【正文】 古代的一種宗教建筑，如建于967年的廣州光孝寺東鐵塔，共 7層，塔身高 ；建于 1061年的湖北荊州玉泉寺鐵塔（圖 ），共 17層，塔身高；山東濟(jì)寧鐵塔寺鐵塔；江蘇鎮(zhèn)江甘露寺鐵塔等，均以獨(dú)特的建筑造型和超凡的冶金技術(shù)，展示了我國(guó)勞動(dòng)人民的聰明智慧和我國(guó)古代金屬結(jié)構(gòu)的輝煌成就！ 425130 0 1 1 0 0 1 0 1 0 1 0 1 1 0 1 0 0 0 1 0 1 0 0 1 0 1 1圖 蘭津橋 圖 滬定大渡河橋 圖 玉泉寺鐵塔 18世紀(jì)末工業(yè)革命在歐洲興起，冶金技術(shù)的發(fā)展使鋼結(jié)構(gòu)在歐美的應(yīng)用快速增長(zhǎng)。從古至今，煉鐵、煉鋼以及每一項(xiàng)新技術(shù)的問世都極大地推動(dòng)了鋼結(jié)構(gòu)的發(fā)展。 ，為鋼材屈服點(diǎn)，為抗力分項(xiàng)系數(shù)，對(duì)于 Q235鋼： ；對(duì)于Q34 Q390和 Q420鋼： =。 結(jié)構(gòu)的工作性能可用結(jié)構(gòu)的功能函數(shù)來描述，若結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)時(shí)需考慮影響結(jié)構(gòu)可靠性的隨機(jī)變量有 n個(gè)，即x1,x2,… ,xn,則在 n個(gè)隨機(jī)變量間通?？山⒑瘮?shù)關(guān)系，若僅考慮 R,S兩個(gè)參數(shù)，則結(jié)構(gòu)的功能函數(shù)為： Z=(R,S)=RS (12) (2)正常使用極限狀態(tài) 425130 0 1 1 0 0 1 0 1 0 1 0 1 1 0 1 0 0 0 1 0 1 0 0 1 0 1 1式中： R—結(jié)構(gòu)的抗力； S—荷載效應(yīng)。 425130 0 1 1 0 0 1 0 1 0 1 0 1 1 0 1 0 0 0 1 0 1 0 0 1 0 1 1 (limit state)定義及分類 當(dāng)結(jié)構(gòu)或其組成部分超過某一特定狀態(tài)就不能滿足設(shè)計(jì)規(guī)定的某一功能要求時(shí)，此特定狀態(tài)就稱為該功能的極限狀態(tài)。即半概率極限狀態(tài)設(shè)計(jì)法、近似概率極限狀態(tài)設(shè)計(jì)法和全概率極限狀態(tài)設(shè)計(jì)法。 式中： —由標(biāo)準(zhǔn)荷載與構(gòu)件截面尺寸所計(jì)算的應(yīng)力； ?? ?? —容許應(yīng)力 ??? = kfkkf—材料的標(biāo)準(zhǔn)強(qiáng)度，對(duì)于鋼材為屈服點(diǎn) ； yfk—安全系數(shù)。即將影響結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的諸因素取為定值，采用一個(gè)憑經(jīng)驗(yàn)選定的安全系數(shù)來考慮設(shè)計(jì)諸因素變異的影響，以衡量結(jié)構(gòu)的安全度。 如高爐、運(yùn)輸通廊、棧橋、管道支架等。如電視塔、輸電線塔、鉆井塔、環(huán)境大氣監(jiān)測(cè)塔、廣播發(fā)射桅桿等。 425130 0 1 1 0 0 1 0 1 0 1 0 1 1 0 1 0 0 0 1 0 1 0 0 1 0 1 1 (highrise structure) 高層結(jié)構(gòu)，尤其是超高層結(jié)構(gòu)能充分發(fā)揮鋼結(jié)構(gòu)強(qiáng)度高，塑性、韌性好，抗震性能優(yōu)越等優(yōu)點(diǎn)。近年來，輕型門式剛架結(jié)構(gòu)在工業(yè)廠房中的應(yīng)用十分普遍。美國(guó)世貿(mào)大樓的坍塌充分 說明了鋼結(jié)構(gòu)耐火性能差是一致命缺憾。 鋼材當(dāng)輻射熱溫度低于 150℃ 時(shí)，鋼材的主要性能變化很小。 (weldability)好 425130 0 1 1 0 0 1 0 1 0 1 0 1 1 0 1 0 0 0 1 0 1 0 0 1 0 1 1 鋼材本身組織致密，焊接的鋼結(jié)構(gòu)可以做到完全密閉，甚至鉚接或螺栓連接都可以做到。 鋼結(jié)構(gòu)采用的型鋼和鋼板，經(jīng)專業(yè)廠家制作為鋼構(gòu)件，然后運(yùn)至工地安裝。因此，鋼結(jié)構(gòu)實(shí)際受力情況與力學(xué)計(jì)算結(jié)果吻合好，可根據(jù)力學(xué)原理建立鋼結(jié)構(gòu)的計(jì)算方法。因此，在相同的荷載和條件下，鋼結(jié)構(gòu)的重量輕。第一章 緒論 425130 0 1 1 0 0 1 0 1 0 1 0 1 1 0 1 0 0 0 1 0 1 0 0 1 0 1 1 不同材料形成的結(jié)構(gòu)有各自的特點(diǎn)。 425130 0 1 1 0 0 1 0 1 0 1 0 1 1 0 1 0 0 0 1 0 1 0 0 1 0 1 1 (plasticity)、韌性 (toughness)好 由于鋼材的塑性好，一 般情況下，鋼結(jié)構(gòu)不會(huì)因偶然或局部超載而發(fā)生突然斷裂，而是以事先有較大變形為先兆。 425130 0 1 1 0 0 1 0 1 0 1 0 1 1 0 1 0 0 0 1 0 1 0 0 1 0 1 1 可焊性是鋼結(jié)構(gòu)的獨(dú)特優(yōu)點(diǎn)。型鋼的大量采用再加上專業(yè)化的生產(chǎn)，故精度高、制作周期短。因此，可用于建造氣密性和水密性要求高的氣罐、油罐和高壓容器。因此，其耐熱性能較好。 站在現(xiàn)代建筑結(jié)構(gòu)技術(shù)的發(fā)展前沿，可以說世界上沒有不能實(shí)現(xiàn)的結(jié)構(gòu)，只有不合理的結(jié)構(gòu)。 (large span structure) 大跨結(jié)構(gòu)可以充分發(fā)揮鋼結(jié)構(gòu)強(qiáng)度高、自重輕的優(yōu)點(diǎn)。例如，辦公樓、賓館、住宅等。 425130 0 1 1 0 0 1 0 1 0 1 0 1 1 0 1 0 0 0 1 0 1 0 0 1 0 1 貯罐、管道 如大型油庫、油罐、氣罐、煤氣庫、輸油管等。 鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)應(yīng)遵循的一般原則是“技術(shù)先進(jìn)、經(jīng)濟(jì)合理、安全適用、確保質(zhì)量”。其表達(dá)式為： (11) ? ??? ?425130 0 1 1 0 0 1 0 1 0 1 0 1 1 0 1 0 0 0 1 0 1 0 0 1 0 1 1 容許應(yīng)力法，作為一種傳統(tǒng)的設(shè)計(jì)方法計(jì)算簡(jiǎn)便，目前許多國(guó)家在不同的規(guī)范中仍在采用。 425130 0 1 1 0 0 1 0 1 0 1 0 1 1 0 1 0 0 0 1 0 1 0 0 1 0 1 1二 極限狀態(tài)設(shè)計(jì)法 (limitstate design method) 極限狀態(tài)設(shè)計(jì)法問世于 20世紀(jì) 50年代。目前，鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方法采用的是近似概率極限狀態(tài)設(shè)計(jì)法，有時(shí)也稱為概率極限狀態(tài)設(shè)計(jì)法。結(jié)構(gòu)的極限狀態(tài)可分為兩類： (1)承載能力極限狀態(tài) 結(jié)構(gòu)或構(gòu)件達(dá)到最大承載能力或達(dá)到不適于繼續(xù)承載的變形 時(shí)的極限狀態(tài)，它包括強(qiáng)度、穩(wěn)定和疲勞等計(jì)算。 