2015钢结构第二章钢结构的材料摘要.ppt

2015钢结构第二章钢结构的材料摘要
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第二节 钢结构的设计方法
设计要求：
不适合采用其他材料结构时采用。
优先采用定型和标准化的结构构件和节点。
研究和完善结构型式时，应尽量做到结构简化和材料集中使用（扩大构件）。
可材料的强度高，钢结构自重轻，钢材的塑性和韧性好，钢结构制造简便，施工工期短 ，钢结构密闭性好,钢材的耐锈蚀性差 ，钢结构耐热但不耐火，钢材在低温时脆性增大
三、钢结构的应用： 、住宅
水工：钢闸门、拦污栅、升船机、压力管（水库、压力前池、调压室向水轮机输送）。
综上所述，钢结构是在各种工程中广泛应用的一种重要的结构形式。随着我国经济建设的发展和钢产量的提高，钢结构将会发挥日益重要的作用。
第二节 钢结构的设计方法
设计要求：
不适合采用其他材料结构时采用。
优先采用定型和标准化的结构构件和节点。
研究和完善结构型式时，应尽量做到结构简化和材料集中使用（扩大构件）。
可靠性保证——运输、安装、使用过程
合理选材、精心设计、保证耐久性
尽可能先进设计方法、连接方式、结构形式、材料减轻自重节省钢材，受力明确，发挥钢材性能
防腐、防高温、低温
造型美观
一．结构设计的目的
任何结构都是为了完成所要求的某些功能而设计的。工程结构必须具备下列功能：
1．安全性：结构在正常施工和正常使用条件下，承受可能出现的各种作用的能力，以及在偶然事件发生时和发生后，仍保持必要的整体稳定性的能力。
2．适用性：结构在正常使用的条件下，满足预定使用要求的能力.
3．耐久性：结构在正常维护条件下，随时间变化而仍能满足预定功能要求的能力。
结构的安全性、适用性、耐久性总称为结构的可靠性。结构设计（计算）的目的是在满足各种预定功能的前提下，做到技术先进、安全适用、经济合理和确保质量。要实现这一目的，必须借助于合理的设计方法。
二设计方法
1．影响结构可靠性的因素
对于一般的工程结构，影响结构可靠性的因素可以归并为荷载效应S（荷载作用引起的结构或构件的内力、变形等）和结构抗力R （结构或构件承受荷载效应的能力，如承载力、刚度等）两个基本变量。
Z = R- S （1- 1）
Z—结构完成预定功能状态的函数。
Z>0结构处于可靠状态；
Z<0 结构处于失效状态；
Z＝0结构处于临界状态，一旦超过这一状态，结构将不再能满足设计要求。因此它也称为极限状态。
2．概率极限状态设计法
1)结构设计应考虑下列两种极限状态：
（1）承载能力极限状态：结构或构件达到最大承载能力，或达到不适于继续承载的变形的极限状态。
（2）正常使用极限状态：结构或构件达到使用功能上允许的某一限值的极限状态。
2)结构可靠度：结构在规定的时间内，在规定的条件下，完成预定功能的概率(Pr ) 。
Pf =P (z<0)
Pr = P (z≥0) =1- Pf
二．设计方法
设计使用年限分类
类别
设计使用年限
示例
1
5
临时性结构
2
25
易于替换的结构构件
3
50
普通房屋和构筑物
4
100
纪念性建筑和特别重要的结构
3）钢结构设计规范(GB50017)设计方法
对于承载能力极限状态采用应力表达式
正常使用极限状态
4）现行水工、桥梁钢结构专门规范的设计方法—容许应力法（如水利水电工程钢闸门设计规范SL74-95）
计算指标的标准值与设计值
(1)标准值
指某项计算指标在结构使用期间内在正常情况下的最不利的可能值。由于各种变异因素，其可能值一般情况下是随机变量。为确保结构计算的可靠性要求，规范规定了各种计算参数的标准值取值方法和取值标准。
例如，结构所承受的各种荷载的标准值应按现行国家标准《建筑结构荷载规范》的规定采用。 钢材的强度标准值，按某种钢材在强度试验时的统计数据以概率统计保证率不低于95％的上限值选取。
(2)设计值
考虑到设计计算时和施工中许多不可预计与不可避免因素造成的误差，以及使用过程中各种偶然因素对结构的影响，为保证结构的可靠度指标符合规定要求，在按极限状态进行概率分析时，规定了各种计算参量在设计计算中的取值要求，称为各