华科房屋建筑钢结构设计第一章
华中科技大学 建筑构造 下 复习提纲
第一章高层建筑构造1.1 高层建筑发展的历史与现状在高层建筑的造型发展演变过程中，美国的高层建筑扮演了重要的角色1883~1885 年间，詹尼设计的家庭保险公司大楼。
这栋10 层办公楼是世界上第一座钢铁框架结构的大楼，采用了生铁柱，熟铁柱，钢梁等，被公认为是现代现代建筑史上第一座真正意义上的高层建筑。
高层建筑的造型发展演变可以主要分为四个历史时期：芝加哥时期（1865~1893，约28 年）,古典主义复兴时期（1893~世界资本主义大萧条前后），现代主义时期，后现代主义时期。
1.2 高层建筑的分类高层建筑的以下规定《高层民用建筑设计防火规范》10 层及10 层以上的居住建筑（包括首层设置商业服务网点的住宅）和建筑高度超过24 米的公共建筑为高层建筑10 层起，算高层建筑建筑高度超过100 米时，不论住宅及公共建筑均为超高层建建筑建筑高度：建筑物室外地面到其檐口或屋面面层的高度，屋顶上的水箱间，电梯机房，排烟机房和楼梯出口小间等不计入建筑高度1．2．1 以建筑材料来划分高层建筑的结构形式1 砌体结构配筋砌体结构的出现改变了无筋砌体承载力低，延性差的缺点，使其受力性能大为改善，并扩大了它的应用范围。
2．钢筋混凝土结构钢筋混凝土结构具有承载力高，刚度好，抗震性好等优点，其耐火性能，耐久性能良好，材料来源也很丰富。
钢筋混凝土结构自重大，构建断面大，施工周期长且施工过程中湿作业多，其主要建筑材料基本不可再生循环，对环境负面影响较大3．钢结构钢结构体系具有自重轻，构建断面小，安装简便，施工周期短，抗震性能好，环境污染小等综合优势但钢结构用钢量大，耐火性能差，造价较高4．钢——混凝土混合结构钢筋混凝土结构具有刚度大，用钢量小，造价低，防火性能好等优点，以刚度很大的钢筋混凝土部分承受风力和地震力作用，钢框架主要承受竖向荷载，钢筋混凝土结构用钢量省，造价较低，更适合我国国情1.2.2. 高层建筑结构体系在高层建筑中，尽管竖向荷载仍对结构设计产生重要影响，但水平荷载却起着决定作用高层建筑结构体系分类1 纯框架体系框架既负担重力载荷，又负担水平荷载。
(房屋钢结构设计课件)第一章—刚架设计
Wefnx 、Wefny—对主轴x和y的有效净截面抵抗矩；
M x 、M y —对主轴x和y的弯矩。
▪ 工字形截面受弯构件在剪力V和弯矩M
共同作用下的强度应符合下列要求：
当 V 0.5Vd 时 M M e
当 0.5Vd V Vd 时
M
Mf
Me M f
1
V 0.5Vd
2
1
当截面为双轴对称时 M f Af hw t f
注意：考虑屈曲后强度的相关公式，当剪力V大于0.5Vd时，腹板
所能承担的弯矩应乘以一个折减系数
1
V 0.5Vd
2 1
▪ 工字形截面受弯构件在剪力V、弯矩M和轴力N
共同作用下的强度应符合下列要求：
当 V 0.5Vd 时
M
M
N e
M
N e
Me
NWe
Ae
当 0.5Vd V Vd 时
1.3 刚架设计
❖ 1.3.1 荷载及荷载组合 ❖ 1.3.2 刚架的内力和侧移计算 ❖ 1.3.3 刚架柱和梁的设计
1.3.1荷载及荷载组合
➢ 永久荷载：包括结构构件的自重和悬挂在结构上 的非结构构件的重力荷载，如屋面、檩条、支撑、 吊顶、墙面构件和刚架自重等。
➢ 可变荷载：屋面活荷载 、屋面雪荷载和积灰荷载 吊车荷载 、地震作用 、风荷载。
宜取hw～2hw
