同济大学钢结构-课件(PPT·精选)
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同济大学钢结构教程
嘉兴电厂干煤棚 大连北良国储粮库 净跨60m
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卢浦大桥
杨浦大桥
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其他构筑物
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上海新国际博览中心
广州会展中心 湖南国际会展中心
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上海八万人体育场
2008奥运会国家体育场
上海虹口足球场
绪 论
钢结构？ 哪里用？ 如何用？
主要内容
一、钢结构的特点 二、我国钢结构的应用 三、钢结构主要结构形式 四、钢结构可能的破坏形式 五、钢结构设计要求
一、钢结构的特点 1、强度高，重量轻 钢材 比重：7850Kg/m3, 抗拉设计强度（200～ ）N/mm2 重量/强度＝40 混凝土 比重：2500Kg/m3, 抗拉设计强度（1～ ）N/mm2 重量/强度＝2500 木材 比重：500Kg/m3, 顺纹抗拉强度（10～ ）N/mm2 重量/强度＝50
0
中国1990-2007年钢产量增长情况
65 35 71 00 80 93 89 54 92 61 95 36 10 12 4 10 89 1 11 45 9 12 39 5 12 84 9 15 16 3 18 22 5 22 01 0 27 28 0 34 94 0
41 87 8
48 92 4
2024版14676_钢结构课件ppt完整版
考虑选用钢材。
对于重要结构和高强度螺栓连接 的结构，应选用质量等级较高的
钢材。
2024/1/28
在腐蚀性环境中使用的结构，应 选用耐腐蚀性较好的钢材，并采 取必要的防护措施。
对于需要冷加工或焊接的结构， 应选用相应保证加工或焊接性能 的钢材。
15
03
连接方法与构造要求
2024/1/28
16
连接方法简介及特点比较
按要求进行防腐、防火涂层处理， 确保涂层质量。
04
29
安装施工流程和技术要求
施工准备
熟悉图纸、编制施工方案、准备施工机具等。
基础验收与处理
确保基础符合设计要求，进行必要处理。
钢构件安装
按照安装顺序，采用合适吊装方法进行钢构件安装。
高强度螺栓连接
使用专用工具进行高强度螺栓紧固，确保预紧力。
2024/1/28
基于力学性能的抗震评价
通过计算结构在地震作用下的内力、变形等响应，评估结构的抗 震性能。
基于试验的抗震评价
通过对结构或构件进行振动台试验或拟静力试验，模拟地震作用下 的结构响应，评估其抗震性能。
基于可靠度的抗震评价
综合考虑结构的不确定性因素，采用概率方法评估结构的抗震可靠 度。
26
加固措施和改造建议
设计原理
局部稳定性概念：指结构局 部构件或连接在荷载作用下
的稳定性。
01
02
03
保证局部构件的强度和刚度， 避免发生局部失稳。
合理选择连接方式和紧固件， 确保连接的可靠性。
04
2024/1/28
05
考虑局部构件的支撑条件和 约束情况，避免产生过大的
变形和应力集中。
23
05
对于重要结构和高强度螺栓连接 的结构，应选用质量等级较高的
钢材。
2024/1/28
在腐蚀性环境中使用的结构，应 选用耐腐蚀性较好的钢材，并采 取必要的防护措施。
对于需要冷加工或焊接的结构， 应选用相应保证加工或焊接性能 的钢材。
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03
连接方法与构造要求
2024/1/28
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连接方法简介及特点比较
按要求进行防腐、防火涂层处理， 确保涂层质量。
04
29
安装施工流程和技术要求
施工准备
熟悉图纸、编制施工方案、准备施工机具等。
基础验收与处理
确保基础符合设计要求，进行必要处理。
钢构件安装
按照安装顺序，采用合适吊装方法进行钢构件安装。
高强度螺栓连接
使用专用工具进行高强度螺栓紧固，确保预紧力。
2024/1/28
基于力学性能的抗震评价
通过计算结构在地震作用下的内力、变形等响应，评估结构的抗 震性能。
基于试验的抗震评价
通过对结构或构件进行振动台试验或拟静力试验，模拟地震作用下 的结构响应，评估其抗震性能。
基于可靠度的抗震评价
综合考虑结构的不确定性因素，采用概率方法评估结构的抗震可靠 度。
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加固措施和改造建议
设计原理
局部稳定性概念：指结构局 部构件或连接在荷载作用下
的稳定性。
01
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保证局部构件的强度和刚度， 避免发生局部失稳。
合理选择连接方式和紧固件， 确保连接的可靠性。
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考虑局部构件的支撑条件和 约束情况，避免产生过大的
变形和应力集中。
23
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同济大学高层建筑第7章7.1钢结构-1.
