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容许应力法和概率（极限状态）设计法在钢结构设计中的应用内容提要本文简要介绍了容许应力法、破坏阶段法、极限状态法、概率（极限状态）设计法四个结构设计理论，并且列出了我们经常用的容许应力法和概率（极限状态）设计法的实用表达式和参数选用，通过对上述两种方法参数的比较，总结出我们在工程施工中临时结构设计的实用办法和注意事项，以期望达到提高广大现场施工技术人员的设计水平的目的。
1、前言我们在钢结构设计中经常用到容许应力法和概率（极限状态）设计法，有些没有经验的技术人员在设计计算中经常将二者混淆，因此有必要将两种设计计算方法进行介绍和比较，供广大技术人员参考。
2、四种结构设计理论简述2.1、容许应力法容许应力法将材料视为理想弹性体，用线弹性理论方法，算出结构在标准荷载下的应力，要求任一点的应力，不超过材料的容许应力。
材料的容许应力，是由材料的屈服强度，或极限强度除以安全系数而得。
容许应力法的特点是：简洁实用，K值逐步减小；对具有塑性性质的材料，无法考虑其塑性阶段继续承载的能力，设计偏于保守；用K使构件强度有一定的安全储备，但K的取值是经验性的，且对不同材料，K值大并不一定说明安全度就高；单一K可能还包含了对其它因素（如荷载）的考虑，但其形式不便于对不同的情况分别处理（如恒载、活载）。
2.2、破坏阶段法设计原则是：结构构件达到破坏阶段时的设计承载力不低于标准荷载产生的构件内力乘以安全系数K。
破坏阶段法的特点是：以截面内力（而不是应力）为考察对象，考虑了材料的塑性性质及其极限强度；内力计算多数仍采用线弹性方法，少数采用弹性方法；仍采用单一的、经验的安全系数。
2.3、极限状态法极限状态法中将单一的安全系数转化成多个（一般为3个）系数，分别用于考虑荷载、荷载组合和材料等的不定性影响，还在设计参数的取值上引入概率和统计数学的方法（半概率方法）。
极限状态法的特点是：在可靠度问题的处理上有质的变化。
这表现在用多系数取代单一系数，从而避免了单一系数笼统含混的缺点。
容许应力法和概率（极限状态）设计法在钢结构设计中的应用内容提要本文简要介绍了容许应力法、破坏阶段法、极限状态法、概率（极限状态）设计法四个结构设计理论，并且列出了我们经常用的容许应力法和概率（极限状态）设计法的实用表达式和参数选用，通过对上述两种方法参数的比较，总结出我们在工程施工中临时结构设计的实用办法和注意事项，以期望达到提高广大现场施工技术人员的设计水平的目的。
1、前言我们在钢结构设计中经常用到容许应力法和概率（极限状态）设计法，有些没有经验的技术人员在设计计算中经常将二者混淆，因此有必要将两种设计计算方法进行介绍和比较，供广大技术人员参考。
2、四种结构设计理论简述、容许应力法容许应力法将材料视为理想弹性体，用线弹性理论方法，算出结构在标准荷载下的应力，要求任一点的应力，不超过材料的容许应力。
材料的容许应力，是由材料的屈服强度，或极限强度除以安全系数而得。
容许应力法的特点是：简洁实用，K 值逐步减小；对具有塑性性质的材料，无法考虑其塑性阶段继续承载的能力，设计偏于保守；用K使构件强度有一定的安全储备，但K的取值是经验性的，且对不同材料，K值大并不一定说明安全度就高；单一K可能还包含了对其它因素（如荷载）的考虑，但其形式不便于对不同的情况分别处理（如恒载、活载）。
、破坏阶段法设计原则是：结构构件达到破坏阶段时的设计承载力不低于标准荷载产生的构件内力乘以安全系数K。
破坏阶段法的特点是：以截面内力（而不是应力）为考察对象，考虑了材料的塑性性质及其极限强度；内力计算多数仍采用线弹性方法，少数采用弹性方法；仍采用单一的、经验的安全系数。
、极限状态法极限状态法中将单一的安全系数转化成多个（一般为3 个）系数，分别用于考虑荷载、荷载组合和材料等的不定性影响，还在设计参数的取值上引入概率和统计数学的方法（半概率方法）。
极限状态法的特点是：在可靠度问题的处理上有质的变化。
这表现在用多系数取代单一系数，从而避免了单一系数笼统含混的缺点。
