1、基于凌云安徽理工高等院校土木建筑學(xué)院、鐵元素骨基本原理thefundamentaltheoryofsteelstructures、鐵元素骨課程學(xué)習(xí)方法、教學(xué)大綱要求，本課程主要是教授鐵元素骨基本原理和零配件設(shè)計計算內(nèi)容的本課程特點，大家對鐵元素的感性認識還很少，結(jié)構(gòu)因為受上課時間的限制，不能很詳細地說明例題，所以必須從聽力概念上理解問題，加強課前預(yù)習(xí)和課后復(fù)習(xí)，做很多練習(xí)題和思考問題。 本課程內(nèi)容為：第一章緒論第二章鋼結(jié)構(gòu)材料第三章鋼結(jié)構(gòu)連接第四章軸心受力部件第五章彎曲部件設(shè)計第六章彎曲部件和彎曲部件、工具書、鐵元素骨架設(shè)計規(guī)范、GB50017-2003 .北京牌：中國計劃出版社2003年陳紹

2、蕃等編著.鋼結(jié)構(gòu)(上卷). 北京牌：中國建筑工業(yè)出版社， 2003年沈祖炎，陳以一編著.鋼結(jié)構(gòu)基本原理(第二版).北京牌：中國建筑工業(yè)出版社，2005年張耀春等.鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計原理.北京牌：高等教育出版社2006鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計手冊(第三版上卷).北京牌：中國建筑工業(yè)出版社，2003， 2004邱鶴年.新編鐵元素鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計手冊.北京牌：中國電力出版社，2005鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計算例.北京牌：中國計劃出版社，2007夏志斌姚議編著.鐵元素骨的結(jié)構(gòu)原理和設(shè)計.北京牌：中國建筑工業(yè)出版社，2004，第一章緒論，第一節(jié)鐵元素骨的結(jié)構(gòu)特征第二節(jié)鋼結(jié)構(gòu)應(yīng)用第三鐵元素骨的結(jié)構(gòu)是由鋼板和模具鋼制成的結(jié)構(gòu)，其主要特征是：1 .強

3、度(strength )高，與木材和磚、混凝土等其他材料相比，鋼材的容積大，而強度高。 目前，在鐵元素骨架的設(shè)計標準(GB50017-2003 )中，強度最低的鋼材為Q235，拉伸、抗壓強度的設(shè)計值為215N/mm2，在混凝土的設(shè)計標準(GB50010-2002 )中，符號最高的是C80，拉伸、抗壓強度的設(shè)計值為其因此，在相同的負荷和條件下鐵元素骨的重量輕。 2、由于塑性、韌性好，鋼材塑性好，一般來說，鐵元素骨的結(jié)構(gòu)不會因偶然或局部過載而被突然地破壞，事前顯示有大的變形。 鋼材的韌性好，鐵元素骨的結(jié)構(gòu)能夠承受良好的動力載荷，這些個的性能都為鐵元素骨的結(jié)構(gòu)的安全提供可靠的保證。 鋼材內(nèi)部組織均勻

4、，非常接近均質(zhì)體。 在應(yīng)力作用階段，鋼材是理想的彈性工作，符合工程科學(xué)基本假設(shè)。 因此，鐵元素骨的結(jié)構(gòu)的實際受力狀況與力學(xué)計算結(jié)果很好地吻合，可以在機械原理上建立起計算鐵元素骨的結(jié)構(gòu)的方法. 3、材質(zhì)均勻，焊接性是鐵元素骨的結(jié)構(gòu)的獨特優(yōu)點。 鋼材的焊接性解決了鐵元素骨的結(jié)構(gòu)的制作問題，大大簡化了鐵元素骨的結(jié)構(gòu)的接合，能夠制造各種復(fù)雜形狀的結(jié)構(gòu)。 當然焊接也會產(chǎn)生殘馀應(yīng)力、殘余變形、熱影響區(qū)脆性等問題。 5 .工業(yè)化程度高，模具鋼的大量采用加上專業(yè)生產(chǎn)，所以精度高，制作周期短。 工地安裝廣泛采用螺栓緊固，良好的組裝性大大縮短了工期。 此外，建造的鐵元素骨的結(jié)構(gòu)也可輕松拆卸。 4、焊接性好，6、密