第七章 其他建筑形式结构设计
高层建筑结构设计
高层钢结构建筑设计
第七章 其他建筑形式结构设计
高层钢结构建筑设计
1、结构体系 2、适用高度及高宽比限值 3、结构布置 4、结构内力计算
5、内力调整
6、钢框架构件设计及验算
第七章 其他建筑形式结构设计
1 . 结构体系
多高层钢结构体系分
第七章 其他建筑形式结构设计
第七章 其他建筑形式结构设计
3、筒中筒体系 在框筒结构内部，利用建筑中心部位电梯竖井的可封闭性，将其 周围的一般框架改成密柱内框筒，或采用混凝土芯筒，可构成筒 中筒结构。
第七章 其他建筑形式结构设计
4）. 巨型结构体系
巨型斜杆 巨型柱
巨型框架结构
巨型支撑结构
第七章 其他建筑形式结构设计
2、适用高度及高宽比限值
第七章 其他建筑形式结构设计
第七章 其他建筑形式结构设计
3、结构布置
钢结构高层建筑结构的结构总体布置原则和抗震概念设计与混 凝土高层建筑相同。 结构布置的其它要求 1、支撑框架在两个方向的布置均宜基本对称，支撑框架之间楼盖 的长宽比不宜大于3。 2.支撑斜杆及剪力墙板应沿竖向连续布置，以使结构的刚度、承 载力连续均匀。 3.超过12层的钢结构房屋应设置地下室时，框架-支撑结构中竖向 连续布置的支撑应延伸至基础；钢框架柱应至少延伸至地下一层， 其竖向荷载应直接传至基础。 4、钢结构的楼盖宜采用压型钢板现浇钢筋混凝土组合楼板或非组 合楼板，楼板应与钢梁可靠连接。 不超过12层的钢结构，尚可采用装配整体式钢筋混凝土楼板， 也可采用装配式楼板或其他轻型楼盖；但应将楼板预埋件与钢梁 焊接，或采取其他保证楼盖整体性的措施。 对于超过12层的钢结构房屋，必要时可设置水平支撑。
高层建筑结构设计
高层钢结构建筑设计
第七章 其他建筑形式结构设计
高层钢结构建筑设计
1、结构体系 2、适用高度及高宽比限值 3、结构布置 4、结构内力计算
5、内力调整
6、钢框架构件设计及验算
第七章 其他建筑形式结构设计
1 . 结构体系
多高层钢结构体系分
第七章 其他建筑形式结构设计
第七章 其他建筑形式结构设计
3、筒中筒体系 在框筒结构内部，利用建筑中心部位电梯竖井的可封闭性，将其 周围的一般框架改成密柱内框筒，或采用混凝土芯筒，可构成筒 中筒结构。
第七章 其他建筑形式结构设计
4）. 巨型结构体系
巨型斜杆 巨型柱
巨型框架结构
巨型支撑结构
第七章 其他建筑形式结构设计
2、适用高度及高宽比限值
第七章 其他建筑形式结构设计
第七章 其他建筑形式结构设计
3、结构布置
钢结构高层建筑结构的结构总体布置原则和抗震概念设计与混 凝土高层建筑相同。 结构布置的其它要求 1、支撑框架在两个方向的布置均宜基本对称，支撑框架之间楼盖 的长宽比不宜大于3。 2.支撑斜杆及剪力墙板应沿竖向连续布置，以使结构的刚度、承 载力连续均匀。 3.超过12层的钢结构房屋应设置地下室时，框架-支撑结构中竖向 连续布置的支撑应延伸至基础；钢框架柱应至少延伸至地下一层， 其竖向荷载应直接传至基础。 4、钢结构的楼盖宜采用压型钢板现浇钢筋混凝土组合楼板或非组 合楼板，楼板应与钢梁可靠连接。 不超过12层的钢结构，尚可采用装配整体式钢筋混凝土楼板， 也可采用装配式楼板或其他轻型楼盖；但应将楼板预埋件与钢梁 焊接，或采取其他保证楼盖整体性的措施。 对于超过12层的钢结构房屋，必要时可设置水平支撑。
钢结构课件 第二章钢结构材料及其性能
2. 硫（S）：钢材中的有害元素，具有热脆性（温度达到 800-1000℃时，硫化铁会熔化使钢材变脆，从而引发热裂 纹）。规范规定结构用钢中硫的含量不得超过0.05%。
s
fu fy=f0.2
2019/10/28
0.2%
εp
e
无屈服点钢材的应力-应变曲线
同济大学 建筑工程系 沈德洪
