个人介绍
钢结构抗震设计及稳定分析的合理方法

主讲教师:

教师团队:共1

  • 沈祖炎
学校: 中国工程院
专业大类: 土木工程
开课专业: 结构工程

以钢材制作为主的结构,是主要的建筑结构类型之一。钢材的特点是强度高、自重轻、整体刚性好、变形能力强,故用于建造大跨度和超高、超重型的建筑物特别适宜;材料匀质性和各向同性好,属理想弹性体,最符合一般工程力学的基本假定;材料塑性、韧性好,可有较大变形,能很好地承受动力荷载;建筑工期短;其工业化程度高,可进行机械化程度高的专业化生产。本系列主要介绍了高层钢结构分析及设计理论、网壳结构分析理论及工程实践、新型的钢管桁架结构节点等。

教师团队

沈祖炎

职称:院士

单位:中国工程院

春秋五十载 执手钢结构

钢结构还在不断上升期,对我们也是重要机遇期,我的身体还很好,愿意与年轻同志一道,将钢结构的应用研究领域继续向前推进。

沈祖炎院士,钢结构专家。出生于浙江省杭州市。1955年毕业于同济大学,获学士学位,1966年同济大学结构理论专业研究生毕业。曾任同济大学副校长、中国钢结构协会结构稳定与疲劳协会副理事长。现任同济大学土木工程防灾研究中心、同济大学教授、博士生导师。2005年当选为中国工程院院士。

成果荣誉

  • “高层建筑钢结构成套技术”获1993年国家科技进步二等奖

  • “新型空间结构的强度、稳定性和动力性能的研究”获1996年国家科技进步三等奖

  • 作为技术负责人编制的“冷弯薄壁型钢结构技术规范”获1990年国家科技进步三等奖

  • 主持的“空间网格结构的稳定性、极限承载力及合理形体的研究”获1990年国家教委科技进步一等奖

  • “双向压弯构件弹塑性稳定及压弯构件相关公式的研究”获1985年国家教委科技进步二等奖

  • “空间网架结构关键技术研究”获1996年上海市科技进步二等奖

  • 参与的“钢结构框架体系分析理论与计算机辅助设计”获2002年教育部科技进步一等奖

  • 《高层建筑钢-混凝土混合结构设计规程》及其科学研究与工程实践基础”获2004年上海市科技进步二等奖

  • “浦东国际机场航站楼大跨度预应力钢屋盖的试验研究”、“上海大剧院屋盖钢结构设计与研究”及“上海体育场马鞍型环状大悬挑钢管空间屋盖结构研究”分别获2000、1999及1998年上海市科技进步二等奖

  • 上海广播电视塔地震工程试验研究”获1994年建设部科技进步二等奖。

  • 在教改方面,主持的“土建类专业人才培养方案及教学内容体系改革的研究与实践”获2001年国家级教学成果二等奖。

著作


中国“钢”

以钢材制作为主的结构,是主要的建筑结构类型之一。

中国虽然早期在铁结构方面有卓越的成就,但由于2000多年的封建制度的束缚,科学不发达,因此,长期停留于铁制建筑物的水平。直到19世纪末,我国才开始采用现代化钢结构。

新中国成立后,钢结构的应用有了很大的发展,不论在数量上或质量上都远远超过了过去。在全国各地已经建造了许多规模巨大而且结构复杂的钢结构厂房、大跨度钢结构民用建筑及铁路桥梁等,我国的人民大会堂钢屋架,北京和上海等地的体育馆的钢网架,陕西秦始皇兵马佣陈列馆的三铰钢拱架和北京的鸟巢等。

钢结构建筑的多少,标志着一个国家或一个地区的经济实力和经济发达程度。进入2000年以后,我国国民经济显著增长,国力明显增强,钢产量成为世界大国,在建筑中提出了要“积极、合理地用钢”,从此甩掉了“限制用钢”的束缚,钢结构建筑在经济发达地区逐渐增多。特别是2008年前后,在奥运会的推动下,出现了钢结构建筑热潮,强劲的市场需求,推动钢结构建筑迅猛发展,建成了一大批钢结构场馆、机场、车站和高层建筑,其中,有的钢结构建筑在制作安装技术方面具有世界一流水平,如奥运会国家体育场等建筑。

