技能目標

（1）組織學生到工程現場進行參觀，使學生了解鋼結構的組成。（2）通過現場教學，使學生能夠將鋼結構的鏈接方法應用實踐。1217.1鋼結構的特點與應用發(fā)展17.1.1鋼結構的特點(1)建筑鋼材強度高，塑性和韌性好。(2)鋼結構的質量輕。(3)材質均勻，和力學計算的假定比較符合。(4)工業(yè)化程度高，工期短。(5)密封性好。(6)抗震性能好。(7)耐熱性較好。2.鋼結構的缺點（1）鋼結構耐火性差。（2）鋼結構耐腐蝕性差。34

17.1.2鋼結構的應用發(fā)展鋼結構由于其自身的特點和結構形式的多樣性，隨著我國國民經濟的迅速發(fā)展，應用范圍越來越廣。根據我國的實踐經驗，工業(yè)與民用建筑鋼結構的應用范圍包括以下幾方面：(1)工業(yè)廠房。吊車起重量很大(100t以上)或運行非常頻繁的車間多采用鋼骨架。如冶煉廠的平爐、轉爐車間，混鐵爐車間和初軋車間；重型機械廠的鑄鋼車間、鍛壓車間和水壓機車間等。(2)大跨結構。結構的跨度越大，自重在全部荷載中所占的比例越大。由于鋼結構具有強度高、自重輕的優(yōu)點，最適用于大跨度結構，如飛機庫、體育館、展覽廳、影劇院和大型交易市場等屋蓋結構。5(3)高層及多層建筑。高層建筑及超高層建筑中，宜采用鋼結構或鋼結構框架。近年來，鋼結構在此領域已逐步得到發(fā)展。(4)輕型鋼結構。輕型鋼結構是由彎曲薄壁型鋼、薄壁鋼管或小角鋼、圓鋼等組成的結構。由于輕型鋼結構具有建造速度快、用鋼量省、綜合經濟效益好等優(yōu)點，所以適用于吊車噸位不大于20t的中、小跨度廠房、倉庫以及中、小型體育館等大空間民用建筑。此外，由于輕型鋼結構裝拆方便，宜用于需要拆遷的結構。(5)鋼-混凝土組合結構。包括鋼-混凝土組合梁和鋼管混凝土柱等。6除房屋結構以外，鋼結構還可用于下列結構：(1)塔桅結構。塔桅結構包括電視塔、微波塔、無線電桅桿、導航塔及火箭發(fā)射塔等，一般均宜采用鋼結構。(2)板殼結構。板殼結構包括大型儲氣柜和儲液庫等要求密閉的容器，以及大直徑高壓輸油管和輸氣管等。另外，還有高爐的爐殼和輪船的船體等均應采用鋼結構。(3)橋梁結構。鋼結構一般用于跨度大于40m的各種形式的大、中跨度橋梁。(4)移動式結構。包括橋式起重機、塔式起重機和龍門式起重機等起重運行機械。71.2鋼結構發(fā)展的歷史、現狀和趨勢我國是最早用鐵建造結構的國家之一，比較典型的應用是鐵鏈橋，主要有云南省永平與保山之間跨越瀾滄江的霽虹橋以及四川瀘定大渡河上的瀘定橋；其次是一些紀念性建筑，如建于967年的廣州光孝寺的東鐵塔和建于963年的西鐵塔，以及建于1061年的湖北當陽玉泉寺的13層鐵塔。中國古代在鋼鐵結構方面雖然有所創(chuàng)建，但在封建制度下，生產力發(fā)展極其緩慢。在半封建半殖民地的百年歷史中，中國也曾建造過一些鋼橋和鋼結構高層建筑，但絕大多數是外國人設計的。新中國成立以后，隨著經濟建設的發(fā)展，鋼結構在重型廠房、大跨度公共建筑、鐵路橋梁以及塔桅結構中得到一定程度的發(fā)展。81.3鋼結構的構件組成和主要結構形式1.3.1鋼結構的構件組成從房屋建筑、橋梁、塔桅以及其他工程結構來看，除了容器(如儲液罐、儲氣罐和囤倉等)和管道(如輸油管、輸氣管和壓力水管等)采用鋼板殼體結構外，其他結構多由桿件系統和索組成。分析桿件的受力，可以歸結為拉索、拉桿、壓桿、受彎桿件、拉彎構件、壓彎桿件、拱和剛架等。此外，鋼構件還與混凝土組合在一起形成組合構件，如鋼管混凝土、型鋼混凝土構件等。由于這些桿件是組成各種結構形式的最基本單元，因此成為鋼結構的基本構件。91.3.2鋼結構的主要結構形式1.用于房屋建筑的主要結構形式(1)單層工業(yè)廠房常用的結構形式。(2)大跨度單層房屋的結構形式。(3)多層、高層及超高層建筑結構形式。2.用于橋梁的主要結構形式(1)實腹板梁式結構。(2)桁架式結構。(3)拱或剛架式結構。(4)拱與梁桁架的組合結構。(5)斜拉結構。103.用于塔桅的主要結構形式(1)桅桿結構。桿身依靠纖繩的牽拉而站立，桿身可采用圓管或三角形、四邊形等結構桿件。(2)塔架結構。塔架立面輪廓線可采用直線形、單折線形、多折線形和帶有拱形底座的多折線形等，平面可分為三角形、四邊形、六邊形和八邊形等。