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1、前言我们在钢结构设计中经常用到容许应力法和概率（极限状态）设计法，有些没有经验的技术人员在设计计算中经常将二者混淆，因此有必要将两种设计计算方法进行介绍和比较，供广大技术人员参考。
2、四种结构设计理论简述、容许应力法容许应力法将材料视为理想弹性体，用线弹性理论方法，算出结构在标准荷载下的应力，要求任一点的应力，不超过材料的容许应力。
材料的容许应力，是由材料的屈服强度，或极限强度除以安全系数而得。
容许应力法的特点是：简洁实用，K值逐步减小；对具有塑性性质的材料，无法考虑其塑性阶段继续承载的能力，设计偏于保守；用K使构件强度有一定的安全储备，但K的取值是经验性的，且对不同材料，K值大并不一定说明安全度就高；单一K可能还包含了对其它因素（如荷载）的考虑，但其形式不便于对不同的情况分别处理（如恒载、活载）。
、破坏阶段法设计原则是：结构构件达到破坏阶段时的设计承载力不低于标准荷载产生的构件内力乘以安全系数K。
破坏阶段法的特点是：以截面内力（而不是应力）为考察对象，考虑了材料的塑性性质及其极限强度；内力计算多数仍采用线弹性方法，少数采用弹性方法；仍采用单一的、经验的安全系数。
、极限状态法极限状态法中将单一的安全系数转化成多个（一般为3个）系数，分别用于考虑荷载、荷载组合和材料等的不定性影响，还在设计参数的取值上引入概率和统计数学的方法（半概率方法）。
极限状态法的特点是：在可靠度问题的处理上有质的变化。
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材料的容许应力，是由材料的屈服强度，或极限强度除以安全系数而得。
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2.2、破坏阶段法设计原则是：结构构件达到破坏阶段时的设计承载力不低于标准荷载产生的构件内力乘以安全系数K。
破坏阶段法的特点是：以截面内力（而不是应力）为考察对象，考虑了材料的塑性性质及其极限强度；内力计算多数仍采用线弹性方法，少数采用弹性方法；仍采用单一的、经验的安全系数。
2.3、极限状态法极限状态法中将单一的安全系数转化成多个（一般为3个）系数，分别用于考虑荷载、荷载组合和材料等的不定性影响，还在设计参数的取值上引入概率和统计数学的方法（半概率方法）。
极限状态法的特点是：在可靠度问题的处理上有质的变化。
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2.2、破坏阶段法设计原则是：结构构件达到破坏阶段时的设计承载力不低于标准荷载产生的构件内力乘以安全系数K。
破坏阶段法的特点是：以截面内力（而不是应力）为考察对象，考虑了材料的塑性性质及其极限强度；内力计算多数仍采用线弹性方法，少数采用弹性方法；仍采用单一的、经验的安全系数。
2.3、极限状态法极限状态法中将单一的安全系数转化成多个（一般为3个）系数，分别用于考虑荷载、荷载组合和材料等的不定性影响，还在设计参数的取值上引入概率和统计数学的方法（半概率方法）。
极限状态法的特点是：在可靠度问题的处理上有质的变化。
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2.2、破坏阶段法设计原则是:结构构件达到破坏阶段时的设计承载力不低于标准荷载产生的构件内力乘以安全系数K。
破坏阶段法的特点是:以截面内力(而不是应力)为考察对象，考虑了材料的塑性性质及其极限强度;内力计算多数仍采用线弹性方法，少数采用弹性方法;仍采用单一的、经验的安全系数。
2.3、极限状态法极限状态法中将单一的安全系数转化成多个(一般为3个)系数，分别用于考虑荷载、荷载组合和材料等的不定性影响，还在设计参数的取值上引入概率和统计数学的方法(半概率方法)。
极限状态法的特点是:在可靠度问题的处理上有质的变化。
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材料的容许应力，是由材料的屈服强度，或极限强度除以安全系数而得。
