结构制造业已趋向机电一体化，而且施工技术也在进一步提高。 5. 结构和构件计算的研究改进 现代钢结构已广泛应用新的计算技术和测试技术，对结构和构件进行深入计算和测试，为了解结构和构件的实际工作提供了有利条件，先进的计算和测试技术决定了材料的合理使用，从而保证了结构的安全，也增强了经济效益。 * * 使用中 9.构筑物及容器 container 壳体结构 壳 体 结 构 §1.2 钢结构的设计方法 一、钢结构设计方法的演变 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：采用以结构极限状态为依据，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.容许应力方法 从20世纪初到20世纪5O年代，钢结构采用安 全系数法设计，即: N--构件截面的内力；A--构件截面几何特征； f--钢材的最大强度；K--大于1的安全系数； [σ]--钢材的容许应力。 2.概率极限状态设计方法 (1) 极限状态：当结构或其组成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时，此特定状态称为结构的极限状态。 (2) 极限状态分为两类： b.正常使用极限状态: 包括：影响正常使用或外观的变形、影响正常使用的振动、影响正常使用的或耐久性的局部破坏等状态。 a.承载能力极限状态: 包括：强度破坏、疲劳破坏、不适于继续承载的变形、失稳、倾覆、变为机动体系等状态。 (3) 根据应用概率分析的程度不同，可分为三种水准： a. 半概率极限状态设计方法; b. 近似概率极限状态设计方法; c. 全概率设计方法。 a. 半概率极限状态设计方法; 1).三系数法（当时称为计算极限状态法） : 1957年至1973年我国钢结构设计采用半概率的分项系数法,结构设计中引入三个分项系数，即: 荷载分项系数--考虑荷载的不定性; 材料分项系数--考虑材料的不均性; 工作条件系数--考虑结构及构件的工作特点以及某些假定的计算简图与实际情况不完全相符等因素。 三系数极限状态设计法 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 缺点： 材质均匀系数概念重复。 强度标准不是明确概率取值，而是取钢的废品 限值，不符合概率方法 2) 半经验半概率极限状态设计法(容许应力法） N--构件截面的内力； A--构件截面几何特征； K1--荷载系数； K2--材料系数; K3--调整系数； fyk--钢材的屈服强度标准值； [σ]--钢材容许应力 b、近似概率极限状态设计法 （现行钢结构设计规范(GB50017－2003)）  结构的工作性能可用结构的“功能函数”来描述： Z＝g（X1，X2，…，Xn） （1－ 3） 式中： g（·）--结构的功能函数； Xi(i＝1，2,…,n)--影响结构可靠性的各物理量。 将各因素概括为两个综合随机变量--结构的抗力R、 作用效应S，则公式（1-3）可以写成： 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。 结构能完成预定功能的概率(可靠度)用Ps表示，则： Ps＝P{Z≥0} （1-6） 结构不能完成预定功能的概率(失　　钢结构设计原理 　　1.1 钢结构的特点 　　钢结构主要是指由钢板、热轧型钢、薄壁型钢或焊接型材等构件通过 　　连接件连接组合而成的结构，它是土木工程的主要结构形式之一。