钢结构课件全套PPT课件(上)519

(1 9)
(5) 可靠指标 因Z的分布很难得到，因此式（1-9）实际上很难求 出，这使概率设计法一直不能付诸实用。 20世纪60年代末期，美国学者康奈尔提出系统的一 次二阶矩设计方法，才使得概率设计法进入实用阶段。
一次二阶矩法不直接计算Pf ，通过可靠指标β度量。
可靠指标
R S Z 2 2 Z R S
1.1.2
钢结构的特点
1、强度高，结构重量轻 由于钢材强度高，结构需要的构件截面小，结构自
重轻。a=容重/强度，a越小，结构相对越轻。 钢材：a=1.7～3.7×10-4/m 木材：a=5.4×10-4/m 钢砼：a= 18×10-4/m
1.1.2
钢结构的特点
2、材质均匀，塑性和韧性好 主要表现在：
本节目录
1. 钢结构的定义 2. 钢结构的特点
基本要求
了解钢结构的定义和特点
1.1.1
钢结构的定义
定义：由钢板、热轧型钢或冷加工成型的薄壁型钢等钢 材为主建造的工程结构，称为钢结构。如高层建筑、大
跨桥梁、高耸的塔等。
钢结构是土木工程的主要结构形式之一。钢结构与 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。
（1-6）
结构不能完成预定功能的概率(失效概率)用Pf表示， （1-7）
由于事件｛Z≥0｝与事件{Z＜0｝是对立事件，所以 （1-8）
已知Z的概率密度曲线 fz(z) 如图1.2.1，则失效概率 可用积分求得：
fz(z)
Z
Pf
μz
图1.2.1
Z=R-S
Z的概率密度曲线
0
Pf P(Z 0) f (Z )dZ
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：
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。
结构能完成预定功能的概率(可靠度)用Ps表示，则：
Ps＝P{Z≥0}
则： Pf＝P{Z<0｝ 结构的可靠度与结构的失效概率满足: Ps＋Pf＝1 或 Ps＝1- Pf
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。
3、设计方法
（1）容许应力方法
fk [ ] k
(1-1)
式中 ζ ——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； [ζ]——钢材的容许应力。
K3 ——调整系数；
fyk ——钢材的屈服强度标准值； [ζ] ——钢材容许应力。
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。
(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。
b.正常使用极限状态:
包括：影响正常使用或外观的变形、影响正常 使用的振动、影响正常使用的或耐久性的局部破 坏等状态。
(3) 功能函数和极限状态方程
结构的工作性能可用结构的‚功能函数‛来描述，
（1）钢材在使用阶段接近理想弹塑性体，这使得理 论计算与实际情况相吻合。 （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。
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。
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
密性。
5、良好的加工性能和焊接性能
6、可重复使用性
.2
钢结构的特点
7、耐热性较好，耐火性差 钢材在表面温度不超过200℃时,其性能变化很小, 因而适合于热车间。温度超过200℃以后，强度和弹性 模量显著下降。达600 ℃时,钢材进入塑性状态已不能 承载。
一般情况： Z＝g（x1，x2，…，xn） 式中 g（· ） ——结构的功能函数； （1-3）
xi(i＝1,2,…n) ——影响结构可靠性的各物理量。
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 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 （1-4） 在实际工程结构中，可能出现下列三种情况：
1.1.2
钢结构的特点
8、耐腐蚀性差 新建钢结构，一般都需要采用油漆、喷铝、镀锌等 进行防锈涂装，在涂装前需认真除锈，以后定期涂装， 所以维修费用较高，这是钢结构的主要缺点。
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。
3、设计方法 （2）概率极限状态设计方法 根据应用概率分析程度的不同，可分为三种水准：
半概率极限状态设计方法; 近似概率极限状态设计方法; 全概率设计方法。
1.2.2
概率极限状态设计方法
1、半经验半概率极限状态设计法

f yk K1K2 K3

f yk K
＝ [ ]
(1-2)
式中 K1 ——荷载系数； K2 ——材料系数;
第1.2节 钢结构的设计方法
本节目录
1. 概述 2. 概率极限状态设计法 3. 规范设计表达式
基本要求
1.了解钢结构的设计准则和设计方法 2.掌握现行规范设计方法和设计表达式
1.2.1
概述
1、设计目的 结构设计的目的是要使设计的结构和结构构件在施 工和工作过程中均能满足各种预定功能的要求。 建筑结构功能包括： （1）安全性 （2）适用性 （3）耐久性
钢结构课件全套PPT课件 （上）
本章目录
1.1 1.2 1.3 1.4 1.5 钢结构的特点 钢结构的设计方法 钢结构的设计规范 钢结构的应用和发展 本课程的主要内容和特点
基本要求
1.了解钢结构的特点 和应用。 2.掌握钢结构的设计 方法和设计要求。 3.了解钢结构的发展 概况。
第1.1节 钢结构的特点