当梁腹板在剪应力作用下发生屈曲后，将以拉力带的方式 承受继续增加的剪力，亦即起类似桁架斜腹杆的作用，而 横向加劲肋则相当于受压的桁架竖杆。因此，中间横向加 劲肋除承受集中荷载和翼缘转折产生的压力外，还要承受 拉力场产生的压力。
加劲肋的计算
▪ 加劲肋稳定性验算按规范规定进行，计算长度取腹板高度
钢结构设计指导讲义
钢结构讲义第一章钢结构设计基本概念和设计总则1.1 钢结构设计基本概念1、材料强度高、塑性和韧性好2、材质均匀，与力学计算的假定比较符合3、钢结构制造简便，施工周期短4、钢结构的质量轻1.2 钢结构的常用术语1、钢结构定义2、比例极限3、屈服点4、抗拉强度5、设计值6、强屈比7、伸长率8、冷弯性能9、冲击韧性10、脆断11、一阶弹性分析12、二阶弹性分析13、屈曲14、腹板的屈曲强度1.3 钢结构设计适用范围及常用规范标准1、钢结构设计适用范围：一般工业与民用建筑2、钢结构设计基本依据及常用规范标准：1.4 钢结构设计总则1、设计钢结构时，应从工程实际情况出发，合理选用材料、结构方案和构造措施，满足结构构件在运输、安装和使用过程中的强度、稳定性和刚度要求，并符合防火、防腐蚀要求。
宜优先采用通用的和标准化的结构和构件，减少制作、安装工作量。
2、在钢结构设计文件中，应注明建筑结构的设计使用年限、钢材牌号、连接材料的型号（或钢号）和对钢材所要求的力学性能、化学成分及其他的保证项目。
此外，还应注明所要求的焊缝形式、焊缝质量等级、端面刨平顶紧部位及对施工的要求。
3、对有特殊设计要求和在特殊情况下的钢结构设计，尚应符合现行有关国家标准的要求。
1.5 材料分类及性能1、规范推荐Q235 Q345、Q390、和Q4202、在建筑结构设计中对结构用钢材的分类方法3、钢材的力学性能和化学成分表钢材的力学性能表注：1、质量等级为A级不要求V型冲击试验。
2、δs项括号内数值适用于C∽E级。
钢材化学成分4、建筑结构用钢铸件5、连接材料（1）焊缝金属（2）普通螺栓金属（4.6C级、4.8C级、5.6AB级、8.8AB级）（3）高强度螺栓金属（8.8级、10.9级）（4）圆柱头焊钉、锚栓、铆钉1.6结构钢材的选用1、选用的原则2、选用钢材应考虑的因素3、承重结构钢的一般保证项目和追加保证项目4、Q235沸腾钢的限制范围5、钢结构设计图纸和钢材订货文件的内容1.7连接材料的选用1、手工电弧焊焊条的型号应与主体金属相适应2、自动焊接或半自动焊接的焊丝和焊剂应与主体金属相适应3、螺栓连接选用1.8选材的变通方法钢材化学成分允许偏差2、钢材机械性能所需的保证项目仅有一项不合格时的原则处理3、对无牌照或无证明书钢材的原则处理4、对成批混合钢材的原则处理5、代用钢材时的原则处理第二章设计基本规定2.1 设计原则1、（除疲劳计算除外），采用以概率理论为基础的极限状态设计法，用分项系数设计表达式进行计算2、根据结构破坏可能产生的后果，采用不同的安全等级。
华中科技大学钢结构设计原理钢结构材料PPT教案
2.硫（S）：有害元素，热脆性。不得超过0.05%。 3.磷（P）：有害元素，冷脆性。抗腐蚀能力略有提高， 塑韧性可焊性降低。不得超过0.045%。 4.锰（Mn）：合金元素,弱脱氧硫剂。与S形成MnS， 熔点1600℃，可以消除一部分S,O的有害作用。 5.硅（Si）：合金元素。强脱氧剂,生热慢冷镇静钢 6.钒（V）：合金元素。细化晶粒，提高强度，其碳 化物具有高温稳定性，适用于受荷较大的焊接结构。
