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Crane收集钢结构教程第一章第一章概述概述第二章第二章建筑钢材建筑钢材第三章第三章钢结构的连接钢结构的连接第四章第四章轴心受力构件轴心受力构件第五章第五章梁(受弯构件)梁(受弯构件)第六章第六章拉弯与压弯构件拉弯与压弯构件Crane收集欢迎大家交流Crane收集第一章绪论第一节第一节钢结构的特点与应用钢结构的特点与应用第二节第二节钢结构的设计原理与方法钢结构的设计原理与方法第三节第三节钢结构的发展钢结构的发展第四节第四节钢结构课程的学习方法钢结构课程的学习方法Crane收集第一节钢结构的特点及应用一、钢结构的特点Crane收集强度高、重量轻钢与混凝土、木材相比,虽然质量密度较钢与混凝土、木材相比,虽然质量密度较大,但其屈服点较混凝土和木材要高得多,大,但其屈服点较混凝土和木材要高得多,其质量密度与屈服点的比值相对较低。
在其质量密度与屈服点的比值相对较低。
在承载力相同的条件下,钢结构与钢筋混凝承载力相同的条件下,钢结构与钢筋混凝土结构、木结构相比,构件较小,重量较土结构、木结构相比,构件较小,重量较轻,便于运输和安装。
轻,便于运输和安装。
Crane收集质地均匀,塑性和韧性好钢材质地均匀,各向同性,弹性模量大,钢材质地均匀,各向同性,弹性模量大,有良好的塑性和韧性,为理想的弹塑性体,有良好的塑性和韧性,为理想的弹塑性体,完全符合目前所采用的计算方法和基本理完全符合目前所采用的计算方法和基本理论。
论。
Crane收集生产、安装工业化程度高,施工周期短钢结构生产具备成批大件生产和高度准确钢结构生产具备成批大件生产和高度准确性的特点,可以采用工厂制作、工地安装性的特点,可以采用工厂制作、工地安装的施工方法,所以其生产作业面多,可缩的施工方法,所以其生产作业面多,可缩短施工周期,进而为降低造价、提高效益短施工周期,进而为降低造价、提高效益创造条件。
创造条件。
Crane收集密闭性能好由于焊接结构可以做到完全密封,一些要由于焊接结构可以做到完全密封,一些要求气密性和水密性好的高压容器、大型油求气密性和水密性好的高压容器、大型油库、气柜、管道等板壳结构都采用钢结构。
库、气柜、管道等板壳结构都采用钢结构。
Crane收集抗震及抗动力荷载性能好钢结构因自重轻、质地均匀,具有较好的钢结构因自重轻、质地均匀,具有较好的延性,因而抗震及抗动力荷载性能好。
延性,因而抗震及抗动力荷载性能好。
Crane收集具有一定的耐热性温度在温度在250以内,钢的性质变化很小,温以内,钢的性质变化很小,温度达到度达到300以上,强度逐渐下降,达到以上,强度逐渐下降,达到450650时,强度降为零。
因此,钢结时,强度降为零。
因此,钢结构可用于温度不高于构可用于温度不高于250的场合。
在自身的场合。
在自身有特殊防火要求的建筑中,钢结构必须用有特殊防火要求的建筑中,钢结构必须用耐火材料予以维护。
当防火设计不当或者耐火材料予以维护。
当防火设计不当或者当防火层处于破坏的状况下,有可能将产当防火层处于破坏的状况下,有可能将产生灾难性的后果。
生灾难性的后果。
Crane收集远眺纽约曼哈顿世贸大楼远眺纽约曼哈顿世贸大楼Crane收集绝绝版版纽纽约约世世贸贸中中心心双双子子塔塔Crane收集撞击下的世界贸易中心撞击下的世界贸易中心美国东部时间美国东部时间2001年年9月月11日上午日上午8时时45分,一架起飞重量达分,一架起飞重量达160吨的波音吨的波音767型飞型飞机,直接撞击纽约世界贸易中心北塔;机,直接撞击纽约世界贸易中心北塔;18分分钟后,又一架起飞重量为钟后,又一架起飞重量为100吨的波音吨的波音757型型飞机,几乎拦腰撞击世界贸易中心南塔。
假飞机,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种机型的速度是1000千米千米/小时,而且以恐怖小时,而且以恐怖分子执意为之的心理,这个速度已是下限,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?
冲量究竟有多少呢?
