钢结构课件 第一章 绪论.ppt

第1章 绪论 1.1 钢结构的特点和应用 1.1 钢结构的特点和应用 1.1.1 钢结构的特点 1.1.2 钢结构的应用 钢结构与其他材料的结构相比有如下的特点： 优点（5个）： 1.1.1钢结构的特点 （1）建筑钢材强度高，塑性韧性好 （2）钢结构的重量轻 （3）材质均匀和力学计算的假定比较符合 （4）钢结构制作简便，施工周期短 （5）钢结构密闭性好 缺点（3个）： 1.1.1钢结构的特点 （1）钢结构耐腐蚀性差 （3）钢结构在低温和其他条件下可能发生脆性断裂 （2）钢材耐火性差 （1）建筑钢材强度高，塑性韧性好 强度高—与其他建筑材料相比，如混凝土、砖石和木材相比， 强度要高出很多，适用于建造跨度大、高度高、承载 重的结构。 塑性好—破坏形式为塑性破坏，且能将高峰应力重分配。 韧性好—适宜在动力荷载下工作，抗震性能好。 1.1.1钢结构的特点 （2）钢结构的重量轻 材料的轻质性用α（质强比）来衡量： α= ρ/f，α值越小，结构相对越轻 建筑钢材质强比α：1.7～3.7×10-4/m 木材质强比α：5.4×10-4/m 钢筋混凝土质强比α：18×10-4/m 在同样跨度和荷载条件下，钢屋架重量相对来说比较轻 1.1.1钢结构的特点 （3）材质均匀和力学计算的假定比较符合 钢材组织比较均匀，接近于各向同性的理想弹－塑性 体，实际受力情况和工程力学计算结果比较符合，计 算结果的可靠性比较高 1.1.1钢结构的特点 （4）钢结构制作简便，施工工期短 钢材可加工性能好，工业化机械化程度高，构件轻， 连接简单，安装方便，施工周期短。 1.1.1钢结构的特点 （5）钢结构密闭性较好 钢结构的水密性和气密性较好，适宜于做要求密闭的 板壳结构，如高压容器、油库、气柜、管道等。 1.1.1钢结构的特点 （1）钢结构耐腐蚀性差 钢材耐腐蚀性能比较差，必须对结构进行防护，尤其是处 于湿度较大和有侵蚀性介质环境中的结构更应注意。处于较强 腐蚀性介质内的建筑物不宜采用钢结构。 常用的防锈方法：金属镀层防锈、涂刷防锈漆等，水下的 钢结构可采用阴极保护法防锈。 近年来出现的耐候钢抗锈性能较好，得到了广泛应用。 1.1.1钢结构的特点 （2）钢材耐火性差 钢材耐热性较好： 温度在200℃以内时，钢材性质变化很小； 温度高于200℃后，钢材强度逐渐下降，出现兰脆和徐变现象； 温度高达600℃时，钢材进入塑性状态已不能承载。 设计规定，钢材表面温度超过150℃后即需加以隔热防护，对有防火要求者，更需按相应规定采取隔热保护措施 1.1.1钢结构的特点 （3）钢结构在低温和其他条件下可能发生脆性断裂 钢材在负温环境中，塑性、韧性逐渐降低，达到某一温度时韧性会突然急剧下降，即低温冷脆现象。 另外，钢材在反复荷载、复杂应力、突然加载、冷作及时效硬化、焊接缺陷等条件下也容易脆断。 1.1.1钢结构的特点 （1）大跨度结构 结构的跨度越大，自重在全部荷载中所占的比重就越大，减轻结构的自重会带来明显的经济效益。钢结构强度高而质量轻，很适合建造大跨度桥梁和大跨度建筑结构，世界各地的大跨度桥梁和建筑，大都采用钢结构。所采用的结构体系有网架、悬索、拱架以及框架等。 1.1.2 钢结构的应用 杭州湾跨海大桥 1.1.2 钢结构的应用 北京奥运会主场馆—鸟巢 1.1.2 钢结构的应用 （2）工业厂房 由于钢材强度高、耐热性好，吊车起重量较大以及高温车间多采用钢骨架。如重型机械厂的铸钢车间，水压机车间，锻压车间；冶金厂房的平炉、转炉车间，混铁炉车间等。 近年随着网架结构的大量应用，一般的工业厂房也常常采用钢结构。 1.1.2 钢结构的应用 （3）高层建筑和高耸结构 高层建筑和高耸结构要求材料轻质高强，所以也适宜采用钢结构。 高层建筑结构形式主要有多层框架、框架－支撑结构、框筒、悬挂、巨型框架等。 高耸结构包括塔架和桅杆结构，如电视塔、输电线塔、无线电天线桅杆、广播发射桅杆等。 1.1.2 钢结构的应用 左：上海环球金融中心（492米） 右：金茂大厦（420.5米） 东方明珠广播电视塔（467.9米） 1.1.2 钢结构的应用 (4)承受较大动力荷载的结构 钢材具有良好的塑性和韧性： 适宜用作直接或间接承受动力荷载的结构（设有较 大锻锤的车间）； 对于抗地震作用要求高的结构也宜采用钢结构。 1.1.2 钢结构的应用