清华大学精品课程钢结构教程共66页
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• 根据动量的计算公式P=mv，m是质点的质量，v是该
质点的质心速度，质点的动量是矢量，其方向和速度矢 量的方向相同。实质上，飞机撞击世界贸易中心是属于 物体对障碍物碰撞的现象，我们先看看有关数据：
一、 北塔所承受767型飞机撞击的动量 m=160×1000=160000（千克） v=（1000×1000）÷3600≈277.8米/秒 P=mv=160000×277.8=44448000千克·米/秒 二、 南塔所承受757型飞机撞击的动量 m=100×1000=100000（千克） v=（1000×1000）÷3600≈277.8米/秒 P=mv=100000×277.8=27780000千克·米/秒
燃油所产生的热量，或可足以把受撞击层变成熔炉， 兼有楼体里面许多例如纸张、塑料制品、各类管线 气体等易燃易爆物品，特别是外幕墙玻璃被击破和 电梯井被穿透后，电梯井便变作拔气管，成了助燃 工具。所以被撞击后的世界贸易中心，远远看去， 就像两根硕大的烟囱。同时，高达1000℃的温度， 钢结构都易产生变形，更因上有重压，所以最终招 致崩落现象。而且，高温之下，燃油有气化的现象， 急速膨胀的气体，燃烧中必然夹杂着爆炸，这更是 致命的。
钢结构教程
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•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
第一章 绪 论
• 第一节 钢结构的特点与应用 • 第二节 钢结构的设计原理与方法 • 第三节 钢结构的发展 • 第四节 钢结构课程的学习方法
• 在这里，燃烧的高温致使被飞机冲力撞
剩的钢柱软化，而被撞击层以上楼层的
重力在加速度作用下，以雷霆万钧之势，
《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
清华大学钢结构课程精品资料共52页文档
1、不要轻言放弃，否则对不起自己。
2、要冒一次险!整个生命就是一场冒险。走得最远的人，常是愿意 去做，并愿意去冒险的人。“稳妥”之船，从未能从岸边走远。-戴尔．卡耐基。
梦 境
3、人生就像一杯没有加糖的咖啡，喝起来是苦涩的，料 4、守业的最好办法就是不断的发展。 5、当爱不能完美，我宁愿选择无悔，不管来生多么美丽，我不愿失 去今生对你的记忆，我不求天长地久的美景，我只要生生世世的轮 回里有你。
46、我们若已接受最坏的，就再没有什么损失。——卡耐基 47、书到用时方恨少、事非经过不知难。——陆游 48、书籍把我们引入最美好的社会，使我们认识各个时代的伟大智者。——史美尔斯 49、熟读唐诗三百首，不会作诗也会吟。——孙洙 50、谁和我一样用功，谁就会和我一样成功。——莫扎特
2、要冒一次险!整个生命就是一场冒险。走得最远的人，常是愿意 去做，并愿意去冒险的人。“稳妥”之船，从未能从岸边走远。-戴尔．卡耐基。
梦 境
3、人生就像一杯没有加糖的咖啡，喝起来是苦涩的，料 4、守业的最好办法就是不断的发展。 5、当爱不能完美，我宁愿选择无悔，不管来生多么美丽，我不愿失 去今生对你的记忆，我不求天长地久的美景，我只要生生世世的轮 回里有你。
46、我们若已接受最坏的，就再没有什么损失。——卡耐基 47、书到用时方恨少、事非经过不知难。——陆游 48、书籍把我们引入最美好的社会，使我们认识各个时代的伟大智者。——史美尔斯 49、熟读唐诗三百首，不会作诗也会吟。——孙洙 50、谁和我一样用功，谁就会和我一样成功。——莫扎特
钢结构规范讲座.
