鋼結(jié)構(gòu)課件第一章

鋼結(jié)構(gòu)課件第一章第一頁，共六十五頁，編輯于2023年，星期六前言我國是最早應(yīng)用鋼結(jié)構(gòu)的國家，但是歷史的原因致使現(xiàn)代建筑鋼結(jié)構(gòu)的應(yīng)用及發(fā)展與發(fā)達國家相比，已有相當(dāng)大的差距，最大的差距在于建筑鋼結(jié)構(gòu)。96年我國鋼產(chǎn)量已開始超億噸，居世界首位，為鋼結(jié)構(gòu)發(fā)展奠定物質(zhì)基礎(chǔ)，對鋼材的使用已由“節(jié)約使用”變?yōu)椤昂侠碛娩摗?、“加大建筑用鋼”?7年新發(fā)布的《中國建筑技術(shù)政策》中強調(diào)要重點發(fā)展建筑鋼結(jié)構(gòu)，國家相關(guān)部門也多次發(fā)布文件，要求擴大鋼結(jié)構(gòu)住宅的市場占有率。第二頁，共六十五頁，編輯于2023年，星期六當(dāng)今我國建筑業(yè)中發(fā)展最快的就是鋼結(jié)構(gòu)，最缺的人才也是鋼結(jié)構(gòu)專業(yè)，發(fā)展鋼結(jié)構(gòu)以帶動其它相關(guān)產(chǎn)業(yè)的發(fā)展，已成為建筑業(yè)發(fā)展的重要任務(wù)。隨著高層建筑鋼結(jié)構(gòu)、大跨度鋼結(jié)構(gòu)、輕型鋼結(jié)構(gòu)及大型鋼結(jié)構(gòu)構(gòu)筑物的發(fā)展和應(yīng)用日漸廣泛，鋼結(jié)構(gòu)的應(yīng)用必然有較大發(fā)展趨勢。無論是在校學(xué)生還是工程技術(shù)人員對鋼結(jié)構(gòu)的學(xué)習(xí)興趣日漸濃厚，從而日益顯示出本課程學(xué)習(xí)的重要性和積極性。第三頁，共六十五頁，編輯于2023年，星期六課程性質(zhì)和目的《鋼結(jié)構(gòu)》為土木工程專業(yè)學(xué)生的專業(yè)主干課，是為培養(yǎng)學(xué)習(xí)者在鋼結(jié)構(gòu)方面的基本理論知識和設(shè)計應(yīng)用能力而設(shè)置的一門課程。課程的目的是使學(xué)生通過本課程的學(xué)習(xí)，了解鋼結(jié)構(gòu)的特點和計算方法，深刻理解鋼材的基本性能，能較全面地掌握鋼結(jié)構(gòu)材料、構(gòu)件和連接的基礎(chǔ)知識，掌握軸心受力構(gòu)件、受彎構(gòu)件、壓彎構(gòu)件以及鋼結(jié)構(gòu)連接的計算方法；同時在掌握鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計的基本原理基礎(chǔ)上，熟悉鋼結(jié)構(gòu)基本結(jié)構(gòu)體系以及構(gòu)造特點等，為實際工程設(shè)計服務(wù)。

第四頁，共六十五頁，編輯于2023年，星期六前續(xù)課程

《鋼結(jié)構(gòu)》專業(yè)知識是建立在材料力學(xué)、結(jié)構(gòu)力學(xué)等理論的基礎(chǔ)上，故其前續(xù)課程主要為：