5、閉性好，鋼材自身組織致密，焊接鐵元素骨的結(jié)構(gòu)完全密閉，能夠進行鉚接和螺栓連接。 因此，可以用于氣密性和水密性要求高的儲罐、儲罐、高壓容器的建設(shè)。 7 .耐腐蝕性差，鋼材大氣濕度高，在有腐食性介質(zhì)的環(huán)境下容易生銹。 因此，為了確保鐵元素骨的耐久性，必須采用鍍涂膜劑、鍍亞金屬鉛等防護措施，維護費用很高。鋼材輻射熱溫度低于150時，鋼材的主要性能變化小。 因此，耐熱性高。 溫度超過150時，材質(zhì)的性能會發(fā)生變化，需要采取絕熱措施，溫度達到600左右時，鐵元素骨瞬間崩潰，完全失去承載力。 因此，耐火性能差，必須采取一定的防火措施。 向一盞茶解釋了美國WTO大廈的倒塌以鐵元素骨的耐火性能差為致命的缺點。

6、 8、耐熱不耐火，1.2鐵元素骨的結(jié)構(gòu)的應(yīng)用，站在現(xiàn)代建筑結(jié)構(gòu)技術(shù)發(fā)展的最地面鋒，可以說世界上沒有不能實現(xiàn)的結(jié)構(gòu)，只有不合理的結(jié)構(gòu)。 根據(jù)鐵元素骨的結(jié)構(gòu)自身的特點，結(jié)合我國國民經(jīng)濟的發(fā)展，鐵元素骨的結(jié)構(gòu)在土木工程領(lǐng)域的合理應(yīng)用范圍如下：1.工業(yè)現(xiàn)場(industrial factory building )，工業(yè)現(xiàn)場分為輕量、中型和重勞動現(xiàn)場，主要設(shè)置是否設(shè)置電動葫蘆起重機和電動葫蘆起重機例如，煉鋼廠、鍛壓廠等。 近年來輕型門式剛架結(jié)構(gòu)在工業(yè)廠房的應(yīng)用十分普遍。 2、大搖鏡頭結(jié)構(gòu)、大搖鏡頭結(jié)構(gòu)具有鐵元素骨強度高、自重輕的優(yōu)點。 例如體育館、會議中心、飛機庫、大劇院等。 特別是在引體向上橋、斜拉

7、橋等橋梁施工上的應(yīng)用。 3、高層結(jié)構(gòu)、高層結(jié)構(gòu)，特別是超高層結(jié)構(gòu)，具有鐵元素骨強度高、塑性、韌性好、抗震性能優(yōu)良等優(yōu)點。 例如，辦公建筑、酒店、住宅等。 近年來，隨著我國鋼產(chǎn)量逐年增加，鐵元素骨的結(jié)構(gòu)在多層、高層、超高建筑的應(yīng)用更加廣泛。 4 .高喵了個咪結(jié)構(gòu)，高喵了個咪結(jié)構(gòu)主要包括塔和桅桿結(jié)構(gòu)。 電視塔、輸電線路塔、鉆塔、環(huán)境大氣監(jiān)視塔、廣播發(fā)射桅桿等。 5 .容器、水箱、配管，如大型滑油箱、水箱、瓦斯氣體水箱、瓦斯氣體水箱、輸油管道等。 6、可拆卸或移動的結(jié)構(gòu)，如建筑工地活動房、臨時商業(yè)或旅游業(yè)建筑、塔式起重機、龍門吊等。 這種結(jié)構(gòu)多為輕鋼結(jié)構(gòu)，由螺栓和緊固件連接。 7 .其他建筑物，如高

8、爐、輸送通道、棧橋、管道支架等。重型現(xiàn)場結(jié)構(gòu)西安變壓器廠(400t電動葫蘆起重機)、現(xiàn)場結(jié)構(gòu)、上海體育場，位于北京牌人民大會堂西側(cè)、西長安街南，總占地面積約1.2公頃，總建筑面積約1.5萬平方米，總投資26.88億元。 該工程外部圍護結(jié)構(gòu)為鐵元素骨架，半橢圓球形，東西長軸212.2m，南北短軸143.64m，總高度46.285m。 內(nèi)置有歌舞劇住宅(2416席)、音樂廳(2017席)、劇院(1040席)和公共大廳等。 屋頂采用鈦金屬板，網(wǎng)殼外環(huán)繞人工湖(35500m2 )，各種通道和入口設(shè)置在水中。 由法國巴黎機場樞紐站大廈的安德魯建筑師設(shè)計，北京牌市建筑設(shè)計研究院參與主體設(shè)計，整體結(jié)構(gòu)用鋼量

9、為6750t，195kg/m2。大跨結(jié)構(gòu)國家大大劇院、國家體育場建筑如鳥巢。 可容納八萬人。 平面為橢圓形、長軸340m、短軸292m。 屋頂?shù)闹醒胗?46m 76m的開口，這個部分是為了開閉屋頂而設(shè)計的。 采用帶肋薄壁箱形截面，總使用鋼量達1.6萬噸。大跨結(jié)構(gòu)-國家體育場、國家游泳中心水立方建筑面積79532； 投資：約1.0億2千萬RMB，受鐵元素骨的結(jié)構(gòu)效應(yīng)，多層住宅，多層住宅，上海全球金融中心，日本森大股份制公司子公司森海外股份制公司和日本代表性的銀行、保險公司、商社等3.6公司，政府系統(tǒng)機構(gòu)與日本海外經(jīng)濟合作基金(OECF )共同投資，上海全球金融中心，總投資額為750 位于陸家口金