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250℃左右抗拉强度略有提高，塑性降 低，脆性增加—兰脆现象，该温度区段称 为“兰脆区”。
260～320℃产生徐变现象。 600℃左右弹性模量趋于零 ，承载能力 几乎完全丧失。
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2．负温范围
当温度低于常 温时，钢材的脆性 倾向随温度降低而 增加，材料强度略 有提高，但其塑性 和韧性降低，该现 象称为低稳冷脆。
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四、温度影响
N/mm2 800
600 fu
E
400 δ
200 fy
0
200
400
温度对钢材机械性能的影响
1．正温范围
δ% Ex103
80 220
210 60
200
40 190
180 20
170
160 600 T(0C)
200℃以内对钢材性 能无大影响，该范围 内随温度升高总的趋 势是强度、弹性模量 降低，塑性增大。
2.阶段划分
A.有屈服点钢材σ--ε曲线可以分为五个阶段：
(1)弹性阶段(OB段)
OA段 材 E 料 处于纯
弹性,A对应比例极
AB限段有一定的
E
塑性变形, 但
整个OB段卸载
钢结构设计课件1n
支撑系统的主要作用是：
1）纵向刚性系杆传递纵向水平力。 2）水平支撑形成局部刚域，抵抗在柱间和屋面梁间传递的 水平力作用。 3）隅撑的作用则为约束I工字型截面远端翼缘板，起到远端 翼缘板平面内支座作用，避免形成局部屈曲；或出平面支 点作用，减小翼缘板的出平面计算长度，从而控制出平面 稳定性。 4）全部支撑系统与檩条或墙梁以及刚架一道组成空间体系， 参与空间协同工作。刚性系杆构件主要选用型钢和钢管， 与刚架通过螺栓铰接，截面大小一般按压杆稳定性要求或 通过受力计算来决定。设置主要考虑在刚架转角和屋脊联 结处（其中屋脊处的刚性系杆，可由用于此处屋脊构造需 要的，刚度较大的双檩条及联结所代替）。
1.单跨双坡刚架
• 等截面柱， 底端固接的 节点设计， 承受更大的 支座弯矩， 适合有吊车 荷载的建筑 物。
2.单跨双坡刚架
• 内柱的设计， 使结构达到 更大的屋面 跨度，通常 36—72M， 更经济的设 计。
3.多跨多坡刚架
• 双跨多坡或 多跨多坡的 设计，适合 多种使用类 型建筑物的 需要。
⑵工业化程度高，施工周期短 门式刚架结构的主要构件和配件多为工 厂制作，质量易于保证，工地安装方便；除 基础施工外，基本没有湿作业；构件之间的 连接多采用高强度螺栓连接，安装迅速。 ⑶综合经济效益高 门式刚架结构通常采用计算机辅助设计， 设计周期短；原材料种类单一；构件采用先 进自动化设备制造；运输方便等。所以门式 刚架结构的工程周期短，资金回报快，投资 效益相对较高。
拉条
屋面拉条布置
连接角钢
屋架横向水平支撑与刚架梁连接节点构造
采光带 隅撑
曲面造型的屋面刚架梁
梁柱节点处刚性系杆
屋架横向支撑节点处刚性系杆
墙梁
岩棉保温材料
建筑钢结构设计第一章(一)
I0 H 4.3～3.5 I1 L
（1-2）
式中：I0、 I1—横梁和柱下段的惯性矩；
H、L—框架的计算高度和跨度。当H/L〉1.0 时，按H/L=1.0 计算。 满足上式（1-2）时，横梁可认为无限刚，否则为有限刚。
上述两种方法，第二种较为简便。