奥运会后,钢结构建筑得到普及和持续发展,钢结构广泛应用到建筑、铁路、桥梁和住宅等方面,各种规模的钢结构企业数以万计,世界先进的钢结构加工设备基本齐全,还有我们自行研制开发的弯扭构件加工设备和方法,数百家钢结构企业的加工制作水平具有世界先进水平。近几年,钢产量每年多达6亿多吨,钢材品种完全能满足建筑需要。钢结构设计规范、钢结构材料标准、钢结构工程施工质量验收规范、以及各种专业规范和企业工法基本齐全。

“大铁屋”吸睛无数

抗震等级

抗震等级是设计部门依据国家有关规定,按“建筑物重要性分类与设防标准”,根据烈度、结构类型和房屋高度等,而采用不同抗震等级进行的具体设计。

抗震等级划分为四级,以表示其很严重、严重、较严重及一般的四个级别。在中国建筑业中,已经开始严格执行这个等级标准。


里氏震级

      里氏震级原先仅是为了研究美国加州地区发生的地震而设计的,并用伍德-安德森扭力式地震仪(Wood-Anderson torsion seismometer)测量。里克特设计此标度的目的是区分当时加州地区发生的大量小规模地震和少量大规模地震,而灵感则来自天文学中表示天体亮度的星等。

      为了使结果不为负数,里克特定义在距离震中100千米处之观测点地震仪记录到的最大水平位移为1微米(这也是伍德-安德森扭力式地震仪的最大精度)的地震作为0级地震。按照这个定义,如果距震中100千米处的伍德-安德森扭力式地震仪测得的地震波振幅为1毫米(10^3微米)的话,则震级为里氏3级。里氏震级并没有规定上限或下限。现代精密的地震仪经常记录到规模为负数的地震。

      由于当初设计里氏震级时所使用的伍德-安德森扭力式地震仪的限制,近震规模 ML 若大于约6.8或观测点距离震中超过约600千米便不适用。后来研究人员提议了一些改进,其中面波震级和体波震级最为常用。

震级与能量

      改进后的里氏震级直接反映地震释放的能量。其中级能量2.0×10^13尔格(2.0×10^6焦耳),按几何级数递加,每级相差31.6倍(准确地说是根下1000倍,即差两级能量差1000倍)。

      目前世界上已测得的最大震级为里氏9.5级(1960年智利大地震)。另外引发2004年印度洋海啸的地震美国一监测机构称里氏震级为9.0级。

      中国把地震划分为六级:小地震3级,有感地震3-4.5级,中强地震4.5-6级,强烈地震6-7级,大地震7-8级,大于8级的为巨大地震。

世界著名钢结构建筑

巴黎埃菲尔铁塔  

埃菲尔铁塔是一座于1889年建成位于法国巴黎战神广场上的镂空结构铁塔,高300米,天线高24米,总高324米。

该塔塔身为钢架镂空结构,有海拔57米、115米和274米的三层平台可供游览,第四层平台海拔300米,设气象站。顶部架有天线,为巴黎电视中心。从地面到塔顶装有电梯和阶梯,710级阶梯。
  据了解,铁塔使用了1500多根巨型预制梁架、150万颗铆钉、12000个钢铁铸件,总重7000吨,由250个工人花了17个月建成。

纽约帝国大厦

帝国大厦是一栋超高层的现代化办公大楼,它和自由女神像一起被称为纽约的标志。地上建筑有381米高的帝国大厦,自1931年以来,雄踞世界最高建筑的宝座达40年之久,直到1971年才被世贸中心超过。

上世纪30年代,建筑师设法增加了一节200英尺高的圆塔,使帝国大厦的高度为1250英尺。这座摩天大楼只用了410天就建成,也可算是建筑史上的奇迹。在很长一段时间里,帝国大厦一直是世界最高的楼房。

旧金山金门大桥

金门大桥横跨南北,将旧金山市与Marin县连结起来。花费四年多时间修建的这座桥是世界上最漂亮的结构之一。它已不是世界上最长的悬索桥,但它却是最著名的。

金门大桥的巨大桥塔高227米,每根钢索重6412公吨,由27000根钢丝绞成。1933年1月始建,1937年5月首次建成通车。钢塔耸立在大桥南北两侧,高342米,其中高出水面部分为227米,相当于一座70层高的建筑物。塔的顶端用两根直径各为92.7厘米、重2.45万吨的钢缆相连,钢缆中点下垂,几乎接近桥身,钢缆和桥身之间用一根根细钢绳连接起来。资料显示,钢塔之间的大桥跨度达1280米,为世界所建大桥中罕见的单孔长跨距大吊桥之一。