10、融貿(mào)易區(qū)，建筑總面積335，420平方米，地下3層，地面9.4層。 完成的高度達到了492米。 總用鋼量26000t，鋼筋混凝土芯筒，外框鋼骨混凝土和鋼柱。高層建筑、上海金茂大廈、金茂大廈是中國上海對外貿(mào)易中心股份制公司自主投資建造的8.8層摩天大樓，建筑高度是420.5米，建筑面積是28.9萬平方米，1998年8月2.8竣工。 總用鋼量14000t，鋼筋混凝土中心筒，外框鋼骨混凝土和鋼柱。 設(shè)計師是美國的S.O.M事務(wù)所。 高層建筑、中央視新臺地、中央視新臺地建設(shè)工程位于北京牌朝陽區(qū)東三環(huán)中路、北京牌商務(wù)中心區(qū)區(qū)的中心區(qū)域，占地面積18.7萬平方米，總建筑面積5.5萬平方米，高230m。 央

11、視新臺地建設(shè)工程總投資額約為5.0億元，2003年1.0月開始建設(shè)，2008年正式運行。高層建筑、大連遠洋大廈、大連遠洋大廈是大連遠洋運輸公司、中遠房地產(chǎn)開發(fā)公司和美國ESPIRIT公司共同研發(fā)的五星級酒店和a級辦公建筑一體的斯瑪特大廈。 總建筑面積為14.8萬平方米。 其中，a座為五星級酒店，地面5.1層，總高200.8m。 鋼筋混凝土的核心筒，外框鋼信息幀。 設(shè)計、加工、安裝所有國產(chǎn)化。 高層建筑，臺北101大樓，直徑5.5m，重量660 t的減震器，縱橫各150m，總面積30277m2，塔高508m，世界最高(到2008年8月為止) 2003年1.0月1.7日竣工)，2.6層以上以8層為

12、單位。 主要由巨大的柱子、核心系統(tǒng)和管桁架南朝梁組成。 巨柱從地下5層到地面9.0層，最大尺寸為2.4mx3m。 高層建筑、高聳的電視塔、微波塔、通訊塔等，東方明珠電視塔、東方明珠廣播電視塔位于上海浦東新區(qū)黃浦江畔，并以468米高成為亞洲第一的高塔。 1991年3月開始建設(shè)，1994年1.1月完成，總重量達1.2萬噸，總投資額達8.3億元。 東方明珠塔由直徑9米的阿特拉斯、宇宙飛船、天球、天球、五個球、塔式和廣場構(gòu)成。236m高青島廣播電視塔、塔式結(jié)構(gòu)、陜西銅川天燃氣公司1000立方分米天燃氣球罐、大連西太平洋石化有限公司1500立方分米CF-62鋼球罐、外殼結(jié)構(gòu)、外殼結(jié)構(gòu)、橋梁結(jié)構(gòu)、徐浦橋、

13、橋梁結(jié)構(gòu)、呂浦橋、其他鋼結(jié)構(gòu)、1.3鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計方法，鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計應(yīng)遵循的一般原則是：“技術(shù)先進、經(jīng)濟合理、安全適用設(shè)計鐵元素骨的方法分為容許應(yīng)力法和極限狀態(tài)設(shè)計法。 可分為以下幾種：允許應(yīng)力法(allowable stress method )，允許應(yīng)力法也稱為“安全系數(shù)法”或“值法”。 將影響結(jié)構(gòu)設(shè)計的各要素定為一定值，用經(jīng)驗選定的安全系數(shù)考慮設(shè)計各要素變異的影響，測定結(jié)構(gòu)的安全度。 其公式為(1-1)允許應(yīng)力法，作為傳統(tǒng)的設(shè)計方法計算簡單，目前許多國家采用了不同的規(guī)范。 但該設(shè)計方法采用一定值的安全系數(shù)，認為各因素的影響不科學(xué)，不能定量測量結(jié)構(gòu)的信任度，而且誤解，有安全系數(shù)結(jié)構(gòu)就100%可靠