實(shí)際工程中，隨著條件的不同， Z有三種可能性： 當(dāng) Z﹥ 0 結(jié)構(gòu)處于可靠狀態(tài)； 當(dāng) Z=0 結(jié)構(gòu)達(dá)到臨界狀態(tài)，即極限狀態(tài)； 當(dāng) Z﹤ 0 結(jié)構(gòu)處于失效狀態(tài)。但對(duì)于端面承壓和連接，則 ，其中為極限強(qiáng)度， = (2) 對(duì)于正常使用極限狀態(tài)，應(yīng)據(jù)不同的設(shè)計(jì)要求，采用荷載的標(biāo)準(zhǔn)組合、頻遇組合或準(zhǔn)永久組合。 我國(guó)的歷史最為悠久，是最早用鐵建造結(jié)構(gòu)的國(guó)家。 18世紀(jì) 80年代熟鐵型材問世， 19世紀(jì) 30年代采用軋制方法制造鐵軌， 19世紀(jì) 20～ 30年代鉚釘連接技術(shù)導(dǎo)致鉚接熟鐵結(jié)構(gòu)的誕生。 19世紀(jì)后半葉焊縫連接出現(xiàn)，20世紀(jì) 20年代起在工程結(jié)構(gòu)中廣泛應(yīng)用。 1996年建成的地上 88層、450m高的馬來西亞吉隆坡石油大廈（圖）；于 1998年動(dòng)工、 2022年 12月正式開放的地下 5層，地上 101層 508m高的臺(tái)北 101大廈（圖 ），被視為世界新“地標(biāo)”，在高度方面向極限沖刺。 在橋梁方面代表作有： 1957年建成的武漢長(zhǎng)江大橋； 1968年建成的南京長(zhǎng)江大橋等。正建的 2022奧運(yùn)會(huì)主場(chǎng)館鳥巢（圖 ）等?？梢灶A(yù)言 :21世紀(jì)是鋼結(jié)構(gòu)的世紀(jì)！中國(guó)鋼結(jié)構(gòu)飛速發(fā)展的時(shí)代已經(jīng)到來！ 圖 東京千年塔 日本東京千年塔(Millennium Tower) 高約 840米，外觀呈現(xiàn)圓錐形，約 170層樓，可用于商業(yè)和居住。 ? 超群大廈 (Bionic Tower)約合 1200米、有 300層樓，容納約10萬人造價(jià)是 150億美元。 ? XSeed 4000摩天巨塔樓高 13,123英尺 (約合 4000米 )，造價(jià)1萬億美元，形似帳篷由巨柱支撐，每根柱子都可以住人。 較高的強(qiáng)度：結(jié)構(gòu)的承載力大，所需的截面小，結(jié)構(gòu)的自重輕； 較好的塑性及韌性：塑性好，不易發(fā)生脆性破壞；韌性好，利于承受動(dòng)力荷載； 良好的加工性能與耐久性：包括可焊性、冷彎性能以及耐腐性能； 據(jù)上要求 ,《 鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范 》 GB500172022推薦承重結(jié)構(gòu)用鋼宜采用：炭素結(jié)構(gòu)鋼中的 Q235鋼及低合金高強(qiáng)結(jié)構(gòu)鋼中的 Q34 Q390和 Q420鋼四種鋼材。 425130 0 1 1 0 0 1 0 1 0 1 0 1 1 0 1 0 0 0 1 0 1 0 0 1 0 1 1第三節(jié) 鋼材的主要機(jī)械性能 一、單向拉伸試驗(yàn)曲線 根據(jù)鋼材單向拉伸性能曲線，工程應(yīng)用中，鋼材的性能按理想彈塑性體考慮， fy定為鋼材拉、壓強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)值。 4. 韌性－沖擊韌性 α k， 鋼材在一定溫度下塑變及斷裂過程中吸收能量的能力，用于表征鋼材承受動(dòng)力荷載的能力（動(dòng)力指標(biāo)），按常溫（ 20o）、零溫（ 0o） 、負(fù)溫（ 20o、 40o）區(qū)分 。 Si：含 Si適量使強(qiáng)度 ↑ 其它影響不大，有益，應(yīng)控制 ≤ ~% Mn：含 Si適量使強(qiáng)度 ↑ 降低 S、 O的熱脆影響，改善熱加工性能，對(duì)其它性能影響不大， 有益 。 冷作硬化與時(shí)效硬化 ? 