《建筑材料》、《鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計》、

《單層工業(yè)廠房》、《材料力學(xué)》、《結(jié)構(gòu)力學(xué)》等課程。此外，還要求學(xué)生具有畫法幾何與工程制圖、房屋建筑學(xué)等方面的知識，以便于學(xué)習(xí)者對各種結(jié)構(gòu)表達方法和構(gòu)造形式的認(rèn)識。第五頁，共六十五頁，編輯于2023年，星期六教學(xué)要求1、了解鋼結(jié)構(gòu)的特點、歷史現(xiàn)狀及應(yīng)用發(fā)展前景；2、掌握鋼結(jié)構(gòu)材料的工作性能；3、掌握鋼結(jié)構(gòu)基本構(gòu)件及連接的性能、受力分析與設(shè)計計算方法；4、掌握單層廠房屋蓋結(jié)構(gòu)的設(shè)計；5、了解鋼結(jié)構(gòu)體系的組成原理和典型結(jié)構(gòu)形式的設(shè)計要點。6、了解鋼橋梁結(jié)構(gòu)的組成形式。第六頁，共六十五頁，編輯于2023年，星期六鋼結(jié)構(gòu)課程的學(xué)習(xí)方法根據(jù)教學(xué)大綱要求，課程只講鋼結(jié)構(gòu)的基本構(gòu)件、基本原理部分；本課程的特點：由于學(xué)生對鋼結(jié)構(gòu)的感性認(rèn)識少，鋼結(jié)構(gòu)構(gòu)造復(fù)雜，理論性強（特別是穩(wěn)定理論），所以學(xué)習(xí)中要注意聯(lián)系自己的實際工作、生活中常見的應(yīng)用情況，加深理解；學(xué)習(xí)中要從機理理解一些理論問題，做到舉一反三；多做習(xí)題與思考題，避免眼高手低。第七頁，共六十五頁，編輯于2023年，星期六鋼結(jié)構(gòu)第一章緒論第二章鋼結(jié)構(gòu)材料的選用第三章鋼結(jié)構(gòu)的連接第四章受彎構(gòu)件第五章軸心受力構(gòu)件第六章拉彎、壓彎構(gòu)件第七章單層廠房鋼屋蓋結(jié)構(gòu)第八章輕型門式剛架結(jié)構(gòu)第九章鋼結(jié)構(gòu)施工與施工圖識圖第八頁，共六十五頁，編輯于2023年，星期六第一章緒論第一節(jié)鋼結(jié)構(gòu)的特點和應(yīng)用第二節(jié)鋼結(jié)構(gòu)的組成和結(jié)構(gòu)類第三節(jié)鋼結(jié)構(gòu)的現(xiàn)狀與發(fā)展第四節(jié)《鋼結(jié)構(gòu)》課程的任務(wù)、內(nèi)容及學(xué)習(xí)方法第五節(jié)鋼結(jié)構(gòu)的設(shè)計原理與方法第六節(jié)鋼結(jié)構(gòu)的強度設(shè)計值第九頁，共六十五頁，編輯于2023年，星期六第一節(jié)鋼結(jié)構(gòu)的特點和應(yīng)用

鋼：鐵和碳的混合物，還有少量其他金屬用來改性，如鋁、硅等。

鋼結(jié)構(gòu)是由鋼板、熱軋型鋼和冷加工成型的薄壁型鋼和鋼管等構(gòu)件經(jīng)焊接、鉚接或螺栓連接組合而成的結(jié)構(gòu)以及以鋼索為主材建造的工程結(jié)構(gòu)。與其他材料的結(jié)構(gòu)相比具有以下優(yōu)點：（1）鋼材強度高，韌性、塑性好——適用于建大跨、高聳、高層、荷載大的、反復(fù)荷載作用的結(jié)構(gòu)；（2）質(zhì)量輕，強重比大，可降低基礎(chǔ)造價，方便施工吊裝，對抗震有利——大跨、抗震結(jié)構(gòu)；對可變荷載敏感；（3）材質(zhì)均勻，符合力學(xué)假定，計算結(jié)果比較可靠，安全可靠度高——重要結(jié)構(gòu)、對抗震要求較高的結(jié)構(gòu)；第十頁，共六十五頁，編輯于2023年，星期六（4）制造簡單，工廠化生產(chǎn)，工業(yè)化程度高，施工速度快，施工周期短——加固、改建、可拆卸結(jié)構(gòu)；（5）鋼結(jié)構(gòu)密閉性好——連接的水密性和氣密性好，高壓容器、油庫、氣罐、管道等；（6）具有一定的耐熱性。（7）鋼材為可持續(xù)發(fā)展的材料——材料可做到100%回收，真正做到綠色無污染。第十一頁，共六十五頁，編輯于2023年，星期六鋼結(jié)構(gòu)的缺點有：（1）鋼材耐熱但不耐火150攝氏度時強度無變化，600攝氏度時強度約為0；規(guī)范規(guī)定鋼材表面溫度超過150后要加隔熱防護措施；鋼結(jié)構(gòu)的防火應(yīng)根據(jù)規(guī)范要求進行設(shè)計（防火涂料、外包防火材料）；（2）鋼材易銹蝕，耐腐蝕性能差，維護費用高必須采取防銹措施（除銹后涂油漆或金屬鍍層等），不留死角，設(shè)計文件要注明所要求的鋼材除銹等級和用的涂料及厚度；（3）鋼結(jié)構(gòu)在低溫和其他條件下，可能發(fā)生脆性斷裂。（4）鋼材價格相對較貴高層建筑的上部結(jié)構(gòu)造價：鋼10%，混凝土2%，差價占總投資的少，但優(yōu)勢多（工期短、有效使用面積多、基礎(chǔ)造價低、抗震好等）。第十二頁，共六十五頁，編輯于2023年，星期六鋼結(jié)構(gòu)的應(yīng)用

1、大跨度結(jié)構(gòu)

上海體育館又稱為萬人體育館，坐落在漕溪北路。1976年建，占地10.6公頃。體育館的主體是圓形的比賽館，直徑110米，高33米，頂蓋采用馬鞍型環(huán)形大懸挑鋼管網(wǎng)架結(jié)構(gòu)，用9000多根無縫鋼管和938只鋼球拼焊而成，重達660噸，比賽館的面積為31，000平方米，大廳有座位18000余個。設(shè)備新穎，有活動看吧，折迭式的籃球架，程序控制的調(diào)節(jié)設(shè)備，空氣調(diào)節(jié)設(shè)備，光電控制系統(tǒng)控制的計時記分牌等，各種國際比賽經(jīng)常在這里舉行。第十三頁，共六十五頁，編輯于2023年，星期六