容许应力法的特点是：简洁实用，K值逐步减小；对具有塑性性质的材料，无法考虑其塑性阶段继续承载的能力，设计偏于保守；用K使构件强度有一定的安全储备，但K的取值是经验性的，且对不同材料，K值大并不一定说明安全度就高；单一K可能还包含了对其它因素（如荷载）的考虑，但其形式不便于对不同的情况分别处理（如恒载、活载）。
2.2、破坏阶段法设计原则是：结构构件达到破坏阶段时的设计承载力不低于标准荷载产生的构件内力乘以安全系数K。
破坏阶段法的特点是：以截面内力（而不是应力）为考察对象，考虑了材料的塑性性质及其极限强度；内力计算多数仍采用线弹性方法，少数采用弹性方法；仍采用单一的、经验的安全系数。
2.3、极限状态法极限状态法中将单一的安全系数转化成多个（一般为3个）系数，分别用于考虑荷载、荷载组合和材料等的不定性影响，还在设计参数的取值上引入概率和统计数学的方法（半概率方法）。
钢结构设计原理习题集及答案第一章绪论练习题一、简答题1．简述钢结构的特点和应用范围。
答：特点：（1）承载能力大；（2）稳妥可靠；（3）便于工业化生产，施工周期短；（4）密闭性好；耐热但不耐火；（5）耐腐蚀性差；（6）容易产生噪音应用范围：（1）承受荷载很大或跨度大，高度大的结构；（2）承受动力荷载作用或经常移动的结构；（3）经常拆装的拼装式结构；（4）对密闭性要求高的结构；（5）高温车间或需承受一定高温的结构；（6）轻型结构2．试举例说明钢结构的主要发展趋势。
答：（1）高性能钢材的研制；（2）设计方法和计算理论的改进；（3）结构形式的革新第二章钢结构的材料练习题一、单项选择题1、在构件发生断裂破坏前，有明显先兆的情况是__ B___的典型特征。
(A) 脆性破坏(B)塑性破坏(C) 强度破坏(D) 失稳破坏2、钢材的设计强度是根据_ C__确定的。
(A) 比例极限(B)弹性极限(C) 屈服点(D) 极限强度3、结构工程中使用钢材的塑性指标，目前最主要用_ D__表示。
(A) 流幅(B)冲击韧性(C) 可焊性(D) 伸长率4、钢材经历了应变硬化（应变强化）之后?__ A___。
(A) 强度提高(B)塑性提高(C) 冷弯性能提高(D) 可焊性提高5、下列因素中_ A__与钢构件发生脆性破坏无直接关系。
(A) 钢材屈服点的大小(B) 钢材含碳量(C) 负温环境(D) 应力集中6、当温度从常温下降为低温时，钢材的塑性和冲击韧性_ B__。
(A) 升高(B) 下降(C) 不变(D) 升高不多7、钢材的力学性能指标，最基本、最主要的是_ C _时的力学性能指标。
(A) 承受剪切(B) 承受弯曲(C) 单向拉伸(D) 两向和三向受力二、名词解释1．应力集中和残余应力答：（1）应力集中：实际结构中不可避免的存在孔洞、槽口、截面突然改变以及钢材内部缺陷等，此时截面中的应力分布不再保持均匀，不仅在孔口边缘处会产生沿力作用方向的应力高峰，而且会在孔口附近产生垂直于力的作用方向的横向应力，甚至会产生三向拉应力；（2）残余应力：在浇注、轧制和焊接加工过程中，因不同部位钢材的冷却速度不同，或因不均匀加热和冷却而产生。
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1、前言我们在钢结构设计中经常用到容许应力法和概率（极限状态）设计法，有些没有经验的技术人员在设计计算中经常将二者混淆，因此有必要将两种设计计算方法进行介绍和比较，供广大技术人员参考。
2、四种结构设计理论简述、容许应力法容许应力法将材料视为理想弹性体，用线弹性理论方法，算出结构在标准荷载下的应力，要求任一点的应力，不超过材料的容许应力。
材料的容许应力，是由材料的屈服强度，或极限强度除以安全系数而得。
容许应力法的特点是：简洁实用，K值逐步减小；对具有塑性性质的材料，无法考虑其塑性阶段继续承载的能力，设计偏于保守；用K使构件强度有一定的安全储备，但K的取值是经验性的，且对不同材料，K值大并不一定说明安全度就高；单一K可能还包含了对其它因素（如荷载）的考虑，但其形式不便于对不同的情况分别处理（如恒载、活载）。
