金屬結(jié)構(gòu)主講人：龔艷玲機(jī)電工程學(xué)院聯(lián)系電話一章概論

主要內(nèi)容：金屬結(jié)構(gòu)力學(xué)模型的建立、載荷計(jì)算和載荷組合。結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的基本準(zhǔn)則及金屬結(jié)構(gòu)的連接方法及其計(jì)算。金屬結(jié)構(gòu)的基本構(gòu)件----柱、梁的設(shè)計(jì)計(jì)算方法。

龍門起重機(jī)、輪式起重機(jī)、液壓挖掘機(jī)的主要金屬結(jié)構(gòu)的構(gòu)造和設(shè)計(jì)計(jì)算方法。學(xué)習(xí)要求：上課認(rèn)真、課后復(fù)習(xí)、按時(shí)完成作業(yè)王金諾等.起重運(yùn)輸機(jī)金屬結(jié)構(gòu).中國鐵道出版社2001高秀云等.金屬結(jié)構(gòu).化學(xué)工業(yè)出版社2006徐克晉.

金屬結(jié)構(gòu).機(jī)械工業(yè)出版社1993鄭惠強(qiáng).金屬結(jié)構(gòu).

同濟(jì)大學(xué)出版社1996劉鴻文.

高等材料力學(xué).

高等教育出版社1985參考教材：課程涉及的知識(shí)：經(jīng)典力學(xué)：材料力學(xué)、結(jié)構(gòu)力學(xué)、彈性力學(xué)材料學(xué)：機(jī)械學(xué)：結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、制造及施工本課程任務(wù)學(xué)會(huì)設(shè)計(jì)工程機(jī)械金屬結(jié)構(gòu)結(jié)構(gòu)形式的設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)計(jì)算（強(qiáng)度、剛度、穩(wěn)定性）例2：設(shè)計(jì)23t履帶式液壓挖掘機(jī)的工作裝置，參數(shù)要求：1、最大挖掘高度9635mm2、最大卸載高度6790mm3、最大挖掘深度6730mm4、最大垂直挖掘深度5935mm

5、最大挖掘半徑10050mm6、停機(jī)面最大挖掘半徑9885mm

7、鏟斗最大挖掘力135kN8、斗桿最大挖掘力100kN

例1：設(shè)計(jì)一臺(tái)起重量Q=40t，跨度L=30m，有效懸臂長的龍門起重機(jī)。

金屬結(jié)構(gòu)：由金屬材料軋制成的型鋼及鋼板作為基本元件，彼此按一定的規(guī)律用焊接的方法連接起來，制成基本構(gòu)件后，再用焊接或栓接將基本構(gòu)件連成能夠承受外加載荷的結(jié)構(gòu)件稱金屬結(jié)構(gòu)。金屬結(jié)構(gòu)的定義、作用和發(fā)展過程第一節(jié)單梁C形龍門起重機(jī)主梁支腿下橫梁金屬結(jié)構(gòu)的作用：作為機(jī)械的骨架，承受和傳遞機(jī)械所負(fù)擔(dān)的載重及其自身的重量。1—行走小車2—主梁3—支腿工作裝置回轉(zhuǎn)平臺(tái)底盤鏟斗動(dòng)臂斗桿回轉(zhuǎn)平臺(tái)底架結(jié)構(gòu)與機(jī)構(gòu)的區(qū)別：結(jié)構(gòu)：結(jié)構(gòu)是用來承載的，它必須有牢固的維持本身原有幾何形狀和位置不變的能力；主要采用焊接或螺栓連接。機(jī)構(gòu)：機(jī)構(gòu)必須能夠完成某種規(guī)律的運(yùn)動(dòng)或獨(dú)特的作用，機(jī)構(gòu)之間往往通過銷軸連接，保證構(gòu)件間的相對(duì)運(yùn)動(dòng)。十九世紀(jì)五十年代前為鑄鐵結(jié)構(gòu)，這是鋼結(jié)構(gòu)的前身結(jié)構(gòu)。1851年英國倫敦第一屆世博會(huì)的水晶宮是鑄鐵結(jié)構(gòu)的典型建筑(9萬平米,6個(gè)月,用4500噸鑄鐵、10噸玻璃建成,1936年火毀)。金屬結(jié)構(gòu)的發(fā)展過程：一個(gè)很大的有很多陽臺(tái)的三層建筑，由透花的鐵架和玻璃建成?？傞L564米，寬125米，房頂面積為10萬平方米

