研究生课程论文《高等钢结构理论》
高等钢结构理论_第一讲
低温与腐蚀性介质：
低温使韧性降低，最终导致脆断。 腐蚀性介质会促成脆断并影响疲劳强度。 涂层防腐 耐候钢： ¾ 焊接结构用耐候钢（控制含铜、铬量）：焊接性能及力学性能良好 ¾ 高耐候性结构钢（含磷高）：耐候性好，但用于焊接结构时< 16mm
钢材的加工：
¾ 钢结构基本建造过程 工厂制造：
钢材的验收、整理和保管，包括必要的矫正。 按施工图放样，做出样板、样杆，并据此划线和下料。 对划线后的钢材进行剪切（焰割）、冲（钻）孔、刨边等加工；非平 直的零件需要通过煨弯和辊圆等工序来成型。 对加工过程中造成变形的零件进行整平（辊平、顶平）。 把零件按图装配成构件，并加以焊接（铆接）。 对焊接造成的变形加以矫正，甚至采取措施以减小或消除焊接残余 应力。 除锈和涂漆
钢材的加工：
¾ 焊接
焊缝金属具有铸造组织，不同于轧制钢材： ¾ 枝状组织 ¾ 化学元素的含量：含碳量稍低，氮、氧、氢高 9 应降低氧的含量（短弧焊、埋弧焊、气体保护焊）：热脆 9 含氢量高：大气和焊皮（低氢焊条、预热、后热）：微观裂纹 焊弧的高温使临近焊缝的钢材发生组织变化：热影响区 焊接变形及残余应力
非破坏性方法 ：利用X射线的衍射和声音的双折射 ¾ 光弹性方法 ¾ 声弹性方法 半破坏性方法 ： ¾ 钻盲孔法：测定带状板在应力梯度较小时的表面残余应力 ¾ 环孔法：由盲孔法发展而来，比盲孔法精确 ¾ 双平行槽法：在单向应力下，环孔可以用平行槽代替 破坏性方法 ： ¾ 逐次去层法：通过试件壁厚一侧的逐次去层，达到试件内部应力逐步释 放，并在另一侧贴上应变片测出逐次释放的应变，再算出残余应力分 布。 ¾ 切割法：先在试件中部划好线，并钻孔定标距；然后依次切割，测量每 一块小条上两标距点之间距离的改变，由该改变算出的应变即是残余应
高等钢结构理论-第二章
（a）压杆控制设计 （b）拉杆控制设计 网架荷载-挠度曲线
第二章 钢结构稳定问题概述
2.2 失稳的类别
第二章 钢结构稳定问题概述 早期钢结构稳定问题的分类
1. 平衡分岔（分支点）失稳（第一类稳定问题）
2.2 失稳的类别
二
对于理想的轴心压杆，在临界状态时，构件（结构）从初始的平衡位形 突变到与其邻近的另一平衡位形，表现出平衡位形的分岔现象。
第二章 钢结构稳定问题概述
2.5 稳定设计的几项原则
二
结构的整体布置须考虑整体和部分的稳定性要求
1
计算假定应与设计对象一致
2
细部构造应与稳定计算相互配合
3
The END
THANKS
二
稳定分岔屈曲
第二章 钢结构稳定问题概述 弹性稳定的分类
2. 不稳定分岔屈曲（有限干扰屈曲）
2.2 失稳的类别
二
超越临界状态后，只能在比临界荷载低的荷载下维持平衡位形。
承受轴向荷载的圆柱壳、承受均匀外压的圆球壳、缀条柱、薄壁型钢 方管等。
不稳定分岔屈曲
第二章 钢结构稳定问题概述 弹性稳定的分类
3. 跃越屈曲
平衡分岔（分支点）失稳
第二章 钢结构稳定问题概述 早期钢结构稳定问题的分类
2. 极值点失稳（第二类稳定问题）ຫໍສະໝຸດ 2.2 失稳的类别二
有缺陷的轴心受压构件和偏心受压构件发生的弹塑性失稳。
极值点失稳
第二章 钢结构稳定问题概述 弹性稳定的分类
1. 稳定分岔屈曲
超越临界状态后，荷载还能进一步增加。
2.2 失稳的类别
增大
临界力增大
第二章 钢结构稳定问题概述
2.4 稳定计算中的整体观点
桥梁高等钢结构理论(ch1)PPT课件
如果采用数学表达式描述结构设计准则，为：
S R
（1-1）
如果结构设计准则中的内力和变形以及抗力或限值都是确定性的，则所进行的计算
和验算将是比较简单的。
然而，影响结构功能的因素如结构上的作用、材料性能、构件几何参数、连接（构 造细部）类型、施工质量、计算模型、试验方法及设备等，很多都是具有随机性的 非确定值。因此，在设计中如何合理地考虑S这 些R 因素，使设计方法更接近于实际情 况，是长期以来钢结构设计方法发展演变所要达到的目的。
然而，无论是极限荷载法还是容许应力法，所采用的安全系数实际上是凭借 工程经验笼统地确定一个定值，这样各种构件的可靠度将不能保证具有比较一致 的水平，这是因为，结构的可靠性（安全性、适用性、耐久性）受各种随机因素 的影响，不能事先确定，只能用概率方S法 来R描述。
（2）半概率极限状态法
半概率极限状态法特点是明确了两种极限状态的概念：承载能力极限状态和变形极 限状态。我国的《钢结构设计规范》（TJ17-74）就是采用这样的设计方法编制的。 尽管该设计方法仍采用了容许应力法的表达方式，但其安全系数则分成了荷载系数 K1，材料系数K2和调整系数K3。是按承载力极限状态经多系数分析得到的。
1.1.2 基于强度的钢结构设计方法发展概述
基于强度的钢结构设计方法大致分为： 容许应力法和极限荷载法、半概率极限状态法、概率极限状态法。
（1）容许应力法和极限荷载法（最大荷载法）
容许应力法
S R
设计原则：结构构件的实际应力小于或等于所给定的容许应力，即：
f
[] y
K
（1-2）
优点：简单、明确，有大量工程数据S，R特 别是应力均匀的构件； 缺点：单一安全系数，保守（受弯构件）；
不能合理反映结构设计的目的（经济性+适当的可靠度）。
高等钢结构
总势能为极大值，平衡 状态是不稳定的；
不稳定平衡
（3）总势能保持不变，则为中性平衡
d 2 d 2 0
还要看总势能的高阶导 数是大于零、小于零还 是等于零才能判断
随遇平衡 (中性平衡）
弹性应变能U是外力作用下储藏在体系内 的能量，意味着外力去除后回复到原来状态的 能力。变形后应变能增加，因而始终为正值；
因此该折线平衡状态不稳定。
屈曲后的荷载--位移曲线：
0, P kl cos ;
, P 0;
2
二、不对称分枝现象（稳定性）
变形时杆上端荷 载点从A移到B， 弹簧压缩了 FB
斜向弹簧支撑刚性杆件
几何关系 :
EB l sin
FB l(sin cos 1) 2 OD l(sin cos ) 2 对O点弯矩平衡： P l sin kl2 (sin cos 1)(sin cos ) 2 0