17.2鋼結構的連接

17.2.1焊接連接1.鋼結構常用的焊接方法2.焊縫形式及焊縫連接形式3.焊縫缺陷及焊縫質量檢驗1117.2.2螺栓連接

1.普通螺栓連接2.高強度螺栓連接1217.3鋼結構構件的計算

17.3.1受彎構件1.強度計算強度計算包括正應力、剪應力和局部壓應力。（1）正應力公式。<f（單向彎曲）

（17-1）（2）剪應力公式?！?/p>

（17-2）（3）局部壓應力?！躥

（17-3）13（17-2）14≤

（17-2）（3）局部壓應力。

（17-3）15≤f

2．穩(wěn)定性驗算1）整體穩(wěn)定性為保證梁不發(fā)生整體失穩(wěn)，應滿足：

（17-4）162）局部穩(wěn)定性由于鋼材的輕質高強，鋼構件的承載力往往由整體穩(wěn)定承載力控制著。如果鋼結構構件的截面設計不當，在荷載作用下，受壓應力和剪應力作用的腹板區(qū)及受壓翼緣有可能偏離其正常位置而形成波形屈曲，即局部失穩(wěn)。因此實際工程可以通過限制受壓翼緣的寬厚比和配置加勁肋予以避免局部失穩(wěn)。173.撓度驗算

撓度計算公式：

v≤[v]

（17-5）1817.3.2軸心受力構件軸心受力構件包括軸心受拉構件和軸心受壓構件。軸心受力構件的計算內容包括強度和穩(wěn)定性計算。191.強度計算

軸心受拉構件和實腹式軸心受壓構件強度計算公式：

（17-6）式中，N為軸向拉力設計值；

為構件凈截面面積；其他參數意義同前。202.穩(wěn)定性驗算

1）整體穩(wěn)定性實腹式軸心受壓構件：

（17-7）式中，

為軸心受壓構件穩(wěn)定系數；

為構件毛截面面積；其他參數意義同前。212）局部穩(wěn)定性

實腹式軸心受壓構件：對于工字型和H型截面，驗算翼緣公式：

（17-8）式中，

為翼緣板外伸寬度；

為翼緣板外伸厚度；

為構件長細比；

為鋼材屈服強度設計值。2217.3.3偏心受力構件

1.強度計算強度計算公式：23（17-9）2.實腹式單向壓彎構件整體穩(wěn)定性驗算1）實腹式單向壓彎構件的平面內穩(wěn)定性2）實腹式單向壓彎構件的平面外穩(wěn)定性243.實腹式壓彎構件的局部穩(wěn)定性驗算

1）翼緣寬厚比限值2）腹板高厚比限值252617.3.4鋼結構的計算方法1概述結構計算的目的在于保證所設計的結構構件在施工和使用過程中能滿足預期的安全性和使用性的要求。因此，結構設計的準則為：結構由各種荷載所產生的效應(內力和變形)不大于結構由材料性能和幾何因素等所決定的抗力或規(guī)定限值。影響結構功能的各種因素，如荷載的大小、材料強度的高低、截面的尺寸和施工的質量等都是隨機變量(或隨機過程)，具有不定性，因此，荷載效應可能大于設計抗力，結構不可能百分百的可靠，而只能對其作出一定的概率保證，在設計中如何對待上述問題就出現了不同的設計方法。2717.3.5概率極限狀態(tài)設計方法結構的極限狀態(tài)可分為下列兩類：(1)承載能力極限狀態(tài)。結構和構件達到最大承載能力或是出現不適于繼續(xù)承載的變形，包括傾覆、強度破壞、疲勞破壞、喪失穩(wěn)定、結構變?yōu)闄C動體系或出現過度的塑性變形。(2)正常使用極限狀態(tài)。結構和構件達到正常使用或耐久性能的某項規(guī)定限值，包括出現影響