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第十八章 钢结构基本概念第十八章第十八章 钢结构基本概念钢结构基本概念18.1 18.1 钢结构的特点及应用钢结构的特点及应用18.2 18.2 钢结构的计算原则钢结构的计算原则第第1818章章 钢结构钢结构u18.1 18.1 钢结构的特点及应用钢结构的特点及应用 钢结构与其他材料的结构向比较，具有钢结构与其他材料的结构向比较，具有如下优点如下优点:材质均匀，可靠性高材质均匀，可靠性高 强度高，质量轻强度高，质量轻 塑性和韧性好塑性和韧性好 制造与安装方便制造与安装方便 具有可焊性和密封性具有可焊性和密封性 耐热性较好耐热性较好 第第1818章章 钢结构钢结构18.1 18.1 18.1 18.1 钢结构的特点及应用钢结构的特点及应用钢结构的特点及应用钢结构的特点及应用 钢结构的主要缺点是：钢结构的主要缺点是：耐火性差耐火性差 耐腐蚀性差耐腐蚀性差第第1818章章 钢结构钢结构u18.1 18.1 钢结构的特点及应用钢结构的特点及应用返回返回18.1 18.1 18.1 18.1 钢结构的特点及应用钢结构的特点及应用钢结构的特点及应用钢结构的特点及应用u18.2 18.2 钢结构的计算原则钢结构的计算原则 18.2.1 钢结构设计的具体要求钢结构设计的具体要求 钢结构设计要做到技术先进、经济合理、便钢结构设计要做到技术先进、经济合理、便于加工、方便运输安装和检查养护，以确保于加工、方便运输安装和检查养护，以确保质量。因此，在设计中应满足下列基本要求：质量。因此，在设计中应满足下列基本要求：钢结构在运输、安装和使用过程中，必须钢结构在运输、安装和使用过程中，必须具有足够的承载能力、刚度和稳定性，整个具有足够的承载能力、刚度和稳定性，整个结构必须安全可靠；结构必须安全可靠；要从工程实际出发，合理选用材料、结构要从工程实际出发，合理选用材料、结构设计方案和构造措施，要符合桥梁结构的使设计方案和构造措施，要符合桥梁结构的使用要求，要具有良好的耐久性用要求，要具有良好的耐久性;第第1818章章 钢结构钢结构18.1 18.1 18.1 18.1 钢结构的特点及应用钢结构的特点及应用钢结构的特点及应用钢结构的特点及应用 尽可能地节约钢材，减轻钢结构重量；尽可能地节约钢材，减轻钢结构重量；尽可能缩短制造、安装时间，以缩短工期；尽可能缩短制造、安装时间，以缩短工期；所选结构要便于运输，构造设计要便于检所选结构要便于运输，构造设计要便于检查与养护。查与养护。第第1818章章 钢结构钢结构18.1 18.1 18.1 18.1 钢结构的特点及应用钢结构的特点及应用钢结构的特点及应用钢结构的特点及应用u18.2 18.2 钢结构的计算原则钢结构的计算原则18.2.2 钢结构的计算方法钢结构的计算方法 1 1）计算方法概述计算方法概述 下面简单介绍几种钢结构计算方法：下面简单介绍几种钢结构计算方法：总安全系数的容许应力计算法：总安全系数的容许应力计算法：采用材料力学或弹性力学方法计算构件在采用材料力学或弹性力学方法计算构件在荷载标准值作用下的应力，是任一截面的荷载标准值作用下的应力，是任一截面的计算应力不超过材料的容许应力计算应力不超过材料的容许应力，这，这种计算方法称为容许应力计算法，表达式种计算方法称为容许应力计算法，表达式为：为：第第1818章章 钢结构钢结构18.2 18.2 18.2 18.2 钢结构的计算原则钢结构的计算原则钢结构的计算原则钢结构的计算原则式中式中 N构件的内力；构件的内力；构件的几何特性；构件的几何特性；fy 钢材的屈服强度；钢材的屈服强度；K 总安全系数；总安全系数；构件的构件的计计算算应应力；力；材料的容材料的容许应力。力。