解为两个：
（1） 0 （2） Pl 4k sin
可由能量和静力两个途径得到，如由静力
弹簧力矩： 2 k
轴力对C点力矩：
Pl 2
sin
平衡方程：
4k Pl sin 0
讨论两种平衡状态稳定性
（1）当 0 ，即杆系处于直线平衡状态时，
d 2
d 2
杆系的总势能为
U V 2k 2 P（l 1-cos）
总势能对角位移的导数为
d 4k Pl sin d
d 2
d 2
4k
Pl
cos
d 3
d 3
Pl
sin
由 d d 0
研究生课程论文《高等钢结构理论》
研究生课程论文高等钢结构理论1 引言作为结构工程专业博士研究生的一门学位课程,《高等钢结构理论》所涉及到的内容包罗甚广。
总的来说,应当主要包括以下内容:钢结构的材料性质,钢结构的连接,钢结构的断裂与疲劳破损,钢结构的稳定理论,钢结构的设计与制造,厂房钢结构,大跨屋盖钢结构,多高层房屋钢结构,塔桅钢结构,大跨度结构的极限承载力分析理论和方法,钢结构的动力分析及冷弯薄壁型钢结构等。
《钢结构》在土木工程专业的本科阶段和结构工程专业的硕士研究生阶段都曾经学习过,其基本内容和上述内容没有什么差别,所不同的只是,现阶段的学习在广度和深度上都应当比以往更加深入,尤其应当在稳定理论方面掌握深厚的知识。
这是因为对于钢结构而言,稳定性能是决定其承载能力的一个特别重要的因素,同混凝土结构相比,强度已经退居到一个次要的地位,在钢结构的理论和设计方法上,钢结构的稳定性能都显得格外需要重视。
近几十年来,在研究发挥钢结构稳定性能的潜力和完善稳定计算的理论方面,国内外都取得了很大的进步。
钢结构基本构件的稳定理论,现在已经从弹性稳定发展到弹塑性稳定。
以往研究较多的完善杆件的稳定性问题,现在也已经发展到了研究带有几何缺陷和力学缺陷的实际杆件。
并且,随着高速电子计算机存储的海量增长和性能的飞速发展,对于各种构件的稳定性能的研究,也已经发展到了采用各种数值方法来计算其极限荷载,并分析其屈曲后性能从而得到P-Δ的全程曲线。
在作理论分析的同时,包括我国在内的许多国家同时还进行了大量的稳定性能的试验验证,以及将理论研究成果利用图表表示或演化为实用计算公式,从而将弹塑性稳定理论用于解决钢结构设计中的各种实际问题。
钢结构稳定理论的研究,归根结底还是为了实际上的应用。
而理论上的研究成果,也只有在正式形成规范并发布实施之后,对于实际的各种类型的钢结构工程的设计和制造才能起到指导性作用。
因此,钢结构稳定研究的最新成果,往往被各国的设计规范所吸收采纳。
《高等钢结构理论》课件
钢结构的连接与构造
拼接方式和连接材料
详细说明几种典型的钢结构拼 接方式和各种连接材料的特点 以及使用方法。
节点构造和细节设计
讲解钢结构的节点构造和细节 设计，包括节点类型、强度验 算和防腐措施等。
构造验收和质量控制
结束语
本课程旨在帮助工程师更深入地了解钢结构的理论和实践，为未来钢结构领域的发展提供参考和支持。
谢谢观看！
钢材的分类和性能
概述常见的钢材分类和性 能参数，以及每种钢材在 钢结构中的应用。
钢结构设计的基本原理
讲解钢结构设计的基本原 理，包括力学分析、结构 优化和验算等。
钢结构载荷分析
1
荷载的分类和作用原理
2
详细说明荷载的分类和作用原理，包 括静态荷载、动态荷载和温度荷载等。
3
受力特点
介绍钢结构受力的基本特点，包括受 力形式、受力方向和受力损伤等。
《高等钢结构理论》PPT课件
一个实用性强的高等钢结构理论课件，包含钢结构基础、载荷分析、连接与 构造、设计和施工等多个部分，可为钢结构工程师提供参考。
前言
本课程将深入介绍钢结构的基础知识和设计流程，旨在为钢结构工程师提供 帮助和指导。
钢结构基础
定义和特点
介绍钢结构的定义、特点 以及与其他建筑结构的比 较。
介绍钢结构的构造验收标准和 质量控制要点，确保钢结构工 程施工质量。
钢结构的设计与施工
1 设计的步骤和流程
详细讲解钢结构设计的 步骤和流程，帮助工程 师高效完成设计工作。
2 施工的注意事项和
方法
讲解钢结构施工的注意 事项和方法，包括施工 流程、安全防范和质量 控制等。
3 安全管理和维护措施
高等钢结构理论-第三章
N
3.2.2
理想轴心压杆的弹性失稳
两端铰接的，理想的等截面笔直杆件
y=f(x)是杆件挠度的函数
d2y M i EI EI 2 dx
N
1. 弹性弯曲屈曲
解微分方程，得： c
y Asin kx B cos kx
N 由简支的边界条件： 当x=0和x=l时，y=0 分别带入通解得B=0，Asinkl=0 N
14
3.1.3
端部部分连接杆件的有效截面
N f A
图（c）中，工形截面拉杆端部只有翼缘边缘用侧焊缝和节点板 连接，相当于两个T型钢， η取0.9 。如果只有腹板和节点板连接 ， η取0.7。
(a) 平板拉杆
(b) T形截面拉杆
(c) 工字形截面拉杆
端部部分连接的杆件
3.1轴力构件的强度及截面选择
An：毛截面面积（net area）
（注： 0.7fu =fu / Ru）
fu：钢材极限强度标准值（characteristic value of tensile strength） γRu：钢材极限强度对应的抗力分项系数， γRu =1.1×1.3=1.43
1 3.1 Strength and section select of axially loaded members 0
3.1轴力构件的强度及截面选择
3.1 Strength and section select of axially loaded members
4
3.1.1
轴力构件的应用和截面形式
截面形式（Sections）
Steel bar
Round HSS (hollow steel section) or Pipe
有关高层建筑钢结构论文
有关高层建筑钢结构论文随着科技的不断发展,超高层建筑的钢结构施工技术也随之不断提高。
下面是店铺为大家整理的高层建筑钢结构论文，供大家参考。
