鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)原理是建筑學(xué)和工程領(lǐng)域的重要組成部分，它涉及到使用各種材料來構(gòu)建結(jié)構(gòu)系統(tǒng)以承受荷載。永久荷載標(biāo)準(zhǔn)值在結(jié)構(gòu)構(gòu)件中的應(yīng)用是其中的關(guān)鍵概念之一，它指的是在建筑物的整個(gè)使用壽命期間，由于自然因素、使用條件或維護(hù)活動等引起的持續(xù)作用力。，，在鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中，永久荷載的標(biāo)準(zhǔn)值必須被考慮進(jìn)去，以確保結(jié)構(gòu)的安全性和耐久性。這些荷載包括自重、風(fēng)荷載、雪荷載、地震作用以及任何可能影響結(jié)構(gòu)的外部載荷。設(shè)計(jì)師需要通過分析這些荷載來確定其對結(jié)構(gòu)的影響，并據(jù)此計(jì)算所需的材料和構(gòu)造措施。，，鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)通常遵循一系列嚴(yán)格的規(guī)范和標(biāo)準(zhǔn)，如國際標(biāo)準(zhǔn)化組織（ISO）的相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)和美國機(jī)械工程師協(xié)會（ASME）的規(guī)定。這些標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定了如何評估和處理各種類型的荷載，以及如何確保結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)滿足安全要求。，，鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)原理中的永久荷載標(biāo)準(zhǔn)值應(yīng)用是一個(gè)復(fù)雜但至關(guān)重要的過程，它直接關(guān)系到建筑物的安全和功能。通過精確地計(jì)算和實(shí)施這些荷載，設(shè)計(jì)師可以確保結(jié)構(gòu)能夠有效地承受預(yù)期的負(fù)荷，從而延長其使用壽命并減少未來的維修成本。

鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)原理知識點(diǎn)總結(jié)

第一章：鋼結(jié)構(gòu)的特點(diǎn)

1. 強(qiáng)度高，塑性韌性好
   • 強(qiáng)度高適用于建造跨度大、高度高、承載重的結(jié)構(gòu)。
   • 韌性好適宜在動力荷載下工作，良好的耗能能力和延性，在地震區(qū)采用鋼結(jié)構(gòu)較為有利。
2. 重量輕
   • 鋼材容重大，強(qiáng)度高，建造的結(jié)構(gòu)比較輕。
   • 以同樣跨度承受同樣的荷載，鋼屋架的重量為鋼筋混凝土屋架的1/3-1/4，冷彎薄壁型鋼屋架甚至接近1/10。
   • 重量輕，可減輕基礎(chǔ)的負(fù)荷，降低地基、基礎(chǔ)部分的造價(jià)，同時(shí)還方便運(yùn)輸和吊裝。
3. 材質(zhì)均勻，和力學(xué)計(jì)算的假定比較符合
   • 鋼材內(nèi)部組織比較均勻，接近各向同性，在一定應(yīng)力幅度內(nèi)材料為彈性，因此，鋼結(jié)構(gòu)實(shí)際受力情況和工程力學(xué)計(jì)算結(jié)果比較符合，在計(jì)算中采用的經(jīng)驗(yàn)公式不多，從而計(jì)算上的不定性較小，計(jì)算結(jié)果比較可靠。
4. 制作簡便，施工工期短
   • 構(gòu)件一般工廠制作，施工機(jī)械化，準(zhǔn)確度和精密度皆較高。
   • 鋼結(jié)構(gòu)所有材料皆已軋制成各種型材，加工簡易而迅速。
   • 鋼構(gòu)件較輕，連接簡單，安裝方便，施工周期短。
5. 密閉性較好
   • 鋼材和焊接連接的水密性和氣密性較好，適宜建造密閉的板殼結(jié)構(gòu)，如高壓容器、油庫、氣柜、管道等。
6. 耐腐蝕性差
   • 鋼材容易銹蝕，對鋼結(jié)構(gòu)必須注意防護(hù)，特別是薄壁構(gòu)件。
   • 處于較強(qiáng)腐蝕性介質(zhì)內(nèi)的建筑物不宜采用鋼結(jié)構(gòu)。
   • 在設(shè)計(jì)中應(yīng)避免使結(jié)構(gòu)受潮、漏雨，構(gòu)造上應(yīng)盡量避免存在難于檢查、維修的死角。
7. 鋼材耐熱但不耐火
   • 鋼材受熱，溫度在200℃以內(nèi)，其主要性能（屈服點(diǎn)和彈性模量）下降不多。
   • 溫度超過200℃后，材質(zhì)變化較大，強(qiáng)度總趨勢逐步降低，還有蘭脆和徐變現(xiàn)象。
   • 達(dá)600℃時(shí)，鋼材進(jìn)入塑性狀態(tài)已不能承載。
   • 設(shè)計(jì)規(guī)定鋼材表面溫度超過150℃后即需加以隔熱防護(hù)，有防火要求者，更需按相應(yīng)規(guī)定采取隔熱保護(hù)措施。
8. 鋼材的低溫脆性
   • 鋼結(jié)構(gòu)在低溫等條件下，可能發(fā)生脆性斷裂。
   • 還有厚板的層狀撕裂，應(yīng)予以重視。