第第1818章章 钢结构钢结构18.2 18.2 18.2 18.2 钢结构的计算原则钢结构的计算原则钢结构的计算原则钢结构的计算原则三个系数的极限状态计算方法三个系数的极限状态计算方法 根据结构使用上的要求，在结构中规定两根据结构使用上的要求，在结构中规定两种极限状态，即承载能力极限状态和变形种极限状态，即承载能力极限状态和变形极限状态。同时引入三个系数，即：以荷极限状态。同时引入三个系数，即：以荷载系数考虑荷载可能的变动，以匀质系数载系数考虑荷载可能的变动，以匀质系数考虑钢材性质的不一致，以工作条件系数考虑钢材性质的不一致，以工作条件系数考虑结构及构件的工作特点，以及某些假考虑结构及构件的工作特点，以及某些假定的计算图式与实际情况不完全相同等因定的计算图式与实际情况不完全相同等因素。素。第第1818章章 钢结构钢结构18.2 18.2 18.2 18.2 钢结构的计算原则钢结构的计算原则钢结构的计算原则钢结构的计算原则其表达式为其表达式为 第第1818章章 钢结构钢结构式中式中 K1超载系数；超载系数；K2匀质系数；匀质系数；K3工作条件系数；工作条件系数；荷载引起的内力；荷载引起的内力；S构件几何特性；构件几何特性；fy钢材的屈服强度；钢材的屈服强度；18.2 18.2 18.2 18.2 钢结构的计算原则钢结构的计算原则钢结构的计算原则钢结构的计算原则 多系数分析后用单一安全系数的容许应力多系数分析后用单一安全系数的容许应力计算法计算法 在确定安全度方面与早期容许应力计算法在确定安全度方面与早期容许应力计算法有所不同，它是以结构的强度、稳定、疲有所不同，它是以结构的强度、稳定、疲劳、变形等为依据，对影响结构安全度的劳、变形等为依据，对影响结构安全度的诸因素以数理统计的方法，并结合工程实诸因素以数理统计的方法，并结合工程实践经验进行多系数分析，求出单一的设计践经验进行多系数分析，求出单一的设计安全系数，以简单的容许应力形式表达，安全系数，以简单的容许应力形式表达，其按承载力计算的一般表达式为其按承载力计算的一般表达式为 第第1818章章 钢结构钢结构18.2 18.2 18.2 18.2 钢结构的计算原则钢结构的计算原则钢结构的计算原则钢结构的计算原则式中式中 Ni根据标准荷载效应组合求得的内根据标准荷载效应组合求得的内力；力；fy钢材屈服强度；钢材屈服强度；S构件几何特性；构件几何特性；K1荷载系数；荷载系数；K2材料系数；材料系数；K3调整系数，一般结构调整系数，一般结构K3=1第第1818章章 钢结构钢结构18.2 18.2 18.2 18.2 钢结构的计算原则钢结构的计算原则钢结构的计算原则钢结构的计算原则 以概率论为基础的极限状态设计法以概率论为基础的极限状态设计法 极限状态的概率设计法是把各种参数极限状态的概率设计法是把各种参数(荷荷载效应，材料抗力等）作为随机变量，运载效应，材料抗力等）作为随机变量，运用概率分析法并考虑其变异性来确定设计用概率分析法并考虑其变异性来确定设计采用值。这种把概率分析引入结构设计的采用值。这种把概率分析引入结构设计的方法显然比容许应力设计法先进，故近年方法显然比容许应力设计法先进，故近年来世界各国逐渐采用此法。来世界各国逐渐采用此法。第第1818章章 钢结构钢结构18.2 18.2 18.2 18.2 钢结构的计算原则钢结构的计算原则钢结构的计算原则钢结构的计算原则2)公路桥规公路桥规的计算方法的计算方法 我国现行的我国现行的公路桥规公路桥规对公路桥涵钢结对公路桥涵钢结构的设计计算，要求对构件必须进行承载构的设计计算，要求对构件必须进行承载能力（强度）和刚度的计算。能力（强度）和刚度的计算。承载能力计算承载能力计算 刚度计算刚度计算第第1818章章 钢结构钢结构18.2 18.2 18.2 18.2 钢结构的计算原则钢结构的计算原则钢结构的计算原则钢结构的计算原则