鋼結構基本原理第一章概述

2021-03-04 09:50:03 字數 1908 閱讀 4823

第一章概述

1. 1 鋼結構的特點和應用

1.1.1 鋼結構的特點

1. 概念

用鋼板、熱軋型鋼或冷加工成型的薄壁型鋼製造而成的。

2. 特點:

1)強度高、塑性韌性好。

強度高:適用於跨度大、載荷大構件和結構(構件載面小且壁薄)穩定性問題。

塑性好:不因超載而突然斷裂。

韌性好:對動力荷載適應性強(抗震效能)

a、鋼結構質量輕,相應**力減小(結構本身質量輕一半,**烈度下降一半); b、高層建築用鋼框架-剪力牆體系時,混凝土牆破損不會波及鋼框架。 c、高層建築用鋼筋混凝土框架,混凝土牆破損會影響剛架。d、鋼結構震後修復容易。

抗拉效能強於抗壓性能(混凝土鮮明對比)

2)材質均勻,和力學計算假定相符。

內部組織接近勻質和各向同性,一定應力幅度內幾乎完全彈性,實際受力情況與工程力學相符。

3)製造簡單,施工周期短。

4)質量輕、強度與質量比大。

同跨:鋼結構是混凝土的1/3-1/4,冷彎壁薄鋼結構是1/10。

質輕屋蓋:積灰荷載,風載影響大。

5)耐腐蝕性差

6)耐熱不耐火:100度輻射熱大於150度需要設隔熱層。不耐火,噴射石棉或用石膏板等。

1.1.2 應用範圍

1) 大跨度結構:

跨大,自重在載荷中佔比重大,減輕自重效果顯著。

經濟效益:24公尺預應力鋼筋混凝土屋架,造價60℅-70℅,30公尺。

大型體育館斜拉橋900公尺西陵峽懸索橋、1385公尺江陰懸索橋。

2) 重型廠房結構:吊車起重量大,作業繁重。鋼結構主要是做承重骨架,如寶山鋼鐵公司主廠房。

3) 受動力荷載影響的結構:主要指設有大氣錘或其它動力裝置的廠房。韌性好。

4) 可拆卸結構。

5) 高聳結構和高層建築:塔架和桅杆,上海金茂大廈365公尺。

6) 容器和其它構築物:鋼板容器(密封耐壓高)。構築物:管道支架,採油塔架等構件。

7) 輕型鋼結構:荷載輕,小跨結構。

8) 其它:地基條件差:高度不大,減少自重降低造價,地價高占地面積小等。

1. 2 鋼結構建造過程和內在缺陷

1.2.1 鋼結構建造過程

工廠製造,工地安裝。

工廠製造(見書)

1.2.2 鋼結構缺陷

1.幾何缺陷:直杆初彎曲,桿件長度。

力學分析理想化,直杆,軸線、幾何直線,垂直地面柱子完全鉛直。實際有矢度

2.材料缺陷。

1.3 鋼結構組成原理

鋼結構應用範圍除容器外分為跨越結構和高聳結構。

1.3.1 跨越結構

典型結構:支在鋼筋混凝土橋墩上桁架橋。(圖見書)

單廠屋蓋用平面屋架和支撐體系組成,與桁架橋相似,但桁架榀數多,水平支撐只在一部分桁架間設定,未設的桁架用縱向構件連線。

1.3.2 高聳結構

(a) 小於20層,兩方向梁與拄剛性連線,無支撐。

(b) ,(c)大於20層,風載主要,以構件抵抗水平荷載,不夠要加支撐或剪力牆。

(d)100層左右,筒體結構。

1.4 鋼結構極限狀態和概率極限狀態(見書)

極限狀態(承載能力極限狀態、正常使用極限狀態)

強度破壞

概率極限狀態設計法。

1.5 鋼結構發展

體現在:採用高效能鋼材,深入了解和掌握結構真實極限狀態,開發新結構形式和提高鋼結構製造工藝水平。

高效能:強度、塑性韌性要求(屈服強度不隨厚度增加而下降,屈服強度不僅有下限,還有上限)

真實極限狀態:結構承載能力設計,利用合理。

新截面形狀、冷彎型鋼,連線件極限,整體極限狀態

新結構形式:大跨度結構形式(索膜結構、張拉整體結構)

預應力技術應用

雜交形式(1結構雜交:索和拱配合使用雜交結構2材料雜交:鋼筋混凝土、壓型鋼板混凝土、鋼與混凝土組合)

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