第二章：鋼結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)方法

1. 結(jié)構(gòu)必須滿足的功能
   • 承受正常施工和正常使用時(shí)可能出現(xiàn)的各種情況：荷載、溫度變化、基礎(chǔ)不均勻沉降、地震作用等。
   • 偶然事件發(fā)生時(shí)及發(fā)生后保持必需的整體穩(wěn)定性。
2. 概率極限狀態(tài)設(shè)計(jì)方法
   • 極限狀態(tài)：當(dāng)結(jié)構(gòu)或其組成部分超過某一特定狀態(tài)就不能滿足設(shè)計(jì)規(guī)定的某一功能要求時(shí)，此特定狀態(tài)就稱為該功能的極限狀態(tài)。
   • 結(jié)構(gòu)的極限狀態(tài)可以分為下列兩類：
     • 承載能力極限狀態(tài)：對應(yīng)于結(jié)構(gòu)或結(jié)構(gòu)構(gòu)件達(dá)到最大承載能力或是出現(xiàn)不適于繼續(xù)承載的變形，包括傾覆、強(qiáng)度破壞、疲勞破壞、喪失穩(wěn)定、結(jié)構(gòu)變?yōu)闄C(jī)動體系或出現(xiàn)過度的塑性變形。
     • 正常使用極限狀態(tài)：對應(yīng)于結(jié)構(gòu)或結(jié)構(gòu)構(gòu)件達(dá)到正常使用或耐久性能的某項(xiàng)規(guī)定限值，包括出現(xiàn)影響正常使用或影響外觀的變形，出現(xiàn)影響正常使用或耐久性能的局部損壞以及影響正常使用的振動。
3. 結(jié)構(gòu)的功能函數(shù)
   • $S$ 是隨機(jī)變量，其函數(shù) $Z$ 也是一個(gè)隨機(jī)變量。
   • 在實(shí)際工程中，可能出現(xiàn)下列三種情況：
     • 結(jié)構(gòu)處于失效狀態(tài)。
   • 結(jié)構(gòu)的可靠度：結(jié)構(gòu)在規(guī)定的時(shí)間內(nèi)，在規(guī)定的條件下，完成預(yù)定功能的概率。
   • 結(jié)構(gòu)的失效概率：結(jié)構(gòu)失效率 $P_f$ 與結(jié)構(gòu)可靠度 $P_R$ 的關(guān)系為 $P_R = 1 - P_f$。
4. 設(shè)計(jì)表達(dá)式
   • 鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范：除疲勞計(jì)算外，采用以概率理論為基礎(chǔ)的極限狀態(tài)設(shè)計(jì)方法，用分項(xiàng)系數(shù)的設(shè)計(jì)表達(dá)式進(jìn)行計(jì)算。
   • 設(shè)計(jì)表達(dá)式：
     • 承載能力極限狀態(tài)荷載效應(yīng)的基本組合按下列設(shè)計(jì)表達(dá)式中最不利值確定：
       • 可變荷載效應(yīng)控制的組合：$$\gamma_0 S_d = \gamma_G S_{Gk} + \gamma_Q S_{Q1k} + \sum_{i=2}^n \psi_i \gamma_Q S_{Qik}$$
       • 永久荷載效應(yīng)控制的組合：$$\gamma_0 S_d = \gamma_G' S_{Gk} + \gamma_Q S_{Q1k}$$
     • 其中：
       • $\gamma_0$：結(jié)構(gòu)重要性系數(shù)
       • $\gamma_G$：永久荷載分項(xiàng)系數(shù)
       • $\gamma_Q$：可變荷載分項(xiàng)系數(shù)
       • $S_{Gk}$：永久荷載標(biāo)準(zhǔn)值在結(jié)構(gòu)構(gòu)件截面或連接中產(chǎn)生的應(yīng)力
       • $S_{Q1k}$：起控制作用的第一個(gè)可變荷載標(biāo)準(zhǔn)值在結(jié)構(gòu)構(gòu)件截面或連接中產(chǎn)生的應(yīng)力
       • $S_{Qik}$：其他第 $i$ 個(gè)可變荷載標(biāo)準(zhǔn)值在結(jié)構(gòu)構(gòu)件截面或連接中產(chǎn)生的應(yīng)力
       • $\gamma_G'$：當(dāng)永久荷載效應(yīng)對結(jié)構(gòu)構(gòu)件的承載力不利時(shí)取1.2，但對由永久荷載效應(yīng)控制的組合則取1.35。