二、横向框架的荷载和内力 1.荷载
a.永久荷载:结构自重+屋盖+墙面等自重； b.可变荷载:屋面活荷载、风、雪、积灰、吊车荷载及地震荷载。 注:Ⅰ.荷载分项系数取值；Ⅱ.风荷载的简化；Ⅲ.吊车的组合等。
H1
H2
图1-6 框架主要尺寸
式中： LK——桥式吊车的跨度； S——由吊车梁轴线至上段柱轴线的距离，中型厂房一般采用0.75m 或1.0m，重型厂房为1.25m或2.0m ； B——吊车桥架悬伸长度； D——吊车外缘和柱内边缘之间的必要空隙； b1——上段柱宽度； h1——吊车轨顶至屋架下弦底面的距离； h2——地面至吊车轨顶的高度，由工艺要求确定； h3——地面至柱脚底面的距离，中型车间约为0.8m ～ 1.0m ， 重型车间约为1.0m ～ 1.2m ；
图1-10 柱间支撑
温度应力的影响。
4）上层柱间支撑除了要在下层柱间支撑布置的柱间设置外,还应、 当在每个温度区段的两端设置。 5）每列柱顶均要布置刚性系杆。
2.柱间支撑作用
1）承受并传递纵向水平荷载：风荷载、吊车纵向水平荷载、纵向 地震力等。 2）减少柱在平面外的计算长度。 3）保证厂房的纵向刚度。 3.柱间支撑形式
2.计算简图 横向框架梁与柱的连接形式： 刚接框架:（a）、（b）横梁与柱子的刚接连接 铰接框架:（c）横梁与柱子的铰接连接。
（ a）
（ b）
图1-7 横向框架的计算简图
华中科技远程教育高层建筑结构设计作业题
华中科技远程教育⾼层建筑结构设计作业题第⼀章作业参考答案：1、什么是⾼层建筑？《⾼层民⽤建筑设计防⽕规范》（GB50445－95）定义为：10层及10层以上的居住建筑以及建筑⾼度超过24⽶的公共建筑。
《⾼层建筑混凝⼟结构技术规程》（JGJ3-2010 ）定义为：10层及10层以上或房屋⾼度超过28⽶的住宅建筑结构和⾼度⼤于24⽶的其他民⽤建筑结构。
2、与多层建筑结构相⽐，⾼层建筑结构的特点有哪些？⽔平荷载成为决定性因素；轴向变形不容忽视；⽔平荷载作⽤下侧移成为控制指标；为了使结构在进⼊塑性变形阶段后仍具有较强的变形能⼒，结构延性是重要的设计指标；体形要求，选择抗风能⼒好的结构；重视概念设计，包括结构平、⽴⾯布置要规则等；扭转效应⼤。
1、框架和剪⼒墙共同承受竖向荷载和⽔平⼒的结构体系为（c）A 框架结构B 剪⼒墙结构C 框架-剪⼒墙结构D 框筒结构2、框架-剪⼒墙结构在⽔平荷载作⽤下的变形曲线为（c ）A 剪切型B 弯曲型 C弯剪型 D 不确定3、下列（c ）变形缝设置时，裙房与主体结构的基础必须断开。
A 防震缝B 伸缩缝C 沉降缝 D 以上三者均应断开4、三⼤常规结构体系在侧向荷载作⽤下的变形特点？并简述框架结构的变形机理。
框架结构：剪切型，剪⼒墙结构：弯曲型，框剪结构：弯剪型框架结构的变形机理：框架结构侧向位移主要由两部分组成：梁和柱的完成变形产⽣的⽔平位移和柱的轴向变形产⽣的⽔平位移；前者的位移曲线呈剪切型，⾃下⽽上层间位移减⼩，后者的位移曲线呈弯曲型，⾃下⽽上层间位移增⼤；⽔平位移以剪切型为主。
1、试给出风荷载标准值w0的计算公式，并指出各参数的意义？、解：wk= βz us uzw0µµ=其中：βz指z ⾼度处的风振系数，对于⾼度⼤于30m且⾼宽⽐⼤于1.5 的房屋建筑，⽤风振系数Bz 加⼤风载，否则βz =1.0；us指风荷载体型系数，与建筑物的平⾯形状有关；uz指风压⾼度变化系数，与建筑物地⾯粗糙度类别和计算构件所处⾼度有关；µw0指基本风压值，与建筑物海拔⾼度（即所处地区）和重现期有关。