第二章 钢结构材料
(3)单向拉伸时钢材的机械性能指标
① 屈服点fy 应力应变曲线开始产生塑性流动时对应的应力（取屈 服阶段波动部分的应力最低值），它是衡量钢材的承载能力和确 定钢材强度设计值的重要指标。（作为钢结构设计可以达到的最 大应力）
（c）强化阶段(DE段)
钢材内部晶粒重新排列，恢复承载能力，随荷载的增加σ缓慢增
大,但ε增加较快，最终应力达到最高点E——抗拉强度（极限强
度）fu 试件所能承受的最大拉应s力
（d）颈缩阶段(EF段)
截面出现了横向收缩，
E
截面面积开始显著缩 小，塑性变形迅速增
B
A CD
F
大，应力不断降低， 变形却延续发展，直
② 抗拉强度fu 应力应变曲线最高点对应的应力，它是钢材破
坏前所能承受的最大应力。（强度的安全储备）
③ 钢材的塑性 当应力超过屈服点后，钢材能产生显著的残余变 形（塑性变形）而不立即断裂的性质。塑性好坏可用断面收缩率
和伸长率 表示，通过静力拉伸试验得到。
2019/10/28
同济大学 建筑工程系 沈德洪
已足够用来考虑结构或构件的
塑性变形的发展。 钢材是符合理想中的弹性-塑性材料
ε0
ε
ε
0.15% 2.5%
塑性设计
简化的应力－应变曲线
2019/10/28
s
fu fy=f0.2
2019/10/28
0.2%
εp
e
无屈服点钢材的应力-应变曲线
同济大学 建筑工程系 沈德洪
第二章 钢结构材料
(3)单向拉伸时钢材的机械性能指标
① 屈服点fy 应力应变曲线开始产生塑性流动时对应的应力（取屈 服阶段波动部分的应力最低值），它是衡量钢材的承载能力和确 定钢材强度设计值的重要指标。（作为钢结构设计可以达到的最 大应力）
（c）强化阶段(DE段)
钢材内部晶粒重新排列，恢复承载能力，随荷载的增加σ缓慢增
大,但ε增加较快，最终应力达到最高点E——抗拉强度（极限强
度）fu 试件所能承受的最大拉应s力
（d）颈缩阶段(EF段)
截面出现了横向收缩，
E
截面面积开始显著缩 小，塑性变形迅速增
B
A CD
F
大，应力不断降低， 变形却延续发展，直
② 抗拉强度fu 应力应变曲线最高点对应的应力，它是钢材破
坏前所能承受的最大应力。（强度的安全储备）
③ 钢材的塑性 当应力超过屈服点后，钢材能产生显著的残余变 形（塑性变形）而不立即断裂的性质。塑性好坏可用断面收缩率
和伸长率 表示，通过静力拉伸试验得到。
2019/10/28
同济大学 建筑工程系 沈德洪
已足够用来考虑结构或构件的
塑性变形的发展。 钢材是符合理想中的弹性-塑性材料
ε0
ε
ε
0.15% 2.5%
塑性设计
简化的应力－应变曲线
2019/10/28
2019年第3章钢结构的设计方法.ppt
钢结构规范给出了各类钢材和连接的强度设计值。 （P381－3页，附录1）
2019/4/28
同济大学 建筑工程系 沈德洪
第3章 钢结构的设计方法
2）正常使用极限状态
对于正常使用极限状态，要求分别采用荷载的标准组合、频 遇组合和准永久组合进行设计，并使变形等设计值不超过相应的 规定限值。对于钢结构只考虑荷载的标准组合。
活荷载标准值应取1.3。
2019/4/28
同济大学 建筑工程系 沈德洪
第3章 钢结构的设计方法
fd
fy
R
fd 或f——钢材或连接材料强度设计值。
fk——钢材或连接材料强度标准值。
R——钢材或连接材料抗力分项系数，对于Q235 钢 R =1.087；Q345、Q390、Q420钢 R=1.111 。
第3章 钢结构的设计方法
（1）永久荷载分项系数 （G）
当其效应对结构不利时 --对可变荷载效应控制的组合，应取1.2; --对永久荷载效应控制的组合，应取1.35;
当其效应对结构有利时 --一般情况下应取1.0； --对结构的倾覆、滑移或漂浮验算，应取0.9。