目前， 　　钢结构在工业厂房、大跨结构、房屋建筑、桥梁、塔桅和特种结构中都 　　得到广泛采用，这是由于钢结构与其他材料的结构相比有如下特点： 　　(1) 建筑钢材强度高，塑性和韧性好 　　强度高，钢与混凝土、木材相比，虽密度较大，但其强度较混凝土和 　　木材要高得多，其密度与强度的比值一般比混凝土和木材小，因此在同 　　样受力的情况下，钢结构与钢筋混凝土结构和木结构相比，构件较小， 　　质量较轻。适用于建造跨度大、高度高和承载重的结构。 　　塑性好，结构在一般条件下不会因超载而突然断裂，只会增大变形， 　　因此容易被发现。此外，还能将局部高峰应力重分配，使应力变化趋于 　　平缓。 　　韧性好，适宜在动力荷载下工作，因此在地震区采用钢结构较为有利。 　　(2) 钢结构的重量轻 　　钢材容重大，强度高，但做成的结构却比较轻。结构的轻质性可用材 　　料的质量密度 和强度 的比值 来衡量， 值越小，结构相对越轻。建筑 　　钢材的 值 在 之 间 ；木 材 的 值 为 ；钢 筋 混 凝 土 的 值 约 　　为 。以同样的跨度承受同样的荷载，钢屋架的质量最多不过为钢筋混 　　凝土屋架的1/4～1/3，冷弯薄壁型钢钢屋架甚至接近1/10。 　　重量轻，可减小基础的负荷，降低地基、基础部分的造价，同时还方 　　便运输和安装。 　　(3) 材质均匀，和力学计算的假定比较符合 　　钢材由于冶炼和轧制过程的严格控制，材质波动范围小，其内部组织 　　比较均匀，接近各向同性，可视为理想的弹—塑性体，因此，钢结构的 　　实际受力情况和工程力学的计算结果比较符合，在计算中采用的经验公 　　式不多，从而，计算的不确定性较小，计算结果比较可靠。 　　(4) 钢结构制造简便，施工工期短 　　钢结构构件一般采用由专业化的金属结构厂轧制成型的各种型材，制 　　作简便，准确度和精密度都较高。制成的构件可直接运到现场拼装，采 　　用焊接或螺栓连接。钢构件重量较轻、连接简单、安装方便、施工机械 　　化程度高、施工工期短、降低造价，综合经济效益较好。 　　(5) 钢结构密封性较好 　　钢结构采用焊接连接后，水密性和气密性较好，适用于做要求密闭的 　　板壳结构，如高压容器、大型油库、油罐、气柜和管道等。 　　(6) 钢材耐热但不耐火 　　钢材受热温度在200℃以内，钢材主要性能（屈服强度和弹性模量） 　　变化很小，当温度达到200℃以上时，强度逐渐下降，因此，规范规定 　　钢材表面温度超过150℃时需用隔热层加以保护。钢材耐火性较差，在 　　需要防火时，应采取防火措施，如在构件表面喷涂防火涂料等。 　　(7) 钢结构耐腐蚀性差 　　钢材在潮湿环境中，特别是在处于有腐蚀性介质的环境中容易锈蚀， 　　耐腐蚀性能较差，因此，钢结构应定期刷涂料加以保护。。 　　(8) 钢结构在低温和其他条件下可能发生脆性断裂 　　钢结构在低温和某些条件下，可能发生脆性断裂，应引起设计者的特 　　别注意。 　　1.2钢结构的应用和发展 　　1.2.1钢结构的应用 　　钢结构的合理应用范围不仅取决于钢结构本身的特性，还取决于国民 　　经济的发展情况。过去由于我国钢产量较低，钢结构的应用受到了一定的限制。 　　近年来，我国钢产量有了很大的提高。据统计，1996年我国钢产量已是世界第 　　一，2004年钢产量达到2.7亿吨，2006年4.3亿吨，2008年5.0亿吨，2008 　　年中国钢产量占世界粗钢总产量的38％，是排名第2位到第4位的日本（1.2 　　亿吨）、美国（0.9亿吨）、俄罗斯（0.7亿吨）3国钢产量总和的1.8倍。随 　　着我国钢产量的不断提高，建设部在1997年颁布的《中国建筑技术政策》 　　（1996~2010）中提出了合理发展钢结构技术政策，加以钢结构的结构形式和设 　　计手段不断推陈出新，使得钢结构的应用范围越来越广泛。 　　