华科房屋建筑钢结构设计第一章
1.4 钢结构的计算
钢结构计算的两种方法
1、极限状态设计法：强度、刚度、稳定 2、许用应力法：疲劳、对变形敏感结构的稳定
➢结构极限状态验算
1.4 钢结构的计算
活载组合系数：雪载：0.7；积灰：0.9; 吊车：0.7或0.95(硬钩和A8软钩）；风载：0.6 （1）永久荷载分项系数
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;
梁柱铰接
1.6 节点设计
2.焊接和螺栓连接中具体方法及质量等级的选择 焊接： 疲劳动力荷载：全熔透的一级对接焊缝 一般动力荷载：全熔透的二级对接焊缝，并采用引弧板 其他：三级对接焊缝或角焊缝 螺栓焊接： 疲劳、动力荷载：摩擦型高强螺栓 一般动力荷载、较大静力荷载：承压型高强螺栓或高强度
配套螺栓（加防松措施）
1.6 节点设计
3.铰接：只承受和传递剪力， 对结构变形不敏感。 •类型：销连接、支座端板的洗 平顶紧、专用铰支座、普通螺 栓连接。 •固定铰和滑动铰 1.6.3焊接和螺栓连接 1.选择： 塔架：螺栓连接 其它：焊接和螺栓并用 原则：工厂焊接、现场螺栓连 接，尽量避免现场高空焊接。 趋势：工厂化生产、高效率安 装、节约资源和成本。
破坏机理 震害
试验现象
工程经验
什么是概念设计？
设
全局的角度来确定
计
控制结构的布置及
思
细部构造措施
想
概念设计
减少扭转、增加抗扭刚度 延性结构和构件 避免薄弱层
多道设防、刚柔结合
承载力、刚度、延性为主导
概念设计
1、 概念设计不仅用于一些大的原则 ,如确定结构方案 ,结 构布置等，而是贯穿整个设计过程中。 2、结构设计不是“规范+计算”更不是“规范+一体化计算机 结构设计程序”。
华科钢结构课程设计分精编WORD版
华科钢结构课程设计分精编W O R D版IBM system office room 【A0816H-A0912AAAHH-GX8Q8-GNTHHJ8】目录1、设计资料 (1)2、结构形式和布置 (1)3、荷载计算 (3)4、内力计算 (5)5、杆件设计 (6)5.1.上弦杆 (6)5.2.下弦杆 (7)5.3 端斜杆aB (8)5.4 腹杆eg-gk (8)5.5 腹杆Bb、bD、Dc、cF、Fd、dH、He、gI (9)5.6竖杆Ie (13)6、节点设计 (14)（1）下弦节点“b” (14)（2）下弦节点“c” (15)（3）下弦节点“d” (16)（4）下弦节点“e” (17)（5）上弦节点“B” (18)（6）节点“g” (20)（7）屋脊节点“K” (21)（8）支座节点“a” (22)7、填板设计 (24)1、设计资料某车间跨度为30m，厂房总长度102m，柱距6m，车间内设有两台50/10t中级工作制软钩桥式吊车，地区计算温度高于-20℃，无侵蚀性介质，地震设防烈度为6度，屋架下弦标高为18m；采用1.5×6 m预应力钢筋混凝土大型屋面板，Ⅱ级防水，卷材屋面，桁架采用梯形钢桁架，两端铰支在钢筋混凝土柱上，上柱截面尺寸为450×450mm，混凝土强度等级为C25。
屋架采用的钢材及焊条为：Q235B钢，焊条为E43型。
屋面坡度1/12i ，端部高度为1.98米。