由于某種因素的影響而使鋼材強(qiáng)度提高，塑性、韌性下降，增加脆性的現(xiàn)象稱之為 硬化現(xiàn)象 。 鋼構(gòu)件由于截面的改變以及孔洞、凹槽、裂紋等原因而使構(gòu)件內(nèi)產(chǎn)生應(yīng)力集中，應(yīng)力集中實(shí)際為：局部應(yīng)力增大并多為同號(hào)應(yīng)力場(chǎng)。 需要說明：鋼材在 300o左右時(shí)，強(qiáng)度提高，塑性、韌性下降，鋼材表面呈藍(lán)色，這一反覆現(xiàn)象稱之為 藍(lán)脆現(xiàn)象 。在復(fù)雜應(yīng)力作用下，鋼材由彈性狀態(tài)轉(zhuǎn)入塑性狀態(tài)的條件是按能量強(qiáng)度理論計(jì)算的折算應(yīng)力 與單相應(yīng)力下的屈服點(diǎn)相比較來判斷： 當(dāng) 時(shí)為彈性狀態(tài)； 時(shí)為塑性狀態(tài)。疲勞破壞屬于脆性破壞。其中一類疲勞性能最好，八類最差。試驗(yàn)表明，常幅疲勞的容許應(yīng)力幅與循環(huán)次數(shù) n的關(guān)系，采用對(duì)數(shù)坐標(biāo)時(shí)，大體是一多 為 1/ 的直線。 Q：表示 “ 屈 ” 字拼音首位字母，意為 “ 屈服強(qiáng)度 ” ； 質(zhì)量等級(jí)：分 A~E五級(jí)（字序越高質(zhì)量越好）； 脫氧方法： F－沸騰鋼； Z－鎮(zhèn)靜鋼（一般省略）； b－半鎮(zhèn)靜鋼； TZ－特殊鎮(zhèn)靜鋼。選材時(shí)應(yīng)根據(jù)結(jié)構(gòu)的重要性 、 荷載性質(zhì) （靜、動(dòng)）、 連接方法 、結(jié)構(gòu)所處的 溫度和環(huán)境 、 鋼材的厚度 等因素來綜合考慮以選擇適宜鋼材。普通型鋼是由鋼材熱軋而成，型鋼截面形式合理，材料在截面上分布對(duì)受力最為有利。 鋼結(jié)構(gòu)的連接方法及其特點(diǎn) 對(duì)接焊縫連接 優(yōu)點(diǎn)：不削弱截面，方便施工，連接剛度大； 缺點(diǎn)：材質(zhì)易脆，存在殘余應(yīng)力，對(duì)裂紋敏感。 167。 優(yōu)點(diǎn)：方便，特別在高空和野外作業(yè)，小型焊接； Q235鋼選擇 E43型焊條（ E4300E4328) C、優(yōu)、缺點(diǎn) 425130 0 1 1 0 0 1 0 1 0 1 0 1 1 0 1 0 0 0 1 0 1 0 0 1 0 1 1（自動(dòng)或半自動(dòng)） 、 、 、 、 、 、 、 、 、 、 、 、 、 、 、 、 、 、 、 焊絲轉(zhuǎn)盤 送絲器 焊劑漏斗 焊劑 熔渣 焊件 埋弧自動(dòng)焊 425130 0 1 1 0 0 1 0 1 0 1 0 1 1 0 1 0 0 0 1 0 1 0 0 1 0 1 1A、焊絲的選擇應(yīng)與焊件等強(qiáng)度。 缺點(diǎn)：施工條件受限制等。 425130 0 1 1 0 0 1 0 1 0 1 0 1 1 0 1 0 0 0 1 0 1 0 0 1 0 1 1《 鋼結(jié)構(gòu)工程施工及驗(yàn)收規(guī)范 》 規(guī)定： 焊縫按其檢驗(yàn)方法和質(zhì)量要求分為一級(jí)、二級(jí) 和三級(jí)。 425130 0 1 1 0 0 1 0 1 0 1 0 1 1 0 1 0 0 0 1 0 1 0 0 1 0 1 1 （３）重級(jí)工作制和起重量 Ｑ＞５０ｔ的中級(jí)工作制吊車梁的腹板與上翼緣板之間以及吊車桁架上弦桿與節(jié)點(diǎn)板之間的Ｔ形接頭焊透的對(duì)接與角接組合焊縫，不應(yīng)低于二級(jí)。 t焊件厚度 (1)當(dāng) :t6mm(手工焊 ),t10mm(埋弧焊 )時(shí)可不做坡 口 ,采用直邊縫 。三級(jí)焊縫需進(jìn)行計(jì)算； ?對(duì)接焊縫可視作焊件的一部分，故其計(jì)算方法與構(gòu)件強(qiáng)度計(jì)算相同。 （ 1）板件間對(duì)接連接 42