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钢结构设计原理小班讨论课2013.09钢结构的设计方法一.基本术语永久荷载：在结构使用期间，其值不随时间变化，或其变化与平均值相比可以忽略不计，或其变化是单调的并能趋于限值的荷载。可变荷载：在结构使用期间，其值随时间变化，且其变化与平均值相比不可以忽略不计的荷载。偶然荷载：在结构设计使用年限内不一定出现，而一旦出现其量值很大，且持续时间很短的荷载。荷载代表值：设计中用以验算极限状态所采用的荷载量值，例如标准值、组合值、频遇值和准永久值。设计基准期：为确定可变荷载代表值而选用的时间参数。钢结构设计方法标准值：荷载的基本代表值，为设计基准期内最大荷载统计分布的特征值（例如均值、众值、中值或某个分位值）。组合值：对可变荷载，是组合后的荷载效应在设计基准期内的超越概率，能与该荷载单独出现时的相应概率趋于一致的荷载值；或使组合后的结构具有统一规定的可靠指标的荷载值。频遇值：对可变荷载，在设计基准期内，其超越的总时间为规定的较小比率或超越频率为规定频率的荷载值。准永久值：对可变荷载，在设计基准期内，其超越的总时间约为设计基准期一半的荷载。荷载设计值：荷载代表值与荷载分项系数的乘积。钢结构设计方法荷载组合：按极限状态设计时，为保证结构的可靠性而对同时出现的各种荷载设计值的规定。基本组合：承载能力极限状态计算时，永久荷载和可变荷载的组合。偶然组合：承载能力极限状态计算时永久荷载、可变荷载和一个偶然荷载的组合，以及偶然事件发生后受损结构整体稳固性验算时永久荷载与可变荷载的组合。标准组合：正常使用极限状态计算时，采用标准值或组合值为荷载代表值的组合。频遇组合，准永久组合。钢结构设计方法二.概率极限状态设计法1.承载能力极限状态对于承载能力极限状态，应按荷载的基本组合或偶然组合计算荷载组合的效应设计值，并应采用下列设计表达式进行设计：γ0Sd≤Rd2.正常使用极限状态对于正常使用极限状态，应根据不同的设计要求，采用荷载的标准组合、频遇组合或准永久组合，并应按下列设计表达式进行设计：Sd≤C注意：钢结构只考虑荷载的标准组合（正常使用极限状态）3.容许应力设计法以经验为主，表达式σ≤[σ]。注意：疲劳验算采用容许应力设计方法。钢结构连接一.焊缝连接1.对接焊缝对接焊缝主要用于对接连接和T形连接中。需要注意以下几点：1）在焊缝的起灭弧处，根据设不设置引弧板考虑折减不折减焊缝计算长度。2）一级和二级对接焊缝强度设计值与钢材相同，焊缝不必再行计算。三级对接焊缝抗拉强度为响应钢材的85%，需进行计算。3）复杂受力作用下根据下式验算。221131.1wtf钢结构连接例题1：承受轴心拉力的钢板，采用Q235钢，宽度B=200mm，如图所示，恒载标准值NGK=60kN（γG=1.2）,活载标准值NQK=300kN(γQ=1.4),钢板上有一垂直于钢板轴线的对接焊缝，焊条为E43型，手工焊。试求下列三种情况是否满足承载力要求：1）焊缝质量为二级，采用引弧板施焊，钢板厚度t=12mm;2)焊缝质量为三级，采用引弧板施焊，钢板厚度t=14mm;3)焊缝质量为三级，不采用引弧板施焊,钢板厚度t=14mm。钢结构连接【解】：钢板所受轴心拉力设计值为(1)焊缝质量为二级，采用引弧板施焊查表得=215N/mm2。采用引弧板lw=B(2)焊缝质量为三级，采用引弧板施焊=185N/mm2。采用引弧板lw=B1.2601.4300492(kN)KKGGQQNNN32249210205.0(N/mm)215N/mm()20012wtwNflt满足要求32249210175.7(N/mm)185N/mm()20014wtwNflt满足要求wtfwtf钢结构连接(3)焊缝质量为三级，不采用引弧板施焊=185N/mm2。不采用引弧板lw=B-2t=200-2×14=172(mm)wtf32249210204.3(N/mm)185N/mm()17214wtwNflt不满足要求钢结构连接2.直角角焊缝直角角焊缝计算时需要注意的几点：1）构造要求：（hfmax,hfmin,lwmax,lwmin,搭接连接要求）2）计算公式：3）注意起灭弧引起的焊缝长度的减少22(),1.22fwfffff其中例题2：如图所示为承受轴力的角钢构件的节点角焊缝连接。构件重心至角钢背的距离e1=38.2mm。钢材为Q235-B，手工焊，E43型焊条。构件承受由静力荷载产生的...