钢结构教学基础知识(课堂PPT)
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钢结构工程基础知识PPT
4.浇筑混凝土或砌筑耐火砖：采用混凝土或耐火砖完全封闭钢构 件。
5.采用耐火轻质板材作为防火外包层：采用纤维增强水泥板（如 12 板、34 板）、硅酸钙板等将构件包裹起来。防火板由工厂加工， 表面平整、装饰性好。
6.涂抹防火涂料：用喷涂机具将防火涂料直接喷涂于构件表面， 形成保护层。这种方法施工简便，重量轻，耐火时间长，而且不受钢 构件几何形状限制，具有较好的经济性和实用性。
0 概述
1
2
3
单层厂房
4
国家体育场建筑体形上像鸟巢。可容纳9万人。平面为椭圆形,长轴 340m短轴290m。屋盖中间有一个146m×76m的开口，原设计成开合屋盖，由 于造价太高等原因，修改为185m×128m 的开口。采用加肋薄壁箱形截面 ， 总用钢量达 Nhomakorabea6万吨 。
5
6
7
体育场内景
8
80
钢结构的防火
目前提高钢结构抗火性能的主要方法有：
1.水冷却法：在空心钢构件内充水，并与设于顶部的水箱相连， 形成封闭冷却系统，使钢结构在火灾时保持较低的温度。
2.屏蔽法：把钢构件包藏在耐火材料组成的墙体或吊顶内，主要 适用于屋盖系统的保护。吊顶的接缝、孔洞处应严密，防止窜火。
3.水喷淋法：在结构顶部设喷淋供水管网，火灾时自动启动（手 动）开始喷水，在构件表面形成一层连续流动的水膜，从而起到保护 作用。
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刚才的发言，如 有不当之处请多指
正。谢谢大家！
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验收
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5.采用耐火轻质板材作为防火外包层：采用纤维增强水泥板（如 12 板、34 板）、硅酸钙板等将构件包裹起来。防火板由工厂加工， 表面平整、装饰性好。
6.涂抹防火涂料：用喷涂机具将防火涂料直接喷涂于构件表面， 形成保护层。这种方法施工简便，重量轻，耐火时间长，而且不受钢 构件几何形状限制，具有较好的经济性和实用性。
0 概述
1
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单层厂房
4
国家体育场建筑体形上像鸟巢。可容纳9万人。平面为椭圆形,长轴 340m短轴290m。屋盖中间有一个146m×76m的开口，原设计成开合屋盖，由 于造价太高等原因，修改为185m×128m 的开口。采用加肋薄壁箱形截面 ， 总用钢量达 Nhomakorabea6万吨 。
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体育场内景
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钢结构的防火
目前提高钢结构抗火性能的主要方法有：
1.水冷却法：在空心钢构件内充水，并与设于顶部的水箱相连， 形成封闭冷却系统，使钢结构在火灾时保持较低的温度。
2.屏蔽法：把钢构件包藏在耐火材料组成的墙体或吊顶内，主要 适用于屋盖系统的保护。吊顶的接缝、孔洞处应严密，防止窜火。
3.水喷淋法：在结构顶部设喷淋供水管网，火灾时自动启动（手 动）开始喷水，在构件表面形成一层连续流动的水膜，从而起到保护 作用。
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刚才的发言，如 有不当之处请多指
正。谢谢大家！
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《钢结构经典教程》课件
够满足这些需求。
工业厂房
由于钢结构施工速度快、 承载能力强，适用于工业
厂房的建设。
高层建筑
高层建筑需要高强度和稳 定的结构体系，钢结构是
理想的选择。
案例
介绍国内外著名的钢结构 建筑和设施，如鸟巢、水
立方等。
02
钢结构的材料与性能
钢材的种类与特性
钢材种类
01
根据用途和化学成分，钢材可分为碳素钢、合金钢、不锈钢等
防火
钢材的防火可以通过涂装防火涂 料来实现，防火涂料能够在高温 下形成一层保护层，隔绝氧气和 热量，防止钢材燃烧。
03
钢结构的结构设计
结构设计的基本原则
安全原则
确保结构在正常施工、使用及自然灾 害情况下，均能保持整体稳定，不发 生倒塌、断裂等事故。
经济原则
在满足安全性和功能性的前提下，力 求结构简单、成本低廉，避免不必要 的浪费。
对加工好的钢结构进行防腐和涂装处理，以提高其耐久性和美 观度。
钢结构的安装与调试
基础验收与放线
