1、 主讲人：陈联盟主讲人：陈联盟 钢结构基本原理钢结构基本原理 办公室：办公室：7A-307（南）（南） 联系电话：联系电话：13957790090 QQ号码：号码：247039328 主主 要要 内内 容容 第一章第一章 绪论（绪论（2 2） 第二章第二章 钢结构材料（钢结构材料（4 4） 第三章第三章 钢结构连接（钢结构连接（1212） 第四章第四章 轴心受力构件（轴心受力构件（8 8） 第五章第五章 受弯构件（受弯构件（8 8） 第六章第六章 拉弯与压弯构件（拉弯与压弯构件（2 2） 考核方式考核方式 考核方式为考核方式为平时成绩平时成绩加上加上期末考试期末考试； 平时成绩占平时成绩占30
2、%30%，包括平时作业、课堂点，包括平时作业、课堂点 名和试验成绩，各占名和试验成绩，各占10%10%； 期末成绩占期末成绩占70%70%，采用闭卷考试。，采用闭卷考试。 第一章第一章 绪绪 论论 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（重点）（重点） 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（自学）（自学） 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 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 浙江在线宁波浙江在线宁波20112011年年3 3月月3131日讯日讯( (记者记者 李利李利 徐晓徐晓) ) 400400公斤炸药公斤炸
3、药8 8秒“解决”高楼，宁波两座大楼今晨被爆秒“解决”高楼，宁波两座大楼今晨被爆 破拆除。破拆除。 今天早上今天早上5 5点点3030分，随着宁波市江东区区长孙黎明一声分，随着宁波市江东区区长孙黎明一声 令下，位于该市中心地段三江口附近的两座高楼令下，位于该市中心地段三江口附近的两座高楼2121层层 的雅戈尔滨江大厦和的雅戈尔滨江大厦和1111层的宁波银行金融大厦层的宁波银行金融大厦瞬间在电光瞬间在电光 火石和雷鸣声中轰然倒地。火石和雷鸣声中轰然倒地。 楼龄仅楼龄仅1919年，曾是宁波的地标性建筑，又宣布其悲壮地“英年，曾是宁波的地标性建筑，又宣布其悲壮地“英 年早逝”，同时，还生产出约年早逝
4、”，同时，还生产出约5 5万吨污染环境的建筑垃圾。万吨污染环境的建筑垃圾。 一、应用背景一、应用背景 ：（1 1）建筑物英年早逝）建筑物英年早逝 建筑名称建筑名称 建成建成 时间时间 拆除拆除 时间时间 楼龄楼龄 建筑特点建筑特点 包头金融大厦包头金融大厦 19881988 2011.12011.1 2222 曾是包头的地标性建筑，地上曾是包头的地标性建筑，地上1313层，楼高层，楼高4848。 北京凯莱酒店北京凯莱酒店 19901990 2010.82010.8 2020 曾是北京第一批涉外四星级酒店，京城的地标性建曾是北京第一批涉外四星级酒店，京城的地标性建 筑，地上筑，地上1616层，高
5、层，高60m60m 南昌五湖大酒店南昌五湖大酒店 19971997 2010.22010.2 1313 曾是南昌的地标性建筑，四星级酒店，地上曾是南昌的地标性建筑，四星级酒店，地上2222层，层， 高高85.7m85.7m 沈阳夏宫沈阳夏宫 19941994 2009.22009.2 1515 曾是亚洲跨度最大的拱体建筑，曾入选沈阳十大景曾是亚洲跨度最大的拱体建筑，曾入选沈阳十大景 观、辽宁省五十景观，沈阳的地标性建筑之一。观、辽宁省五十景观，沈阳的地标性建筑之一。 无锡市第一人民医院综合楼无锡市第一人民医院综合楼 20002000 2008.42008.4 8 8 曾是无锡的高标准医院建筑，