國家體育場坐落在奧林匹克公園中央?yún)^(qū)平緩的坡地上，場館設(shè)計如同一個的容器，高地起伏變化的外觀緩和了建筑的體量感，并賦予了戲劇性和具有震撼力的形體，國家體育場的形象完美純凈，外觀即為建筑的結(jié)構(gòu)，立面與結(jié)構(gòu)達到了完美的統(tǒng)一。結(jié)構(gòu)的組件相互支撐，形成了網(wǎng)絡(luò)狀的構(gòu)架，它就象樹枝編織的鳥巢。體育場的空間效果即具有前所未有的獨創(chuàng)性，卻又簡潔而典雅，它為2008年奧運會樹立了一座獨特的歷史性的標(biāo)志性建筑，國家體育場“鳥巢”近觀效果。國家體育場建筑體形上像鳥巢?？扇菁{10萬人。平面為橢圓形,長軸340m，短軸292m。屋蓋中間有一個146m×76m的開口，這部分設(shè)計成開合屋蓋。采用加肋薄壁箱形截面。由瑞士赫爾佐格-德梅隆建筑事務(wù)所與中國建筑設(shè)計研究院聯(lián)合提出的方案。第十四頁，共六十五頁，編輯于2023年，星期六屋頂結(jié)構(gòu)采用鋼桁架懸挑結(jié)構(gòu)。屋蓋主體結(jié)構(gòu)是兩向不規(guī)則斜交的平面網(wǎng)架結(jié)構(gòu)。網(wǎng)架外形呈微彎形雙曲拋物面，周邊支承在不等高的24根立體桁架柱上，每榀桁架與約為140X70m長橢圓內(nèi)環(huán)相切或接近相切。這是目前在設(shè)計、施工的世界上最大跨度的網(wǎng)架結(jié)構(gòu)。第十五頁，共六十五頁，編輯于2023年，星期六實景效果圖第十六頁，共六十五頁，編輯于2023年，星期六國家體育場“鳥巢”方案的編織狀鋼結(jié)構(gòu)造型十分獨特，卻相應(yīng)地極大提高了施工難度和造價。一項名為“奧運場館結(jié)構(gòu)選型及優(yōu)化設(shè)計關(guān)鍵技術(shù)”的課題，通過大幅減輕建筑鋼結(jié)構(gòu)自身重量的方法為“鳥巢”結(jié)構(gòu)“瘦身減負(fù)”。

該課題針對國家體育場“鳥巢”結(jié)構(gòu)的初步優(yōu)化設(shè)計認(rèn)證目前已完成，將為“鳥巢”破土動工之后的建筑施工方案提供可行性參照?！傍B巢”初始方案的用鋼量估計在13.6萬噸左右，將直接造成造價高、施工難度大等不良后果。因此，降低“鳥巢”的結(jié)構(gòu)自重勢在必行。進行結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計，必須要尊重建筑師的原創(chuàng)思想。

據(jù)介紹，在“瘦身減負(fù)”過程中，專家們將在保持建筑外形和構(gòu)件外廓尺寸的前提下，通過根據(jù)實際情況優(yōu)化結(jié)構(gòu)構(gòu)件的截面厚度，采取局部構(gòu)造性增強等措施，為場館進行整體的科學(xué)“瘦身”，以達到減輕結(jié)構(gòu)自重的目的。經(jīng)過優(yōu)化，“鳥巢”結(jié)構(gòu)自重可降低至5.3萬噸左右，減重8.3萬噸，降幅達60%，將大大降低建筑成本。

“鳥巢”結(jié)構(gòu)優(yōu)化前后的對比顯示，“瘦身”后的場館各項性能指標(biāo)均得到提高。如優(yōu)化后的場館的負(fù)重變形大大減小，其穩(wěn)定性和穩(wěn)健性增強了，可抗8度地震。第十七頁，共六十五頁，編輯于2023年，星期六

在奧林匹克公園內(nèi)與國家體育場（“鳥巢”）緊鄰的國家游泳中心，有著一個迷人的名字“水的立方”。“方”的形狀，與“鳥巢”的圓形對應(yīng)，構(gòu)成了中國傳統(tǒng)文化“天圓地方”的理想境界。同時，藍色的建筑材料“膜”，又將“水的立方”晶瑩剔透的形象巧妙表現(xiàn)出來。第十八頁，共六十五頁，編輯于2023年，星期六國家游泳中心-水的立方第十九頁，共六十五頁，編輯于2023年，星期六

位于北京人民大會堂西側(cè)，西長安街以南，總占地面積近12公頃，總建筑面積近15萬平方米，總投資26.88億元。該工程外部圍護結(jié)構(gòu)為鋼結(jié)構(gòu)網(wǎng)殼，是半橢圓球形，東西長軸212.2m，南北短軸143.64m，總高度46.285。內(nèi)設(shè)歌劇院（2416席）、音樂廳（2017席）及戲劇院（1040席）及公共大廳等。屋面采用鈦金屬板，整個網(wǎng)殼外環(huán)繞人工湖（35500m2）,各種通道及入口均設(shè)在水下。設(shè)計為法國巴黎機場公司安德魯建筑師，北京市建筑設(shè)計研究院參與主體設(shè)計