高层建筑钢结构论文范文一：高层建筑钢结构施工技术内容提要：本文简要介绍了高层、超高层建筑的结构体系，并结合“东南科技研发中心”超高层全钢结构的制作与安装及钢结构主要构件的翻样、下料、制作等各个重要环节的质量控制和材料选用提供一些粗浅的意见。
对于支撑体系，消能减震装置不在此文内介绍。
关键词：超高层智能大楼耐火钢施工技术一、概况高层钢结构建筑在国外已有110多年的历史，1883年最早一幢钢结构高层建筑在美国芝加哥拔地而起，到了二次世界大战后由于地价的上涨和人口的迅速增长，以及对高层及超高层建筑的结构体系的研究日趋完善、计算技术的发展和施工技术水平的不断提高，使高层和超高层建筑迅猛发展。
我国的高层与超高层钢结构建筑自改革开放以来已有20年的历史，并在设计和施工中积累了不少经验，已有我国自行编制的《高层民用建筑钢结构技术规程》JGJ 99-98。
东南网架集团的“东南科技研发中心”的初步设计已于2003年9月20日在萧山宾馆通过专家的论证和区政府领导的审查。
这是一幢地下二层，地上二十六层，层高3.6m，集研发、设计、培训、检测为一体的多功能智能大楼。
建筑物为总高度100m、建筑总面积4.0万平方米的全钢结构超高层建筑，建筑造型新颖、美观、大方，充分展示了钢结构的特性和现代建筑风格。
全钢结构超高层建筑，国内为数不多，在杭州市乃至浙江省属于首创，这体现了东南网架集团对建设部授予“钢结构产业化基地”的荣誉和责任。
二、高层及超高层结构体系对于高层及超高层建筑的划分，建筑设计规范、建筑抗震设计规范、建筑防火设计规范没有一个统一规定，一般认为建筑总高度超过24m为高层建筑，建筑总高度超过60m为超高层建筑。
对于结构设计来讲，按照建筑使用功能的要求、建筑高度的不同以及拟建场地的抗震设防烈度以经济、合理、安全、可靠的设计原则，选择相应的结构体系，一般分为六大类：框架结构体系、剪力墙结构体系、框架―剪力墙结构体系、框―筒结构体系、筒中筒结构体系、束筒结构体系。
高等钢结构理论专题2
高等钢结构理论专题横隔板设计在钢箱梁桥梁中，由于活载的偏心加载作用以及轮载直接作用在箱梁的顶板上，使得箱梁断面发生如图所示的变形，为了减少钢箱梁的这种变形，增加整体刚度，防止过大的局部应力，很有必要在箱梁的支点处和跨中设置横隔板。
钢桥中横隔板分为中间横隔板和支点横隔板，作用是限制钢箱梁的畸变和翘曲变形，保持一定的截面形状，对于支点横隔板还将承受支座处的局部荷载，起到分散支座反力的作用。
横隔板必须具备一定的刚度。
由于两种横隔板作用不同，其构造形式不同，采用的设计方法也不一样。
（一）中间横隔板中间横隔板按挖空比率可分为实腹式、框架式和桁架式，如图所示。
这里定义开口率BH bh A A =='ρ，当4.0≤ρ时，横隔板可视为实腹式，主要考虑剪应力，当8.0≥ρ，为桁架式，可简化为仅受轴力的杆件，在8.04.0<<ρ范围内，横隔板受力性质介于实腹式和桁架式之间，作为框架处理，考虑轴力和抗弯。
实腹式横隔板适用于尺寸较小的钢箱梁，制作简单，应用最广，桁架式适用于较大的箱子，受力简化为拉压杆，能以较小的自重提供较大的刚度。
中间横隔板的设计需要确定横隔板间距L D 和横隔板刚度K 。
1．横隔板间距L D 的确定对于横隔板间距L D 一般依据经验，各国规范及常规做法不一样。
日本偏安全，以下是日本的经验公式：⎩⎨⎧>≤-≤≤≤)50(20114.0)50(6u u Du D L L L L L 且 （式１） 其中L u 桥梁单跨长，单位m这个公式只适用于200m 以内跨径的钢箱梁桥，这个公式的来源见下图，根据偏心活载作用下，限制翘曲应力与容许应力的比值在0.02~0.06之间，得到横隔板间距与跨径的关系。
对于大于200m 的跨径，公式就不适用了，日本人多采用桁架式，间距一般取为6m ，中国也比较保守，上海的卢浦桥中隔板间距取为4m ，欧洲一般取为20m ，但是多为实腹式的厚钢板。
2．横隔板刚度K 的确定钢箱梁中间横隔板的刚度K 需要满足下面的公式：320DDW L EI K ≥ （式２）其中I Dw 是箱梁的断面抗扭惯矩，根据箱梁的截面尺寸形式由下式算得：⎭⎬⎫⎩⎨⎧+-++++=)(2)21()21(22212122222121ααααααFh Bl b Fl Bu b Fu I DW （式３） 其中Fu 是箱梁上顶板截面积，Fl 是箱梁下底版截面积，Fh 是一个腹板的截面积。
高等钢结构理论-3
¾ 控制塑性发展最多的纤维的应变值： ε
= εy ≤ ε
m ax
α
l
应变限制取拉伸试件拉断时伸长率的0.8，大致相当于出现颈缩的水平
¾ 控制塑性发展最多的纤维的残余应变值：
残余挠度1/1000L
ε r
≤
7 .5 %
fy E
规范方法：降低塑性弯矩，采用截面塑性发展系数概念
弹性临界弯矩
理论分析：
录
3. 钢结构基本构件
3.1 拉杆
3.2 轴心压杆
3.3 受弯构件
3.4 压弯构件
4. 钢框架理论
4.1 失稳形式
4.2 分析方法
第一讲
第二讲 第三讲
目 录
（续）
5. 钢结构的连接
5.1 焊接 5.2 螺栓连接 5.3 混合连接
6. 钢结构构造设计 7. 冷弯薄壁型钢结构的特点 8. 其他一些关心的问题
δ = 1.28δ y
δ = 8.4δ y
残余挠度和残余应力
理论分析：
残余挠度 ¾类似应变硬化 ¾虽然安全，但变形过度
残余应力 ¾类似矫直 ¾再度加载，形状不变
过度变形的限制
原则： 过度变形是承载力极限状态
准则：
¾ 直接限制挠度：根荷载形式关系密切。δ n
+ δr
≤
δ nl
压弯构件的截面尺寸
4.1 失稳形式
4. 钢框架理论
框架的失稳形式：
框架的极限承载力
4.2 分析方法
框架的二阶弹塑性分析
钢框架二阶效应的重要性
4.3 框架理论在钢结构设计中的应用
梁的塑性弯矩
影响因素：
本构关系：理想弹塑性材料假定， 忽略硬化影响（偏安全考虑）。
钢结构论文
高层钢结构分析中的若干讨论摘要：随着经济社会的不断发展，越来越多的高层乃至超高层建筑拔地而起。