6、地上曾是无锡的高标准医院建筑，地上2222层，高层，高98m98m 沈阳五里河体育场沈阳五里河体育场 19891989 2007.22007.2 1818 曾见证了中国男足挺进世界杯决赛圈的历史时刻曾见证了中国男足挺进世界杯决赛圈的历史时刻 青岛铁道大厦青岛铁道大厦 19911991 2007.12007.1 1616 曾是青岛的地标性建筑之一，带上曾是青岛的地标性建筑之一，带上2222层，高层，高73m73m 浙江大学湖滨校区教学主楼浙江大学湖滨校区教学主楼 19911991 2007.12007.1 1616 曾是杭州西湖周边最高的建筑，地上曾是杭州西湖周边最高的建筑，地上2020层，高层
7、，高67m67m 青岛大酒店青岛大酒店 19861986 2006.102006.10 2020 曾是山东省的地标性建筑，主楼地上曾是山东省的地标性建筑，主楼地上1919层，高层，高61m61m 重庆永川市渝西会展中心重庆永川市渝西会展中心 20002000 2005.82005.8 5 5 曾是永川市行政接待中心，城市的地标性建筑，地曾是永川市行政接待中心，城市的地标性建筑，地 上上1616层，高层，高56m56m 目前中国是世界上目前中国是世界上年新建建筑量最大的国家年新建建筑量最大的国家，每每 年年2020亿平方米亿平方米新建面积消耗了新建面积消耗了全世界全世界40%40%水泥和钢材，水
8、泥和钢材， 同时同时生产出全球最多生产出全球最多建筑垃圾建筑垃圾每年高达每年高达4 4亿吨，亿吨， 建筑垃圾数量已占到垃圾总量的建筑垃圾数量已占到垃圾总量的30304040。 欧美建筑平均寿命是欧美建筑平均寿命是8080年以上，我国建筑平均寿年以上，我国建筑平均寿 命却只有命却只有3030年。不及国标最低使用年限的年。不及国标最低使用年限的60%60%。 我国著名的中国工程院院士、清华大学我国著名的中国工程院院士、清华大学陈肇元陈肇元教教 授不无担忧地说：“授不无担忧地说：“短命建筑短命建筑的后果相当严重，的后果相当严重， 不仅造成社会资源的极大浪费，更对人类生存环境不仅造成社会资源的极大浪费
9、，更对人类生存环境 构成威胁。构成威胁。 （2 2）节能减排是国策）节能减排是国策 （3 3）钢材产量稳居世界第一：物质基础）钢材产量稳居世界第一：物质基础 我国曾经是一个严重缺钢的国家。我国曾经是一个严重缺钢的国家。 50506060岁左岁左 右的人大概都记得，右的人大概都记得，19581958年全民大炼钢铁，那时口年全民大炼钢铁，那时口 号是“号是“节约用钢、以木代钢节约用钢、以木代钢”。现今中国的钢产量”。现今中国的钢产量 已经接近已经接近7 7亿吨，建筑技术政策也从亿吨，建筑技术政策也从“限制用钢、“限制用钢、 节约用钢”节约用钢”过渡到过渡到“合理用钢、鼓励用钢”“合理用钢、鼓励用钢
10、”。 中国钢产量：世界都在关注中国钢铁工业“难中国钢产量：世界都在关注中国钢铁工业“难 以置信的产量”。以置信的产量”。 20112011年近年近7 7亿多吨，连续第亿多吨，连续第1515年年 钢产量居世界第一位钢产量居世界第一位， 建筑钢结构所用的各类板建筑钢结构所用的各类板 材、型材、线材及钢管的年产能力有大幅度的增长，材、型材、线材及钢管的年产能力有大幅度的增长， 基本能满足建设的需求。基本能满足建设的需求。 序号序号 年年 代代 钢的年产量（万吨）钢的年产量（万吨） 世界排名世界排名 1 1949 年年 15.38 26 2 1978 年年 3000 6 3 1996 年年 10124
11、 1 2011 年年 69553 1 4 按照一年按照一年 365 天计算，天计算，平均每天的钢产量平均每天的钢产量 190.5 万吨万吨 20112011年我国的钢产量比日本、美国等排名在第年我国的钢产量比日本、美国等排名在第 2 21010名国家的总和还要多，占到了全世界钢产量的名国家的总和还要多，占到了全世界钢产量的 45.5%45.5%，我国已是真正的钢铁大国。我国钢结构建筑我国已是真正的钢铁大国。我国钢结构建筑 的发展已奠定了强大的基础。的发展已奠定了强大的基础。 2011年世界钢产量排序2011年世界钢产量排序 695.5 107.6 86.272.2 68.7 68.5 44.3