，整體結(jié)構(gòu)用鋼量達6750t，195kg/m。國家大劇院

第二十頁，共六十五頁，編輯于2023年，星期六第二十一頁，共六十五頁，編輯于2023年，星期六第二十二頁，共六十五頁，編輯于2023年，星期六2、工業(yè)廠房第二十三頁，共六十五頁，編輯于2023年，星期六3、受動力荷載影響的結(jié)構(gòu)第二十四頁，共六十五頁，編輯于2023年，星期六4、多層和高層建筑上海金茂大廈是由中國上海對外貿(mào)易中心股份有限公司獨家投資5.6億美元建設(shè)的一座88層的超高層大廈，矗立于上海浦東核心地區(qū)。建筑高度365米，建筑面積28.9萬平方米，于1998年8月28日竣工?？傆娩摿?4000t，鋼筋混凝土核心筒，外框鋼骨混凝土及鋼柱。設(shè)計者為建筑界享負(fù)盛名的美國S.O.M建筑設(shè)計事務(wù)所。該公司設(shè)計的大廈遍布世界各大城市，SOM憑著高度的技術(shù)及豐富的國際經(jīng)驗，將金茂大廈設(shè)計成為一幢智能式辦公大樓，大廈內(nèi)設(shè)施齊備，包括最先進的電訊設(shè)施、能容納各項資訊科技設(shè)施的實用間隔、達至頂級水平的會議設(shè)施及一個多功能的會議廳。第二十五頁，共六十五頁，編輯于2023年，星期六第二十六頁，共六十五頁，編輯于2023年，星期六

上海環(huán)球金融中心

由日本森大廈株式會社的全額子公司森海外株式會社及日本具有代表性的銀行、保險公司、商社等36家企業(yè)，偕同政府系統(tǒng)機構(gòu)日本海外經(jīng)濟協(xié)力基金(OECF)聯(lián)合投資的上海環(huán)球金融中心，總投資逾750億日元。位于陸家嘴金融貿(mào)易區(qū)，建筑總面積335,420平方米，地下3層，地上94層。建成后的高度達460米?？傆娩摿?6000t，鋼筋混凝土核心筒，外框鋼骨混凝土及鋼柱，目前正在施工基礎(chǔ)。第二十七頁，共六十五頁，編輯于2023年，星期六

央視新臺址建設(shè)工程位于北京朝陽區(qū)東三環(huán)中路、北京商務(wù)中心區(qū)的核心地段，占地面積18.7萬平方米，總建筑面積55萬平方米,230m。央視新臺址建設(shè)工程總投資約50億元人民幣，2003年10月開工建設(shè)，2008年正式運行。第二十八頁，共六十五頁，編輯于2023年，星期六5、高聳結(jié)構(gòu)

高聳結(jié)構(gòu)包括塔架和桅桿結(jié)構(gòu)，如電視塔、微波塔、通訊塔等。東方明珠廣播電視塔座落在上海浦東新區(qū)黃浦江畔，以其468米的高度成為亞洲第一高塔。它于1991年3月開始建造，1994年11月完工，總重量達12萬噸，總投資8.3億元人民幣。東方明珠塔由三根直徑為九米的擎天立柱、太空艙、上球體、下球體、五個小球、塔座和廣場組成。

第二十九頁，共六十五頁，編輯于2023年，星期六東京千年塔巴黎的埃菲爾鐵塔信號塔第三十頁，共六十五頁，編輯于2023年，星期六6、可拆卸或移動的結(jié)構(gòu)海上采油平臺第三十一頁，共六十五頁，編輯于2023年，星期六7、活動式結(jié)構(gòu)三峽工程的永久船閘第三十二頁，共六十五頁，編輯于2023年，星期六8、容器和其他構(gòu)筑物大連西太平洋石化有限公司1500立方米的鋼球罐第三十三頁，共六十五頁，編輯于2023年，星期六9、輕型鋼結(jié)構(gòu)輕型鋼結(jié)構(gòu)第三十四頁，共六十五頁，編輯于2023年，星期六10、鋼和混凝土的組合結(jié)構(gòu)第三十五頁，共六十五頁，編輯于2023年，星期六11、特種結(jié)構(gòu)中華世紀(jì)壇坐落在北京西長安街延長線上，占地4.5公頃，總建筑面積3.5萬平方米，由主體結(jié)構(gòu)、青銅甬道、圣火廣場、過街橋、世紀(jì)大廳、藝術(shù)大廳等組成。中華世紀(jì)壇是為了迎接21世紀(jì)新千年而興建的?，F(xiàn)主要作為中華世紀(jì)壇世界藝術(shù)館使用，是中國第一家以世界藝術(shù)為收藏、展示、研究對象的公益性國家文化事業(yè)機構(gòu)。