② 弯矩使腹板自由边受压的压弯构件(不变)
当ao≤1.0时
ho / tw 15 235 / f y ho / tw 18 235 / f y
当ao>1.0时
max min ao max
建筑抗震设计规范（GB50011-2001）容许宽厚比：
所有地区均在6度或以上，GB50017规定已被替代
等效弯矩系数mx或tx，无横向荷载时mx(或tx) =0.65+
0.35M2/M1，取消“不得小于0.4”的规定。
（2）弯矩作用平面外稳定计算式改为
MX N h 1 yA bW1x
h为调整系数，箱形截面h=0.7，其它截面h=1.0，以避免原 规范取箱形截面b=1.4的概念不清现象。现规范闭口截面 b=1.0 规范规定 y“按5.1.2条确定”，即表示弯矩作用于对称轴
l
2 y
l
2 / i0 l2 l y z
1/ 2
式中 lz——扭转屈曲换算长细比
2 i 2 0A lz 2 2 I t / 25.7 I / l
eo——剪心至形心距离
io——对剪心的极回转半径
2 2 2 2 i0 e0 ix iy
单轴对称压杆绕非对称主轴以外的任一轴
失稳时，应按弯扭屈曲计算。 单角钢构件绕平行轴（u轴）失稳时， 按 b类截面查值，换算长细比
b/t≤0.69lou/b时
0.25b luz lu1 2 2 lou t
4
b/t>0.69lou/b时
luz 5.4b / t
5.1.7条 用作减小受压构件自由 长度的支撑杆，支撑力为： （1）单根柱 柱高中点有一道支撑 Fb1=N/60
钢结构经典教程PPT课件
因此，火，火，火，才是世界贸易中心殒落的决 定因素。
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16
• 大厦被撞击后，那里面被飞机蹿空的三层，
其核心部位——电梯井已失去作用（有部分 油料会倒灌井内，引起井道内爆），里面几
乎成了镂空状态，在烈火燃烧下，剩下的两
侧外围承重的钢柱软化，以上数十层至少有 20000余吨的楼层的重力（以两幢共用钢 19.2万吨计，加上租赁方的什物就远不止这 个数了），在有10米高的空间盈余下，夹着 9.8米/秒的加速度作自由落体坠落，重力之 下，势如破竹。
但是，事实上，世界贸易中心却经受住 了这等力量的撞击，因为撞击造成的动量， 并不是坍塌的决定因素。
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14
• 烈火中的世界贸易中心
撞击两塔的波音767型或757型飞机，如果机体 直径约计10米的话，也就是说，世界贸易中心北塔 的80层左右，南塔的60层左右，在飞机的质量与速 度的撞击下，应该各有三层都处于被飞机蹿通的状 态。而且767机型满挂油料是45吨，757机型为30 吨，这些油料霎时倾倒其中，可从具体数据看其惨 烈之状。
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9
Crane 收远集 眺纽约曼哈精顿品p世pt 贸大楼
10
绝 版 纽 约 世 贸 中 心 双 子 塔
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11
• 撞击下的世界贸易中心
美国东部时间2001年9月11日上午8时 45分，一架起飞重量达160吨的波音767型 飞机，直接撞击纽约世界贸易中心北塔；18 分钟后，又一架起飞重量为100吨的波音 757型飞机，几乎拦腰撞击世界贸易中心南 塔。假设两架飞机的起飞重量是满负荷，再 考虑两种机型的速度是1000千米/小时，而 且以恐怖分子执意为之的心理，这个速度已 是下限，那么，在这种条件下，世界贸易中 心受到的冲量究竟有多少呢？
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16
• 大厦被撞击后，那里面被飞机蹿空的三层，
其核心部位——电梯井已失去作用（有部分 油料会倒灌井内，引起井道内爆），里面几
乎成了镂空状态，在烈火燃烧下，剩下的两
侧外围承重的钢柱软化，以上数十层至少有 20000余吨的楼层的重力（以两幢共用钢 19.2万吨计，加上租赁方的什物就远不止这 个数了），在有10米高的空间盈余下，夹着 9.8米/秒的加速度作自由落体坠落，重力之 下，势如破竹。
但是，事实上，世界贸易中心却经受住 了这等力量的撞击，因为撞击造成的动量， 并不是坍塌的决定因素。
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• 烈火中的世界贸易中心