12、35.3 35.2 34.1 28.7 22.7 18.1 15.8 15.6 13.1 139.58.88.1 0 100 200 300 400 500 600 700 800 中国 日本 美国 印度 俄罗斯 韩国 德国 乌克兰 巴西 土耳其 意大利 中国台湾 墨西哥 法国 西班牙 加拿大 伊朗 英国 波兰 比利时 前20名 产量（百万吨） 2011年世界钢产量排序2011年世界钢产量排序 695.5 107.6 86.2 72.268.768.5 44.3 35.335.234.1 0 100 200 300 400 500 600 700 800 中国日本美国印度俄罗斯韩国德国乌克兰巴
13、西土耳其 前10名 产量（百万吨） 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 二、钢结构的特点二、钢结构的特点 1 1、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；能好；塑性好：伸长率达塑性好：伸长率达2020 延性好，利于抗震延性好，利于抗震 2 2、材质均匀，安全可靠度高：材质均匀，安全可靠度高：符合各向同性力学假定符合各向同性力学假定 3 3、工厂化生产，工业化程度高，施工速度快；工厂化生产，工业化程度高，施工速度快； 4 4、密封性好：密封性好：采用焊接连接可以做到安全密封，能够应采用焊接连接可以做到安全密封，能够
14、应 用到气密性和水密性好的高压容器等用到气密性和水密性好的高压容器等 5 5、缺点：缺点：钢结构耐热不耐火；易锈蚀，耐腐性差；价格钢结构耐热不耐火；易锈蚀，耐腐性差；价格 相对较高；稳定问题相对较高；稳定问题 高：高：高层、超高层建筑结构及高耸结构高层、超高层建筑结构及高耸结构 大：大：大跨度空间建筑结构；网架网壳、索膜大跨度空间建筑结构；网架网壳、索膜 重：重：重型厂房、重型吊车结构重型厂房、重型吊车结构 特：特：高压密封性容器的管道钢结构高压密封性容器的管道钢结构 轻：轻：轻型钢结构轻型钢结构 三、钢材应用范围三、钢材应用范围 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 办
15、办 公公 层层 平平 面面 客客 房房 平平 面面 第第 8 8 层层 平平 面面 剖剖 面面 RC核心筒核心筒+外框型钢混凝土柱及钢柱，外框型钢混凝土柱及钢柱，88层，高层，高420m， 7度抗震设防度抗震设防 上海金茂大厦上海金茂大厦 8个钢个钢-混凝土组合柱混凝土组合柱 核心筒外伸钢桁架核心筒外伸钢桁架 香港中银大厦香港中银大厦 平面简图平面简图 钢骨混凝土角柱钢骨混凝土角柱 南立面巨型桁架南立面巨型桁架 美国世界贸易大厦美国世界贸易大厦 两座塔楼两座塔楼110110层的塔楼（层的塔楼（北楼高北楼高 417m417m，南楼高，南楼高415m415m ）组成，采）组成，采 用框筒体系。外圈
16、为密柱深梁型用框筒体系。外圈为密柱深梁型 框筒，由框筒，由240240根钢柱组成，柱距根钢柱组成，柱距 为为1.021.02米；内中核心区为米；内中核心区为4747根钢根钢 柱形成的框架；柱形成的框架； 撞机撞机1 1（首先撞击北楼）（首先撞击北楼） 撞机撞机2 2（约（约1818分钟撞击南楼）分钟撞击南楼） 倒塌瞬间倒塌瞬间 上海环球金融中心上海环球金融中心 RC核心筒核心筒+外伸桁架和巨型（型钢）柱外伸桁架和巨型（型钢）柱 (三重结构体系三重结构体系)， 101层，高层，高492m，7度抗震设防度抗震设防 核芯筒核芯筒 底部底部剪力墙剪力墙 位于芝加哥，是美国第三高度，位于芝加哥，是美国第
17、三高度，1969 年建成，年建成，100层，层，343.51米。结构型米。结构型 式为钢斜撑周边桁筒体系，在每个建式为钢斜撑周边桁筒体系，在每个建 筑立面形成巨大的筑立面形成巨大的X形斜向支撑。是形斜向支撑。是 世界最早的巨型钢桁架结构。世界最早的巨型钢桁架结构。 汉考克大厦汉考克大厦 “鸟巢”“鸟巢” 是游泳、跳水、花样游泳、水球等项目的比赛场馆，是游泳、跳水、花样游泳、水球等项目的比赛场馆， 是唯一一个政府指定以港澳台侨同胞捐资建设的奥是唯一一个政府指定以港澳台侨同胞捐资建设的奥 运场馆。建筑造型为“充满水的立方体”。运场馆。建筑造型为“充满水的立方体”。 建筑外形为正方形建筑外形为正方形