14、。 目前，我國的鐵元素骨設(shè)計規(guī)范(GB50017-2003 )中，只有計算主要構(gòu)件和結(jié)的疲勞強度才采用這種方法。 式中：根據(jù)標準載荷和桿件截面尺寸計算的應(yīng)力、許用應(yīng)力、=、材料的標準強度、對鋼材的屈服極限、安全系數(shù)。 二極限狀態(tài)設(shè)計法、極限狀態(tài)設(shè)計法出現(xiàn)于2.0世紀5.0年代。 它利用概率分析將異性的設(shè)計參數(shù)引入結(jié)構(gòu)設(shè)計。 根據(jù)適用概率分析的程度分為三個層次。 即半概率極限狀態(tài)設(shè)計法、近似概率極限狀態(tài)設(shè)計法、全概率極限狀態(tài)設(shè)計法。 目前，鐵元素骨的設(shè)計方法采用近似概率極限狀態(tài)的設(shè)計方法，有時也稱為概率極限狀態(tài)設(shè)計方法。 1 .根據(jù)可靠性定義和概率極限狀態(tài)設(shè)計方法，將結(jié)構(gòu)信任度定義為在給定時間內(nèi)

15、在給定條件下完成給定功能的概率。 結(jié)構(gòu)的安全性、適用性、耐久性的總稱。2 .限制狀態(tài)的定義和分類，如果結(jié)構(gòu)或其組成部分不滿足超出某些特定狀態(tài)的設(shè)計約束的功能要求，則該特定狀態(tài)被稱為該功能的限制。 結(jié)構(gòu)的極限狀態(tài)分為，(1)承載能力的極限狀態(tài)，結(jié)構(gòu)和部件達到最大承載能力或達到不適合繼續(xù)承載的變形的極限狀態(tài)，包括強度、穩(wěn)定和疲勞等的計算。 結(jié)構(gòu)或構(gòu)件達到正常使用的某一規(guī)定界限值時的界限狀態(tài)。 包括靜負荷下的過大變形、動載荷下的劇烈振動、耐久性問題。結(jié)構(gòu)的功能可以用結(jié)構(gòu)的功能函數(shù)描述，并且在設(shè)計結(jié)構(gòu)時，如果有n個影響結(jié)構(gòu)可靠性的隨機變量，那么x1、x2和xn能夠在n個隨機變量之間建立通常函數(shù)關(guān)系，并

16、且在僅考慮r和s這兩個參數(shù)時，結(jié)構(gòu)的功能函數(shù)可以是s負荷效應(yīng)。 在實際工程中，根據(jù)條件z有3種可能性： Z0結(jié)構(gòu)處于可靠狀態(tài)時Z=0的結(jié)構(gòu)達到臨界狀態(tài)，即達到極限狀態(tài)時Z0結(jié)構(gòu)發(fā)生故障時。 結(jié)構(gòu)的信任度和故障概率：結(jié)構(gòu)的信任度： Ps=P(Z0) (1-3)結(jié)構(gòu)的故障概率： Pf=P(Z0) (1-4)關(guān)系： Ps Pf=1 (1-5)，4 .設(shè)計方法公式，現(xiàn)行的鐵元素骨設(shè)計規(guī)范(GB50017-2003 )中除疲勞計算外，很多設(shè)計者都熟悉(1)對于負荷能力的極限狀態(tài)，用負載效應(yīng)的基本組合或偶然的組合進行負荷的組合，基本的組合由以下的設(shè)計式中最不利的值決定： (I )由可變負載效應(yīng)控制的組合：

17、式中：結(jié)構(gòu)重要性水平系數(shù)永久負荷的部分系數(shù)最初的可變荷載的部分系數(shù)。 其中，是可變荷載的部分系數(shù)，根據(jù)永久載荷標準值計算的載荷有效值可變荷載標準值計算的載荷有效值是在各種可變荷載效果中，、(1-6)、(1-7)是由永久載荷效果控制的組合，是控制作用者的可變荷載的組合值系數(shù)組合的可變荷載的數(shù)量鋼材的強度設(shè)計值。 鋼材的屈服極限、電阻項系數(shù)、Q235鋼： 1.087； Q345、Q390、Q420鋼的情況：=1.111。 但是，對于端面的受壓和連接，其中極限強度=1.538，(2)對于正常的使用極限狀態(tài)，根據(jù)不同的設(shè)計要求，必須采用負荷的標準組合、頻繁組合、準永久組合。 鐵元素骨的結(jié)構(gòu)通常只考慮負荷的標準組合，其設(shè)計公式為：(1-9)，式中：永久負荷的標準值在主要構(gòu)件或主要構(gòu)件產(chǎn)生的變形值超控制作用的第一個可變荷載的標準值在結(jié)構(gòu)要素或結(jié)構(gòu)要素產(chǎn)生的變形值其他的第一個可變荷載基準值在主要構(gòu)件或主要構(gòu)件產(chǎn)生的變形值結(jié)