（2）可变荷载的分项系数 （Q）
--一般情况下应取1.4； --对标准值大于4kN/m2的工业房屋楼面结构的
将各因素概括为两个综合随机变量——结构的抗力R、作用效应S。
>0，结构处于可靠状态 功能函数 Z=R-S =0，结构处于极限状态
<0，结构处于失效状态
Z=R-S 称为极限状态方程。 这样，结构可靠概率为 Ps=p{(R-S)≥0}
失效概率
Pf pz 0
•且可靠度 Ps=1-Pf
（1.3.3）
绝对可靠的结构是不存在的，只要Pf达到人们可以接受的程度是安全的。
同济大学土木工程施工第6章 钢结构工程 PPT
9
（二）弯卷成型
1．钢板卷曲 ➢ 钢板卷曲，是通过旋转辊轴对板料进行连续三点弯曲所形成的。
当制件曲率半径较大时，可在常温状态下卷曲； 如制件曲率半径较小或钢板较厚时，则需在钢板加热后进行。 ➢ 钢板卷曲按其卷曲类型可分为单曲率卷制和双曲率卷制。 单曲率卷制包括对圆柱面、圆锥面和任意柱面的卷制，操作简便，较
利用上、下两剪刀的相对运动来切断钢材，或利用锯片的切削运动把钢 材分离，或利用锯片与工件间的摩擦发热使金属熔件加工 （一）矫正
➢ 钢材使用前矫正的原因： 材料内部的残余应力及存放、运输、吊运不当等原因，会引起钢材原 材料变形； 在加工成型过程中，由于操作和工艺原因会引起成型件变形； 构件连接过程中会存在焊接变形等。 为了保证钢结构的制作及安装质量，必须对不符合技术标准的材料、
拉伸机矫正适用于薄板扭曲、型钢扭曲、钢管、带钢和线材等的矫正。 压力机矫正适用于板材、钢管和型钢的局部矫正。 多辊矫正机可用于型材、板材等的矫正。
8
➢ 3．手工矫正
✓ 钢材的手工矫正：采用锤击的方法进行，操作简单灵活。 ✓ 手工矫正特点：矫正力小、劳动强度大、效率低而用于矫正尺寸较小的
钢材。在缺乏或不便使用矫正设备时采用。
吊车梁翼缘板、支座支撑面等具有工艺性要求的加工面； 设计图纸中有技术要求的焊接坡口； 尺寸精度要求严格的加劲板、隔板、腹板及有孔眼的节点板等。 常用的边缘加工方法有铲边、刨边、铣边和碳弧电气刨边四种。
常用。 双曲率卷制可实现球面、双曲面的卷制。
10
➢ 钢板卷曲工艺包括预弯、对中和卷曲三个过程。 （1）预弯
✓ 板料进行预弯，使剩余直边弯曲到所需的曲率半径后再卷曲。 ✓ 预弯可在三辊、四辊或预弯压力机上进行。 （2）对中 ✓ 将预弯的板料置于卷板机上弯曲时，为防止产生歪扭，使板材的纵
（二）弯卷成型
1．钢板卷曲 ➢ 钢板卷曲，是通过旋转辊轴对板料进行连续三点弯曲所形成的。
当制件曲率半径较大时，可在常温状态下卷曲； 如制件曲率半径较小或钢板较厚时，则需在钢板加热后进行。 ➢ 钢板卷曲按其卷曲类型可分为单曲率卷制和双曲率卷制。 单曲率卷制包括对圆柱面、圆锥面和任意柱面的卷制，操作简便，较
利用上、下两剪刀的相对运动来切断钢材，或利用锯片的切削运动把钢 材分离，或利用锯片与工件间的摩擦发热使金属熔件加工 （一）矫正
➢ 钢材使用前矫正的原因： 材料内部的残余应力及存放、运输、吊运不当等原因，会引起钢材原 材料变形； 在加工成型过程中，由于操作和工艺原因会引起成型件变形； 构件连接过程中会存在焊接变形等。 为了保证钢结构的制作及安装质量，必须对不符合技术标准的材料、
拉伸机矫正适用于薄板扭曲、型钢扭曲、钢管、带钢和线材等的矫正。 压力机矫正适用于板材、钢管和型钢的局部矫正。 多辊矫正机可用于型材、板材等的矫正。
8
➢ 3．手工矫正
✓ 钢材的手工矫正：采用锤击的方法进行，操作简单灵活。 ✓ 手工矫正特点：矫正力小、劳动强度大、效率低而用于矫正尺寸较小的
钢材。在缺乏或不便使用矫正设备时采用。