荷载（标准值）：永久荷载：改性沥青防水层 0.4kN/m2 20厚1:2.5水泥砂浆找平层 0.4kN/m2150厚加气混凝土保温层 0.9kN/m2预应力混凝土大型屋面板（包括灌缝） 1.4kN/m2悬挂管道0.10N/m2屋架和支撑自重为（0.120+0.011L）kN/m 2可变荷载基本风压： 0.40kN/m 2基本雪压：（不与活荷载同时考虑） 0.5kN/m 2积灰荷载0.7kN/m 2不上人屋面活荷载 0.7kN/m 2（可变荷载可按水平投影面积计算）桁架的计算跨度为：在30m 轴线处端部高度： m 980.1h 0=桁架的中间高度： m 230.3h =在29.7m 处的端部高度： m 9925.1h 1=桁架的跨中起拱60mm （=L/500）。
《建筑钢结构设计》(第二版)-讲义全文新
同济大学土木工程学院
第一章 概念设计
建筑钢结构设计
5、结构体系
➢ 结构体系与使用要求：
1）住宅建筑要求相对小跨度、小分隔、小高度多层重合空间， 一般用框架结构；
2）办公建筑与住宅相仿，仅要求平面空间略大且灵活，框架体 系也较合适；
3）一般工业建筑要求相对大跨度、大高度规整空间，一般用门 式刚架；
4）公共建筑要求大跨度、大高度、异型空间，可用造型优美的 拱、壳、索、膜或杂交结构。
同济大学土木工程学院
第一章 概念设计
1、钢结构的适用范围
➢ 钢结构的适用性：
1）结构选材目标：技术性能和经济性。（性价比） 2）选用钢材的原因：
A）基本原因 结构自重与全部荷载与作用之
比越大，采用钢结构越合理。 B）强震地区（受力小，延性好） C）劳动力价格高（工业化生产，
现场劳动力少） D）软土地基（基础耗资小） E）大跨、超高结构（结构效应
ψ=1.0；lz=a+5hy+2hk,a=50mm, hy：梁顶至腹板计算高度之 距离，hk轨道高度，对无轨梁hk=0
D．折算应力：
2
2 c
c
2
≤ 1 f
式中σ、τx、σc腹板计算高度边缘同一点上同时产生的正应力，剪 应力和局部压应力。σ和σc以拉应力为正，压应力为负。
σ β1=—MI强n y度1,增式大中系In—数梁：净当截σ面与惯σ性c异矩号；时y，1—β所1=计1.算2，点同至号中或和σ轴c距=0离时； β1=1.1
2、强度计算：
A．正应力 a) 单向弯曲：σ Mx ≤f
=
x Wnx
b) 双向弯曲：σ = Mx + My ≤f
x Wnx y Wny
最新2019-钢结构第1章_绪论-PPT课件
钢结构
设计原理
第一章 绪 论
1.1.2 钢结构的特点
9、低温冷脆倾向 10、容易发生噪声
在动荷载作用下，钢结构容易因震动而产生噪声， 在对环境有要求的场所需采用必要的消声措施。
钢结构
设计原理
第一章 绪 论
第1.2节 钢结构的设计方法
νQik ——其他第i个可变荷载标准值在结构或构件中产生的变形值； [ν] ——结构或结构构件的变形容许值。
第一章 绪 论
第1.3节 钢结构的设计规范
本节目录
1. 概述 2. 主要设计规范
基本要求
1.了解与钢结构有关的主要设计规范
钢结构
设计原理
第一章 绪 论
1.3.1 概述
1、什么是设计规范 设计规范是国家颁布的关于设计计算和构造要求的技
钢结构
设计原理
第一章 绪 论
2、设计准则 结构由各种荷载所产生的效应(内力和变形)不大于结
构(包括连接)由材料性能和几何因素等所决定的抗力或 规定限值。
钢结构
设计原理
第一章 绪 论
3、设计方法 （1）容许应力方法
fk[]
k
(1 -1 )
式中 σ ——由标准荷载与构件截面公称尺寸所 计算的应力；
fk——构件截面几何特征； K——大于1的安全系数； [σ]——钢材的容许应力。
