《钢结构原理与设计》.doc

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1、第一章绪论第一节钢结构的特点钢结构是钢材制成的工程结构，通常由型钢和钢板等制成的梁、桁架、柱、板等构件组成，各部分之间用焊缝、螺栓或铆钉连接，有些钢结构还部分采用钢丝绳或钢丝束。钢结构与钢筋混凝土结构、木结构和砖石等砌体结构都是工程结构的不同分支。它们之间有许多共同性，例如在结构体系、内力分析和设计程序等方面大体是相同的；但由于材料性质的不同、原材料和构件截面形状的不同，也有其特殊性，例如在结构型式、构件计算方法、构件连接方法和构造处理方法等方面都有显著的差别。学习钢结构应注意它的特殊点。钢结构具有下列优缺点：(

2、1)材质均匀，可靠性高钢材组织均匀，接近于各向同性匀质体。钢材由钢厂生产，控制严格，质量比较稳定。钢结构的实际工作性能比较符合目前采用的理论计算结果，所以钢结构可靠性较高。(2)强度高，重量轻钢材强度较高，弹性模量亦高，因而钢结构构件小而轻。当今有多种强度等级的钢材，即使强度较低的钢材，其密度与强度的比值一般也小于混凝土和木材，从而在同样受力情况下钢结构自重小，可以做成跨度较大的结构。由于杆件小，所占空间少，亦便于运输和安装。(3)塑性和韧性好钢结构的抗拉和抗压强度相同，塑性和韧性均好，适于承受冲击和动力荷载，有

3、较好的抗震性能。(4)便于机械化制造钢结构由轧制型材和钢板在工厂制成，便于机械化制造，生产效率高，速度快，成品精确度较高，质量易于保证，是工程结构中工业化程度最高的一种结构。(5)安装方便，施工期限短钢结构安装方便，施工期限短，可尽快地发挥投资的经济效益。(6)密封性好钢结构的密封性较好，容易做成密不漏水和密不漏气的常压和高压容器结构和大直径管道。(7)耐热性较好结构表面温度在200℃以内时，钢材强度变化很小，因而钢结构适用于热车间。但结构表面长期受辐射热达150℃时，应采用隔热板加以防护。(8)耐火性差钢结构耐

4、火性较差，钢材表面温度达300～400℃以后，其强度和弹性模量显著下降，600℃时几乎降到零。当耐火要求较高时，需要采取保护措施，如在钢结构外面包混凝土或其他防火板材，或在构件表面喷涂一层含隔热材料和化学助剂等的防火涂料，以提高耐火等级。(9)耐锈蚀性差钢结构耐锈蚀性较差，特别在潮湿和有腐蚀性介质的环境中，容易第1页锈蚀，需要定期维护，增加了维护费用。第二节钢结构的应用范围由于钢材和钢结构有上述特点，钢结构常用于各种工程结构中。在我国目前钢材需要量大而产量还不够多的情况下，钢结构的合理应用范围大体如下：(1)重型

5、工业厂房的承重骨架和吊车梁例如冶金企业的炼钢、轧钢车间，重型机械厂的铸钢、水压机、锻压、总装配车间等等，这些车间高度和跨度一般都比较大，有的柱距也比较宽，有重级工作制大吨位吊车(有超重吨位达440t的)，或是设备振动厉害，或是热加工车间，结构表面温度较高。(2)大跨度建筑的屋盖结构例如公共建筑中的体育馆、大会堂、影剧院等，工业建筑中的飞机装配车间、大型飞机检修库等。(3)大跨度桥梁跨度较大的铁路和公路桥梁多采用钢结构。(4)多层和高层建筑的骨架例如工业建筑中的多层框架、民用建筑中跨度较大的多层框架和高层框架。四、

6、五十层的钢结构高层建筑已在我国建成多幢。固定式采油平台也多用多层钢框架。(5)塔桅结构如输电线路塔架、无线电广播发射桅杆、电视播映发射塔、环境气象塔、排气塔、卫星或火箭发射塔等高耸结构常采用钢结构。(6)容器和大直径管道等壳体结构如储液罐、储气罐、大直径输油(气)和输煤浆管道、水工压力管道、囤仓以及炉体结构等，(7)移动式结构如水工闸门、各种起重机、射电望远境、移动式采油平台等。(8)可拆卸、搬移的结构如装配式活动房屋、流动式展览馆、军用桥梁等，采用钢结构特别合适。(9)轻型结构跨度不大，屋面轻的工业和商业房屋常

7、采用冷弯薄壁型钢结构或小角钢、圆钢组成的轻型钢结构。(10)在地震区抗震要求高的工程结构。第三节钢结构的发展概况中国是最早用铁建造结构的国家之一。比较著名的是铁链桥，它是从竹索桥演变来的。现存的最早铁链桥之一为云南省永平与保山之间跨越澜沧江的霁虹桥(图1—1)，始建于明朝成化年间(1465～1487年)，几经重修。桥总长113．4m，两岸桥台伸入江中，净跨57．3m，宽3．7m，底部承重铁链16根(现存14根)，栏杆铁链左右各一根。著名的中国红军长征经过的四川省泸定大渡河上的泸定桥(图1—2)，建成于1706年(

8、清朝康熙45年)，净跨lOOm，宽2．7m，共有铁链13根，每根重约1．6t多。在当时条件下在水流急湍的河道上架起这样长的铁链桥，工程是艰巨的。它表明了我国劳动人民的聪明才智和创造力。中国古代的钢铁结构除铁链桥外，尚有许多纪念性建筑，如目前仍然存在的，建于967年(五代南汉)的广州光孝寺东铁塔，共7层，塔身高6．35m，以及建于963年的西铁第二章钢结构的材料钢结构常需在