、破坏阶段法设计原则是：结构构件达到破坏阶段时的设计承载力不低于标准荷载产生的构件内力乘以安全系数K。
破坏阶段法的特点是：以截面内力（而不是应力）为考察对象，考虑了材料的塑性性质及其极限强度；内力计算多数仍采用线弹性方法，少数采用弹性方法；仍采用单一的、经验的安全系数。
、极限状态法极限状态法中将单一的安全系数转化成多个（一般为3个）系数，分别用于考虑荷载、荷载组合和材料等的不定性影响，还在设计参数的取值上引入概率和统计数学的方法（半概率方法）。
容许应力法和概率（极限状态）设计法在钢结构设计中的应用中铁五局集团公司经营开发部肖炳忠内容提要本文简要介绍了容许应力法、破坏阶段法、极限状态法、概率（极限状态）设计法四个结构设计理论，并且列出了我们经常用的容许应力法和概率（极限状态）设计法的实用表达式和参数选用，通过对上述两种方法参数的比较，总结出我们在工程施工中临时结构设计的实用办法和注意事项，以期望提高广大现场施工技术人员的设计水平的目的。
1、前言我们在钢结构设计中经常用到容许应力法和概率（极限状态）设计法，有些没有经验的技术人员在设计计算中经常将二者混淆，因此有必要将两种设计计算方法进行介绍和比较，供广大技术人员参考。
2、四种结构设计理论简述2.1、容许应力法容许应力法将材料视为理想弹性体，用线弹性理论方法，算出结构在标准荷载下的应力，要求任一点的应力，不超过材料的容许应力。
材料的容许应力，是由材料的屈服强度，或极限强度除以安全系数而得。
容许应力法的特点是：简洁实用，K值逐步减小；对具有塑性性质的材料，无法考虑其塑性阶段继续承载的能力，设计偏于保守；用K使构件强度有一定的安全储备，但K的取值是经验性的，且对不同材料，K值大并不一定说明安全度就高；单一K可能还包含了对其它因素（如荷载）的考虑，但其形式不便于对不同的情况分别处理（如恒载、活载）。
2.2、破坏阶段法设计原则是：结构构件达到破坏阶段时的设计承载力不低于标准荷载产生的构件内力乘以安全系数K。
破坏阶段法的特点是：以截面内力（而不是应力）为考察对象，考虑了材料的塑性性质及其极限强度；内力计算多数仍采用线弹性方法，少数采用弹性方法；仍采用单一的、经验的安全系数。
2.3、极限状态法极限状态法中将单一的安全系数转化成多个（一般为3个）系数，分别用于考虑荷载、荷载组合和材料等的不定性影响，还在设计参数的取值上引入概率和统计数学的方法（半概率方法）。
极限状态法的特点是：在可靠度问题的处理上有质的变化。
钢结构设计方法一、工程结构的设计方法经历了经验定值设计法、半经验半概率设计法和概率极限状态设计法三个阶段。
目前国际上关于工程结构设计普遍采用概率极限状态设计法。
我国也是以概率极限状态设计法进行钢结构设计。
所谓以概率极限状态设计法进行钢结构设计，就是以结构概率可靠度为基础，以确定荷载和确定结构抗力为形式的结构设计方法。
这种设计方法既方便，又具有明确的概率可靠度意义。
钢结构设计方法采用以概率理论为基础的极限状态设计法（疲劳计算除外）。
二、钢结构设计方法对于承重结构来说，有以下两种极限状态设计方法：1.承载力极限状态设计方法定义：对应于结构或构件达到最大承载能力或达到不适于继续承载的最大塑性变形。
当结构或结构构件出现下列状态之一时，即认为超过了承载能力极限状态：（1）整个结构或结构的一部分作为刚体失去平衡(如倾覆等)；（2）结构构件或连接因材料强度被超过而破坏(包括疲劳破坏)，或因过度的塑性变形而不适于继续承载；（3）结构转变为机动体系；（4）结构或结构构件丧失稳定(如压屈等）。
2.正常使用极限状态设计方法定义：对应于结构或构件达到正常使用或耐久性能的某项规定限值的情况。
当结构或结构构件出现下列状态之一时，即认为超过了正常使用极限状态：（1）影响正常使用或外观的变形；（2）影响正常使用或耐久性能的局部损坏(包括裂缝)；（3）影响正常使用的振动；（4）影响正常使用的其它特定状态。
承载力极限状态与正常使用极限状态相比，前者可能导致人身伤亡和大量的财产损失，而后者对生命的危害则较小，主要是引起人们的不适，所以也应该给予足够的重视。