对钢结构的基础进行验收 ，并按照施工图纸进行放 线，确保基础的平整度和 标高符合要求。
吊装与就位
采用合适的吊装设备和工 艺，将钢结构吊装至基础 之上，并调整其位置和角 度。
固定与焊接
将钢结构与基础进行固定 和焊接，确保其稳定性和 安全性。
根据结构受力特性和边界条件，选择合适 的线性或非线性分析方法，以获得更准确 的计算结果。
动态分析
稳定性分析
考虑结构在动态荷载作用下的响应，如地 震、风载等自然灾害作用下的结构性能。
研究结构在各种外力作用下的平衡状态， 确保结构在各种工况下均能保持稳定。
结构优化设计
尺寸优化
通过调整结构构件的截面尺寸或厚度， 使结构在满足承载要求的同时，达到最
工业厂房
由于钢结构施工速度快、 承载能力强，适用于工业
厂房的建设。
高层建筑
高层建筑需要高强度和稳 定的结构体系，钢结构是
理想的选择。
案例
介绍国内外著名的钢结构 建筑和设施，如鸟巢、水
立方等。
02
钢结构的材料与性能
钢材的种类与特性
钢材种类
01
根据用途和化学成分，钢材可分为碳素钢、合金钢、不锈钢等
防火
钢材的防火可以通过涂装防火涂 料来实现，防火涂料能够在高温 下形成一层保护层，隔绝氧气和 热量，防止钢材燃烧。
03
钢结构的结构设计
结构设计的基本原则
安全原则
确保结构在正常施工、使用及自然灾 害情况下，均能保持整体稳定，不发 生倒塌、断裂等事故。
经济原则
在满足安全性和功能性的前提下，力 求结构简单、成本低廉，避免不必要 的浪费。
对加工好的钢结构进行防腐和涂装处理，以提高其耐久性和美 观度。
钢结构的安装与调试
基础验收与放线
对钢结构的基础进行验收 ，并按照施工图纸进行放 线，确保基础的平整度和 标高符合要求。
吊装与就位
采用合适的吊装设备和工 艺，将钢结构吊装至基础 之上，并调整其位置和角 度。
固定与焊接
将钢结构与基础进行固定 和焊接，确保其稳定性和 安全性。
根据结构受力特性和边界条件，选择合适 的线性或非线性分析方法，以获得更准确 的计算结果。
动态分析
稳定性分析
考虑结构在动态荷载作用下的响应，如地 震、风载等自然灾害作用下的结构性能。
研究结构在各种外力作用下的平衡状态， 确保结构在各种工况下均能保持稳定。
结构优化设计
尺寸优化
通过调整结构构件的截面尺寸或厚度， 使结构在满足承载要求的同时，达到最
钢结构知识讲解PPT
（D）槽钢
• 当温度从常温下降为低温时，钢材的塑性和冲击韧性 _______。(B)
（A）升高 （B）下降 （C）不变 （D）升高不多
• 钢材的力学性能指标，最基本、最主要的是_______ 时的力学性能指标。(C)
（A）承受剪切 （B）承受弯曲
（C）单向拉伸 （D）双向和三向受力
• 钢材的冷作硬化，使_________。 (A)
（A）强度提高，塑性和韧性下降 （B）强度、塑性和 韧性均提高
（C）强度、塑性和韧性均降低 强度和韧性提高
（D）塑性降低，
• 承重结构用钢材应保证的基本力学性能内容应是 _________。(C)
（A）抗拉强度、伸长率 屈服强度、冷弯性能
（B）抗拉强度、
（C）抗拉强度、屈服强度、伸长率 （D）屈服强度、 伸长率、冷弯性能
缺点 9、有一定耐热性，但抗火性能差
需采取防火对策 温度对钢材力学性能的影响
10、耐腐蚀性能差 热浸锌（25年） 酸洗、清洗、干燥、热浸锌、后处理 质量稳定、工业化程度高，但构件尺寸受锌槽尺寸控制 热喷铝复合涂层（25年） 喷砂 、喷锌（铝）、喷铝、喷复合涂层 不受体型大小限制、无热影响，构件形状复杂时操作困难 普通防腐蚀方法（3～5年） 除锈、底漆、面漆 操作方便，防腐有效年限短
等。
• 钢材在低温下，强度_____，塑性_______， 冲击韧性 _______。(A,B,B)
（A）提高 （B）下降 （C）不变 （D） 可能提高也可能下降
• 钢材应力应变关系的理想弹塑性模型是
_______。 (A)
• 在构件发生断裂破坏前，有明显先兆的情况是 _______的典型特征。(B)
2）力学缺陷 残余应力
对结构性能有不利影响
• 当温度从常温下降为低温时，钢材的塑性和冲击韧性 _______。(B)
（A）升高 （B）下降 （C）不变 （D）升高不多
• 钢材的力学性能指标，最基本、最主要的是_______ 时的力学性能指标。(C)
（A）承受剪切 （B）承受弯曲
（C）单向拉伸 （D）双向和三向受力
• 钢材的冷作硬化，使_________。 (A)
（A）强度提高，塑性和韧性下降 （B）强度、塑性和 韧性均提高
（C）强度、塑性和韧性均降低 强度和韧性提高
（D）塑性降低，
• 承重结构用钢材应保证的基本力学性能内容应是 _________。(C)
（A）抗拉强度、伸长率 屈服强度、冷弯性能
（B）抗拉强度、
（C）抗拉强度、屈服强度、伸长率 （D）屈服强度、 伸长率、冷弯性能
