2022《鋼結(jié)構(gòu)結(jié)課報告》4100字

1、鋼結(jié)構(gòu)結(jié)課報告摘要中國鋼結(jié)構(gòu)產(chǎn)業(yè)在近10余年期間開展迅速，已成為全球鋼結(jié)構(gòu)用量最大、 制造施工能力最強、產(chǎn)業(yè)規(guī)模第一、企業(yè)規(guī)模第一的鋼結(jié)構(gòu)大國。但我國的鋼結(jié) 構(gòu)產(chǎn)業(yè)在信息化、自動化、標(biāo)準(zhǔn)化、科研創(chuàng)新方面同興旺國家相比還有不小的差 距。本文首先對鋼結(jié)構(gòu)進(jìn)行了概述，分析了鋼結(jié)構(gòu)的概念、特點、應(yīng)用以及開展 現(xiàn)狀。接著對鋼結(jié)構(gòu)的研究成果進(jìn)行概述，從國際上和國內(nèi)兩個方面。接著對鋼 結(jié)構(gòu)的強度進(jìn)行分析，包括強度設(shè)計、構(gòu)件抗彎強度計算、構(gòu)建的應(yīng)力計算。然 后對鋼結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性進(jìn)行計算，包括軸心受壓構(gòu)件、受彎構(gòu)件、拉彎和壓彎構(gòu)件。 最后進(jìn)行總結(jié)。關(guān)鍵詞：鋼結(jié)構(gòu)；強度；穩(wěn)定性O(shè) 7T2EIyh(D, - -=T：

2、1 +%=L0 fy上述整體穩(wěn)定系數(shù)是按彈性理論求得的。研究證明，當(dāng)求得的%大于0.6時, 梁已進(jìn)入非彈性工作階段，整體穩(wěn)定臨界應(yīng)力有明顯的降低，必須對火行進(jìn)修 正。規(guī)范規(guī)定，當(dāng)按上述公式或表格確定的%0.6時，用下式求得的或代替如 進(jìn)行梁的整體穩(wěn)定計算：， g 0.282 / 八（ph = 1.071.0當(dāng)梁的整體穩(wěn)定承載力缺乏時，可采用加大梁的截面尺寸或增大側(cè)向支承的 方法予以解決，前一種方法中尤其是增大受壓翼緣的寬度最有效。4. 3拉彎和壓彎構(gòu)件對于拉彎，壓彎構(gòu)件根據(jù)彎矩作用不在不用的平面可分為彎矩作用在平面內(nèi) 的穩(wěn)定計算表達(dá)式和彎矩作用在平面外的穩(wěn)定計算表達(dá)式。彎矩作用在平面內(nèi)的穩(wěn)定采

3、用化表示其整體穩(wěn)定系數(shù)，化的值通過查表求得，和軸心受壓構(gòu)件的穩(wěn) 定系數(shù)相同。彎矩作用在平面外的穩(wěn)定此情況，有兩個穩(wěn)定計算系數(shù)%和%。其中%表示彎矩作用平面外的軸心受壓構(gòu)件穩(wěn)定系數(shù)，處表示均勻彎曲梁的整體穩(wěn)定系數(shù)。為了設(shè)計上的方便，規(guī)范對壓彎構(gòu)件的整體穩(wěn)定系數(shù)處采用近似計算公式,這些公式已考慮了構(gòu)件的彈塑性失穩(wěn)問題，因此當(dāng)仍大于0.6時不必再換算。（1）工字形截面（含H型鋼）雙軸對稱時： Z /v（Pi）= L0744000 235，但不大于1,0單軸對稱時:（Ph =1.07 （2ah+0A）Ah 14000 235式中% =4/（4+ 4）,人和乙分別為受壓翼緣和受拉翼緣對y軸的慣性矩。（2