三、结构设计必须足够可靠、经济合理。
下面述说一下可靠度应满足的功能要求：可靠是指结构必须满足下列各项功能要求：（1）能承受在正常施工和正常使用时可能出现的各种作用；（2）在正常使用时具有良好的工作性能；（3）在正常维护下具有足够的耐久性能；（4）在偶然事件发生时及发生后，仍能保持必需的整体稳定性，不致倒塌。
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1、前言我们在钢结构设计中经常用到容许应力法和概率（极限状态）设计法，有些没有经验的技术人员在设计计算中经常将二者混淆，因此有必要将两种设计计算方法进行介绍和比较，供广大技术人员参考。
2、四种结构设计理论简述2.1、容许应力法容许应力法将材料视为理想弹性体，用线弹性理论方法，算出结构在标准荷载下的应力，要求任一点的应力，不超过材料的容许应力。
材料的容许应力，是由材料的屈服强度，或极限强度除以安全系数而得。
容许应力法的特点是：简洁实用，K值逐步减小；对具有塑性性质的材料，无法考虑其塑性阶段继续承载的能力，设计偏于保守；用K使构件强度有一定的安全储备，但K的取值是经验性的，且对不同材料，K值大并不一定说明安全度就高；单一K可能还包含了对其它因素（如荷载）的考虑，但其形式不便于对不同的情况分别处理（如恒载、活载）。
2.2、破坏阶段法设计原则是：结构构件达到破坏阶段时的设计承载力不低于标准荷载产生的构件内力乘以安全系数K。
破坏阶段法的特点是：以截面内力（而不是应力）为考察对象，考虑了材料的塑性性质及其极限强度；内力计算多数仍采用线弹性方法，少数采用弹性方法；仍采用单一的、经验的安全系数。
2.3、极限状态法极限状态法中将单一的安全系数转化成多个（一般为3个）系数，分别用于考虑荷载、荷载组合和材料等的不定性影响，还在设计参数的取值上引入概率和统计数学的方法（半概率方法）。
钢结构设计方法一、工程结构的设计方法经历了经验定值设计法、半经验半概率设计法和概率极限状态设计法三个阶段。
目前国际上关于工程结构设计普遍采用概率极限状态设计法。
我国也是以概率极限状态设计法进行钢结构设计。
所谓以概率极限状态设计法进行钢结构设计，就是以结构概率可靠度为基础，以确定荷载和确定结构抗力为形式的结构设计方法。
这种设计方法既方便，又具有明确的概率可靠度意义。
钢结构设计方法采用以概率理论为基础的极限状态设计法（疲劳计算除外）。
二、钢结构设计方法对于承重结构来说，有以下两种极限状态设计方法：1.承载力极限状态设计方法定义：对应于结构或构件达到最大承载能力或达到不适于继续承载的最大塑性变形。
当结构或结构构件出现下列状态之一时，即认为超过了承载能力极限状态：（1）整个结构或结构的一部分作为刚体失去平衡(如倾覆等)；（2）结构构件或连接因材料强度被超过而破坏(包括疲劳破坏)，或因过度的塑性变形而不适于继续承载；（3）结构转变为机动体系；（4）结构或结构构件丧失稳定(如压屈等）。
2.正常使用极限状态设计方法定义：对应于结构或构件达到正常使用或耐久性能的某项规定限值的情况。
当结构或结构构件出现下列状态之一时，即认为超过了正常使用极限状态：（1）影响正常使用或外观的变形；（2）影响正常使用或耐久性能的局部损坏(包括裂缝)；（3）影响正常使用的振动；（4）影响正常使用的其它特定状态。
承载力极限状态与正常使用极限状态相比，前者可能导致人身伤亡和大量的财产损失，而后者对生命的危害则较小，主要是引起人们的不适，所以也应该给予足够的重视。
三、结构设计必须足够可靠、经济合理。
下面述说一下可靠度应满足的功能要求：可靠是指结构必须满足下列各项功能要求：（1）能承受在正常施工和正常使用时可能出现的各种作用；（2）在正常使用时具有良好的工作性能；（3）在正常维护下具有足够的耐久性能；（4）在偶然事件发生时及发生后，仍能保持必需的整体稳定性，不致倒塌。
容许应力法和概率极限状态设计法在钢结构设计中的应用容许应力法是一种基于应力的设计方法，它通过对结构中各个构件所受内力应力进行计算，然后与材料的允许应力进行比较，以判断结构的安全性。