缺点 9、有一定耐热性，但抗火性能差
需采取防火对策 温度对钢材力学性能的影响
10、耐腐蚀性能差 热浸锌（25年） 酸洗、清洗、干燥、热浸锌、后处理 质量稳定、工业化程度高，但构件尺寸受锌槽尺寸控制 热喷铝复合涂层（25年） 喷砂 、喷锌（铝）、喷铝、喷复合涂层 不受体型大小限制、无热影响，构件形状复杂时操作困难 普通防腐蚀方法（3～5年） 除锈、底漆、面漆 操作方便，防腐有效年限短
等。
• 钢材在低温下，强度_____，塑性_______， 冲击韧性 _______。(A,B,B)
（A）提高 （B）下降 （C）不变 （D） 可能提高也可能下降
• 钢材应力应变关系的理想弹塑性模型是
_______。 (A)
• 在构件发生断裂破坏前，有明显先兆的情况是 _______的典型特征。(B)
2）力学缺陷 残余应力
对结构性能有不利影响
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
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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。
钢结构培训ppt课件
22
三、基础位置的确定
1、水箱基础的位置确定 2、集热器基础位置的确定
23
1、水箱基础
根据实际情况，水箱可放置在楼顶、设备间、地 下室和地面上。 1）水箱放在屋顶 A、水箱基础通常放在建筑物的竖向承重部位（如 剪力墙、柱、承重砖墙等） B、若在设计阶段可与设计院沟通，预留水箱基础 2）水箱放在设备间（裂缝控制要求降低） A、若楼板可承重则制作素混凝土条形基础 B、水箱基础放在建筑物的竖向承重部位
者多层）。
31
水箱钢梁型号的决定因素： 1、钢梁跨度（承重点之间的间距）； 2、水箱的规格及基础摆放形式（玻璃
钢水箱或者组合式水箱）。
32
3、承重墙 ：直接承受外加作用和自重的墙 体（承重砖墙、剪力墙等）。
4、非承重墙 ：一般情况下仅承受自重的墙 （只起到分隔作用） 。
3
5、平屋面：坡度小于 10°的建筑屋面。
6、坡屋面：坡度大于等于10°且小于75°的建 筑屋面。
7、框架结构：由梁和柱以刚接或铰接相连接成 承重体系的房屋建筑结构。
3）设计阶段 A、素混凝土基础（同已建建筑） B、预留钢筋混凝土基础及预埋件，后期制 作钢梁 C、预留条形素混凝土基础（不利于屋面排 水） D、屋面梁上翻
28
29
30
集热器钢梁型号的决定因素： 1、摆放地点及位置（工程所在地及距地高
度）； 2、钢梁跨度（承重点之间的间距）； 3、集热器的型号及摆放方式（角度、单层或
缺点：在焊缝附近的热影响区内，钢材的金相组 织发生改变，导致局部材质变脆；焊接残余应 力和残余变形使受压构件承载力降低；焊接结 构对裂纹很敏感，局部裂纹一旦萌生，就很容 易扩展到整个构件截面，低温冷脆问题突出。
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3、钢结构的特点
三、基础位置的确定
1、水箱基础的位置确定 2、集热器基础位置的确定
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1、水箱基础
根据实际情况，水箱可放置在楼顶、设备间、地 下室和地面上。 1）水箱放在屋顶 A、水箱基础通常放在建筑物的竖向承重部位（如 剪力墙、柱、承重砖墙等） B、若在设计阶段可与设计院沟通，预留水箱基础 2）水箱放在设备间（裂缝控制要求降低） A、若楼板可承重则制作素混凝土条形基础 B、水箱基础放在建筑物的竖向承重部位
者多层）。
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水箱钢梁型号的决定因素： 1、钢梁跨度（承重点之间的间距）； 2、水箱的规格及基础摆放形式（玻璃
钢水箱或者组合式水箱）。
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3、承重墙 ：直接承受外加作用和自重的墙 体（承重砖墙、剪力墙等）。
4、非承重墙 ：一般情况下仅承受自重的墙 （只起到分隔作用） 。
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5、平屋面：坡度小于 10°的建筑屋面。
6、坡屋面：坡度大于等于10°且小于75°的建 筑屋面。
7、框架结构：由梁和柱以刚接或铰接相连接成 承重体系的房屋建筑结构。
3）设计阶段 A、素混凝土基础（同已建建筑） B、预留钢筋混凝土基础及预埋件，后期制 作钢梁 C、预留条形素混凝土基础（不利于屋面排 水） D、屋面梁上翻
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集热器钢梁型号的决定因素： 1、摆放地点及位置（工程所在地及距地高