而钢结构质量轻、延性好、强度高等特点加上成熟的设计计算方法使其在建筑中的应用越来越广泛，几乎所有的超高层建筑都会全部或部分采用钢结构的结构形式。
我国的钢结构起步较晚，但发展非常迅速。
影响钢结构造价及发展的因素主要是其抗火防腐的成本占到工程总造价相当大的比例，因此高层钢结构抗火防腐问题在很长一段时间内会成为重点研究对象。
抗震一直是地震区建筑结构设计的核心问题，钢结构虽然具有较好的抗震性能，但也和良好的设计方法密不可分。
本文将从我国高层钢结构的发展、高层钢结构的抗火和抗震问题结合所查阅的文献资料进行阐述。
关键词：结构形式；钢结构抗火；钢结构抗震Some arguments in the analysis of high-rise steel structureAbstract: With the development of economy , more and more high-rise as well as super high-rise buildings are being constructed. Most of the high-rise buildings and almost all the super high-rise buildings use steel structure because of its light quality, enough ductility and high strength. The use of steel structure in China began late , but developed rapidly. The obstruction of steel structure is its cost of resisting fire and corrosion , so the research of resisting fire and corrosion has been carried out for a long time. Seismic resistance of building structures has always been a key point in seismic area, although steel structure has a good performance in earthquake, a reasonable design method also matters. This paper introduces the development of high-rise steel structures in our country and some achievements in resisting fire and earthquake combining with literature the author read.Key words: type of Structure；fire resistance of steel structure；seismic resistance of steel structure1 我国高层钢结构的发展高层钢结构建筑是一个国家经济实力和科技水平的反映，又往往被当作一个城市标志性建筑。
高层建筑钢结构毕业设计论文
高层建筑钢结构毕业设计论文一、题目的设置、指定和更新是提高毕业设计效果的关键土木工程专业方向的本科毕业设计，多以民用或工业建筑为背景。
在题目设置上，常以某一具体工程为题材，围绕建筑功能、结构计算和设计，以及基础或施工组织设计等内容而进行。
在上述设计内容中，又常以结构计算和设计为主，通常时间安排为8周左右:建筑约4周;基础或施工组织设计约2周。
在结构设计部分，学生将进行结构布置、荷载汇集、结构建模和计算、构件和节点等设计，并在此基础上书写计算书和绘制图纸等。
可见，经此系统训练后，学生可对某一题目下的结构设计过程有完整的了解，有利于学生今后更好地处理与设计题目类似的工程问题。
在高层钢结构毕业设计的指导工作中，笔者的体会是学生能否得到感兴趣的设计题目，以及如何设置题目和适时更新内容及要求，是关系到毕业设计能否收到预期效果的首要问题。
(一)题目的设置应有助于教学相长毕业设计内容的设置除了应密切结合指导教师的科研项目外，还应结合指导教师的专业特长，这样教师对学生的指导才能高效。
例如，笔者从攻读博士学位开始，就从事新型高层钢结构体系及抗震性能等方面的研究。
留校后，承担了研究生选修课高层建筑钢结构课程的教学工作，负责讲授高层钢结构的制作和安装，以及新型抗侧力和耗能构件在高层钢结构的应用等内容。
以上研究和教学工作均为指导采用新型结构体系的高层钢结构毕业设计奠定了基础。
同时，通过给学生答疑，笔者感到，虽然学生的着眼点不同，但多数问题是围绕设计任务提出来的，一些问题也是指导教师尚未涉及而想弄明白的问题。
因此，教师愿意投入时间去研究问题，这样既解决了学生的疑惑，也有利于指导教师提高自身的专业技能。
(二)设计题目的指定应兼顾学生的兴趣目前，学生毕业设计的题目，大体上是由学院统一指定的。
这样做是为了避免学生“偏科”，即避免一些设计题目出现无学生选择的窘境。
但是，高层钢结构设计题目与其他题目一样，也仅是提升学生在一个专业方向上的理论水平和技能。
钢结构论文
钢结构论文
钢结构论文可以涉及多个方面，具体内容取决于研究的目标和领域。
以下是一些可能的钢结构论文主题：
1. 钢结构的设计与分析：研究钢结构的设计原理和分析方法，包括荷载计算、受力分析、结构模型和设计准则等方面。
2. 钢结构的抗震性能研究：研究钢结构在地震荷载下的响应和抗震性能，包括构件的抗震设计、抗震措施和地震动分析等方面。
3. 钢结构的疲劳与耐久性研究：研究钢结构在长期使用过程中的疲劳特性和耐久性能，包括疲劳损伤机理、疲劳强度评估和寿命预测等方面。
4. 钢结构的施工与安装：研究钢结构的施工方法和安装工艺，包括焊接、螺栓连接、预应力和自锚固系统等方面。