第一章 绪 论
钢结构
设计原理
第一章 绪 论
本章目录
1.1 钢结构的特点 1.2 钢结构的设计方法 1.3 钢结构的设计规范 1.4 钢结构的应用和发展 1.5 本课程的主要内容和特点
基本要求
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
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- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
采暖房屋和非采
220
暖地区的房屋
180
120
150
100
125
热车间和采暖地
区的非采暖房屋
120
--
--
露天结构计规范》GB50011-2010采用。
➢尽可能减小配套结构的重量（采用轻质维护材料的板材） ➢提高钢结构的延性变形能力 ➢利用一切附加因素提高阻尼比 五、荷载及结构的变异 ➢在钢结构的建造及使用过程中，结构本身以及荷载 的状态都在不断变化。
钢结构 的适用 范围
轻质高强；材质均匀、稳定；生产工业化程度高，
施工周期短；塑性韧性好；密封性好；耐腐蚀性
差；耐火性差；单价较高（？）。
•大跨度钢结构
高
•重型厂房钢结构 大
•受动力荷载影响的结构
•可拆卸的结构
重
•高耸结构和高层建筑
动
•容器和其他构筑物
•轻型钢结构
轻
1.2 钢材选用
结构或构件的重要性
概念设计、结构计算、构造措施关系 概念设计是在总体上把握抗震设计的主要原则，弥补由于地
震作用及结构地震反应的复杂性而造成抗震计算不正确的不足； 抗震计算为建筑抗震设计提供定量保证；构造措施则为保证抗 震概念与抗震计算的有效性提供保障。它们是一个不可割裂的 整体。
1.1 钢结构的适用范围
钢结构 特点
结构布置 结 构 荷载及计算 设 计
内力计算及组合
构件、节点设计
施工图设计
对象
概念 设计 特点
具体的结构
承载力、刚度、延性 整体 局部 整体
0 课程介绍
原理是从具体结构中抽象出来的，是基础
联
具体结构设计是设计原理的应用和扩展
系
二者是设计中不可分割两个方面。
0 课程介绍
本
概念设计
课
平台钢结构设计
程
学
轻型门式刚架设计
24学时
习
多高层钢结构设计
内
普通钢屋架单层厂房设计 32学时
容 钢结构施工及防腐蚀
课程设计一周
建筑钢结构设计
第一章 概念设计
➢ 1.1 钢结构的适用范围 ➢ 1.2 钢材的选用 ➢ 1.3 建筑钢结构荷载与作用的特点 ➢ 1.4 钢结构的计算 ➢ 1.5 结构体系 ➢ 1.6 节点设计
建筑钢结构设计
华中科技大学土木工程与力学学院 钢结构教研室 2015年4月
0 课程介绍
一、结构：由基本构件组成（连接）的受力体系
二、钢结构设计原理与建筑钢结构设计课程区别和联系
• 区别：
材料性能
对象
共性的节点和基本构件
f
设
计
连接
原
应力
f
设计
理
基本构件
特点
局部、单个、零散
构造要求
0 课程介绍
结构体系、 特点、组成
概念设计
概念设计：在结构选型与布置阶段，可依据从整 体结构体系与分体系之间的力学关系、破坏机理、 震害、试验现象和工程经验所获得的设计思想， 从全局的角度来确定控制结构的布置及细部构造 措施。（主要针对水平荷载）