该方法适用于小型和简单的结构，包括单独构件的设计。
容许应力法的设计理念是保证结构在规定的使用寿命期内不会超过材料的应力极限。
在设计过程中，需要根据结构的几何尺寸、纵横向等各向异性和不均一性的荷载和边界条件，使用经验公式和理论计算方法确定结构的内力和应力。
通过与允许应力进行比较，可以确定结构是否安全。
然而，容许应力法只考虑了结构的强度，没有考虑结构在使用寿命内的可靠性。
因此，为了提高设计质量和结构可靠性，概率极限状态设计法被引入。
概率极限状态设计法是基于概率论和结构可靠性理论的一种设计方法，它能够将结构的强度和使用寿命可靠性相结合。
与容许应力法不同，概率极限状态设计法是通过考虑结构内力和材料强度的随机变化，确定结构在使用寿命期内的失效概率。
它同时考虑了材料和几何尺寸的不确定性以及荷载和边界条件的变异性。
在设计中，通过对材料和结构的随机变量建模，使用概率论和统计方法进行计算和分析，并利用可靠度指标对结构的可靠性进行评估和控制。
概率极限状态设计法的应用范围更广，适用于各种规模和复杂度的结构设计。
它可以确保结构在使用寿命期内的可靠性，并能够包括不同的荷载和边界条件的影响。
与容许应力法相比，概率极限状态设计法更能满足结构设计的要求，提高了结构的安全性和可靠性。
总之，容许应力法和概率极限状态设计法是钢结构设计中常用的两种方法。
它们分别从强度和可靠性的角度考虑结构的设计，在不同情景下都有各自的优势和应用。
在实际设计中，工程师可以根据具体的项目要求和工程特点，选择合适的设计方法，以确保结构的安全和可靠性。
简述建筑钢结构工程设计及其注意事项摘要：建筑行业的飞速发展，使得施工手段越发丰富多元化，与此同时建筑工程项目结构处理方式逐渐增多。
钢结构施工处理作为一种较为常见的类型，其在实际应用中不仅提升了建筑项目的整体质量，并且契合了环保理念，具有较为广阔的发展前景。
然而，惊喜与难题一同到来，虽然钢结构应用价值较高，但是在设计中如果无法确保方案合理，将产生各种安全隐患，对建筑造成恶劣的影响。
故此，强化钢结构工程设计至关重要。
关键词：建筑；钢结构；工程设计；注意事项引言建筑工程的建设，不可或缺的结构便是钢结构，相应的设计与工程建设的质量有着直接关系。
很多建筑自身的重量，因此，对其承载负荷标准要求非常高。
所以，在对钢结构工程开展的设计工作，需要细致并且严谨，这样才能提升施工效率，使得工程综合效益得到提升，强化建筑的建设质量。
本文针对建筑钢结构工程设计及其注意事项给出了如下分析。
一、钢结构工程设计的基本要求1.1钢构件材料选用在结构设计中，为使钢结构的材料特性能充分发挥出来，在方案设计阶段，选用合适的钢材，不但能确保结构的安全性能，还能方便制作和安装，同时也能使建设成本更加经济。
根据GB50017—2017《钢结构设计标准》，选用材料可归纳为以下几点。
（1）所有承重构件的钢材应具有抗拉强度、伸长率、屈服强度和硫、磷含量的合格性保证，对焊接材料还要具有碳含量的合格保证。
（2）焊接承重构件以及重要的非焊接承重构件的钢材应具有冷弯试验的合格保证。
（3）对需要验算疲劳的结构，还应分别按照当地环境条件，具有相应的冲击韧性的合格保证。
（4）对布置有大吨位起重机（不小于50t）的中级及以上工作制的起重机，也应满足冲击韧性的要求。
（5）对于厚度大于40mm的厚钢板，材料还应有Z向性能的保证。
正确选用材料，遵循技术可靠、经济合理的原则，结合结构的重要性、荷载特征、结构形式、应力状态、连接方法、工作环境、材料厚度和价格因素，选用合适的钢材牌号和材性保证项目。
容许应力法和概率极限状态设计法在钢结构设计中的应用
1、前言
我们在钢结构设计中经常用到容许应力法和概率（极限状态）设计法，有些没有经验
的技术人员在设计计算中经常将二者混淆，因此有必要将两种设计计算方法进行介绍和比较，供广大技术人员参考。
2、四种结构设计理论简述
2.1、容许应力法
容许应力法将材料视为理想弹性体，用线弹性理论方法，算出结构在标准荷载下的应力，要求任一点的应力，不超过材料的容许应力。
材料的容许应力，是由材料的屈服强度，或极限强度除以安全系数而得。