根据我国的实践经验，工业与民用建筑钢结构的合理应用范围大致如 　　下（图1-1～1-20）： 　　(1)工业厂房 　　重型车间的承重骨架，例如冶金工厂的平炉车间、初轧车间、混铁炉 　　车间，重机厂的铸钢车间、锻压车间，造船厂的船台车间，飞机制造厂的装配车 　　间，以及其他车间的屋架、柱、吊车梁等常用钢结构。我国几个著名的钢都—— 　　首钢、鞍钢、包钢、武钢以及上海的宝钢都有各种规模的钢结构厂房。 　　图1-　　钢结构设计原理知识点 　　文字像精灵，只要你用好它，它就会产生让你意想不到的效果。所以无论我们说话还是作文，都要运用好文字。只要你能准确灵活的用好它，它就会让你的语言焕发出活力和光彩。下面，小编为大家分享钢结构设计原理知识点，希望对大家有所帮助！ 　　（1）将预埋的插筋清理干净，按1：6调整其保护层厚度符合规范要求。先绑2～4根竖筋，并画好横筋分挡标志，然后在下部及齐胸处绑两根横筋定位，并画好竖筋分档标志。一般情况横筋在外，竖筋在里，所以先绑竖筋后绑横筋，横竖筋的间距及位置应符合设计要求。 　　（2）墙筋为双向受力钢筋，所有钢筋交叉点应逐点绑扎，竖筋搭接范围内，水平筋不少于三道。横竖筋搭接长度和搭接位置，符合设计图纸和施工规范要求。 　　（3）双排钢筋之间应绑间距支撑和拉筋，以固定钢筋间距和保护层厚度。支撑或拉筋可用φ6和φ8钢筋制作，间距600mm左右，用以保证双排钢筋之间的距离。 　　（4）在墙筋的外侧应绑扎或安装垫块，以保证钢筋保护层厚度。 　　（5）为保证门窗洞口标高位置正确，在洞口竖筋上画出标高线。门窗洞口要按设计要求绑扎过梁钢筋，锚入墙内长度要符合设计及规范要求。 　　（6）各连接点的抗震构造钢筋及锚固长度，均应按设计要求进行绑扎。 　　（7）配合其他工程安装预埋管件、预留洞口等，其位置、标高均应符合设计要求。 　　钢构抗震 　　1.进行动力学分析获得必须的侧向力。在计算前必须有最基本的结构要素，尤其是结构的自重和侧向传力体系要有明确的计划。最简单的动力学分析是底部剪力法。这通过计算各楼层的自重和分布计算得出。更为流行的是实用软件进行线性模态分析。模态分析依赖于结构的自重，侧向力单元的分布和刚度。 　　2.设计侧向传力单元。从动力学中获得的力需要考虑侧向力单元的.延性来折减。延性系数由规范规定。注意不能太保守设计。最为整个建筑的耗能结构，侧向单元只要满足侧向力计算即可。原因是截面过大会降低结构延性，并且所有其他的构件都会受到影响。确定截面后，需要计算出实际的延性。这是因为实际选取的截面会大于计算所要求的界面。所以实际延性会低于理论延性。 　　3.设计与侧向单元联接的柱和其他主要构件。为满足“强柱”的要求，使用最大可能（probabledemand）的侧向单元的力，即考虑侧向单元的极限承载力。 　　4.设计地基。如果地质良好，如岩石，可以在最后设计。 　　5.设计隔板。当然考虑是刚性的还是半刚性的。隔板的破毁将导致结构脆性破坏或倒塌，所以设计思路是不能屈服，必须在线性范围内。其涉及内容有支柱，弦，连接样式；剪切连接件等等。 　　【钢结构设计原理知识点】相关文章： 　　移动通信终端电源管理设计原理01-20 　　用负阻原理设计高稳定度VCO01-20 　　2016考研马原理知识点精讲：人与自然的关系04-14 　　物理课阿基米德原理的教案设计12-31 　　比例导引原理的三维模糊导引律设计11-12 　　基于功能原理创新的《机械设计学》课程教学改革10-23 　　功的原理习题04-26 　　dna亲子鉴定原理12-17 　　钢结构实习总结 -实习学习总结01-01 　　非接触式松耦合感应电能传输系统原理分析与设计01-20

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