度）； 2、钢梁跨度（承重点之间的间距）； 3、集热器的型号及摆放方式（角度、单层或
缺点：在焊缝附近的热影响区内，钢材的金相组 织发生改变，导致局部材质变脆；焊接残余应 力和残余变形使受压构件承载力降低；焊接结 构对裂纹很敏感，局部裂纹一旦萌生，就很容 易扩展到整个构件截面，低温冷脆问题突出。
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3、钢结构的特点
《钢结构基本原理》PPT课件
编辑ppt
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第三节 钢结构课程的学习方法
根据教学大纲要求，课程只讲钢结构的基本构件、基 本原理部分，即前面六章内容；
本课程的特点是：大家对钢结构的感性认识少，结构 构造复杂，理论性强（特别是稳定理论）；
受课时限制，不能过多的详解例题，一定要记好笔记， 从机理理解一些理论问题，加强课前预习与课后复习；
第一章第一章绪论绪论第二章第二章钢结构材料钢结构材料第三章第三章钢结构连接钢结构连接第四章第四章轴心受力构件轴心受力构件第五章第五章受弯构件受弯构件第六章第六章拉弯与压弯构件拉弯与压弯构件22第一章第一章第一节第一节钢结构的特点与应用范围钢结构的特点与应用范围第二节第二节钢结构的设计计算方法钢结构的设计计算方法第三节第三节钢结构课程的学习方法钢结构课程的学习方法33第一节第一节钢结构的特点及应用范围钢结构的特点及应用范围一钢结构的特点一钢结构的特点11强度高强重比大强度高强重比大重量轻基础费用减少抗震性重量轻基础费用减少抗震性能好
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索穹顶结构
汉城奥运会体操馆
亚特兰大佐治亚穹顶 用编辑钢ppt量不到30 kg /m2
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重型厂房结构
西安变压器厂（400t吊车）
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容器和其他构筑物
大连西太平洋石化有限公司 1500立方米CF-62钢球罐
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陕西铜川天然气公司 1000立方米天然气球罐
东方明珠电视塔
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鸟巢
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鸟巢
容纳8万人，平面 为椭圆形,长轴 340m,短轴292m。 屋盖中间有一个 146m×76m的开口
钢结构知识学习.pptx
p
p p
p
c=0.5~2mm c=3~4mm
c=2~3mm
c=2~3mm
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c=3~4mm
第17页/共101页
c=3~4mm
当焊件厚度t≤6mm(手工焊)或t≤10mm(埋弧焊)时，可采用直边形焊缝；对 于一般厚度（t＝8～20mm），可采用单边V或V形焊缝，斜坡口和间隙c形成 一个焊条能够施焊的空间，使焊缝易于焊透；对于厚度t＞20mm，应采用施焊 空间更大的U形、K形或X形焊缝。
侧面角焊缝 正面角焊缝
N
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第29页/共101页
侧面角焊缝在外力作用下主要承受剪应力，塑性
较好，强度较低。在弹性阶段，应力沿焊缝长度方向
分布不均匀，两端大而中间小，破坏的起点常在焊缝
N
两端，破坏面约为45f
（
N
第30页/共101页
破坏过程(演示)
正面角焊缝的应力状态比侧面角焊缝复 杂，截面上受正应力及剪应力作用，如图所示。 正面角焊缝的强度比侧面角焊缝高，但塑性较差， 焊缝根角处应力集中突出，常在此处首先出现裂纹而破坏。
高强螺栓：高强度螺栓用优质碳素钢或低合金钢制 作，并经过热处理，材料性能等级达到8.8级以上。高 强度螺栓按工作性能不同，又分为摩擦型连接和承压型 连接。
2
第3页/共101页
（3）铆钉连接 铆钉（rivet）连接是将铆钉插入铆孔后施压使铆钉端部铆合，常用加热铆合，
也可在常温下铆合。铆钉连接的塑性、韧性较好，连接变形小，承受动力荷载时 抗疲劳性能好，适合于重型和直接承受动力荷载的结构。但由于铆钉连接费材费 工，噪音大，一般情况下很少采用。
焊济料斗
电极 焊缝
自动埋弧焊
移动方向 焊剂 焊件
钢结构培训PPT课件