第三十六頁，共六十五頁，編輯于2023年，星期六12、鋼橋蕪湖長江大橋

該橋是一座公鐵兩用橋，鐵路橋全長10521m，公路橋全長5681m，正橋鋼梁長2193.7m，大橋采用了連續(xù)鋼桁梁結(jié)構(gòu)，考慮到主跨達到180+312+180m，在橋上的低塔和鋼桁梁之間設(shè)置了斜拉索參與受力，因此，蕪湖長江大橋也叫做連續(xù)鋼桁梁斜拉橋。第三十七頁，共六十五頁，編輯于2023年，星期六

2003年建成通車，采用全鋼結(jié)構(gòu)，是世界上跨度最大的鋼結(jié)構(gòu)拱橋。施工過程中采用全鋼結(jié)構(gòu)焊接，使橋身顯得簡潔、輕盈、流暢，就像一道彩虹橫跨于黃浦江上。上海盧浦大橋第三十八頁，共六十五頁，編輯于2023年，星期六蘇格蘭福斯大橋第三十九頁，共六十五頁，編輯于2023年，星期六13、住宅第四十頁，共六十五頁，編輯于2023年，星期六第二節(jié)鋼結(jié)構(gòu)建筑的現(xiàn)狀與發(fā)展鋼(steel)是鐵碳合金，人類采用鋼結(jié)構(gòu)的歷史和煉鐵、煉鋼技術(shù)的發(fā)展是密不可分的。早在公元前2000年左右，在人類古代文明的發(fā)祥地之一的美索不達米亞平原（位于現(xiàn)代伊拉克境內(nèi)的幼發(fā)拉底河和底格里斯河之間）就出現(xiàn)了早期的煉鐵術(shù)。

早在戰(zhàn)國時期，我國的煉鐵技術(shù)已很盛行。我國是最早用鋼鐵建造承重結(jié)構(gòu)的國家1.鐵橋墩2.鐵鏈橋（如公元3~6世紀(jì)四川瀘定大渡河的瀘定橋）3.鐵塔（如建于1061年的湖北當(dāng)陽玉泉寺的13層鐵塔）古代第四十一頁，共六十五頁，編輯于2023年，星期六公元65年，漢明帝時代建造了鐵鏈懸橋——云南“蘭津橋”1705年建成的四川瀘定大渡河橋，橋?qū)?.8m，跨長100m，由9根橋面鐵鏈和4根橋欄鐵鏈構(gòu)成，兩端系于直徑20cm、長4m的生鐵鑄成的錨樁上。公元1061年（宋代）在湖北荊州玉泉寺建成的13層鐵塔第四十二頁，共六十五頁，編輯于2023年，星期六近代十九世紀(jì)五十年代前為鑄鐵結(jié)構(gòu)，這是鋼結(jié)構(gòu)的前身結(jié)構(gòu)。1851年英國倫敦第一屆世博會的水晶宮是鑄鐵結(jié)構(gòu)的典型建筑(9萬平米,6個月，用4500噸鑄鐵、10噸玻璃建成，1936年火毀)。它是英國工業(yè)革命時期的最具有代表性的建筑。第四十三頁，共六十五頁，編輯于2023年，星期六1870年生產(chǎn)型鋼，標(biāo)志著人類社會開始由鑄鐵結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)為鋼結(jié)構(gòu)。1889年為紀(jì)念法國大革命100周年建造的艾菲爾鐵塔。于1887年11月26日動工1889年3月31日竣工，歷時21個月，鐵塔占地12.5公頃，高320.7米,重7000噸,由18038個優(yōu)質(zhì)鋼鐵部件和250萬個鉚釘鉚接而成，建筑設(shè)計中最著名的是防范強風(fēng)吹襲的對稱鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計。以艾菲爾鐵塔為標(biāo)志，鋼結(jié)構(gòu)應(yīng)用有110多年的歷史。第四十四頁，共六十五頁，編輯于2023年，星期六第一座依照現(xiàn)代鋼結(jié)構(gòu)框架結(jié)構(gòu)設(shè)計原理建造起來的高層建筑是芝加哥家庭保險公司大廈（1883-1885）共十層。這是真正意義上世界上建造的第一座鋼結(jié)構(gòu)大廈。

芝加哥是美國摩天大樓的發(fā)源地，從此人們建造的房屋越來越高，結(jié)構(gòu)和功能都同傳統(tǒng)建筑相比發(fā)生了非常大的改變。芝加哥家庭保險公司大廈第四十五頁，共六十五頁，編輯于2023年，星期六中國鋼結(jié)構(gòu)發(fā)展的階段：解放前鋼產(chǎn)量幾乎為零50年代,為初盛時期（156項援建工程大部分為重型鋼結(jié)構(gòu)）。60-70年代,為限制使用時期，當(dāng)時中國鋼產(chǎn)量僅1～2千萬噸，主要用于國防、機械業(yè)。當(dāng)時國家政策建筑業(yè)中“凡是可用其它材料代替的，均不用鋼結(jié)構(gòu)建造”。由于受到鋼產(chǎn)量的制約，鋼結(jié)構(gòu)僅在重型廠房、大跨度公共建筑、鐵路橋梁以及塔桅結(jié)構(gòu)中采用。二十世紀(jì)鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)成為中國主導(dǎo)結(jié)構(gòu)。80-90年代后,出現(xiàn)了新的發(fā)展時期（鋼產(chǎn)量自1996年起連續(xù)多年超億噸),國家鼓勵建筑用鋼。

