鋼結構設計原理4.了解桿件和板件穩定的基本理論，理解影響穩定性的主要因素及提高穩定性的措施；3.掌握鋼結構用鋼的主要性能及其主要影響因素，并能正確地選擇鋼材；2.理解“鋼結構”的計算方法；1.了解鋼結構的應用和發展概況,掌握鋼結構的特點；本課程的基本要求5.掌握各種連接（焊接、螺栓連接）和各類構件(梁、柱和屋架)的工作性能、破壞特征及其設計的基本方法。6.理解構件間的連接方法、力的傳遞方式和過程以及構造原則；教學參考書及規范:1.鋼結構

肖亞明主編合肥工業大學出版社2.鋼結構設計規范

（GB50017-2003)7.熟悉與土木工程相關的鋼結構設計規范。3.鋼結構工程施工質量驗收規范

（GB50205-2001)第一章緒論大綱要求1.掌握鋼結構的特點和鋼結構的應用范圍。2．理解鋼結構按極限狀態的設計方法，掌握其設計表達式的應用。3．了解鋼結構在我國的發展趨勢和問題?！?.1鋼結構的特點和應用范圍1.輕質高強;

由于鋼材強度高，結構需要的構件截面小,結構自重輕。

a=容重/強度,a越小，結構相對越輕。鋼材：a=1.7～3.7×10-4/m；

木材：a=5.4×10-4/m；鋼砼：a=18×10-4/m；一、鋼結構的特點

2.鋼材的塑性和韌性好；

塑性和韌性是概念上完全不同的兩個物理量。

塑性——承受靜力荷載時，材料吸收變形能的能力。

塑性好，會使結構一般情況下不會由于偶然超載而突然斷裂，給人以安全保證；

韌性——承受動力荷載時，材料吸收能量的多少。

韌性好，說明材料具有良好的動力工作性能。

3.材質均勻、各向同性，接近理想的彈塑性體，與力

學假定符合較好;

鋼材屈服前看作彈性材料,屈服以后看作塑性或彈塑性材料4.制作、安裝簡便，工期短，符合工業化要求;

國家大劇院屋架安裝鋼結構住宅5、密閉性好，不滲漏;6、鋼材耐熱性好，耐火性差;

當結構表面長期受輻射熱達150℃以上或在短時間內可能受到火焰作用時，須采用隔熱和防火措施。7、鋼材耐腐蝕性差。二、鋼結構的應用范圍1.大跨度結構網架結構拱結構橋梁大連會展中心明石海峽大橋單層廠房多層工業廠房2.工業廠房金陵石化總廠3.承受動力荷載及地震作用的結構4.高層建筑與高聳結構金茂大廈88層420米帝王大廈東京千年塔5.道路、橋梁結構6.水利、水工結構海上石油平臺船閘門攔污柵(1).波紋拱殼結構7.輕型房屋鋼結構(2)門式剛架結構（3）多層輕型房屋建筑活動車庫8.可拆卸標、移動東房屋及移動結構9.構筑物10.建筑小狂品§1.速2鋼結構的億設計方法一、鋼結幫構設計方示法的演變1.傳統的容啞許應力方滴法從20世紀初忌到20世紀5O年代，鋼只結構采用賓安全系數溜法設計充，即:N--構件截面色的內力；A--構件截面頓幾何特征蹲；F--鋼材的最涼大強度；K--大于1的安全粘系數；[σ]-劇-鋼材的展容許應酬力。2.概率極限煩狀態設計桌方法(1)極限狀濾態：當結構或勇其組成部俘分超過某田一特定狀監態就不竄能滿足設洽計規定的煉某一功能熔要求時，楚此特定狀騙態稱為結乒構的極限沈狀態。(2)極限狀態猜分為兩類欠：b.正常使用極限狀咬態:包括：影響正霜常使用鑰或外觀敲的變形羞、影響岸正常使拍用的振期動、影迎響正常估使用的緊或耐久奧性的局雁部破壞弄等狀態。a.承載能力極限狀態:包括：強度破壞私、疲勞破孫壞、不適隆于繼續承敏載的變形廈、失穩、譽傾覆、變析為機動體拋系等狀態肉。(3)根據應令用概率仰分析的績程度不塞同，可竹分為三停種水準未：半概率蛇極限狀泊態設計男方法;近似概率曬極限狀態寧設計方法;全概率設攝計方法。a.半概率極沒限狀態設及計方法;1).三系數黃法（當時撓稱為計算極癢限狀態插法）:195繁7年至197拖3年我國鋼棕結構設計段采用半概早率的分項認系數法,結構設賽計中引春入三個基分項系庭數，即:荷載分懶項系數--考慮荷載棒的不定性;材料分垮項系數--考慮材炒料的不稻均性;工作條就件系數--考慮結構姨及構件的柴工作特點現以及某些塑假定的計碰算簡圖與州實際情況厘不完全相踏符等因素。2)計算公式N--構件截面沈的內力；A--構件截哭面幾何弄特征；K1--荷載系鴨數；K2--材料系數;K3--調整系枯數；fyk--鋼材的襪屈服強把度標準種值；[σ]妙--鋼材容服許應力b、近似概秧率極限狀瘋態設計法（現行卻鋼結構滴設計規幟范(GB釣500切17－200憤3)）結構的古工作性庸能可用爺結構的“功能函因數”來描述豆：Z＝g（X1，X2，…，Xn）（1－3）式中：g（·）--結構的廚功能函覺數；Xi(i＝1，2,…,n)須--影響結構扣可靠性的印各物理量帥。將各因素橡概括為兩最個綜合隨魯機變量--結構的仰抗力R、作用效應S，則公播式（1-3）可以槽寫成：Z＝g（R，S）＝R－S（1-4）在實際梨工程結憑構中，傍可能出順現下列虛三種情皆況：Z＞0表示結構測處于可靠狀態；Z＝0表示結構貝處于極限狀態Z＜0表示結演構處于失效狀態；判斷結構辣是否可靠崇，要看結民構是否達喉到極限狀財態，為此，通搶常將下式懇：Z＝g(R，S)＝R－S＝0(1-5期)稱為極限狀態奮方程。結構能完槍成預定功要能的概率(可靠度)用Ps表示，則濁：Ps＝P{Z亂≥0}（1-6）結構不能行完成預定禁功能的概岸率(失效概徹率)用Pf表示，則棉：Pf＝P{Z巾<0｝（1-7）由于事件姜｛Z≥0｝與事響件{Z＜0｝是對立冬事件，所昨以結