4、） T形截面彎矩使翼緣受壓時雙角鋼T形： =10.00174/；,/235兩板組合T形（含局部T型鋼）：%=1-090224“v/235彎矩使翼緣受拉且腹板寬厚比不大于超#357%時：%=1.0 - 0.00054, Jfy / 235（3）箱形截面6, =10總結(jié)進(jìn)行工程結(jié)構(gòu)設(shè)計，需要考察其強度條件、剛度條件、穩(wěn)定性條件等是否滿 足。鋼結(jié)構(gòu)具有高強、質(zhì)輕、力學(xué)性能良好的優(yōu)點，是工程結(jié)構(gòu)的一種極好的建 筑材料。在鋼結(jié)構(gòu)工程設(shè)計中，由于鋼材的強度高用它制造的結(jié)構(gòu)構(gòu)件質(zhì)輕、形 長而壁薄，因而它們在壓（應(yīng)）力或剪（應(yīng)）力作用下就有可能失穩(wěn)。因此研究 鋼結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定問題與強度問題非常重要，對鋼結(jié)構(gòu)以后的

5、開展改進(jìn)都會有一定的 指導(dǎo)意義。參考文獻(xiàn)川雷宏剛，付強，劉曉娟.中國鋼結(jié)構(gòu)疲勞研究領(lǐng)域的30年進(jìn)展J.建筑結(jié)構(gòu)學(xué) 報,2010,(Sl):84-9L沈祖炎，李元齊.促進(jìn)我國建筑鋼結(jié)構(gòu)產(chǎn)業(yè)開展的幾點思考J.建筑鋼結(jié)構(gòu)進(jìn) 展,2009,(04):15-21.施剛，石永久，王元清.超高強度鋼材鋼結(jié)構(gòu)的工程應(yīng)用J.建筑鋼結(jié)構(gòu)進(jìn) 展,2008,(04):32-38.4郭彥林，劉學(xué)武.大型復(fù)雜鋼結(jié)構(gòu)施工力學(xué)問題及分析方法J.工業(yè)建 筑,2007,(09): 1-8.5鄭云，葉列平，岳清瑞.FRP加固鋼結(jié)構(gòu)的研究進(jìn)展J.工業(yè)建 筑,2005,(08):20-25+34.蔡玉春.鋼結(jié)構(gòu)住宅產(chǎn)業(yè)化的現(xiàn)狀與進(jìn)展J

6、.鋼結(jié)構(gòu),2005,(01):79-83.7陳祿如，劉萬忠.中國鋼結(jié)構(gòu)行業(yè)現(xiàn)狀和開展趨勢J.鋼結(jié)構(gòu),2004,(02):31-35.鋼結(jié)構(gòu)概述鋼結(jié)構(gòu)概念鋼結(jié)構(gòu)是用型鋼、鋼板連接成基本構(gòu)件，然后運至現(xiàn)場組裝成整體結(jié)構(gòu)形 式。連接安裝型鋼、鋼板A 基本構(gòu)件（梁、柱）一L-整體構(gòu)件（焊接、螺栓連接、釧接）鋼結(jié)構(gòu)特點材料的強度高，塑性和韌性好；鋼結(jié)構(gòu)構(gòu)件斷面小、自重輕；鋼結(jié)構(gòu)制作簡 便，加工周期短；鋼結(jié)構(gòu)材質(zhì)性能均勻，易于檢測和控制，可靠性高；鋼結(jié)構(gòu) 建筑易于改造，原料可重復(fù)使用，節(jié)省資源，環(huán)保資源；鋼結(jié)構(gòu)建筑可以實現(xiàn)大 跨度、大空間結(jié)構(gòu)；耐腐蝕性能差，涂料維護(hù)費用高；鋼材耐熱但不耐火。鋼結(jié)構(gòu)應(yīng)用大跨