可变荷载
楼面活荷载、屋面活荷载、雪荷载、风荷载等
荷载取值及组合规则
偶然荷载
地震作用、爆炸力、撞击力等
基本组合
考虑永久荷载和可变荷载的标准值组合
荷载取值及组合规则
频遇组合
考虑永久荷载和可变荷载的频遇值组 合
准永久组合
考虑永久荷载和可变荷载的准永久值 组合
内力分析和截面设计
要点一
弹性力学方法
基于弹性力学理论，采用有限元、有限差分等方法进行分 析
铆钉连接
利用铆钉将两个或多个构件连接在一 起，常用于轻型钢结构中。
销轴连接
通过销轴和孔的连接方式实现构件的 连接，具有较好的拆卸性。
卡扣连接
利用卡扣和卡槽的配合实现快速连接， 常用于临时性或可拆卸的钢结构中。
植筋连接
在混凝土中植入钢筋或钢板，实现与 钢结构的连接，常用于钢-混凝土组 合结构中。
04 结构设计与计算方法
针对核心筒结构的特点，选用高强度、低合金钢 材，通过精细化加工和焊接技术，确保结构的承 载力和稳定性。
施工技术与难点
核心筒施工涉及大量高空作业和精密定位技术， 需要采用先进的施工设备和工艺，确保施工质量 和安全。
案例二：大跨度桥梁中悬索桥结构剖析
悬索桥结构特点
悬索桥是一种以缆索为主要承重构件的桥梁结构，具有跨 度大、造型美观、适应性强等优点。
钢结构优势与局限性
工业化程度高
钢结构构件可以工厂化生产，质量稳 定，安装方便，缩短了施工周期。
节能环保
钢材可回收利用，符合绿色建筑和可 持续发展的要求。
钢结构优势与局限性
01
02
03
耐腐蚀性差
钢材易锈蚀，需要采取防 护措施。
耐火性差
楼面活荷载、屋面活荷载、雪荷载、风荷载等
荷载取值及组合规则
偶然荷载
地震作用、爆炸力、撞击力等
基本组合
考虑永久荷载和可变荷载的标准值组合
荷载取值及组合规则
频遇组合
考虑永久荷载和可变荷载的频遇值组 合
准永久组合
考虑永久荷载和可变荷载的准永久值 组合
内力分析和截面设计
要点一
弹性力学方法
基于弹性力学理论，采用有限元、有限差分等方法进行分 析
铆钉连接
利用铆钉将两个或多个构件连接在一 起，常用于轻型钢结构中。
销轴连接
通过销轴和孔的连接方式实现构件的 连接，具有较好的拆卸性。
卡扣连接
利用卡扣和卡槽的配合实现快速连接， 常用于临时性或可拆卸的钢结构中。
植筋连接
在混凝土中植入钢筋或钢板，实现与 钢结构的连接，常用于钢-混凝土组 合结构中。
04 结构设计与计算方法
针对核心筒结构的特点，选用高强度、低合金钢 材，通过精细化加工和焊接技术，确保结构的承 载力和稳定性。
施工技术与难点
核心筒施工涉及大量高空作业和精密定位技术， 需要采用先进的施工设备和工艺，确保施工质量 和安全。
案例二：大跨度桥梁中悬索桥结构剖析
悬索桥结构特点
悬索桥是一种以缆索为主要承重构件的桥梁结构，具有跨 度大、造型美观、适应性强等优点。
钢结构优势与局限性
工业化程度高
钢结构构件可以工厂化生产，质量稳 定，安装方便，缩短了施工周期。
节能环保
钢材可回收利用，符合绿色建筑和可 持续发展的要求。
钢结构优势与局限性
01
02
03
耐腐蚀性差
钢材易锈蚀，需要采取防 护措施。
耐火性差
钢结构全套ppt课件
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为简化，将各因素概括为两个综合随机变量—结构 抗力R和作用效应S，则式（1-3）可写成：
Z＝g（R，S）＝R－S
（1-4）
在实际工程结构中，可能出现下列三种情况：
Z＞0 Z＝0 Z＜0
表示结构处于可靠状态 表示结构处于极限状态 表示结构处于失效状态
21
判断结构是否可靠，要看结构是否达到极限状态， 为此，通常将下式：
(1-2)
17
2、近似概率极限状态设计法 现行钢结构设计规范（GB50017－2003）采用该法。 (1)极限状态的概念
极限状态：当结构或其组成部分超过某一
特定状态就不能满足设计规定的某一功能要求时， 此特定状态称为该功能的极限状态。
18
(2) 极限状态分为两类
a.承载能力极限状态:
包括：强度破坏、疲劳破坏、不适于继续承载 的变形、失稳、倾覆、变为机动体系等状态。
（2）钢材具有良好的塑性和韧性，不会因偶然的超 载而破坏，对动力荷载适应性强。钢结构的抗震性能优 于其它结构。
6
1.1.2 钢结构的特点
3、便于工业化生产，施工周期短 钢结构构件一般可以在专业化工厂由专门机具加工，
生产效率高，且不受气候影响。
7
1.1.2 钢结构的特点
4、密闭性好，不渗漏 钢材本身组织致密，因而具有良好的气密性和水
Z＝g（R，S）＝R－S=0
(1-5)
称为极限状态方程。
(4) 结构可靠度和失效概率
可靠度是指结构在规定的时间内、规定的条件下， 完成预定功能的概率。
22
结构能完成预定功能的概率(可靠度)用Ps表示，则：
Ps＝P{Z≥0}
（1-6）
结构不能完成预定功能的概率(失效概率)用Pf表示， 则：