構密的可靠度雹與結構的水失效概率減滿足:Ps＋Pf＝1或Ps＝1-Pf（1-8）因為R和S都是隨機繼變量，且吵假定都服你從正態分順布，由概率論原壺理知功能悔函數Z=R-臣S也服從正裝態分布,則:令：Z、R、S的平均值賺分別為μz、μR、μs，標準方眾差分別為σz、σR、σs，則:f(z)PfμzZ的概率密度曲線Z=R-S

失效可靠因σz＞0，故：因服從標準正態分布，故上式又可寫成：式中:φ(·)--標準正態蒸函數；f(z)μzZ的概率密度曲線PfZ=R-S從圖中丑可以看拍出β與失效抹概率Pf間存在慘著一一婆對應關植系,即:1).β減小時，陰影俯部分的面積冤增大，歷即失效穗概率Pf增大；2).β增大時，陰姥影部分的面積粒減少，愁亦即失劍效概率Pf減小。說明β可以作顯為衡量火結構可靠度的一個禁數量指標。β—可靠度擠指標f(z)μzZ的概率密度曲線PfZ=R-S

失效可靠標準正態分布時與的對應值4.03.17X10-53.71.08X10-43.26.87X10-41.35X10-33.0β的計算:將式(1-1惕0)、(1-1才1)代入β的定義式得：c.全概率設忽計法對結構歸的各種伶基本變第量均采挪用隨機性變量或鹽隨機過書程來描莊述，對幟結構進鬧行精確設的概率紹分析，刮求得結叫構最優毛失效概面率作為瞎結構可他靠度的刪直接度癢量。二、鋼結甚構設計表蕩達式a.采用以課概率理丈論為基發礎的極懼限狀態巷設計方賴法(疲勞問題竟除外)，用分項棵系數的表紡達式進行液計算；b.結構的可摟靠度用可神靠度指標享來度量，丹并以分項股系數的形阿式考慮。（一）按承載驅能力極照限狀態合設計應考慮棗荷載效俱應的基煌本組合沈或偶然走組合進薄行荷載（效區應）組悼合，采傅用下列屈表達式騎設計：式中：γo--結構重要那性系數；S--荷載效從應（組價合）的絹設計值虹；R--鋼結構構倉件或連接震材料抗力愿的設計值暑。荷載效蓮應組合病如下：2.由永久荷廟載效應控痕制的組合漆：3.荷載分醫項系數監取值如亮下：1.由可變賓荷載效慌應控制本的組合已：（1）永久逗荷載分獸項系數當其效顧應對結謠構不利企時--對可變荷唇載效應控洗制的組合廈，應取1.2魯;--對永久荷懇載效應控憶制的組合洋，應取1.3趙5;當其效應防對結構有逝利時--一般情況宗下應取1.0；--對結構的襲傾覆、滑翅移或漂浮雹驗算，應榴取0.9。（2）可變荷泡載的分項配系數--一般情暑況下應蟲取1.4；--對標準楊值大于4kN冰/m2的工業劍房屋樓鉆面結構旅的活荷載絨標準值祥應取1.3。對于鋼詞結構這瞎種單一窯材料，壟可以將堆荷載效余應表達奴式用應距力形式奪表示?？勺兒奢d紫起控制作蘋用時：永久荷載起控制吧作用時穩：式中：4、鋼結切構構件衰承載能叼力極限苗狀態設壩計表達木式--鋼材或范連接材煩料強度設計值。--鋼材或連刮接材料強倆度標準值。--鋼材或紹連接材常料抗力負分項系殖數，對鵲于Q235鋼γR=1.刑087;Q34巾5、Q39源0、Q42孩0鋼γR=1.壺111。鋼結構規隸范給出了川各類鋼材念和連接的彼強度設計越值。(二)正常使用吩極限狀態1.對于正載常使用史極限狀頌態，要澆求分別博采用荷載的由標準組啊合、頻胞遇組合酬和準永侵久組合，并使橋變形等勢不超過絲式相應的面規定限選值。νGk--永久荷載銳標準值在結構或楚結構構件都中產生的變形值傲；νQ1k--第1個可變荷載攜的標準值在結構宗或結構磁構件中產生的變災形值（該必值使計算臟結果為最各大）；νQik--其他第i個可變賢荷載標任準值在葉結構或紐奉構件中笑產生的變垂形值。[ν]-視-結構或溝結構構夢件的容涌許變形鄉豐值。2.對于受壓、受拉構件，規范謊規定應缺限制其貴長細比掏，即:λ≤[λ茄]駛(1臣-24）式中：λ--受壓、受瞧拉構件的份計算長細法比；[λ]-怖-規范規底定的受俗拉、受墻壓構件賽容許長細比，按現規范采用村。（三）貫使用設橋計表達藝式的注綠意事項1.計算靜謊力強度本和穩定碼時，采賄用荷載谷的設計鉤值；疲屢勞計算鈔、變形都計算采撒用荷載話的標準澆值。