钢结构-1绪论

称结构可靠性指标
（4）概率极限状态设计表达式
将 Z Байду номын сангаас S
Z
2 R
2 S
改写为
R S
➢1989~ ：采用以概率论为基础的极限状态设计 法
1、总安全系数容许应力法
fy 实际应 安力 全 k 1 .4 系 ~ 1 .7数
k
缺点：安全系数凭工程经验确定的一定值，这样，
各种构件的可靠性将不能保证比较一致的水平。
2、三系数极限状态设计法（了解）
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
1. 强度高，结构自重轻（轻质高强）★ 2. 制作简便，施工工期短★ 3. 塑性、韧性好★ 4. 材料均质，各向力学性能相同★ 5. 密闭性好 6. 耐腐蚀性差 7. 耐热不耐火★ 8. 低温下显脆性（低温冷脆）
1.2 钢结构的特点
1. 轻质高强 Q235钢 密度：7850kg/m3 强度：235N/mm2 C30混凝土 密度：2450kg/m3 强度：14.3N/mm2
– 安全性 – 适用性 – 耐久性
2）、结构作用 作用效应 结构构件抗力
➢ 结构作用：施加在结构上的各种荷载及引起外加变形或约
束变形的原因（如荷载、基础下沉、温度变化、焊接等）
➢ 作用：
• 永久作用 • 可变作用 • 偶然作用
➢ 作用效应（S）:结构作用引起结构或构件的内力（轴、
弯、剪）和变形（挠度、转角）。
s
k
k k1k2k3
缺点：各种载荷并不相同，各种构件承受荷载的
情 况也不一定相同，构件的几何尺寸变异并不完
全一致，采用统一的安全系数显然不可能获得相 同的安全度。

第1章
绪 论
Chapter 1 Preface to Steel Structure
世界贸易中心南侧大楼被撞过程
钢结构原理及设计Design Principles of Steel Structure
第1章
绪 论
Chapter 1 Preface to Steel Structure
世界贸易中心北塔开始倒塌
第1章
1 钢结构的发展简史
绪 论
Chapter 1 Preface to Steel Structure
• 古代
•钢(steel)是铁碳合金，人类采用钢结构的历史和炼铁、炼 钢技术的发展是密不可分的。 •早在公元前2000年左右，在人类古代文明的发祥地之一 的 美索不达米亚平原（位于现代伊拉克境内的幼发拉底河和 底格里斯河之间）就出现了早期的炼铁术 。 • 早在战国时期，我国的炼铁技术已很盛行。 •我国是最早用钢铁建造承重结构的国家 1.铁桥墩(始皇) 2.铁链桥 钢结构原理及设计Design Principles of Steel Structure 3.铁塔
主材建造的工程结构，如房屋、
结构：基本构件组 成的受力体系， 建筑物(构筑物) 的骨架
钢结构是土木工程 的主要结构形式之一。 钢结构与钢筋混凝土结 构、砌体结构等都属于 按材料划分的工程结构 的不同分支。
桥梁等，称为钢结构。
钢结构原理及设计Design Principles of Steel Structure
第一座钢结构大厦。 芝加哥是美国摩天大楼的发 源地，从此人们建造的房屋越来 越高，结构和功能都同传统建筑 相比发生了非常大的改变。
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钢结构稳定理论
§1-2 稳定问题分类
2021年4月28日星期三
1）按平衡状态分
❖ 理想轴压或压弯构件或结构的稳定(perfect)
钢结构稳定理论
2021年4月28日星期三
又称：分岔失稳或第一类稳定问题(bifurcation instability) 定义：由原来的平衡状态变为一种新的微弯（或微扭）
18号普通工字钢 焊接H型钢
钢结构稳定理论
轻型热轧H型钢
2021年4月28日星期三
具有火焰切割边的 厚板焊接H型钢 焊接H型钢
焊接箱形截面
钢结构稳定理论
2021年4月28日星期三
等边角钢
钢结构稳定理论
焊接T形截面
2021年4月28日星期三
焊接圆管半个圆周截面纵向和沿壁厚环向残余应力
钢结构稳定理论
破坏原因：波纹拱的畸变屈曲没有给予很好的考虑。
钢结构稳定理论
破坏后
2021年4月28日星期三
钢结构稳定理论
2021年4月28日星期三
❖ 宁波某轻钢门式刚架施工阶段倒塌。 破坏原因：施工顺序不当、未设置必要的支撑等。
钢结构稳定理论
2021年4月28日星期三
我国其它一些地方的门式刚架也发生过倒塌事故，从设计、 制作、到安装阶段都有可能出现问题。
2、陈绍蕃，钢结构稳定设计指南，中国建筑工业出版 社，2004.
3、吕烈武、沈世钊、沈祖炎、胡学仁，钢结构构件稳 定理论，中国建筑工业出版社，1983.
4、钟善桐，钢结构稳定设计，中国建筑工业出版社， 1991.
钢结构稳定理论
2021年4月28日星期三
基础知识：
1、材料力学 2、结构力学（静力、动力、稳定） 3、钢结构/钢结构设计原理

二 极限状态设计法(limit-state design method)
极限状态设计法问世于20世纪50年代。它将变异性的设计 参数采用概率分析引入结构设计中。根据应用概率分析的程度 分为三种水准。即半概率极限状态设计法、近似概率极限状态 设计法和全概率极限状态设计法。目前，钢结构设计方法采用 的是近似概率极限状态设计法，有时也称为概率极限状态设计 法。
1ห้องสมุดไป่ตู้2钢结构的应用范围
站在现代建筑结构技术的发展前沿，可以说世 界上没有不能实现的结构，只有不合理的结构。根 据钢结构本身的特点，结合我国国民经济的发展， 钢结构在土木工程领域合理的应用范围大致如下：
1.工业厂房(industrial factory building)
工业厂房可分为轻型、中型和重型工业厂房，主要根 据是否设臵吊车以及吊车吨位的大小和运行频繁程度而定 。例如，炼钢车间、锻压车间等。近年来，轻型门式刚架 结构在工业厂房中的应用十分普遍。
7.其他构筑物
如高炉、运输通廊、栈桥、管道支架等。
1.3钢结构的设计方法
钢结构设计应遵循的一般原则是‚技术先 进、经济合理、安全适用、确保质量‛。钢结 构的设计方法可分为容许应力法和极限状态设 计法两种。分述如下：
一 容许应力法(allowable stress method)
“容许应力法‛也称为‚安全系数法‛或‚定值法‛。 即将影响结构设计的诸因素取为定值，采用一个凭经验选 定的安全系数来考虑设计诸因素变异的影响，以衡量结构 的安全度。其表达式为： (1-1)
n 0 G SGk Q1 SQ1k Qi ci SQik i 2
n 0 G S Gk Qi ci S Qik i 1