钢结构ppt课件.ppt
二、钢结构的应用
1、重型结构及大跨度建筑结构。
二、钢结构的应用
2、多层、高层及超高层建筑结构。
二、钢结构的应用
3、塔桅等高耸结构。
二、钢结构的应用
4、钢－混凝土组合结构。
第二节 钢结构的设计方法
经济、安全、适用、耐久
颠覆 强度破坏
承载能力极 限状态 疲劳破坏
丧失稳定
极限状态设计法
变为可变体系
n
5、普通螺栓群偏心受剪承载力计算
Ni
N iF
F n
(NiTx )2
(NiF
NiTy )2
Nb v,min
NiT
T ri ri2
NiTx
T yi xi2 yi2
NiTy
T xi xi2 yi2
例题3、一厚度为12mm的钢板与H型钢柱的翼缘板（厚14mm） 通过8个C级普通螺栓连接，钢板均为Q345，螺栓直径为20mm， 孔径为21.5mm，F=200KN，e=100mm，螺栓水平间距为 120mm，竖向间距为80mm，验算螺栓强度。
3、按受力特点分：对接焊缝、角焊缝
三、高强度螺栓连接（摩擦型、承压型）
四、对接焊缝的计算
1、轴向受力的对接焊缝
N lwt
f
t
w或f
w c
2、对接焊缝承受弯矩和剪力共同作用
1、 max
Mymax Ix
ft
w或f
w c
2、
max
VSx I xt
f
w v
3、 2 3 2 1.1 ftw
第三节 角焊缝连接设计
一、角焊缝形式
侧面角焊缝 斜角焊缝
正面角焊缝
直角角焊缝
二、角焊缝截面形状
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5
二、钢结构的应用
3、塔桅等高耸结构。
6
二、钢结构的应用
4、钢－混凝土组合结构。
7
第二节 钢结构的设计方法
经济、安全、适用、耐久
颠覆 强度破坏
承载能力极 限状态 疲劳破坏
丧失稳定
极限状态设计法
变为可变体系
正常使用极限状态
8
第二章 钢结构的材料
第一节 钢结构对钢材性能的要求 第二节 结构钢材的主要力学性能 第三节 影响结构钢材力学性能的主要因素 第四节 复杂应力作用下结构钢材的屈服条件 第五节 钢材的破坏形式 第六节 结构钢材的种类、规格及其应用 第七节 钢结构的连接材料
疲劳计算的条件
直接承受动力荷载重复作用的钢结构构件及其连接， 且当应力变化循环次数超过5万次。
16
疲劳计算 1、常幅疲劳计算
1
常幅疲劳容许 应 力 C幅
n
例题：某承受轴心拉力的钢板（两侧为半自动切割） 钢板承受重复荷载作用，预期循环次数n=5×105，其 容许应力幅为多少？
2、变幅疲劳计算
17
第七节 结构钢材的种类、规格及其选
没有明显变形的突然破坏
14
一、 只有正应力 f
只有剪 应 f力 f 3 有正应力和剪应 2力 32 f
二、钢材的破坏形式
塑性破坏 脆性破坏
三、发生脆性破坏的原因
1、钢材质量差 2、结构、构件的构造不当 3、制造安装质量差 4、结构受较大动力荷载
15
钢材疲劳破坏的影响因素
应力幅（即最大应力和最小应力的差值） 反复荷载引起的应力种类（拉、压应力、剪应力等） 应力循环形式 应力循环次数 应力集中程度及残余应力
钢 结构
第一章 第二章 第三章 第四章 第五章 第六章
概述 建筑钢材 钢结构的连接 轴心受力构件 梁（受弯构件） 拉弯与压弯构件
1
第一章 概述
第一节 钢结构的特点及应用 第二节 钢结构的设计方法 第三节 钢结构的设计要求 第四节 钢结构的发展方向 第五节 本课程的主要内容、特点和学
习方法
破坏？ 5、导致构件发生脆性破坏的原因有哪些？ 6、影响疲劳破坏的因素有哪些？ 7、什么情况下构件需要验算其疲劳强度？ 8、钢材中碳的含量与钢材的各项力学性能之间有什么关系？ 9、什么情况下会发生应力集中现象？它对构件有什么影响？
20
第三章 钢结构的连接
第一节 连接分类及特点 第二节 对接焊缝连接设计 第三节 角焊缝连接设计 第四节 焊接残余应力和焊接残余应变 第五节 普通螺栓连接设计 第六节 高强度螺栓连接设计
A、 B、C、D、E五级，只有镇静钢和特殊镇静钢。
18
二、结构钢材选材原则 1、结构或构件的重要性 2、荷载性质 3、连接方法 4、应力特征 5、结构的工作温度 6、钢材厚度
19
1、为什么要求结构用钢有较高的屈服强度和抗拉强度？ 2、结构用钢的力学性能有哪些？ 3、什么是承载能力极限状态？什么是正常使用极限状态？ 4、塑性破坏和脆性破坏的特点是什么？什么时候容易发生脆性
用
一、结构钢材的种类
Q235A.b
1、Q：表示“屈”字拼音首位字母，意为“屈服强度”；
2、质量等级：分A~E五级（字序越高质量越好）；
3、脱氧方法：F－沸腾钢；b－半镇静钢； Z－镇静钢（一般 省
略）； TZ－特殊镇静钢。 注：1、炭素结构钢（Q235)分：A、B、C、D 四级，含
所 有脱氧方法； 2、低合金结构钢(Q345\Q390\Q420)分：
