钢结构

第1章概述·

1.1钢结构的特点和应用

1.1.1钢结构的特点

1.1.2钢结构的应用范围

1.2钢结构的设计方法

1.2.1承重结构的两种极限状态…

1.2.2可靠度结构设计

1.2.3分项系数设计表达式·

1.3钢结构的发展

习题

第2章钢结构的材料

2.1钢结构用材的要求

2.2钢材的力学性能

2.2.1单向拉伸时的性能·

2.2.2冷弯性能·

2.2.3冲击韧性·

2.3影响钢材性能的因素…

2.3.1化学成分的影响

2.3.2成材过程的影响

2.3.3影响钢材性能的其他因素

2.3.4钢材的脆性断裂

2.4钢材的类别及选用…

2.4.1建筑钢材分类

2.4.2型钢规格

2.4.3钢材的选择

习题

....

1.1钢结构的特点和应用

1.1.1钢结构的特点

钢结构是由钢板、热轧型钢等组成的承重结构，和其他材料的结构相比，有如下特点。

(1)强度高，质量轻。钢材的容重约是钢筋混凝土的3倍多，但其抗压强度却较钢筋混

凝土大近20倍。因此，其强重比要远高于混凝土，在相同承载力下，钢构件截面积小、重量

轻。例如，在跨度和荷载相同的情况下，钢屋架的重量约为钢筋混凝土屋架的1/4~1/3。因

此，钢结构特别适合于跨度大或荷载很大的构件和结构。

（2）塑性和韧性好。钢材塑性好，结构在破坏之前有明显的变形，延性好；有良好的抗

震性能：钢结构还具有良好的韧性，对动力荷载的适应性强。

（3）材质均匀，接近各向同性。钢材内部组织比较接近于匀质和各向同性体，同力学计

算的假定比较符合。而且在一定的应力幅度内几乎是完全弹性的。因此，钢材的实际受力

情况和工程力学计算结果比较符合。

(4）制作简便，施工工期短。钢结构一般都在专业工厂由机械化生产制造，后运至工地

现场通过焊缝或螺栓安装，工业化生产程度高，质量容易保证，工期短，也便于改建、加固和

拆迁。

（5)密闭性好。钢结构采用焊接连接后可以做到安全密封，能够满足高压容器、油罐、

管道等对气密性和水密性的要求。

（6）绿色环保。钢结构工程施工现场占地面积少，现场湿作业少，环境污染少，材料可

回收利用。

（7）耐热但不耐火。钢结构耐热性能好，但耐火性能差。钢材表面温度在200℃以内

时，钢材性质变化很小；当钢材表面温度达到400℃以上时，钢材强度下降较为明显；当温

度达到600℃左右时，铜材几乎完全丧失承载能力。为了满足建筑物防火要求，必须采取防

火措施。目前，工程上应用较多的是在钢结构表面喷薄型或厚型防火涂料，也可以在钢结构

外面包混凝土或其他防火材料等，这不仅增加了造价，也影响外观和施工。采用耐火钢，可

以大幅度减少防火涂料的使用，具有良好的综合经济效益，因此应增加对耐火钢方面的

（8）耐腐蚀性差。普通钢材容易锈蚀，必须采用防腐蚀涂料等表面防护措施，在使用期

研究。

间需定期保养。近年来出现的高性能涂料和耐候钢具有较好的抗腐蚀性，已逐步得到推广

（9)稳定问题较为突出。由于钢材强度大，构件截面小，厚度薄，因而在压力和弯矩等

和应用。

作用下会引起构件甚至整个结构的稳定问题。在设计中考虑如何防止结构或构件失稳，在

钢结构设计和施工中必须给予足够重视。

1.1.2钢结构的应用范围

目前钢结构应用范围大致如下。

1.重型工业厂房

工业厂房吊车起重量较大或者其工作较繁重车间的主要承重骨架多采用钢结构。有强

烈辐射热的车间，也经常采用钢结构。结构形式多为由钢屋架和阶形柱组成的门式刚架或

排架，也有采用网架做屋盖的结构形式。

2.大跨度结构

大跨结构跨度越大，自重在荷载中所占的比例就越大，因此减轻结构的自重会带来明显

的经济效益。钢材强度高和结构重量轻的优势适合于大跨结构，因此钢结构在大跨空间结

构和大跨桥梁结构中得到了广泛应用。所采用的结构形式有空间析架、网架、网壳、悬索（包

括斜拉体系)、张弦梁、实腹或格构式拱架和框架等。

3.高层及超高层结构的骨架

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