7、度結(jié)構(gòu)；重型廠房結(jié)構(gòu)；受動力荷載影響的結(jié)構(gòu)；可拆卸的結(jié) 構(gòu)；高聳結(jié)構(gòu)和高層建筑；容器和其他構(gòu)筑物；輕型鋼結(jié)構(gòu)。鋼結(jié)構(gòu)開展現(xiàn)狀隨著全國各地鋼結(jié)構(gòu)建筑的蓬勃興建，建筑鋼結(jié)構(gòu)的科研、設(shè)計、鋼材生產(chǎn)、 配套等各個領(lǐng)域都得到迅猛開展。2007年10月，經(jīng)科技部批準(zhǔn)成立的“國家鋼 結(jié)構(gòu)工程技術(shù)研究中心”在中冶集團建筑研究總院成立。2008年6月在上海同 濟大學(xué)成立建筑鋼結(jié)構(gòu)教育部工程研究中心。與此同時，涌現(xiàn)出一大批優(yōu)秀鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計，設(shè)計軟件和科研成果不斷開發(fā), 修訂了鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計、施工質(zhì)量驗收規(guī)范、編寫技術(shù)規(guī)程、設(shè)計圖集90多本。出 版了大量鋼結(jié)構(gòu)專業(yè)教材、論文著作和應(yīng)用手冊。鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計規(guī)范修訂已啟動, 鋼材

8、單設(shè)一章，鋼材產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)修訂基本完成。一大批有實力的鋼結(jié)構(gòu)安裝企業(yè)承當(dāng)了國內(nèi)重點大型鋼結(jié)構(gòu)工程安裝。新技 術(shù)、新工法、新設(shè)備層出不窮。其施工安裝水平到達(dá)了國際先進(jìn)水平；鋼結(jié)構(gòu)配 套產(chǎn)品齊全，加工設(shè)備制造廠開展迅速，滿足了鋼結(jié)構(gòu)行業(yè)的需求。.鋼結(jié)構(gòu)研究成果概述鋼結(jié)構(gòu)國外研究成果鋼結(jié)構(gòu)在國外建筑業(yè)早已廣泛應(yīng)用。在興旺國家，鋼結(jié)構(gòu)已成為主導(dǎo)的建筑 結(jié)構(gòu)形式。目前世界上最高、最大的建筑采用的都是鋼結(jié)構(gòu)，如美國紐約帝國 大廈，美國芝加哥西爾斯大廈，馬來西亞雙塔石油大廈等。歷屆奧運會的場館 也多采用鋼結(jié)構(gòu)。興旺國家鋼結(jié)構(gòu)建筑呈現(xiàn)出用途廣泛和用鋼量大的特點。其 廣泛應(yīng)用于高層、超高層、大跨度和 大空間建筑，工

9、業(yè)、商業(yè)、社區(qū)、文教衛(wèi) 生等建筑，以及大局部的低層非居住型建筑中。在美國工程建設(shè)中，鋼結(jié)構(gòu)占 51%,大約70%的非民居和2層以下的建筑，均采用輕鋼架體系。在歐洲、美洲、 日本、韓國、我國臺灣等地，鋼結(jié)構(gòu)用量已占到鋼材產(chǎn)量的40%以上，鋼結(jié)構(gòu) 面積占到總建筑面積約40%以上。近年來，國際整體經(jīng)濟形勢復(fù)雜多變，整體宏觀經(jīng)濟形勢及政策波動巨大, 國外多個國家政局的持續(xù)動亂以及由此引發(fā)的鏈?zhǔn)椒错?，使國?nèi)企業(yè)在擴展海外 業(yè)務(wù)方面存在著比以往更大的不確定性；同時,伴隨著不斷高漲的通貨膨脹預(yù)期, 我國將實施“穩(wěn)健”的貨幣政策，流動性逐步緊縮；上述各項均可能帶來宏觀經(jīng) 濟與政策的變化，進(jìn)而對行業(yè)開展及鋼結(jié)構(gòu)