吊车梁翼缘板、支座支撑面等具有工艺性要求的加工面； 设计图纸中有技术要求的焊接坡口； 尺寸精度要求严格的加劲板、隔板、腹板及有孔眼的节点板等。 常用的边缘加工方法有铲边、刨边、铣边和碳弧电气刨边四种。
常用。 双曲率卷制可实现球面、双曲面的卷制。
10
➢ 钢板卷曲工艺包括预弯、对中和卷曲三个过程。 （1）预弯
✓ 板料进行预弯，使剩余直边弯曲到所需的曲率半径后再卷曲。 ✓ 预弯可在三辊、四辊或预弯压力机上进行。 （2）对中 ✓ 将预弯的板料置于卷板机上弯曲时，为防止产生歪扭，使板材的纵
同济大学土木工程学院 钢结构 第6章受弯构件
求解思路
EIyu'' Mx 0 EIω ''' GIt ' Mxu' 0
对式(c)求导一次，代入式(b)，得到关于 的微分方程。
(6-46b) (6-46c)
EIω
IV
GIt
''
(M
2 x
/
EIy )
0
(6-47)
其通解为： C1 cosh1z C2 sinh1z C3 sin2z C4 cos2z
非
圆
圆
截
截
面
面
构
构
件
件
原为平面的横 截面保持平面
原为平面的横截面不再保持平面，有 的凹进、有的凸出，此现象称为翘曲
构件扭转概念（续）
自由扭转
•如果扭转时轴向位移不受任何约束，截面可自由翘
曲变形，称为自由扭转。
•自由扭转时，各截面的翘曲变形相同，纵向纤维保
Mz
Mz
持直线且长度保持不变，构件单位长度的扭转角处
2 ( EIω )t
}
——考虑塑性变形影响的有效刚度
——弹性区用弹性模量，塑性区用切线模量
切线模量理论（非纯弯时）
——各截面有效刚度分布不均匀－－变刚度梁 ——方程难以求解
梁整体稳定的验算
整体稳定 验算公式
外弯矩
Mx
M crx
R
临界弯矩 抗力分项系数
绕x轴受压侧 毛截面抵抗矩
Mx Wx
M crx
By
——反映截面不对称程度的参数（反映 剪力中心在截面形心的上方或是下方）
By
1 2Ix
y(x2
y2 )dA
y0
2 ——纯弯曲:0; 均布荷载:0.46; 跨中集中荷载0.55
钢结构全套PPT教学课件
防腐防火处理效果评价
厚度检测
使用涂层测厚仪检测防腐防火 涂层的厚度，确保满足设计要 求。
耐腐蚀性测试
通过盐雾试验、湿热试验等模 拟环境测试方法，评估防腐处 理效果。
外观检查
观察防腐防火处理后的钢结构 表面是否平整、无气泡、无裂 纹等缺陷。
附着力测试
采用划格法或拉开法等测试方 法，检测防腐防火涂层与钢结 构基材的附着力。
结构分析与计算方法
结构分析方法
弹性力学方法、塑性力学方法、有限 元方法等。
计算内容
计算软件
SAP2000、ANSYS、ABAQUS等通 用有限元软件，以及专用钢结构分析 软件如Midas/Gen、3D3S等。
内力分析、变形计算、稳定性验算、 疲劳分析等。
构造措施与节点设计
01
02
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构造措施
保证结构整体性和稳定性 的措施，如设置支撑、加 强刚度等。
认真阅读图纸，了解钢结构的构 造、节点形式和安装要求，掌握 相关技术标准和验收规范。
制定施工方案
根据工程特点和现场条件，制定 切实可行的施工方案，包括安装 顺序、吊装方法、安全措施等。
材料和设备准备
按照图纸要求，准备好所需的钢 材、连接件、紧固件等材料，以 及吊装设备、焊接设备、测量工 具等。
现场拼装和吊装技术
前景展望
随着城市化进程的加快和建筑业的持续发展，钢结构将在未来建筑领域中发挥更 加重要的作用。同时，随着新材料和新技术的不断涌现，钢结构的应用范围将进 一步扩大，市场前景广阔。
02 钢结构设计原理 与方法
设计基本原则与规范要求
设计基本原则
确保结构安全、适用、经济、美观；符合现行国家规范和行 业标准；考虑施工便利性和可持续性。