5. 钢结构的防火性能研究：研究钢结构在火灾条件下的耐火性能和防火设计方法，包括防火保护措施、耐火构件设计和防火涂料应用等方面。
6. 钢结构的可持续性研究：研究钢结构的环境影响和可持续性发展，包括生命周期评估、碳排放减少和材料循环利用等方面。
以上仅为一些常见的钢结构论文主题，具体选题应根据个人兴
趣和研究背景进行选择。
同时，论文的深度和广度也需要根据研究的要求和要解决的问题进行确定。
高等钢结构理论教学大纲
《高等钢结构理论》教学大纲
课程编号：
英文名称：Advanced Steel Structure Theory
课程类别：选修课学时：40 学分：2
适用专业：结构工程
预修课程：钢结构设计原理、结构力学、材料力学、弹性力学
课程内容：
本课程开设目的是为了加深学生钢结构理论知识，为今后钢结构方向的研究打下坚实基础。
具体内容为：钢材的两种破坏方式；脆性破坏的特点；常幅疲劳、变幅疲劳的概念、区别、验算方法。
焊接应力、焊接变形的产生原因；焊接应力对结构性能的影响；减少焊接应力、焊接变形的措施。
高强度螺栓抗拉连接的工作性能。
屈曲的分类；轴心压杆的弹性弯曲屈曲；初始几何缺陷、残余应力对轴心压杆极限承载力的影响；轴心压杆的非弹性弯曲屈曲。
受弯构件的弹性弯扭屈曲；受弯构件的弹塑性弯扭屈曲；压弯构件平面内的稳定承载力；稳定计算的能量法、瑞利——里兹法、伽辽金法；稳定计算的有限单元法。
教材：
王国周，瞿履谦. 钢结构原理与设计. 北京：清华大学出版社，1993
参考书目：
1. 陈绍藩. 钢结构设计原理. 北京：科学出版社，1998
2. 陈骥. 钢结构稳定理论与设计. 北京：科学出版社，2001
考核方式与要求：
读书报告或论文
19。
高等钢结构理论专题3
高等钢结构理论专题板的稳定――基本理论板是工程中广泛使用的基本构件，是结构分析中的重要元素，如钢结构中的大型梁柱等构件通常都由板件焊接或拴接而成。
为了用料经济，板件用得宽而薄，这样薄板就有可能在面内压力作用下失稳，并导致构件承载力的降低。
结构设计中一般要保证这种局部失稳强度要高于结构整体的失稳强度，避免基本的板件先出现屈曲。
因此板的屈曲稳定问题是钢结构设计研究的一个重点。
板的基本几何尺寸为长a 、宽b 和厚t ，具有一个方向的尺度ｔ比其他两个方向ａ、ｂ小得多的特点，受力分析一般都要建立在一定的长宽比a/b 和厚宽比t/b 的前提下，按照t/b 可以将板分为厚板、薄板和薄膜。
在受力上，厚板和薄板不同，厚板受力后变形不完全满足平截面假定，需要考虑剪切变形的影响，在有限元分析中多通过采用减缩积分的方法或采用分层板单元分多层引入平截面假定来进行分析和计算。
薄板则为平截面假定，忽略剪切变形。
而薄膜受力只考虑拉力及即薄膜间的膜张力，而薄板和厚板的广义内力为中面轴力、弯矩和扭矩，忽略薄膜张力。
对于薄板的屈曲稳定问题的研究都是建立在小挠度弹性理论的基础上的，下面将建立小挠度理论薄板的平衡方程。
（一）小挠度理论计算薄板屈曲荷载的基本假定1．板很薄，z 向的正应变εz 和剪应变γzx 和γzy 忽略不计，板的受力为二维平面应力问题。
2．板屈曲时板的挠度远小于其厚度，而中面在板屈曲时产生的薄膜拉力是微不足道的，作理论分析时忽略不计。
3．因为0=∂∂z w，板的任何一点的挠度只是坐标x ，y 的函数ω(x,y)，也就是说板中面的挠度可以代表板沿厚度方向的任何一点的挠度。
4．板为各向同性的弹性体，应力应变关系服从虎克定律。
（二）板的计算图示及其力的平衡方程见图示的厚度为t 的薄板，承受着平行中面的均布轴向荷载p x 和p y ，以及面内剪切荷载p xy 和p yx 。
用平衡法求解薄板的屈曲荷载时，取出微小弯曲变形板中的微元体，存在中面力N x ，N y ，N xy 和N yx 以及弯曲产生的弯矩M x ，M y ，扭矩M xy ，M yx 和剪力Q x ，Q y ，这些内力都是以单位长度衡量的。
高等钢结构理论-第二讲
3. 钢结构基本构件：压杆（续）
3.2 压杆（续）
格构式压杆 剪力对格构柱稳定的影响：换算长细比法 几何及力学缺陷对单肢的影响（实际上与一般实腹式不同） 单肢验算： 缀材计算 垫板式组合压杆 压杆的截面尺寸 板件宽厚比限值基本构件：压杆（续）
桁架平面外计算长度
弦杆： 节点板在桁架平面外约束刚度不大，一般取侧向支撑的间距 当弦杆轴心压力在侧向支撑点间有变化时：
l 0 = l 1 ( 0 .7 5 + 0 .2 5 N2 ) N1
受压腹杆： 规范：k = 1 .0 交叉斜腹杆： 考虑自身及 相交叉杆的 拉压性质及 节点构造， 采用不同公 式。
规范：桁架平面外，当两交叉杆长度相等时
(1) 压杆 1) 相交杆受压，两杆截面相同，在交叉点均不中断 2) 相交杆受压，另一杆在交叉节点板处中断
l0 = l N 1 (1 + 0 ) N 2
l0 = l 1 +
π 2 N0
12 N
1 ⎛ 3 N0 ⎞ 1− ≥ 0.5l 2⎜ 4 N ⎟ ⎝ ⎠
3) 相交杆受拉，两杆截面相同，在交叉点均不中断
单角钢拉杆
构造简单
受力复杂：单向或双向偏心 考虑到杆件受力后的变 形，试验表明可达到轴 心拉杆的80%以上 规范：0.85
双角钢拉杆
构造： 受力： 力偶使得整体接近轴心 受力 单肢存在剪切滞后 缀板的稳定(厚度)
桁架中单角钢腹杆的布置
构造： 受力的整体观念： (a) 对腹杆有利 (b) 对弦杆有利
第一讲
3. 钢结构基本构件
3.1 拉杆 3.2 轴心压杆 3.3 受弯构件 3.4 压弯构件
4. 钢框架理论
4.1 失稳形式 4.2 分析方法 4.3 实际应用
钢结构课程设计论文
钢结构是土木工程专业一门重要的专业课,为加强学生对钢结构基本理论的理解和对钢结构设计规范的应用,老师对我们进行为期1周左右的钢结构课程设计。
通过这一实践教学活动,使我们掌握工程设计的思路方法和技术规范;提高我们工程设计计算、理论分析和图纸表达等解决实际工程问题的能力;依据建筑工程专业教学大纲的要求结合我系培养计划，继《钢结构》课程结束后，进行为期一周的普通钢屋架课程设计。