能
可焊性
11
Z向收缩率
一、钢结构的特点
1、材料强度高、强重比大；塑性、韧性好。 2、材质均匀，符合力学假定，安全可靠度高。 3、工厂化生产，工业化程度高，施工速度快。 4、钢结构耐热不耐火；易锈蚀，耐腐性差。 二、钢结构的应用
重型工业厂房、大跨度建筑的屋盖、多层及超高层建筑、 高耸结构、组合结构
三、钢结构的设计方法（极限状态设计法） 1、承载能力极限状态设计法 2、正常使用极限状态设计法
1、轴向受力的对接焊缝
N lwt
ftw或fcw
例题：试验算左图所示钢板的对
接焊缝的强度。图中a=540mm， t=22mm，轴心拉力的设计值 N=2150KN。钢材为Q235BF，手 工焊，焊条为E43型，三级焊缝， 施焊时使用引弧板。
当tg 1.5即 56.可 3 时
可不验验算焊缝强 27 度
2、对接焊缝承受弯矩和剪力共同作用
四、钢材的主要力学性能 强度、塑性、冲击韧性、冷弯性能、可焊性、Z向性能 12
第五节 复杂应力作用下结构钢材的屈服条件
只有正应力
f
只有剪应力 既有正应力又有剪应力
f
3
2 32 f
13
第六节 钢材的破坏形式
塑性破坏
破坏时有很大的塑性变形
脆性破坏 疲劳破坏
破坏突然、几乎不出现塑性变形
原因：1、钢材质量差 2、结构、构件的构造不当 3、制造安装质量差 4、结构受较大动力荷载
2
第一节 钢结构的特点及应用
一、钢结构的特点
1、材料强度高、强重比大；塑性、韧性好。 2、材质均匀，符合力学假定，安全可靠度高。 3、工厂化生产，工业化程度高，施工速度快。 4、钢结构耐热不耐火；易锈蚀，耐腐性差。
3
二、钢结构的应用
1、重型结构及大跨度建筑结构。
4
二、钢结构的应用
2、多层、高层及超高层建筑结构。
21
第一节 连接分类及特点
一、连接概述
焊缝连接 连 接
紧固件连接
22
二、焊缝连接
焊接优点
用料经济 不削弱截面 连接密封性好、整体性好
焊接缺点
焊接部位附近材质变 脆
产生残余应力及残余应变
23
焊缝连接形式和种类
按被连接钢材的相对位置分
按施焊的方位分 按受力特点分
对接焊缝 角焊缝
24
三、铆钉、螺栓连接
9
第一节 钢结构对钢材性能的要求
较高的强度
钢
材
性
足够的变形能力（较好的塑性和韧性）
能
要Hale Waihona Puke 求良好的加工性能10
第三节 钢材的主要力学性能
钢
材
强度
屈服强度fy 为设计依据 抗拉强度fu为安全储备
的
主
塑性
伸长率δ、断面收缩率Ψ衡量
要
冲击韧性
力
钢材承受动力荷载的能力
学
冷弯性能
性
是判别钢材塑性及冶金质 量的综合指标
铆钉连接
高强度螺栓连接
摩擦型 承压型
通过摩擦力抗剪
通过孔壁与螺栓杆 相互挤压抗剪
普通螺栓连接
25
第二节 对接焊缝连接设计
一、对接焊缝的构造
焊接材料与构件钢材匹配
Q235用E43 Q345用E50
对接焊缝的坡口形式 见P54图3.9
厚度不等的两钢板的对接 关于用引弧板焊接的问题
26
二、对接焊缝的计算
二、钢结构的应用
3、塔桅等高耸结构。
6
二、钢结构的应用
4、钢－混凝土组合结构。
7
第二节 钢结构的设计方法
经济、安全、适用、耐久
颠覆 强度破坏
承载能力极 限状态 疲劳破坏
丧失稳定
极限状态设计法
变为可变体系
正常使用极限状态
8
第二章 钢结构的材料
第一节 钢结构对钢材性能的要求 第二节 结构钢材的主要力学性能 第三节 影响结构钢材力学性能的主要因素 第四节 复杂应力作用下结构钢材的屈服条件 第五节 钢材的破坏形式 第六节 结构钢材的种类、规格及其应用 第七节 钢结构的连接材料
疲劳计算的条件
直接承受动力荷载重复作用的钢结构构件及其连接， 且当应力变化循环次数超过5万次。
16
疲劳计算 1、常幅疲劳计算
1
常幅疲劳容许 应 力 C幅
n
例题：某承受轴心拉力的钢板（两侧为半自动切割） 钢板承受重复荷载作用，预期循环次数n=5×105，其 容许应力幅为多少？
2、变幅疲劳计算
17
第七节 结构钢材的种类、规格及其选
没有明显变形的突然破坏
14
一、 只有正应力 f
只有剪 应 f力 f 3 有正应力和剪应 2力 32 f
二、钢材的破坏形式
塑性破坏 脆性破坏
三、发生脆性破坏的原因
1、钢材质量差 2、结构、构件的构造不当 3、制造安装质量差 4、结构受较大动力荷载
15
钢材疲劳破坏的影响因素
应力幅（即最大应力和最小应力的差值） 反复荷载引起的应力种类（拉、压应力、剪应力等） 应力循环形式 应力循环次数 应力集中程度及残余应力
钢 结构
第一章 第二章 第三章 第四章 第五章 第六章
概述 建筑钢材 钢结构的连接 轴心受力构件 梁（受弯构件） 拉弯与压弯构件
1
第一章 概述
第一节 钢结构的特点及应用 第二节 钢结构的设计方法 第三节 钢结构的设计要求 第四节 钢结构的发展方向 第五节 本课程的主要内容、特点和学