Crane收集根据动量的计算公式根据动量的计算公式P=mv,m是质点的质量,是质点的质量,v是该质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:
体对障碍物碰撞的现象,我们先看看有关数据:
一、一、北塔所承受北塔所承受767型飞机撞击的动量型飞机撞击的动量m=1601000=160000(千克)(千克)v=(10001000)3600277.8米米/秒秒P=mv=160000277.8=44448000千克千克米米/秒秒二、二、南塔所承受南塔所承受757型飞机撞击的动量型飞机撞击的动量m=1001000=100000(千克)(千克)v=(10001000)3600277.8米米/秒秒P=mv=100000277.8=27780000千克千克米米/秒秒以上数据之巨,可见飞机每一次撞击的力量都是致以上数据之巨,可见飞机每一次撞击的力量都是致命的,所以有物理学家说,这种撞击与爆炸,可达命的,所以有物理学家说,这种撞击与爆炸,可达1000吨烈性炸药当量,应该是可信的。
吨烈性炸药当量,应该是可信的。
Crane收集南北塔是筒中筒结构,核心是南北塔是筒中筒结构,核心是47个电梯井个电梯井(因分段设置,(因分段设置,47个电梯井可容个电梯井可容104部电梯)部电梯),外围是钢柱排列,外围是钢柱排列,9层以下的承重外柱间距层以下的承重外柱间距为为3米,米,9层以上承重外柱间距为层以上承重外柱间距为1.016米,标米,标准层窗宽仅准层窗宽仅0.55米,如此密植的钢铁森林,米,如此密植的钢铁森林,于极高速撞击之下,两架飞机还是全都没入于极高速撞击之下,两架飞机还是全都没入其腹部,甚至撞击南塔那架还穿透整座进深其腹部,甚至撞击南塔那架还穿透整座进深达达63.5米的大厦,撞击力量之巨,威力之大,米的大厦,撞击力量之巨,威力之大,实在令人悚然。
实在令人悚然。
但是,事实上,世界贸易中心却经受住但是,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,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。
并不是坍塌的决定因素。
Crane收集烈火中的世界贸易中心烈火中的世界贸易中心撞击两塔的波音撞击两塔的波音767型或型或757型飞机,如果机体直型飞机,如果机体直径约计径约计10米的话,也就是说,世界贸易中心北塔的米的话,也就是说,世界贸易中心北塔的80层左右,南塔的层左右,南塔的60层左右,在飞机的质量与速度层左右,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。
的撞击下,应该各有三层都处于被飞机蹿通的状态。
而且而且767机型满挂油料是机型满挂油料是45吨,吨,757机型为机型为30吨,这吨,这些油料霎时倾倒其中,可从具体数据看其惨烈之状。
些油料霎时倾倒其中,可从具体数据看其惨烈之状。
世界贸易中心边长世界贸易中心边长=63.5米米世界贸易中心每层的建筑面积世界贸易中心每层的建筑面积=63.563.54032平平方米方米如果除开间隔墙体所占面积,还有一般占摩天大如果除开间隔墙体所占面积,还有一般占摩天大厦建筑面积达厦建筑面积达1/51/4的电梯井的面积,也就是说,的电梯井的面积,也就是说,在在3000平方米不到的面积里,浇灌了平方米不到的面积里,浇灌了4530吨的高吨的高燃值的油料在燃烧(南塔有一部分溢出)。
燃值的油料在燃烧(南塔有一部分溢出)。
Crane收集我们可以估量,以液态燃油的漫溢性质,这数十吨燃我们可以估量,以液态燃油的漫溢性质,这数十吨燃油所产生的热量,或可足以把受撞击层变成熔炉,兼油所产生的热量,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,高达大的烟囱。
同时,高达1000的温度,钢结构都易的温度,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。
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。
体,燃烧中必然夹杂着爆炸,这更是致命的。
因此,火,火,火,才是世界贸易中心殒落的决因此,火,火,火,才是世界贸易中心殒落的决定因素。
定因素。
Crane收集大厦被撞击后,那里面被飞机蹿空的三层,大厦被撞击后,那里面被飞机蹿空的三层,其核心部位其核心部位电梯井已失去作用(有部分电梯井已失去作用(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万吨计,加上租赁方的什物就远不止这个数了),在有个数了),在有10米高的空间盈余下,夹着米高的空间盈余下,夹着9.8米米/秒的加速度作自由落体坠落,重力之秒的加速度作自由落体坠落,重力之下,势如破竹。
下,势如破竹。
Crane收集在这里,燃烧的高温致使被飞机冲力撞在这里,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,重力在加速度作用下,以雷霆万钧之势,造成了世界贸易中心遇袭后的必然结果造成了世界贸易中心遇袭后的必然结果坍塌。
所以,世界贸易中心只能是坍塌。
所以,世界贸易中心只能是坍塌,而不是倒塌。
坍塌,而不是倒塌。
Crane收集钢结构抗腐蚀性较差钢结构的最大缺点是易于锈蚀。
新建造的钢结构的最大缺点是易于锈蚀。
新建造的钢结构一般都需仔细除锈、镀锌或刷涂料。
钢结构一般都需仔细除锈、镀锌或刷涂料。
以后隔一定时间又要重新刷涂料,维护费以后隔一定时间又要重新刷涂料,维护费用较高。
目前国内外正在发展不易锈蚀的用较高。
目前国内外正在发展不易锈蚀的耐候钢,可大量节省维护费用,但还未能耐候钢,可大量节省维护费用,但还未能广泛采用。
广泛采用。
Crane收集二、钢结构的应用钢结构通常用于高层、大跨度、体型复杂、钢结构通常用于高层、大跨度、体型复杂、荷载或吊车起重量大、有较大振动、高温荷载或吊车起重量大、有较大振动、高温车间、密封性要求高、要求能活动或经常车间、密封性要求高、要求能活动或经常装拆的结构。
直观的说:
大厦、体育馆、装拆的结构。
直观的说:
大厦、体育馆、歌剧院、大桥、电视塔、仓棚、工厂、住歌剧院、大桥、电视塔、仓棚、工厂、住宅和临时建筑等。
这是和钢结构自身的特宅和临时建筑等。
这是和钢结构自身的特点相一致的。
点相一致的。
Crane收集钢结构的应用11、重型结构及大跨度建筑结构;、重型结构及大跨度建筑结构;22、多层、高层及超高层建筑结构;、多层、高层及超高层建筑结构;33、轻钢结构;、轻钢结构;44、塔桅等高耸结构;、塔桅等高耸结构;55、钢混凝土组合结构。
、钢混凝土组合结构。
Crane收集钢结构的应用钢结构通常有框架、平面钢结构通常有框架、平面(木行木行)架、网架架、网架(壳)、索膜、轻钢、塔桅等结构型式。
(壳)、索膜、轻钢、塔桅等结构型式。
Crane收集1、厂房钢结构厂房钢结构一般指重型、大型车间的承重厂房钢结构一般指
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