2003年中國鋼鐵行業(yè)產(chǎn)量、消費量均占世界第一。歷史上鋼產(chǎn)過億噸國家僅有前蘇聯(lián)、美國和日本，過2億噸由中國開創(chuàng)。

第四十六頁，共六十五頁，編輯于2023年，星期六政策方面1956年國家頒發(fā)《1956年設(shè)計技術(shù)組織措施計劃綱要》強調(diào)最大限度采用標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計，盡量節(jié)約鋼材。

1987年國家頒發(fā)《在建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計中合理使用鋼材的若干規(guī)定》規(guī)定“通過合理選擇結(jié)構(gòu)類型以節(jié)約鋼材，降低造價”。1985年~1995年間我國鋼產(chǎn)量達到5，000~8，000萬噸/年已具備逐步發(fā)展建筑鋼結(jié)構(gòu)的條件，但技術(shù)政策尚未調(diào)整。第四十七頁，共六十五頁，編輯于2023年，星期六1996年我國預(yù)期鋼產(chǎn)量將達到或超過1億噸/年，建設(shè)部編制了《1996~2020年建筑技術(shù)發(fā)展政策》提出了“合理使用鋼材，發(fā)展鋼結(jié)構(gòu)、開發(fā)鋼結(jié)構(gòu)制造與安裝施工新技術(shù)”。1998年建設(shè)部編頒發(fā)《建筑業(yè)推廣應(yīng)用10項新技術(shù)其中第八項為“鋼結(jié)構(gòu)技術(shù)”。1999年成立了“建筑用鋼技術(shù)協(xié)調(diào)組”，并成立了相應(yīng)的“鋼結(jié)構(gòu)專家組”與“鋼筋混凝土專家組”。1999年后“建筑用鋼技術(shù)協(xié)調(diào)組”制定了有關(guān)鋼結(jié)構(gòu)工程技術(shù)政策：《鋼結(jié)構(gòu)住宅建筑產(chǎn)業(yè)化技術(shù)導(dǎo)則》及《國家建筑鋼結(jié)構(gòu)產(chǎn)業(yè)“十五”計劃和2015年發(fā)展規(guī)劃綱要》，明確了今后建筑鋼結(jié)構(gòu)的發(fā)展重點。

第四十八頁，共六十五頁，編輯于2023年，星期六概率極限狀態(tài)設(shè)計法原理除疲勞計算外，鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計規(guī)范采用以概率理論為基礎(chǔ)的極限狀態(tài)設(shè)計方法，用分項系數(shù)的設(shè)計表達式進行計算。1、結(jié)構(gòu)的極限狀態(tài)定義：當(dāng)整個結(jié)構(gòu)或結(jié)構(gòu)的一部分超過某一特定狀態(tài)就不能滿足設(shè)計規(guī)定的某一功能要求時，此特定狀態(tài)為該功能的極限狀態(tài)。分類：承載能力極限狀態(tài)和正常使用極限狀態(tài)。

第五節(jié)鋼結(jié)構(gòu)建筑的現(xiàn)狀與發(fā)展第四十九頁，共六十五頁，編輯于2023年，星期六承載能力極限狀態(tài)：對應(yīng)于結(jié)構(gòu)或構(gòu)件達到最大承載能力或出現(xiàn)不適于繼續(xù)承載的變形。整個結(jié)構(gòu)或結(jié)構(gòu)的一部分作為剛體失去平衡（如傾覆等）；結(jié)構(gòu)構(gòu)件或連接因超過材料強度而破壞（包括疲勞破壞），或因過度變形而不適于繼續(xù)承載；結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)變?yōu)闄C動體系；結(jié)構(gòu)或結(jié)構(gòu)構(gòu)件喪失穩(wěn)定（如壓屈等）；地基喪失承載能力而破壞（如失穩(wěn)等）。正常使用極限狀態(tài)：對應(yīng)于結(jié)構(gòu)或結(jié)構(gòu)構(gòu)件達到正常使用或耐久性能的某項規(guī)定限值。影響正常使用或外觀的變形；影響正常使用或耐久性能的局部損壞（包括裂縫）；影響正常使用的振動；影響正常使用的其它特定狀態(tài)。第五十頁，共六十五頁，編輯于2023年，星期六2、功能函數(shù)結(jié)構(gòu)的工作性能可用結(jié)構(gòu)的功能函數(shù)Z來描述，設(shè)計結(jié)構(gòu)時可取荷載效應(yīng)S和結(jié)構(gòu)抗力R兩個基本隨機變量來表達結(jié)構(gòu)的功能函數(shù)，即