本次课程设计主要目的是提高学生的实际操作能力，使学生将其所学理论性极强的知识加以运用和理解。
并通过讲解和指导使学生掌握实际设计工作的方法、步骤、内容和应注意的问题。
由钢板、热轧型钢或冷加工成型的薄壁型钢以及钢索为主材建造的工程结构，如房屋、桥梁等，称为钢结构。
钢结构是土木工程的主要结构形式之一。
钢结构与钢筋混凝土结构、砌体结构等都属于按材料划分的工程结构的不同分支。
这学期主要学习了，轴心受力构件—拉杆、压杆受弯构件—梁偏心受力构件—拉弯杆（偏心受拉）压弯杆（偏心受压）材料、连接、基本构件结构设计掌握钢结构的特点和钢结构的应用范围；理解钢结构按极限状态的设计方法，掌握其设计表达式的应用；初步了解钢结构的主要结构形式；了解钢结构在我国的发展趋势；为进一步深入学习钢结构知识打下基础。
钢结构的材料关系到钢结构的计算理论，同时对钢结构的制造、安装、使用、造价、安全等均有直接联系。
本章简要介绍钢材的生产过程和组织构成，重点介绍钢材的主要性能以及各种因素对钢材性能的影响；钢材的种类、规格及选择原则。
1.了解钢结构的两种破坏形式；2.掌握结构用钢材的主要性能及其机械性能指标；3.掌握影响钢材性能的主要因素特别是导致钢材变脆的主要因素；4.掌握钢材疲劳的概念和疲劳计算方法；5.了解结构用钢材的种类、牌号、规格；6.理解钢材选择的依据，做到正确选择钢材。
了解钢结构采用的焊缝连接和螺栓连接两种常用的连接方法及其特点；理解对接焊缝及角焊缝的工作性能，掌握各种内力作用下，焊接连接的构造和计算方法；了解焊接应力和焊接变形的种类、产生原因、影响以及减小和消除的方法；理解普通螺栓和高强螺栓的工作性能和破坏形式，掌握螺栓连接在传递各种内力时连接的构造和计算方法，熟悉螺栓排列方式和构造要求。
高层钢结构小论文
钢结构抗震性能分析摘要：随着我们国家钢产量的迅猛增长和城市建设的快速发展，钢结构体系在建筑工程中的应用越来越广泛，而在多层和高层钢钢框架结构抗震设计中，梁柱刚性连接节点设计是一个非常重要的组成部分，因其设计得是否恰当将直接影响到结构承载力的安全性和可靠性。
在1994年美国的北岭地震和1995年日本的阪神地震中出现了大量的钢框架结构节点的破坏，人们开始对工地焊接的钢框架刚性连接节点的抗震性能产生了怀疑，显示出人们对于钢框架栓焊混合刚性连接的受力性能、破坏机理的认识不足。
我国地处环太平洋地震带和地中海一喜马拉雅地震带上，地震活动频繁。
据统计，仅占全球陆地面积7％的中国，大陆地震却占全球的三分之一；全国60％的国土、50％的城市、67％的大城市位于烈度7度及以上烈度区内，可以说我国正面临着地震的全面威胁，随着钢结构日益广泛的应用，为了避免再次出现人员伤亡和财产损失，对钢结构梁柱节点抗震性能进行深入的研究已经迫在眉睫。
本文总结了北岭地震后国内外学者提出的钢框架梁柱节点的几种新型节点形式，并给出了梁柱节点的设计建议，为工程应用提供依据。
关键词：钢框架；梁柱改进型节点；减弱型节点；加强型节点；构造形式；抗震性能；Abstract：With our country’s steel output growth fastly and urban’s construction developing rapidly，steel structure system was popular applicated in the construction building. The rigid beam-column connections designed is a very important component in the seismic design of multi—storey and high—level steel structures．Because this connection design have a direct impact on the structure of the beating capacity of the security and reliability．In the 1994 Northbridge and 1995 Kobe earthquakes，great amounts of steel moment connections were damaged，then people have the doubt in the seismic performance of rigid beam—column connections which were welded in the construction site，showing that people has the lack of understanding for the performance of Steel moment frame with Bolt-welding mixed connection，and the failure mechanism. Our country is located in the circum-Pacific seismic belt and Mediterranean—Himalaya earthquake belt，the seismic activity is frequent．