悉尼歌剧院

悉尼歌剧院整个建筑占地1.84公顷,长183米,宽118米,高67米,相当于20层楼的高度。它的外观为三组巨大的壳片,耸立在一南北长186米、东西最宽处为97米的现浇钢筋混凝土结构的基座上。
  歌剧院整个分为三个部分:歌剧厅、音乐厅和贝尼朗餐厅。歌剧厅、音乐厅及休息厅并排而立,建在巨型花岗岩石基座上,各由4块巍峨的大壳顶组成。
  据称,歌剧院的音乐厅最特别之处,就是位于音乐厅正前方,由澳洲艺术家Ronald Sharp所设计建造的大管风琴。这个大管风琴由10,500个风管组成,号称是全世界最大的机械木连杆风琴,此外,整个音乐厅建材使用均为澳洲木材,忠实呈现澳洲自有的风格。

鸟巢

 国家体育场坐落于奥林匹克公园建筑群的中央位置,地势略微隆起。它如同巨大的容器。高低起伏的波动的基座缓和了容器的体量,而且给了它戏剧化的弧形外观。汇聚成网格状--就如同一个由树枝编织成的鸟巢。在满足奥运会体育场所有的功能和技术要求的同时,设计上并没有被那些类同的过于强调建筑技术化的大跨度结构和数码屏幕所主宰。体育场的空间效果新颖激进,但又简洁古朴,从而为2008年奥运会创造了独一无二而又史无前例的地标性建筑。 

微课堂

                                                                   扫一扫,随身学习!

参考教材



课程评价

教学资源
课程章节 | 文件类型   | 修改时间 | 大小 | 备注
1.1 钢结构的历史
文档
.ppt
2014-02-10 10.45MB
1.2 钢结构优缺点
视频
.mp4
2014-02-10 23.96MB
1.3 钢结构发展前景
文档
.doc
2014-02-10 31.50KB
2 钢结构抗震设计的合理方法
视频
.mp4
2013-11-14 11.57MB
2.1 我国建筑抗震设计方法的历史沿革
视频
.mp4
2014-02-10 67.59MB
 
视频
.mp4
2014-02-10 60.45MB
 
视频
.mp4
2014-02-10 31.32MB
2.3 建筑抗震设计理念必须重新定位
视频
.mp4
2014-02-10 16.24MB
2.4 建筑抗震设计的合理方法
视频
.mp4
2014-02-10 18.40MB
2.5 根据延性水平合理确定地震作用折减系数
视频
.mp4
2014-02-10 58.67MB
 
文档
.pptx
2014-02-10 600.18KB
2.6 保证延性水平的几个关键措施
视频
.mp4
2014-02-10 32.48MB
 
文档
.pptx
2014-02-10 453.83KB
 
文档
.pptx
2014-02-10 833.17KB
2.7 必须进行罕遇地震作用下的弹塑性分析验算
视频
.mp4
2014-02-10 7.92MB
 
文档
.pptx
2014-02-10 730.20KB
2.8 钢结构抗震设计的合理方法小结
视频
.mp4
2014-02-10 7.92MB
3 钢结构稳定分析的合理方法
视频
.mp4
2013-11-15 3.05MB
3.1 现行规程的分析方法—传统方法
视频
.mp4
2014-02-10 17.86MB
3.2 传统方法存在的主要问题
视频
.mp4
2014-02-10 9.38MB
3.3 稳定极限承载力计算的合理方法
视频
.mp4
2014-02-10 31.94MB
 
文档
.pptx
2014-02-10 220.71KB
3.4 稳定极限承载力计算的合理方法算例
视频
.mp4
2014-02-10 38.05MB
 
文档
.pptx
2014-02-10 558.06KB
 
视频
.mp4
2014-02-10 23.38MB
 
文档
.pptx
2014-02-10 532.79KB
3.5 稳定极限承载力的验算公式建议
视频
.mp4
2014-02-10 51.53MB
 
文档
.pptx
2014-02-10 942.73KB
3.6 稳定极限承载力的验算公式建议算例
视频
.mp4
2014-02-10 13.01MB
 
文档
.pptx
2014-02-10 497.44KB
3.7 小结
视频
.mp4
2014-02-10 5.30MB
5 沈院士寄语
视频
.mp4
2014-02-10 5.85MB
提示框
提示框
确定要报名此课程吗?
确定取消

京ICP备10040544号-2

京公网安备 11010802021885号