习方法
破坏？ 5、导致构件发生脆性破坏的原因有哪些？ 6、影响疲劳破坏的因素有哪些？ 7、什么情况下构件需要验算其疲劳强度？ 8、钢材中碳的含量与钢材的各项力学性能之间有什么关系？ 9、什么情况下会发生应力集中现象？它对构件有什么影响？
20
第三章 钢结构的连接
第一节 连接分类及特点 第二节 对接焊缝连接设计 第三节 角焊缝连接设计 第四节 焊接残余应力和焊接残余应变 第五节 普通螺栓连接设计 第六节 高强度螺栓连接设计
A、 B、C、D、E五级，只有镇静钢和特殊镇静钢。
18
二、结构钢材选材原则 1、结构或构件的重要性 2、荷载性质 3、连接方法 4、应力特征 5、结构的工作温度 6、钢材厚度
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1、为什么要求结构用钢有较高的屈服强度和抗拉强度？ 2、结构用钢的力学性能有哪些？ 3、什么是承载能力极限状态？什么是正常使用极限状态？ 4、塑性破坏和脆性破坏的特点是什么？什么时候容易发生脆性
用
一、结构钢材的种类
Q235A.b
1、Q：表示“屈”字拼音首位字母，意为“屈服强度”；
2、质量等级：分A~E五级（字序越高质量越好）；
3、脱氧方法：F－沸腾钢；b－半镇静钢； Z－镇静钢（一般 省
略）； TZ－特殊镇静钢。 注：1、炭素结构钢（Q235)分：A、B、C、D 四级，含
所 有脱氧方法； 2、低合金结构钢(Q345\Q390\Q420)分：
能
可焊性
11
Z向收缩率
一、钢结构的特点
1、材料强度高、强重比大；塑性、韧性好。 2、材质均匀，符合力学假定，安全可靠度高。 3、工厂化生产，工业化程度高，施工速度快。 4、钢结构耐热不耐火；易锈蚀，耐腐性差。 二、钢结构的应用
重型工业厂房、大跨度建筑的屋盖、多层及超高层建筑、 高耸结构、组合结构
三、钢结构的设计方法（极限状态设计法） 1、承载能力极限状态设计法 2、正常使用极限状态设计法
1、轴向受力的对接焊缝
N lwt
ftw或fcw
例题：试验算左图所示钢板的对
接焊缝的强度。图中a=540mm， t=22mm，轴心拉力的设计值 N=2150KN。钢材为Q235BF，手 工焊，焊条为E43型，三级焊缝， 施焊时使用引弧板。
当tg 1.5即 56.可 3 时
可不验验算焊缝强 27 度
2、对接焊缝承受弯矩和剪力共同作用
四、钢材的主要力学性能 强度、塑性、冲击韧性、冷弯性能、可焊性、Z向性能 12
第五节 复杂应力作用下结构钢材的屈服条件
只有正应力
f
只有剪应力 既有正应力又有剪应力
f
3
2 32 f
13
第六节 钢材的破坏形式
塑性破坏
破坏时有很大的塑性变形
脆性破坏 疲劳破坏
破坏突然、几乎不出现塑性变形
原因：1、钢材质量差 2、结构、构件的构造不当 3、制造安装质量差 4、结构受较大动力荷载
2
第一节 钢结构的特点及应用
一、钢结构的特点
1、材料强度高、强重比大；塑性、韧性好。 2、材质均匀，符合力学假定，安全可靠度高。 3、工厂化生产，工业化程度高，施工速度快。 4、钢结构耐热不耐火；易锈蚀，耐腐性差。
3
二、钢结构的应用
1、重型结构及大跨度建筑结构。
4
二、钢结构的应用
2、多层、高层及超高层建筑结构。
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第一节 连接分类及特点
一、连接概述
焊缝连接 连 接
紧固件连接
22
二、焊缝连接
焊接优点
用料经济 不削弱截面 连接密封性好、整体性好
焊接缺点
焊接部位附近材质变 脆
产生残余应力及残余应变
23
焊缝连接形式和种类
按被连接钢材的相对位置分
按施焊的方位分 按受力特点分
对接焊缝 角焊缝
24
三、铆钉、螺栓连接
9
第一节 钢结构对钢材性能的要求
较高的强度
钢
材
性
足够的变形能力（较好的塑性和韧性）
能
要Hale Waihona Puke 求良好的加工性能10
第三节 钢材的主要力学性能
钢
材
强度
屈服强度fy 为设计依据 抗拉强度fu为安全储备
的
主
塑性
伸长率δ、断面收缩率Ψ衡量
要
冲击韧性
力
钢材承受动力荷载的能力
学
冷弯性能
性
是判别钢材塑性及冶金质 量的综合指标
铆钉连接
高强度螺栓连接
摩擦型 承压型
通过摩擦力抗剪
通过孔壁与螺栓杆 相互挤压抗剪
普通螺栓连接
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第二节 对接焊缝连接设计
一、对接焊缝的构造
焊接材料与构件钢材匹配
Q235用E43 Q345用E50
对接焊缝的坡口形式 见P54图3.9
厚度不等的两钢板的对接 关于用引弧板焊接的问题
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二、对接焊缝的计算