Accordingto statistics，only 7% of the global land area of China，but the mainland’s earthquake accounted for one—third of the world；and 60％of the national territory，50％of the city，67％of the cities，were located in the intensity of 7 degrees and intensity over the region，SO there is no double all-round of China is facing the threat of earthquake，in order to avoid casualties and property losses in further，and with the steel structure system applicated more and more Extensive，the deeply research on the seismic behavior of steel beam—column joints must be carried out immediately．Keywords：steel moment frame；improved beam-column joints; enhanced beam-column joints; reduced beam-column joints; suctural constructions; seismic performance.1. 引言相对于其他结构形式的建筑，钢结构建筑有很多优点:布置便利、抗震性能好、工期短、综合造价低、工厂化加工减少了工地的湿作业、符合建筑产业化和可持续发展的要求、噪音小、粉尘污染少等等。
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1 引言作为结构工程专业博士研究生的一门学位课程，《高等钢结构理论》所涉及到的内容包罗甚广。
总的来说，应当主要包括以下内容：钢结构的材料性质，钢结构的连接，钢结构的断裂与疲劳破损，钢结构的稳定理论，钢结构的设计与制造，厂房钢结构，大跨屋盖钢结构，多高层房屋钢结构，塔桅钢结构，大跨度结构的极限承载力分析理论和方法，钢结构的动力分析及冷弯薄壁型钢结构等。
《钢结构》在土木工程专业的本科阶段和结构工程专业的硕士研究生阶段都曾经学习过，其基本内容和上述内容没有什么差别，所不同的只是，现阶段的学习在广度和深度上都应当比以往更加深入，尤其应当在稳定理论方面掌握深厚的知识。
这是因为对于钢结构而言，稳定性能是决定其承载能力的一个特别重要的因素，同混凝土结构相比，强度已经退居到一个次要的地位，在钢结构的理论和设计方法上，钢结构的稳定性能都显得格外需要重视。
近几十年来，在研究发挥钢结构稳定性能的潜力和完善稳定计算的理论方面，国内外都取得了很大的进步。
钢结构基本构件的稳定理论，现在已经从弹性稳定发展到弹塑性稳定。
以往研究较多的完善杆件的稳定性问题，现在也已经发展到了研究带有几何缺陷和力学缺陷的实际杆件。
并且，随着高速电子计算机存储的海量增长和性能的飞速发展，对于各种构件的稳定性能的研究，也已经发展到了采用各种数值方法来计算其极限荷载，并分析其屈曲后性能从而得到P－Δ的全程曲线。
在作理论分析的同时，包括我国在内的许多国家同时还进行了大量的稳定性能的试验验证，以及将理论研究成果利用图表表示或演化为实用计算公式，从而将弹塑性稳定理论用于解决钢结构设计中的各种实际问题。
钢结构稳定理论的研究，归根结底还是为了实际上的应用。
而理论上的研究成果，也只有在正式形成规范并发布实施之后，对于实际的各种类型的钢结构工程的设计和制造才能起到指导性作用。
因此，钢结构稳定研究的最新成果，往往被各国的设计规范所吸收采纳。
2003年10月份，我国新一版的《钢结构设计规范》(GB 50017－2003)终于正式发布实施，其中就吸纳了近十几年来国内外的最新研究成果，对原规范(GBJ 17－88)的内容进行的较大范围的修订。
本着理论研究应当服务于工程应用的考虑，学习《高等钢结构理论》这门课，在掌握钢结构稳定理论的同时，应当关注理论的规范转化。
因此，本课程报告的内容，在简要介绍钢结构基本设计原理和设计方法之后，将对原规范中存在的问题，新规范的主要修订内容和今后的研究方向进行大概地介绍。
2 钢结构基本原理和设计方法简述2．1 钢结构基本原理2. 1. 1材料的基本性能建筑结构中所用的钢材通常都是塑性性能较好的材料，在拉力的作用下具有明显的屈服平台。
因此，传统的钢结构设计，以钢材的屈服点作为钢材强度的极限，并把局部屈服作为承载能力的准则。
在钢材的生产过程中，要经过熔炼，脱氧，轧制，矫直和热处理等工艺阶段，这些都会对钢材的力学性能产生很大的影响。
另外，钢结构在加工制造安装中的冷加工，焊接和焰割也会对钢材材性，比如冷作硬化，焊接残余应力，焊接残余应变等带来很大影响。
因此，在钢结构的设计分析和计算中，要充分考虑到这些影响因素，这样才不会造成较大的误差。
此外，钢材是一种易腐蚀性材料，当结构的工作环境处于潮湿和腐蚀性介质的包围中时，应特别注意结构防腐，现在国内已能生产耐候钢材，其耐腐蚀性能比普通钢材大大的提高。
2. 1. 2钢材的脆断和疲劳在实际工程中，经常会出现这样一种现象，即钢结构构件所承受的应力并未达到屈服应力的情况下，结构构件突然断裂，破坏的形式时脆性破坏，因此，钢材的脆断和疲劳在实际应用中是非常危险的一种破坏形式，必须尽最大的可能防止其发生。
脆断主要发生在焊接结构中，特别是在气温较低的情况下，脆性破坏是钢结构设计中的一种特殊问题，普通的强度计算无法解决。
现通常采用断裂力学的方法来解决钢材的低应力脆断问题。
断裂力学的观点认为，解决脆断问题必须从结构内部存在微小裂纹的情况出发来进行分析，断裂是在荷载和侵蚀性环境的作用下，裂纹扩展到临界尺寸时发生的，如果构件内部原来就存在较大裂纹，那么它在一定的条件下就会断裂。
影响脆断的直接因素是裂纹尺寸，作用应力和材料的韧性。
因此，控制焊接结构的初始裂纹，避免焊缝过于集中，避免截面突然变化，都有助于防止脆断的发生。
当钢结构承受的荷载是一种交变荷载，即荷载的作用方向和作用幅值随时间不断循环变化，在这种情况下，材料内部的裂纹会随着荷载作用不断开展已致最后达到临界尺寸而断裂。
一般来讲，疲劳破坏经历三个阶段：裂纹的形成，裂纹的缓慢扩展和最后迅速断裂。
对于钢结构，实际上只有后两个阶段，因为结构总会存在内在的微小缺陷，这些缺陷本身就起着裂纹的作用。