18、, , 平面：平面：177.338m177.338m177.338m177.338m， 高度：高度：30.588m30.588m。总用钢量：。总用钢量：6700t6700t。 “水立方”“水立方” “鸟巢”和“水立方”（卫星照片）鸟巢”和“水立方”（卫星照片） “水立方”还比概算节约投资水立方”还比概算节约投资1 1亿人民币，达到国际领先水平。亿人民币，达到国际领先水平。 荣获我国科学技术的最高荣誉荣获我国科学技术的最高荣誉国家科技进步一等奖国家科技进步一等奖 国家体育馆 体操（体操）、手球 屋盖呈波浪形，南北长屋盖呈波浪形，南北长144m144m，东西宽，东西宽114m114m，采用，采用
19、双向正交张弦结构，是目前世界上跨度最大的双双向正交张弦结构，是目前世界上跨度最大的双 向张弦结构。向张弦结构。 张弦梁结构张弦梁结构 上海浦东国际机场航站楼上海浦东国际机场航站楼 国家大剧院国家大剧院 东西长轴东西长轴212.2m212.2m，南北短轴，南北短轴143.64m143.64m，总高度，总高度46.28546.285。设计。设计 为法国巴黎机场公司安德鲁建筑师。为法国巴黎机场公司安德鲁建筑师。 索穹顶结构索穹顶结构 汉城奥运会体操馆汉城奥运会体操馆 亚特兰大佐治亚穹顶亚特兰大佐治亚穹顶 用钢量不到用钢量不到30 kg /m230 kg /m2 索穹顶结构索穹顶结构 西安变压器厂（西
20、安变压器厂（400t400t吊车）吊车） 重型厂房结构重型厂房结构 陕西铜川天然气公司陕西铜川天然气公司 1000立方米天然气球罐立方米天然气球罐 大连西太平洋石化有限公司大连西太平洋石化有限公司 1500立方米立方米CF-62钢球罐钢球罐 容器和其他构筑物容器和其他构筑物 轻钢结构轻钢结构 钢结构住宅钢结构住宅 钢结构构件类型分析钢结构构件类型分析 板壳单元：板壳单元：储液罐等容器，输油管等管道储液罐等容器，输油管等管道 拉索：拉索：索穹顶结构索穹顶结构 拉杆、压杆：拉杆、压杆：网架结构、桁架结构网架结构、桁架结构 弯：弯：钢梁钢梁 压（拉）弯：压（拉）弯：柱子柱子 第二节第二节 钢结构的设
21、计计算方法（自学）钢结构的设计计算方法（自学） 结构设计规范结构设计规范建筑结构可靠度设计统一标准建筑结构可靠度设计统一标准（ GB50068GB50068）规定：结构的可靠度应采用以）规定：结构的可靠度应采用以概率论概率论为基为基 础的础的极限状态设计方法分析确定极限状态设计方法分析确定。 钢结构和其他建筑结构一样，遵循“统一标准”要求钢结构和其他建筑结构一样，遵循“统一标准”要求 ，采用的也是以，采用的也是以概率论概率论为基础，用为基础，用分项系数分项系数表达的极表达的极 限状态设计方法。限状态设计方法。 极限状态设计方法极限状态设计方法，在其他课程（如钢混结构、建筑，在其他课程（如钢混结
22、构、建筑 荷载等），对此以作详细介绍，此课就不再讲述，认荷载等），对此以作详细介绍，此课就不再讲述，认 真进行复习。真进行复习。 通过复习应掌握以下概念：通过复习应掌握以下概念：结构的极限状态；结构的结构的极限状态；结构的 基本功能要求；结构的可靠度；失效概率；荷载及强基本功能要求；结构的可靠度；失效概率；荷载及强 度的标准值与设计值度的标准值与设计值。 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 根据教学大纲要求，课程只讲钢结构的根据教学大纲要求，课程只讲钢结构的基本构件、基基本构件、基 本原理部分，即前面六章内容本原理部分，即前面六章内容； 受受课时限制，不能课时限制，不能过多详解过多详解例题，一定要记好笔记例题，一定要记好笔记， 加强加强课前预习与课后复习；课前预习与课后复习； 多作习题与思考题，避免眼高手低。多作习题与思考题，避免眼高手低。 参考教材：参考教材： 1 1）夏志斌：钢结构）夏志斌：钢结构- -原理与设计，浙江大学原理与设计，浙江大学 2 2）沈祖炎）沈祖炎 陈扬骥陈扬骥 ：钢结构基本原理：钢结构基本原理 ，同济大学，同济大学