撞击两塔的波音767型或757型飞机，如果机体 直径约计10米的话，也就是说，世界贸易中心北塔 的80层左右，南塔的60层左右，在飞机的质量与速 度的撞击下，应该各有三层都处于被飞机蹿通的状 态。而且767机型满挂油料是45吨，757机型为30 吨，这些油料霎时倾倒其中，可从具体数据看其惨 烈之状。
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10
绝 版 纽 约 世 贸 中 心 双 子 塔
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11
• 撞击下的世界贸易中心
美国东部时间2001年9月11日上午8时 45分，一架起飞重量达160吨的波音767型 飞机，直接撞击纽约世界贸易中心北塔；18 分钟后，又一架起飞重量为100吨的波音 757型飞机，几乎拦腰撞击世界贸易中心南 塔。假设两架飞机的起飞重量是满负荷，再 考虑两种机型的速度是1000千米/小时，而 且以恐怖分子执意为之的心理，这个速度已 是下限，那么，在这种条件下，世界贸易中 心受到的冲量究竟有多少呢？
清华大学钢结构课程精品资料
轴心受压构件--弯扭失稳 弯扭失稳
受弯构件--弯扭失稳 弯扭失稳
3.2 结构和构件的局部失稳(Local Buckling)
一、局部失稳的基本概念 局部失稳的基本概念
3.2
结构和构件局部失稳是指结构和构件在保持整体 稳定的条件下，结构中的局部构件或构件中的板件已 结构中的局部构件或构件中的板件已 不能承受外荷载作用而失去稳定。
足够的稳定性
知识的回顾
构件正常工作的条件： ：
足够的强度 足够的刚度 足够的稳定性 强度Strength：构件抵抗破坏的能力 件抵抗破坏的能力 不因材料强度被超过而失效 刚度Stiffness：构件抵抗变形的能力 件抵抗变形的能力 不因发生过大的变形而失效 稳定性Stability：构件保持原有平衡形式的能力 构件保持原有平衡形式的能力 在压力、弯矩、剪力单独或共同作用下不因 剪力单独或共同作用下不因 发生与原受力状态不符的较大变形而失效
2、单个构件的局部屈曲
对于由板件组成的单个构件，当板件受压时且荷 当板件受压时且荷 载达到屈曲荷载时，板件会发生出平面的凸曲 板件会发生出平面的凸曲，不在 保持其原来的平直状态，即发生了屈曲 即发生了屈曲，但就构件来 说，板件屈曲后构件仍具有较大的承载能力 板件屈曲后构件仍具有较大的承载能力，不会因 板件的局部屈曲而破坏。
3.1 结构的整体失稳(Global Buckling)破坏
知识的回顾
构件正常工作的条件： ：
足够的强度 足够的刚度 足够的稳定性 强度Strength：构件抵抗破坏的能力 件抵抗破坏的能力 不因材料强度被超过而失效
知识的回顾
构件正常工作的条件： ：
足够的强度 足够的刚度 足够的稳定性 强度Strength：构件抵抗破坏的能力 构件抵抗破坏的能力 不因材料强度被超过而失效 刚度Stiffness：构件抵抗变形的能力 件抵抗变形的能力 不因发生过大的变形而失效
(2024年)钢结构教学课件pptx
• 绿色建造与可持续发展：推广钢结构建筑的绿色建 造技术，提高建筑的环境友好性。
2024/3/26
9
发展趋势及应用领域
高层建筑
利用钢结构的优势，实现高层建筑的安全、稳定和快速建设。
大跨度桥梁
钢结构桥梁能够实现大跨度、重载设计，提高桥梁的通行能力和安全性。
2024/3/26
10
发展趋势及应用领域
2024/3/26
工业厂房
钢结构厂房具有建设周期短、灵活性 强等特点，适用于工业生产的需要。
公共建筑
如体育场馆、会展中心等公共建筑， 钢结构能够实现复杂造型和快速建设 的需求。
11
02 钢材性能及选用原则
2024/3/26
12
钢材力学性能指标
A
屈服强度
钢材开始发生明显塑性变形时的应力，是衡量 钢材承载能力的重要指标。
疲劳强度验算方法
度验算步骤
确定疲劳荷载谱、选择疲劳强度 验算方法、进行疲劳强度验算、
判断疲劳强度是否满足要求
实例分析
以某钢结构工程为例，介绍疲劳 强度验算的具体步骤和方法，包 括疲劳荷载谱的确定、疲劳强度 验算方法的选择、疲劳强度验算
过程及结果判断等。
2024/3/26
04
03
2024/3/26
29
安装过程质量控制要点
安装前准备
检查构件尺寸、编号和 安装位置，确保安装顺 利进行。
定位与测量
采用高精度测量仪器， 确保安装位置准确。
焊接与连接
执行焊接工艺要求，确 保连接质量和强度。
校正与验收
在安装过程中进行实时 校正，确保安装质量符 合规范要求。
2024/3/26
30
化学成分
钢结构学习指导PPT课件
.