Z=g（R，S）＝R－S

顯然，Z是隨機變量，有以下三種情況：

Z＞0結(jié)構(gòu)處于可靠狀態(tài)；

Z＝0結(jié)構(gòu)達到極限狀態(tài)；

Z＜0結(jié)構(gòu)處于失效狀態(tài)?？梢?，結(jié)構(gòu)的極限狀態(tài)是結(jié)構(gòu)由可靠轉(zhuǎn)變?yōu)槭У呐R界狀態(tài)。由于R和S受到許多隨機性因素影響而具有不確定性，

Z≥0不是必然性的事件。因此科學(xué)的設(shè)計方法是以概率為基礎(chǔ)來度量結(jié)構(gòu)的可靠性。第五十一頁，共六十五頁，編輯于2023年，星期六3、可靠度按照概率極限狀態(tài)設(shè)計法，結(jié)構(gòu)的可靠度定義為結(jié)構(gòu)在規(guī)定的時間內(nèi)，規(guī)定的條件下，完成預(yù)定功能的概率?！巴瓿深A(yù)定功能”指對某項規(guī)定功能而言結(jié)構(gòu)不失效。結(jié)構(gòu)在規(guī)定的設(shè)計使用年限內(nèi)應(yīng)滿足的功能有：

(1)在正常施工和正常使用時，能承受可能出現(xiàn)的各種作用；

(2)在正常使用時具有良好的工作性能；

(3)在正常維護下具有足夠的耐久性；

(4)在設(shè)計規(guī)定的偶然事件發(fā)生時及發(fā)生后，仍能保持必需的整體穩(wěn)定性。第五十二頁，共六十五頁，編輯于2023年，星期六規(guī)定的設(shè)計使用年限（設(shè)計基準(zhǔn)期）是指設(shè)計規(guī)定的結(jié)構(gòu)或結(jié)構(gòu)構(gòu)件不需進行大修即可按其預(yù)定目使用的年限。大陸規(guī)范規(guī)定建筑結(jié)構(gòu)的設(shè)計基準(zhǔn)期為50年。若以Ps表示結(jié)構(gòu)的可靠度，則有Ps=P（Z≥0） 記Pf為結(jié)構(gòu)的失效概率，則有Pf=P（Z<0） 顯然Ps=1－Pf

因此結(jié)構(gòu)可靠度的計算可轉(zhuǎn)換為失效概率的計算。可靠的結(jié)構(gòu)設(shè)計指的是使失效概率小到可以接受程度的設(shè)計，絕對可靠的結(jié)構(gòu)（失效概率等于零）是不存在的。第五十三頁，共六十五頁，編輯于2023年，星期六Z的分布難求，實際計算困難。20世紀(jì)60年代末，美國學(xué)者康奈爾(Cornell,C.A)提出一次二階矩的設(shè)計方法，使概率設(shè)計法進入實用階段。如果Z的分布是正態(tài)分布，則令稱作可靠指標(biāo)第五十四頁，共六十五頁，編輯于2023年，星期六可靠指標(biāo)

為了使結(jié)構(gòu)達到安全可靠與經(jīng)濟上的最佳平衡，必須選擇一個結(jié)構(gòu)的最優(yōu)失效概率或目標(biāo)可靠指標(biāo)?？刹捎谩靶?zhǔn)法”求得,即通過對原有規(guī)范作反演分析，找出隱含在現(xiàn)有工程中相應(yīng)的可靠指標(biāo)值，經(jīng)過綜合分析，確定設(shè)計規(guī)范采用的目標(biāo)可靠指標(biāo)值。《建筑結(jié)構(gòu)可靠度設(shè)計統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)》中明確規(guī)定各結(jié)構(gòu)構(gòu)件的可靠指標(biāo)。鋼結(jié)構(gòu)的各種構(gòu)件，其可靠指標(biāo)在3.2左右，屬延性破壞，安全等級為二級。鋼結(jié)構(gòu)連接的承載能力極限狀態(tài)經(jīng)常是強度破壞而不是屈服，可靠指標(biāo)應(yīng)比構(gòu)件為高，一般推薦用4.5。

延性破壞，可靠指標(biāo)低，脆性破壞，可靠指標(biāo)高。第五十五頁，共六十五頁，編輯于2023年，星期六二階矩的設(shè)計表達式：由可得：由于統(tǒng)計參數(shù)不夠完善，此計算式子跟以前用的計算方法相差甚遠，不易接受，故對其等效地轉(zhuǎn)化為分項系數(shù)表達式：第五十六頁，共六十五頁，編輯于2023年，星期六4、極限狀態(tài)設(shè)計表達式除疲勞計算外，鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計規(guī)范采用以概率理論為基礎(chǔ)的極限狀態(tài)設(shè)計方法，用分項系數(shù)的設(shè)計表達式進行計算