10、業(yè)務(wù)機會帶來不利影響。多高層鋼 結(jié)構(gòu)、空間大跨度鋼結(jié)構(gòu)等領(lǐng)域進(jìn)入者也不斷增多，其中以大型國有控股公司為 代表的競爭對手近年來成長迅速。競爭激烈導(dǎo)致產(chǎn)品毛利率下降，影響公司盈利 能力。. 2鋼結(jié)構(gòu)國內(nèi)研究成果今后一段時期內(nèi)，我國幾個領(lǐng)域的鋼結(jié)構(gòu)量將會增加。主要是：火力電廠的 建設(shè)還將加快，主廠房和鍋爐鋼架用鋼量會增加（包括核電廠廠房用鋼、風(fēng)力發(fā) 電用鋼等）；交通工程中的橋梁會有所增加，鐵路橋梁均采用鋼結(jié)構(gòu)，近年來公 路橋梁采用鋼結(jié)構(gòu)也成為開展趨勢，京滬高速、跨海、跨江大橋采用鋼橋等。還 有飛機場、火車站的新建和擴建；市政建設(shè)中采用鋼結(jié)構(gòu)的量會增加，地鐵和輕 軌工程、城市立交橋、高架橋、環(huán)保工程、

11、城市公共設(shè)施及臨時房屋等都越來越 多地采用鋼結(jié)構(gòu)。尤其在北京、上海、天津、重慶和各大省會城市，經(jīng)濟興旺的 中型城市，鋼材消耗量會明顯增加。鋼結(jié)構(gòu)在鐵路、公路、基礎(chǔ)舉措措施建設(shè)，以及上海世博會、廣州亞運會等 場館建設(shè)中取得的成就有目共睹。在超高層建筑、大型橋梁、公共建筑等重大、 標(biāo)志性的鋼結(jié)構(gòu)工程建設(shè)中，我國的鋼結(jié)構(gòu)綜合技術(shù)水平勿庸置疑地已經(jīng)處于國 際一流水平，鋼結(jié)構(gòu)工業(yè)在國民經(jīng)濟開展中的重要作用不可替換。目前，很多 企業(yè)已進(jìn)入到高端鋼結(jié)構(gòu)產(chǎn)品和裝備的制造施工中，涉及到橋梁、核電、風(fēng)電、 海洋石油工程裝備、自然氣液化儲罐等，進(jìn)一步擴大了鋼結(jié)構(gòu)的市場范圍。重型 鋼結(jié)構(gòu)大致可以分為多高層重型鋼結(jié)構(gòu)、

12、大跨度空間鋼結(jié)構(gòu)、橋梁鋼結(jié)構(gòu)、電力 鋼結(jié)構(gòu)、海洋石油鋼結(jié)構(gòu)等，主要應(yīng)用領(lǐng)域為高層及超高層建筑，大型工業(yè)廠 房，體育場館、展覽廳等大型公共建筑，公路鐵路橋梁，大型鍋爐剛架、輸電 鐵塔及海洋石油平臺等。.鋼結(jié)構(gòu)強度計算強度設(shè)計如下圖，當(dāng)構(gòu)件受到縱向拉伸或壓縮時，該構(gòu)件的強度校核標(biāo)準(zhǔn)為：。網(wǎng)=區(qū)3國。強度滿足.AOmax= ax0強度不滿足，需要加強。 A當(dāng)次要區(qū)域結(jié)構(gòu)受到不變載荷時：bmax -口 X100%W5% 強度滿足，可以不做加強.式中：FN max最大載荷，N；A受力構(gòu)件最小橫截面積，mm2；Omax最大工作應(yīng)力N/ mm2；a一許用應(yīng)力表3-1常見截面的慣性矩和抗彎截面系數(shù)表型心位置型

13、心位置e=h/2慣性矩cm4Ix=hb3/12Iy=bh3/12抗彎截面系數(shù)cn?Wx=bh2 /6Wy=hb2 /6e=H/2Ix=(BH3 -bh3 )/12Iy=(HB3 -hb3 )/12Wx=BH2 /6-bh3 /6HWy=HB2 /6-hb3 /6Be=H/2Ix=(BH3 -bh3 )/12Iy=(H-h)B3 +h(B-h)3/12Wx=BH2 /6-bh3 /6HWy=(H-h)B3 +h(B-h)3/6Be=D/2Ix=I尸兀 D4/64Wx= Wy=兀 D3/32e=D/2Ix=Iy=7E(D4-d4)/64Wx=Wy=兀 D3(l- q 4)/32a =d/DWx=b

