钢结构设计原理

2017年10月18日 15:27 来源:中国钢结构在线 编辑:湵髯


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《普通高等教育土木工程专业"十二五"规划教材:钢结构设计原理学习指导与习题精解》是普通高等教育土木工程专业“十二五”规划教材之一。可作为高等院校土木丁程类、工程管理类及建筑类专业学生的学习指导书,也可作为上述专业的成人继续教育、网络教育及专业技术人员的参考用书。

目录

第一章 钢结构概述
一、基本要求
二、学习要点
三、习题
四、习题参考答案

第二章 钢结构的材料
一、基本要求
二、学习要点
三、习题
四、习题参考答案

第三章 钢结构的连接
一、基本要求
二、学习要点
三、习题
四、习题参考答案

第四章 轴心受力构件
一、基本要求
二、学习要点
三、习题
四、习题参考答案

第五章 受弯构件
一、基本要求
二、学习要点
三、习题
四、习题参考答案

第六章 偏心受力构件
一、基本要求
二、学习要点
三、习题
四、习题参考答案

第七章 普通钢屋架设计
一、设计资料
二、荷载计算
三、屋架杆件内力计算
四、屋架杆件截面设计
五、屋架节点设计
六、檩条设计

模拟题A
模拟题A题解
模拟题B
模拟题B题解
参考文献

文摘

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第一章 钢结构概述
一、基本要求
掌握钢结构的特点,正确理解钢结构的合理应用范围及组成原理,了解近似概率极限状态设计方法的概念,理解规范采用的基本设计表达式,了解各分项系数取值的依据和含义,了解钢结构的发展。
本章重点为钢结构的特点和应用,荷载和材料的强度取值;难点为钢结构的极限状态和概率极限状态。
二、学习要点
(一)钢结构的特点和应用范围
1.特点
钢材轻质高强,塑性和韧性好;材质均匀,和力学计算的假定比较符合,安全可靠度高;生产、安装工业化程度高,施工周期短;钢材具有可焊性,密闭性能好;具有一定的耐热性;钢结构容易加固维修、拆卸或改建。由于钢材易锈蚀,因而钢结构有维护费用高的缺点;另外,钢结构还有低温下易脆断、动载作用下噪声大及防火性差、价格昂贵等缺点。
2.合理应用范围
钢结构适合用于高耸结构和高层结构,大跨度结构,重型厂房结构,承受动力荷载作用的结构,可拆卸结构,轻型钢结构,容器及其他构筑物。可概括为“高、大、重、特、轻”等五类结构。
(二)钢结构的建造过程及其初始缺陷
1.建造过程
钢结构的建造由工厂加工制造和工地安装两个过程组成。工厂加工制造:原材料的验收,放样和下料,冷热加工,必要的矫正,除锈和涂漆。工地安装:拼装子结构,吊装,临时固定,原材料的验收,放样和下料,冷热加工,必要的矫正,除锈和涂漆。。2.初始缺陷
包括几何缺陷(初弯曲、初偏心、杆件长度误差等)和材料缺陷(弹性模量、极限强度等力学参数的非均匀性,残余应力等)。
(三)钢结构的组成
(1)按照构建方式或力学计算模型的不同,可将钢结构分为平面结构和空间结构两大类。如单层厂房是典型的平面结构,网壳是典型的空间结构。
(2)钢结构的组成可划分为基本结构和附属结构,其中基本结构一般是平面承重结构,如屋盖桁架(屋架)、柱、主桁架等,附属结构包括纵向构件及各种支撑、联结系等。随着大跨度空间结构体系的发展,钢结构的基本结构逐渐发展为空间承重结构。
(3)任何一种钢结构都是由拉杆、压杆、梁、板、柱、桁架、拉索等基本构件按一定方式主要通过焊接或螺栓连接组成的空间几何不变体系。
(四)钢结构的近似概率极限状态设计法
1.作用及作用效应
施加在结构上的集中力或分布力(直接作用,也称为荷载)和引起结构外加变形或约束变形的原因(间接作用)通称为作用。按作用随时间的变异性可分为永久作用、可变作用和偶然作用;按结构的反应特点可将作用分为静态作用和动态作用。
由作用引起的结构或构件的反应(如内力、变形和裂缝等)称为作用效应(S)。当结构的变形对其作用效应的影响不大时,可按结构的原始位形进行作用效应的分析,称为一阶分析;反之,应在作用效应的分析中计及变形的影响,称为二阶分析,如钢结构的稳定问题。
2.抗力
结构或构件承受作用效应的能力(如承载力等)称为抗力(R)。影响结构或构件抗力的随机因素主要有:加工、承载、环境等因素导致的材质变异(材料性能的变异性);制作尺寸偏差和安装误差等因素导致的几何参数的变异(几何参数的变异性);抗力计算所采用的基本假设或计算公式的变异(计算模式的变异性)。
3.极限状态
若结构或结构的某一部分超过某一特定的状态就不能完成某预定的功能,则此特定的状态就称为该功能的极限状态。极限状态是区分结构可靠状态与失效状态的界限。
在现行极限状态设计法中,由作用效应和抗力的平衡关系,引入两类极限状态:承载能力极限状态和正常使用极限状态。

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