为提高结构的疲劳强度，应当靠构造细节设计适当和精心施工来得到好的质量，也可在焊接之后进一步采取一些工艺措施，比如缓和应力集中程度，消除切口，在表层形成压缩残余应力等。
2. 1. 3钢结构稳定问题分类稳定是钢结构的一个突出性问题。
在各种类型的钢结构中，都会遇到稳定问题，由于钢结构的失稳发生突然，是一种脆性破坏，因此在钢结构的设计当中对稳定更应慎重对待。
弹性稳定可以分为三种类型：1. 稳定分岔屈曲：结构在到达临界状态时，从未屈曲的平衡位形过渡到无限临近的屈曲平衡位形，即由直杆出现微弯，此后，变形的进一步增大要求荷载的进一步增加。
2. 不稳定分岔屈曲：结构屈曲后只能在比临界荷载低的荷载下才能维持平衡位形。
这种屈曲也叫“有限干扰屈曲”。
3. 跃越屈曲：结构由一个平衡位形突然跳到另一个平衡位形，其间出现很大的变形。
此外，当构件进入弹塑性变形阶段后，所发生的失稳是弹塑性的极值失稳，又可以称作杆件的“压溃”。
2. 1. 4钢结构稳定问题的特点在分析结构的稳定性问题时，必然要涉及到结构变形后的位形和变形对外力效应的影响，即要考虑二阶效应的影响。
针对未变形的结构来分析它的平衡，不考虑变形对外力效应的影响，叫做一阶分析；针对已变形的结构来分析它的平衡即二阶分析。
原则上讲，稳定问题都应当采用二阶分析。
由于是针对已变形的结构来分析它的平衡，因此对稳定问题而言，静定结构和超静定结构的区分就失去了意义。
此外，钢结构稳定问题的另一个重要特点就是叠加原理不再适用。
结构的稳定承载力，和他的刚度密切相关，因此在稳定问题的分析种，特别要注重整体分析的观念。
强度问题是截面的问题，而稳定问题是构件整体的问题。
如果忽视结构的整体性进行稳定分析，则很有可能发生危险。
在结构的稳定设计种，结构整体布置必须考虑整个体系及其组成部分的稳定性要求。
由于杆件稳定计算的常用方法，往往是依据一定的简化假定或典型情况得出的，设计时必须确知所设计的结构能够符合这些假设，这时才能加以应用。
另外，设计结构的细部构造和构件的稳定计算必须互相配合，使二者具有一致性。
2．2 钢结构设计方法2. 2. 1杆件设计杆件设计在钢结构设计中是最为基本的设计内容，包括拉杆设计，轴心压杆设计，受弯杆件设计，压弯杆件设计和框架设计。
杆件设计又包括强度设计，刚度设计，整体稳定性设计和局部稳定性设计。
此处不再列出具体的设计公式，在本文第三部分中对新规范修订的相关内容会作进一步的讨论。
这里主要强调一些在设计中应当注意的概念性问题：1. 应当时刻注意杆件的稳定性问题，钢结构设计人员应树立这样的观念，即在钢结构的构件和体系中，凡有压应力出现的区域，就有发生失稳的危险性，对此部分的设计就一定要验算其稳定性。
2. 要注重钢结构设计的整体性观念，不因局部杆件的安全而忽略整体的安全。
3. 整体稳定和局部稳定的相关性。
杆件的整体稳定和局部稳定是密切相关的，目前我国规范在此方面相关规定还很不够细致，杆件的整体稳定和局不稳定是分别验算的，局部稳定只是规定的板件的宽厚比限值，但设计人员在进行设计时，二者相关的原理和概念应当明确。
4. 杆件的计算长度应区分清楚，在结构的不同位置，其计算长度是不同的。
5. 实际钢结构杆件端部约束和杆件之间连接的力学模型简化要符合实际情况，而不应当与计算模型有较大的差异，否则必然会造成较大的计算误差。
2. 2. 2连接设计钢结构的连接主要有焊接连接和螺栓连接。
在焊接连接中，热影响区的焊接残余应力和焊接残余应变对结构的性能有巨大的影响。
在焊接连接中，有关构造要求应严格掌握，比如规定焊缝的有效厚度和有效长度，规范的制定依据是建立在焊缝受力偏心，内力沿焊缝长度有效分布等基础上的，在设计中只有深刻理解其制定原理才能够正确地采用。
对于高强螺栓连接应推广承压型高强螺栓连接，这样可以适当降低结构的造价。
但对于十分重要的结构和直接承受动力荷载的结构，尤其是荷载引起连接的反向应力时，使用摩擦型高强螺栓连接使其具有更大的安全储备还是必要的。
2. 2. 3构造设计构造设计是指结构细部的处理，如解决构件或零件之间的衔接问题，主要有构件之间的拼接，梁与梁之间的连接，梁与柱之间的柔性连接，半刚性连接和刚性连接，柱脚设计，桁架节点设计等。
构造设计在整个工程设计中属于细节问题，但决不代表属于次要性的设计。
构件之间的相互连接之处往往会形成应力集中或局部应力，处理不好就会影响结构的承载能力。
要保证能够对构件进行合理正确的设计，应当具有明确清晰的力学概念。
2. 2. 4钢结构的塑性设计钢结构的塑性设计是在超静定结构中利用材料的塑性性能，取结构在荷载作用下陆续出现几个塑性铰直至形成机构作为承载能力的极限状态，以充分发挥材料的潜力。
在塑性设计中可以把钢材假定为理想的弹塑性材料，不考虑其应变硬化的影响。
这样得出的承载能力和实际出入不大，并偏于安全。
但理论和试验研究都表明，用于塑性设计的钢材必须具有应变硬化性能而且不能过低，在规范中即规定能够用于塑性设计的钢材的强屈比不应小于1.2。
结构以形成机构作为极限状态来进行设计还有两个条件，就是不至因板件屈服或杆件弯扭屈曲而提前丧失承载能力。
这就需要对板件进行严格的宽厚比限值。
而防止构件在出现机构前弯扭屈曲就要靠适当布置侧向支撑来解决。
3 钢结构规范修订内容3．1 原规范(GBJ 17－88)中存在的问题3. 1. 1材料选用原规范中所用材料的名称，牌号及设计指标等与现行国家标准不符，且没有反映高强度钢材，亦没有考虑钢材抗脆性断裂的问题。
对于目前在实际中已有应用的Z向钢和耐候钢，原规范中也没有相应的规定。
3. 1. 2框架结构内力分析方法对框架结构没有内力分析方法方面的规定。
无支撑的单层纯框架，侧移对内力的影响很小，不必考虑竖向荷载对侧移的二阶效应，但多层纯框架情况就不同了。
对框架结构，过去常用一阶分析计算内力，并将无支撑框架和支撑结构的抗侧移刚度小于框架本身抗侧移刚度5倍的有支撑框架等同为有侧移框架，均按有侧移框架柱计算长度系数的表格查取μ值。