容许应力法的特点是：
简洁实用，K值逐步减小；
对具有塑性性质的材料，无法考虑其塑性阶段继续承载的能力，设计偏于保守；
用K使构件强度有一定的安全储备，但K的取值是经验性的，且对不同材料，K值大
并不一定说明安全度就高；
单一K可能还包含了对其它因素（如荷载）的考虑，但其形式不便于对不同的情况分
别处理（如恒载、活载）。
2.2、破坏阶段法
设计原则是：结构构件达到破坏阶段时的设计承载力不低于标准荷载产生的构件内力
乘以安全系数K。
破坏阶段法的特点是：
以截面内力（而不是应力）为考察对象，考虑了材料的塑性性质及其极限强度；
内力计算多数仍采用线弹性方法，少数采用弹性方法；
仍采用单一的、经验的安全系数。
2.3、极限状态法
极限状态法中将单一的安全系数转化成多个（一般为3个）系数，分别用于考虑荷载、荷载组合和材料等的不定性影响，还在设计参数的取值上引入概率和统计数学的方法（半概率方法）。
极限状态法的特点是：
在可靠度问题的处理上有质的变化。
这表现在用多系数取代单一系数，从而避免了单一系数笼统含混的缺点。
继承了容许应力法和破坏阶段法的优点；
在结构分析方面，承载能力状态以塑性理论为基础；正常使用状态以弹性理论为基础；
对于结构可靠度的定义和计算方法还没法给予明确回答。
2.4、概率（极限状态）设计法
该方法的设计准则是：对于规定的极限状态，荷载引起的荷载效应（结构内力）大于抗力（结构承载力）的概率（失效概率）不应超过规定的限值。
概率（极限状态）设计法的特点是：
继承了极限状态设计的概念和方法，但进一步明确提出了结构的功能函数和极限状态方程式，及一套计算可靠指标和推导分项系数的理论和方法；
设计表达式仍可继续采用分项安全系数的形式，以便与以往的设计方法衔接，但其中的系数是以一类结构为对象，根据规定的可靠指标，经概率分析和优化确定的。
3、容许应力法和概率（极限状态）设计法的实用表达式
3.1、容许应力法的实用表达式及容许应力计算规定
1）容许应力法的实用表达式为：
σ≤［σ］
式中：
σ——结构在标准荷载下的应力；
〔σ］——材料的容许应力，是由材料的屈服强度，或极限强度除以安全系数而得。
2）《桥规》规定热扎钢材基本容许应力的安全系数采用1.7，铸钢基本容许应力的安全系数采用1.85，这是根据多年经验规定的，没有用概率方法来计算合理的安全系数。
（TB_10002.2-2005《铁路桥梁钢结构设计规范》能够查到各种刚才的容许应力值）
轴向容许应力［σ］=σs/k
弯曲容许应力［σw］=1.05［σ］
剪切容许应力［τ］=0.6［σ］
端部承压容许应力(磨光顶紧)=1.5［σ］
其中：σs为钢材的屈服强度。
3）《工民建钢结构设计规范》TJ17-74从结构极限状态分析计算。
按承载能力极限状态分析计算时，采用荷载系数K1、材料系数K2，和调整系数K3组成的安全系数体系。
轴向容许应力［σ］=σs/（k1K2K3）=σs/k
荷载系数K1考虑荷载的变动性，恒载的变动性小，K1大约为1.1~1.2，活载变动性大，K1大约为1.2~1.3，TJ17-74中取平均值K1=1.23。
材料系数K2考虑钢材强度指标的变动性，A3钢取K2=1.143，16Mn钢取K2=1.176。
调整系数K3考虑荷载的特殊变异及特殊工作条件等因素，如果荷载系数K1的实际平均值超出1.23达5％以上，就取大于1的调整系数K3；对于施工脚手架，根据经验取K3=1.1左右；情况不特殊时K3=1.0。
TJ17-74中安全系数是按半概率法分析的，只在定材料系数K2时进行了统计和概率计算。
A3钢的安全系数K=K1K2K3=1.23×1.143×1.0=1.41
16Mn钢的安全系数K=K1K2K3=1.23×1.176×1.0=1.45
弯曲容许应力［σw］=［σ］
剪切容许应力［τ］=0.6［σ］
端部承压容许应力(磨光顶紧)=1.5［σ］
3.2、概率（极限状态）设计法的实用表达式
《建筑结构设计统一标准》规定，对承载能力极限状态，采用荷载效应基本组合进行强度和稳定性设计时，极限状态设计实用表达式为：
式中：