20
3.承受弯、剪、轴力共同作用的对接焊缝
（2）对称工字 形截面
max
N Aw
M
ww
ftw
2点
max
vsw Iwtw
fvw
3点
在翼缘与腹板交界处 N、M1、1都较大.
则应验算折算应力
eq (NM 1)231 21.1ftw 1 点
.
21
角焊缝的计算
.
22
角焊缝的构造
焊脚尺寸 hf
角钢： 等边 L100 × 8
不等边 L140 × 90 × 8
工字钢 ：普通36Q
槽钢 ：普通槽钢 [ 30a [ 25b
轻型槽钢 [36Q.
9
钢管： Φ102 × 5＝ Φ外径102 × 壁厚5 H型钢和T型钢
宽翼缘H型钢 HW 宽翼缘T型钢 TW 窄翼缘H型钢 HN 窄翼缘T型钢 TN 中翼缘H型钢桩 HM 中翼缘T型钢桩TM HW305×203×7.8×13.0 表 示 其公 称 高度 305㎜ ， 宽度203㎜，腹板厚度7.8㎜，翼缘厚度13.0㎜
学习目标
掌握钢结构的特点及应用范围； 了解钢结构的极限状态和概率极限状态法。
.
3
第2章 钢结构材料
内容提要： 钢结构对材料的要求 钢材的破坏形式 钢材的主要性能 影响钢材力学性能的因素 钢的种类和钢材规格 钢材的疲劳和疲劳强度
.
4
学习目标：
掌握钢结构对钢材的要求、钢材的破坏 形式、主要性能及其影响钢材性能的因 素；能够正确选用钢材；了解建筑钢材 的类别及其表达方式；掌握钢材的疲劳 现象及影响疲劳强度的因素。
.
23
角焊缝计算的基本公式
f f
清华大学精品课程钢结构教程
Failure Modes of Axially Loaded Members
轴心受压构件的破坏形式
强度破坏 轴 心 压 杆 的 破 坏 形 式 失稳破坏一般先于强度破坏 弯曲失稳 双轴对称截面、H形截面、单轴 H 对称截面绕非对称轴失稳等 无对称轴截面、单轴对称截面 绕对称轴失稳等 十字形、Z形截面
一、理想轴心压杆的整体稳定 理想轴心压杆的整体稳定
1、理想轴心压杆的弹性弯曲屈曲 理想轴心压杆的弹性弯曲屈曲 图示两端铰接压杆，根据屈曲 根据屈曲 时存在微小弯曲变形的条件， ，先建 立平衡微分方程，而后求解临界 而后求解临界 力。 建立弯曲平衡微分方程的基本 假定：
构件是理想的等截面挺直杆； 压力沿构件原来的轴线作用； 材料符合胡克定律； P 构件变形之前的平截面在弯曲变形后仍为平面； 构件变形之前的平截面在弯曲变形后仍为平面 构件的弯曲变形是微小的，曲率可用变形的二次微分表示 曲率可用变形的二次微分表示，即Φ=-y”
qxy o
4.3 实腹式轴心压杆的整体稳 实腹式轴心压杆的整体稳定
z
计算长度
A
B
z y C
4.3 实腹式轴心压杆的整体稳定
o
x
四、弯曲失稳的极限承载力 弯曲失稳的极限承载力
弯扭失稳的换算长细比 单轴对称截面在非对称平面内失稳时，为弯扭失稳。 单轴对称截面在非对称平面内失稳时 在相同情况下，弯扭失稳比弯曲失稳的临界应力要低 弯扭失稳比弯曲失稳的临界应力要低。 对单轴对称截面进行弯扭屈曲分析后，认为绕对称轴 对单轴对称截面进行弯扭屈曲分析后 (设为y轴)的失稳应采用考虑扭转效应的换算长细比 yz代替 的失稳应采用考虑扭转效应的换算长细比λ 弯曲失稳时的长细比λy来计算临界应力或稳定系数 来计算临界应力或稳定系数，其本 质是将弯扭屈曲按弹性方法用换算长细比λ 质是将弯扭屈曲按弹性方法用换算长细比 yz(代替λy)等效为 弯曲屈曲。