結(jié)構(gòu)荷載術(shù)語（1）對于承載能力極限狀態(tài)，結(jié)構(gòu)構(gòu)件應(yīng)采用荷載效應(yīng)的基本組合和偶然組合進行設(shè)計。基本組合（永久荷載和可變荷載的組合）：

按下列極限狀態(tài)設(shè)計表達式中最不利值確定

由可變荷載效應(yīng)控制的組合：

由永久荷載效應(yīng)控制的組合：

第五十七頁，共六十五頁，編輯于2023年，星期六0——結(jié)構(gòu)重要性系數(shù)，按下列規(guī)定采用：對安全等級為一級或設(shè)計使用年限為100年及以上的結(jié)構(gòu)構(gòu)件，不應(yīng)小于1.1；對安全等級為二級或設(shè)計使用年限為50年的結(jié)構(gòu)構(gòu)件，不應(yīng)小于1.0；對安全等級為三級或設(shè)計使用年限為5年的結(jié)構(gòu)構(gòu)件，不應(yīng)小于0.9；G——永久荷載分項系數(shù)，應(yīng)按下列規(guī)定采用：當(dāng)永久荷載效應(yīng)對結(jié)構(gòu)構(gòu)件的承載能力不利時，對由可變荷載效應(yīng)控制的組合應(yīng)取1.2，對由永久荷載效應(yīng)控制的組合應(yīng)取1.35；當(dāng)永久荷載效應(yīng)對結(jié)構(gòu)構(gòu)件的承載能力有利時，一般情況下取1.0，驗算傾覆、滑移或漂浮時取0.9；Q1,

Qi——第1個和第i個可變荷載分項系數(shù)，應(yīng)按下列規(guī)定采用：當(dāng)可變荷載效應(yīng)對結(jié)構(gòu)構(gòu)件的承載能力不利時，在一般情況下應(yīng)取1.4，對標(biāo)準(zhǔn)值大于4.0kN/m2的工業(yè)房屋樓面結(jié)構(gòu)的活荷載取1.3；當(dāng)可變荷載效應(yīng)對結(jié)構(gòu)構(gòu)件的承載能力有利時，應(yīng)取為0；

第五十八頁，共六十五頁，編輯于2023年，星期六

S——永久荷載標(biāo)準(zhǔn)值的效應(yīng)；

SQ1k——在基本組合中起控制作用的第1個可變荷載標(biāo)準(zhǔn)值的效應(yīng)；

SQik——第i個可變荷載標(biāo)準(zhǔn)值的效應(yīng)；

ci——第i個可變荷載的組合值系數(shù)，其值不應(yīng)大于1；

R——結(jié)構(gòu)構(gòu)件的抗力設(shè)計值，R=Rk/R，Rk為結(jié)構(gòu)構(gòu)件抗力標(biāo)準(zhǔn)值，R為抗力分項系數(shù)，對于Q235鋼，R=1.087；對于Q345、Q390和Q420鋼，R=1.111。第五十九頁，共六十五頁，編輯于2023年，星期六

對于一般排架、框架結(jié)構(gòu)，可以采用簡化設(shè)計表達式：由可變荷載效應(yīng)控制的組合：

——簡化設(shè)計表達式中采用的荷載組合系數(shù)，一般情況下可取=0.9，當(dāng)只有一個可變荷載時，取=1.0。由永久荷載效應(yīng)控制的組合仍按式計算。

永久荷載起控制作用的情況：第一個可變荷載的組合值系數(shù)為1的樓蓋（儀器車間倉庫、金工車間、輪胎廠準(zhǔn)備車間等）或屋蓋（高爐附近的屋面積灰），有大型混凝土屋面板的重型屋蓋等。第六十頁，共六十五頁，編輯于2023年，星期六偶然組合（永久荷載、可變荷載和一個偶然作用的組合）：對于偶然組合，極限狀態(tài)設(shè)計表達式宜按下列原則確定：偶然作用的代表值不乘以分項系數(shù)；與偶然作用同時出現(xiàn)的可變荷載，應(yīng)根據(jù)觀測資料和工作經(jīng)驗采用適當(dāng)?shù)拇碇怠?2)對于正常使用極限狀態(tài)，結(jié)構(gòu)構(gòu)件根據(jù)不同設(shè)計目的，分別選用荷載效應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)組合（采用標(biāo)準(zhǔn)值或組合值為荷載代表值的組合）、頻遇組合和準(zhǔn)永久組合進行設(shè)計，使變形、裂縫等荷載效應(yīng)的設(shè)計值符合下式的要求：Sd≤C

Sd——變形、裂縫等荷載效應(yīng)的設(shè)計值；

C——設(shè)計對變形、裂縫等規(guī)定的相應(yīng)限值。

鋼結(jié)構(gòu)的正常使用極限狀態(tài)只涉及變形驗算，僅需考慮荷載的標(biāo)準(zhǔn)組合：

第六十一頁，共六十五頁，編輯于2023年，星期六荷載分類1

永久荷載permanentload

在結(jié)構(gòu)使用期間，其值不隨時間變化，或其變化與平均值相比可以忽略不計