14、h2/123. 2構(gòu)件抗彎強度計算3. 2. 1強度要求Omax 式中：W剖面模數(shù)(W=I/h), mm3;I中和軸的慣性矩，mm4； h一危險點到中和軸的距離;M一力矩(M二FL)；F一力，N；L一力臂。3. 2. 2常見形式的型材受力分析表3-1常見形式的型材受力分析條件簡圖要素兩端自由支持跨度內(nèi)受集中應(yīng)力跨度內(nèi)受均布載荷局部跨度受均布載荷跨度內(nèi)某段受均布載荷一端受集中應(yīng)力兩端受集中應(yīng)力受均布載荷Rl=-p(b/L), R2=-p(a/L) x=a, Mmax=-Pab/L X=L/2, Mmax=-PL/4ri1QR2R1 =R2=-Q/20XM=-0.5QL(x/L-x2/L2)zjL

15、X=l/2, Mmax=0125QLRQ 出20a bLzRI Q R2oa bcV V v L zPl Rl R21 P2Oi_! XLZiRl=-Qb/2L, R2=Q(l-b/2L) Mmax=-0.125Qb(l+a/L)2R1 =-(Q/2L)(b+2c);R2=-(Q/2L)(b+2a) xWa+b,M=-(Q/2L)(b+2c)x+ II a (Q/2b)(x-a)2 x2a+b,M=(Q/2L)(b+2c-2L)x-Q(a+b/2) x=L/2, a=c, Mmax=-Q(2L-b)/8 Rl=P(L+a)/L, R2=-Pa/L xWa, M=-PxaW x W (a+L),

16、 M=Pa(L-x+a)/L xN(a+L), M=0Rl=-Pl-a(Pl-P2)/L R2=-P2-a(P2-Pl)/L xWa, M=Plx aWxW(a+L), M=Pla-a(Pl-P2)(x-a)/LRI Q R2|_ a. L J_ azRl=R2=-Q(L+2a)/2xWa, M=Qx2/2aWxW(a+L), M=Qa2/2-Q(L-x)(x-a)/2兩端剛性固定跨度內(nèi)受集中應(yīng)力Ml=Pab2/L2;M2=Pa2b/L2跨度內(nèi)受均布載荷*1:M=QL(l-6x/L+6x2 /L)/12二 亡M%二-QL/241-M1=-M2=QL/12局部跨度受均布載荷M1 =-Qa2(6-

17、8a/L+3a2/L2)/l 2;M2=-Qa3(4-3a/L)/12L跨度內(nèi)某段受均布載荷M1 =(2mq/3L3)abL+(2b-a)(ab-m2);M2=(2mq/3L3)abL+(2a-b)(ab-m2); a=b, M1 =-M2=Qm(3L2-4m2)/l2L. 3構(gòu)件的應(yīng)力計算受拉構(gòu)件的強度計算公式：0=工幺于梁正應(yīng)力計算公式：單向彎曲時yxWnxM.x lyly r雙向彎曲時 CT = 7+ 7YxWnx Wny當(dāng)梁的受壓翼緣的自由外伸寬度與其厚度之比大于13乒。時，應(yīng)取加=1。以 免翼緣因全塑形而出現(xiàn)局部扭曲。梁的剪應(yīng)力計算公式：r = fw折算應(yīng)力公式：7 + 37 1.1/折算應(yīng)力公式擴展：+3L a/31y當(dāng)。與巴,異號時，/?, =1.2；當(dāng)。與巴.同號或時取尸1 =1.2正應(yīng)力的驗算公式:MB, a