概念设计:是保证结构具有优良抗震性能的一种方 法。选择对抗震有利的结构方案和布置，采取减 少扭转和加强抗扭刚度的措施，设计延性结构和 构件，分析结构薄弱部位，并采取相应的措施， 避免薄弱层过早破坏，防止局部破坏引起连锁效 应，避免设计静定结构，采取二道防线措施等。
工作制等级 轻级
中级
重级 特重级
工作级别 A1～A3 A4,A5 A6,A7
A8
1.3 钢结构荷载
三、温度作用
➢ 建筑结构的绝对温度作用
（即时温度与合龙温度之最大差值）
例：一天24小时，温度不断变化。气温每上升或下降1摄氏
度，受热胀冷缩影响，钢结构桁梁就会伸长或缩短一些。
合龙段长度随温度的变化而变化，需要通过测量距离及
1.4 钢结构的计算
钢结构计算的两种方法
1、极限状态设计法：强度、刚度、稳定 2、许用应力法：疲劳、对变形敏感结构的稳定
➢结构极限状态验算
➢ 屋面外形设计的原则：快速排水，排向强处 ➢ 覆冰荷载 ➢ 覆冰荷载危害的产生过程 雪荷载与屋面活荷载不同时考虑，取两者中较大者。积 灰荷载与屋面活荷载或雪荷载两者中较大者同时考虑。
1.3 钢结构荷载
吊车荷载 竖向荷载应乘以动力系数1.05(吊车工作制A1~A5)或
1.1(A6~A8)。水平荷载见规范。
表1-1选择钢材冲击韧性指标的影响因数选择因子
影响
结构
荷载状况
因数 重要性
1
2
三级
静力
连接状况
3
全螺栓、无焊接
使用温度
4
不低于 0°C
选择因 子值
1
二级
一般动力 大部分工厂焊、工地 不低于-
2
类别
螺栓
20°C
一级
疲劳动力 大部分现场、高空焊 不低于-
3
40°C
表1-2选择因子之积u与质量等级关系
选择因子 2
温度来确定。 ➢ 建筑结构的相对温度作用
（同一结构不同温度下的温差）
相对不敏感， 大跨和超长 结构考虑
1.3钢结构荷载
三、温度作用
（1）温差大时，钢结构安装要考虑施工时段； （2）超出下表中数值时,应考虑温度应力和温度变形的影响
结构情况
纵向温度区段 横向温度区段(屋架或构 (垂直屋架或构 架跨度方向) 架跨度方向) 柱顶为刚接 柱顶为铰接
选用 原则
荷载性质（静载或动载） 连接方法（焊接、铆接或螺栓连接） 工作条件（温度及腐蚀介质）
钢板的厚度
注意
对于重要结构、直接承受动载的结构、处于低温条件 下的结构及焊接结构，应选用质量较高的钢材。
焊接结构选用B级以上的钢材（如Q235B)
钢材强度 选择
刚度控制时，选低等级 强度控制时，选高等级
杆系（如支撑）稳定控制时（如长细比控制）， 选低等级。
概念设计
力学关系
结构选型 概 与布置 念 设 计 地震、风
破坏机理 震害
试验现象
工程经验
设
全局的角度来确定
计
控制结构的布置及
思
细部构造措施
想
概念设计
减少扭转、增加抗扭刚度 延性结构和构件 避免薄弱层
多道设防、刚柔结合
承载力、刚度、延性为主导
概念设计
1、 概念设计不仅用于一些大的原则 ,如确定结构方案 ,结 构布置等，而是贯穿整个设计过程中。 2、结构设计不是“规范+计算”更不是“规范+一体化计算机 结构设计程序”。
2~18 18~24 24~54
>54
之积u
质量等级 A
B
C
D
E
µ=µ1×µ2×µ3×µ4
1.3 钢结构荷载
➢ 风荷载 ➢ 冰雪荷载 ➢ 温度作用 ➢ 地震作用及抗震 ➢ 荷载与结构的变异
1.3 钢结构荷载
一、风荷载 一般指标准值，由基本风压，风振系数（或阵风系
数），体型系数，及风压高度变化系数组成。钢结构对 风敏感、往往成为控制荷载。注意风吸力和风压力。 二、冰、雪、积灰的自重荷载