γ0——结构重要性系数，对安全等级为一级、二级、三级的结构物可分别取1.1、1.0、0.9；
γG——永久荷载分项系数，一般采用1.2，当永久荷载效应对结构构件承载力有利时，宜采用1.0；
γQ1，γQi——第一个和其它第i个可变荷载分项系数，一般情况下采用1.4，当楼面均布可变荷载标准值大于或等于4KN/m2时，其分项系数取1.3；
G K——永久荷载的标准值；
Q1k——第一个可变荷载的标准值，该可变荷载标准值的效应大于其它任意第i个可变荷载标准值的效应；
Q iK——其它第i个可变荷载标准值；
C G、C Q1、C Qi——永久荷载、第一个可变荷载和其它第i个可变荷载的荷载效应系数，即由相应的单位荷载在结构构件内产生的内力；
ψCi——第i个可变荷载组合系数，当风荷载与其它荷载组合时，采用0.6，其它情况采用1.0；
R（·）——结构构件的抗力函数；
γR——结构构件抗力分项系数，其值应符合各类材料的结构设计规范的规定，《钢结构设计规范》（GBJ17-88）把屈服强度的标准值除以钢材抗力分项系数1.087,得钢材的强度设计值。
f K——材料强度的标准值；
a K——几何参数的标准值。
上式可改写为容许应力法相似的表达式：
式中：
σGd——永久荷载的设计值G d在结构构件截面或连接中产生的应力，而G d=γG G K；
σQ1d——第一个可变荷载的设计值Q1d在结构构件截面或连接中产生的应力（该应力大于其它任意第i个可变荷载设计值产生的应力），而Q1d=γQ1Q1k；
σQid——其它第i个可变荷载的设计值Q id在结构构件截面或连接中产生的应力，而
Q id=γQi Q ik；
f——结构构件和连接强度的设计值；f=f K/γR；
其它符号意义同上。
4、容许应力法和概率（极限状态）设计法实用表达式计算结果比较
在
式中，左端引入了结构重要性系数γ0；永久荷载分项系数γG，第一个和其它第i个可变荷载分项系数γQ1，γQi，第i个可变荷载组合系数ψCi，如果将荷载系数、荷载组合系数统一取一个综合系数γh，则γh＜1.4；右式中f=f K/γR；
上式可变换为
γ0γhσ≤f K/γR
再变换为σ≤f K/（γ0γhγR）
上式与容许应力法的表达式σ≤〔σ〕=σs/k相似
f K、σs均表示钢材的屈服强度，f K＝σs
上式中γ0≤1.1,γh＜1.4,γR=1.087
则γ0γhγR＜1.0×1.4×1.087＝1.67，与《桥规》中的K=1.7基本相等，比TJ17-74中A3钢的安全系数K=1.41和16Mn钢的安全系数K=1.45要大，也就是说，如果在概率（极限状态）设计法中，取γ0＝1.1,γh＝1.4,γR=1.087，其安全储备和《桥规》中的容许应力法基本相同，而比TJ17-74中的容许应力法要大，因此我们采用概率（极限状态）设计法取γ0＝1.1,γh＝1.4,γR=1.087进行设计计算是偏于保守的。
5、结论
1）《桥规》考虑活载发展的需要而预留活载发展系数，其值接近1.2，采用《桥规》设计临时结构是偏于保守的。
2）我们在工程施工的临时结构设计中，可采用容许应力法或概率（极限状态）设计法。
对于一般结构可采用容许应力法TJ17-74《工民建钢结构设计规范》中规定的容许应力，或概率（极限状态）设计法中取γ0＝1.0、γh＝1.3；对于重要结构可采用容许应力法《桥规》中规定的容许应力，或概率（极限状态）设计法中取γ0＝1.1、γh＝1.4。
按上述两种方法设计，效果等同。
3）在基层技术人员设计计算中，有时将容许应力法和概率（极限状态）设计法混淆，在将设计荷载取标准荷载按容许应力法计算时，而错误地把概率（极限状态）设计法中的材料强度设计值认为是容许应力法中的容许应力。
4）在设计中应牢记容许应力法的设计荷载等于荷载标准值组合，而概率（极限状态）设计法的设计荷载是荷载标准值与结构重要性系数、荷载分项系数、可变荷载的组合系数的一个组合值，其值大约介于1.30~1.54倍荷载标准值之间；而材料的强度设计值约为《桥规》中规定的容许应力的1.56倍，约为TJ17-74中规定的容许应力的1.30倍。