轴心受压构件的破坏形式
强度破坏 轴 心 压 杆 的 破 坏 形 式 失稳破坏一般先于强度破坏 弯曲失稳 双轴对称截面、H形截面、单轴 H 对称截面绕非对称轴失稳等 无对称轴截面、单轴对称截面 绕对称轴失稳等 十字形、Z形截面
一、理想轴心压杆的整体稳定 理想轴心压杆的整体稳定
1、理想轴心压杆的弹性弯曲屈曲 理想轴心压杆的弹性弯曲屈曲 图示两端铰接压杆，根据屈曲 根据屈曲 时存在微小弯曲变形的条件， ，先建 立平衡微分方程，而后求解临界 而后求解临界 力。 建立弯曲平衡微分方程的基本 假定：
构件是理想的等截面挺直杆； 压力沿构件原来的轴线作用； 材料符合胡克定律； P 构件变形之前的平截面在弯曲变形后仍为平面； 构件变形之前的平截面在弯曲变形后仍为平面 构件的弯曲变形是微小的，曲率可用变形的二次微分表示 曲率可用变形的二次微分表示，即Φ=-y”
qxy o
4.3 实腹式轴心压杆的整体稳 实腹式轴心压杆的整体稳定
z
计算长度
A
B
z y C
4.3 实腹式轴心压杆的整体稳定
o
x
四、弯曲失稳的极限承载力 弯曲失稳的极限承载力
弯扭失稳的换算长细比 单轴对称截面在非对称平面内失稳时，为弯扭失稳。 单轴对称截面在非对称平面内失稳时 在相同情况下，弯扭失稳比弯曲失稳的临界应力要低 弯扭失稳比弯曲失稳的临界应力要低。 对单轴对称截面进行弯扭屈曲分析后，认为绕对称轴 对单轴对称截面进行弯扭屈曲分析后 (设为y轴)的失稳应采用考虑扭转效应的换算长细比 yz代替 的失稳应采用考虑扭转效应的换算长细比λ 弯曲失稳时的长细比λy来计算临界应力或稳定系数 来计算临界应力或稳定系数，其本 质是将弯扭屈曲按弹性方法用换算长细比λ 质是将弯扭屈曲按弹性方法用换算长细比 yz(代替λy)等效为 弯曲屈曲。
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谢谢
11、越是没有本领的就越加自命不凡。——邓拓 12、越是无能的人，越者强。——老子 14、意志坚强的人能把世界放在手中像泥块一样任意揉捏。——歌德 15、最具挑战性的挑战莫过于提升自我。——迈克尔·F·斯特利
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51、没有哪个社会可以制订一部永远 适用的 宪法， 甚至一 条永远 适用的 法律。 ——杰 斐逊 52、法律源于人的自卫本能。——英 格索尔
53、人们通常会发现，法律就是这样 一种的 网，触 犯法律 的人， 小的可 以穿网 而过， 大的可 以破网 而出， 只有中 等的才 会坠入 网中。 ——申 斯通 54、法律就是法律它是一座雄伟的大 夏，庇 护着我 们大家 ；它的 每一块 砖石都 垒在另 一块砖 石上。 ——高 尔斯华 绥 55、今天的法律未必明天仍是法律。 ——罗·伯顿