钢结构设计基础知识.doc

《钢结构》课程教案首页(表格式) 班级科目课的类型学时数 40 教学内容一、概述、连接、钢梁、钢柱及压杆、钢桁架重点钢结构焊接连接计算钢梁的稳定钢柱的整体及局部稳定难点焊接应力及变形钢梁失稳的原因及防止失稳的措施,格构柱的局部稳定教学目的使学生了解基本构件的设计理论及计算方法,同时,清楚构件的连接计算,及稳定计算方法。教学方法引导学生将结构力学、材料力学等力学概念用于工程结构,且要将工程结构之间的共同点及不同点进行比较。教具钢结构梁、柱(格构柱)模型教学进程概述 2学时钢材 4学时连接 14学时钢梁 10学时钢柱 10学时课后总结课程结束后,总结各章、节学生掌握情况,对各章难点的理解情况,以便调整后续课的进程。作业连接 10题钢梁 3题另设计大题一题;钢柱 4题绪论钢结构在各项工程中的应用极为广泛,如我们平时所遇到的钢厂房、钢桥、塔架、桅杆、钢闸门、储液库等,钢结构是由单独的构件,例如梁、桁架、柱和板等组成,亦即由钢制成的杆件和薄板组成。这些杆件和薄板用焊缝和螺栓等彼此连接成符合建筑物用途的结构综合体, 如上所提到钢桥等。从工程结构角度来看,钢结构是工程结构的一个分枝。这些结构的不同之点就是材料不同,钢结构对应的材料是钢材、木结构对应的材料是木材等等,由于材料不同,使其它们各有自己的特点。一、钢结构的特点 1、结构自重轻这里指的是钢结构轻。在同样的跨度,同样的载荷下,钢结构比钢筋混凝土结构轻得多。主要是因为钢的强度高,故所需要的截面小。通常取材料的容重和容许应力的比值] /[???C 作为衡量结构工作的重量指标;钢材的米/110 4??? sC , 410 ??? wC , 410 40 ??? cC 所以钢结构与其它结构相比是自重较轻的结构,因而也便于运输和安装。 2、可靠性较高(相对于其它结构) 因为钢有下列特点,塑性好,韧性好,比较符合各项同性,是一种理想的弹塑性体。塑性好的意思是钢结构在破坏前有很大的变形。如果脆性材料(如粉笔)破坏前就无预兆,(胶皮变形很大)。理想的弹塑性体。假如设计施工没问题,则钢结构就比较可靠,比较符合各项同性(宏观看)。钢的抗拉、压的强度是相等的,而混凝土的 c?和 t?是不同的,木材也有横纹和顺纹之分,各项强度也不相同。韧性好指的是指成承受动载的性能好 3、制造容易、安装方便钢结构所用的材料单纯而且是成材,加工比较简便,并且能使用机械操作, 因此大量的钢结构一般是在专业化的金属结构件做成构件,精确度较高,用钢筋混凝土时则需要立模,扎筋等。钢结构的连接采用焊接和螺栓连接,在短期内使用的工程。 4、施工周期短由于钢结构构件制造的机械化,自动化程度高,且装配速度快,因此它的施工速度快,周期短,不象钢筋混凝土,需要养护,一个工厂,如果早建好一年就比晚建好一年的经济效益大,一个旅店也是如此。比采用钢筋混凝土结构可提前工程结构钢筋混凝土结构钢结构木结构砖石结构竣工,提交。 5、抗震性好对同样没有考虑抗震措施时,钢结构比混凝土结构和砖石结构抗震性好。钢结构也有下列缺点: 耐腐蚀性和耐火性能差, 钢结构容易生锈→油漆→带来维护的问题,对高塔的维护要高空作业。现在日本有种涂料,一次能用 10 年,当温度高于 500~600 ℃时,钢的弹性模量会下降,强度减小,使钢结构失去工作能力,因而接近高温的结构需要增加隔热措施。二、钢结构的应用 1、大跨度:如武汉长江大桥 50年代建代,正桥钢桁架为 9孔,每孔跨度 128m , 正桥全长 。又如北京人民大会堂,很多重要结构都采用了钢结构,其中万人会议厅跨度达 61m ,重庆北碚朝阳桥,嘉陵江大桥( 88 米一跨)都是钢结构的桥。 61年北京工人体育馆采用 94m 的屋盖结构,能容纳 万人; 67年首都体育馆采用跨度 99m 的平板网架结构, 万人; 73 年上海体育馆采用平板网架结构 110m 。 2、活动式结构:如钢闸门,起重机等,对于这一类需要移动和转动的结构, 可以充分发挥自重较轻的优点,从而能大大降低启闭设备的造价和运转所需要的动力,同时也发挥钢材抗振性能好的优点,因为活动或结构不可避免地要承受一定的动荷载。 3、可拆卸的结构:由于钢结构不仅重量轻,还可以用螺栓和其它便于拆卸的手段来连接。因此需要搬迁和周转使用的结构,如建筑工地生产和生活用房的骨架,装配式的混凝土搅拌机等常用钢结构。 4、密闭结构(如闸门、压力钢管、储液罐、储气罐等)用钢板制作这类结构不易漏水、气和油,密闭性好。三、设计要求安全、适用、经济、美观,这便是进行工程结构评价所用的指标。安全——主要指结构在承受工作荷载方面,对于各种破坏状态都具有必要的安全度。适用——满足使用要求,保养方便。经济——省材、省工、省时、造价低。美观——结构应和周围环境协调。要