大工13秋《钢结构》辅导资料三

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1、钢结构辅导资料三主题：第一章第5节钢结构的设计方法的辅导资料学习时间：2013年10月14日一10月20日内容：我们这周将学习本门课的钢结构的设计方法的相关内容，希望通过下面的内容使同学们加深钢结构设计方法的理解。一、学习要求1、掌握两种极限状态设计法的设计内容，永久荷载与可变荷载控制的应力设计表达式、控制变形的设计表达式及各个表达式中各个系数的选取；2、熟悉钢结构的疲劳和疲劳计算。二、主要内容基本概念：钢结构可靠性、承载能力极限状态、正常使用极限状态、疲劳破坏。知识点：失效概率巧、可靠指标0、承载能力极限状态设计表达式、正常使用极限状态设计表达式、影响疲劳强度

2、的主要因素、常幅与变幅疲劳验算。(一)近似概率极限状态设计法的设计表达式结构的极限状态可以这样来定义:结构的极限状态系指结构或构件能满足设计规定的某一功能要求的临界状态，超过这一状态，结构或构件不再能满足设计要求。结构的极限状态可为下列两类：1、承载力极限状态这种状态对应于结构或构件达到最大承载力或不适合于继续承载的变形。当结构或构件出现下列状态之一时，即认为超过了承载力极限状态：(1)整个结构或结构的一部分作为刚体失去平衡，如结构发生倾覆等；(2)结构构件或连接因材料强度被超过而破坏(包括疲劳破坏)，或因过度的塑性变形而不适于继续承载；(3)结构转变为机动体系

3、；(4)结构或构件丧失稳定，如压杆弯曲等。承载力极限状态采用荷载效应的基本组合进行设计。这种设计的基本准则是：要求由各种荷载设计值产生的荷载效应(内力)组合设计值S,不超过按材料强度设计值算得的结构构件抗力设计值R,即要求S

4、大者），楼面活载标准值＞4KN/m2时取1.3;Sgk——按永久荷载标准值Gk计算的永久荷载效应（内力）值；Q]K、QiK——按第一个和其它任意第i个可变荷载标准值0k、Qk计算的可变荷载效应（内力）值；i//c——第i个可变荷载的组合值系数，当风荷载与其它可变荷载组合时取0.6,无风荷载的组合取1.0（高耸构筑物和特殊情况另行规定）；Rk一一按截面几何参数和材料强度标准值计算的结构构件抗力；——结构构件抗力分项系数，对Q235及Q345钢％=1.087,对于Q390钢％=1.111。对于一般排架、框架结构，可采用下列简化表达式：J、RY^Yg^gk+肖工比*牡

5、）—_~r=l7r式中0——荷载组合系数，当有两个或两个以上的可变荷载参与组合，且其中包括风荷载时，0=0.85其它情况0=1.0o考虑到钢结构主要用单一材料制成，并且传统上采用应力形式表达式和计算，故上述两式可以改写为应力形式表达式如下：1=2川£=1式中%~~永久恒荷载设计值G”在结构构件或连接中产生的应力，6=wQk；Gk——永久荷载标准值，即是在结构的使用期间，在正常情况下出现的最大永久载荷值；”尙、第一个和其它第i个可变荷载设计值Qm和0/在结构构件或连接中产生的应力，Q[d=YQ[Q[K^Qid=yqQiK；Q、k、QiK——第一个和其它第i个可变荷

6、载标准值，即是结构在使用期间，在正常情况下出现的最大可变荷载值；f一一材料的强度设计值/=厶；YrfK材料强度标准值。2、正常使用极限状态这种极限状态对应于结构或构件达到正常使用或耐久性的某项限值。当结构或构件出现下列状态之一时，即认为超过了正常使用极限状态：(1)影响正常使用或外观的变形；(2)影响正常使用或耐久性的局部损坏(包括裂缝)；(3)影响正常使用的震动；(4)影响正常使用的其他特定状态。对于正常使用极限状态，在设计中主要是控制结构或构件的变形和挠度，在计算中采用荷载标准值，不乘荷载分项系数；对于动荷载也不乘动力系数；设计表达式为：血=%K+%K+工血

7、叫§国]i=2式中0——结构或结构构件中产生挠度及变形值；%——永久荷载标准值在结构或结构构件中产生的挠度及变形值；a)Q、K、®QjK第一个和其他第i个产生的可变荷载标准值在结构或结构构件中产生的挠度及变形值；[co]——结构或构件的容许挠度或变形值，其值可按有关规范和使用要求确定。最后应当指出的是：在上述各设计表达式中分项系数％、人和％均是由可靠指标卩等效转化并经优化选择而得的；因此，只要能满足分项系数表达式，即等效于结构可靠指标[3(亦即失效概率耳)达到或接近预定要求。对于一般工业与民用建筑的安全等级为属于二级，其延性破坏为(3=3.2,=6.87x107

8、;脆性破坏为

9、3=3,2