1870年生產(chǎn)型鋼，標(biāo)志著人類社會(huì)開始由鑄鐵結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)為鋼結(jié)構(gòu)。

1889年法國巴黎世博會(huì)建成高達(dá)320米的艾菲爾鐵塔，以艾菲爾鐵塔為標(biāo)志，鋼結(jié)構(gòu)應(yīng)用有120多年的歷史。1880年德國制成了世界上第一臺(tái)電力拖動(dòng)的鋼制橋式起重機(jī)（金屬結(jié)構(gòu)占70%的重量）

19世紀(jì)后期，鋼鐵工業(yè)飛速發(fā)展和機(jī)械制造業(yè)的進(jìn)步完善金屬結(jié)構(gòu)的迅速發(fā)展1933年德國設(shè)計(jì)了第一臺(tái)斗輪挖掘機(jī)1869年美國制成第一臺(tái)蒸氣軌道式起重機(jī)1914年俄國建造了起重量為75t和100t的龍門起重機(jī)桁架臂半拖掛式汽車起重機(jī)的最大起重量已達(dá)到1000t

主臂架長121m~輪胎起重機(jī)的最大起重量達(dá)500t造船龍門起重機(jī)起重量達(dá)1600t，跨度達(dá)174m，起升高度105m

金屬結(jié)構(gòu)的應(yīng)用范圍工程機(jī)械（起重機(jī)、挖掘機(jī)、裝載機(jī)……）鉆桅的幾種截面形式港口門座式起重機(jī)雙梁龍門起重機(jī)建筑塔式起重機(jī)

利勃海爾輪式起重機(jī)起重量1200t，主臂全伸長度100米雙梁橋式起重機(jī)單梁橋式起重機(jī)央視新臺(tái)址總建筑面積55萬平方米,230m高。央視新臺(tái)址建設(shè)工程總投資約50億元人民幣，2003年10月開工建設(shè)，2008年正式運(yùn)行。中高層建筑物（賓館、辦公樓、住宅、電視塔等）上海環(huán)球金融中心

由日本森大廈株式會(huì)社的全額子公司森海外株式會(huì)社及日本具有代表性的銀行、保險(xiǎn)公司、商社等36家企業(yè)，偕同政府系統(tǒng)機(jī)構(gòu)日本海外經(jīng)濟(jì)協(xié)力基金(OECF)聯(lián)合投資的上海環(huán)球金融中心，總投資逾750億日元。位于陸家嘴金融貿(mào)易區(qū)，建筑總面積335,420平方米，地下3層，地上101層。建成后的高度達(dá)492米?？傆娩摿?6000t，鋼筋混凝土核心筒，外框鋼骨混凝土及鋼柱，2008年8月28日正式啟用。西安變壓器廠（400t吊車）國家體育場建筑體形上像鳥巢?？扇菁{8萬人。平面為橢圓形,長軸340m短軸292m。屋蓋中間有一個(gè)146m×76m的開口，這部分將設(shè)計(jì)成開合屋蓋。采用加肋薄壁箱形截面，總用鋼量達(dá)16萬t。體育場(北京鳥巢)鳥巢工程主體鋼結(jié)構(gòu)天津奧林匹克體育場俯瞰效果圖

房屋建筑中的冷彎型鋼截面形式大跨度橋梁（公路橋、鐵路橋）美國金門大橋（主跨1280m）陜西銅川天然氣公司1000立方米天然氣球罐大連西太平洋石化有限公司1500立方米CF-62鋼球罐優(yōu)點(diǎn)：質(zhì)量穩(wěn)定強(qiáng)度高重量輕制造工業(yè)化程度高安全可靠缺點(diǎn)：穩(wěn)定性問題突出鋼材在潮濕、腐蝕性環(huán)境中容易銹蝕第二節(jié)金屬結(jié)構(gòu)的分類分類目的：找共同特點(diǎn)分類方法：1、按照組成金屬結(jié)構(gòu)基本元件的特點(diǎn)分：桿系結(jié)構(gòu)：

板結(jié)構(gòu)：2、按金屬結(jié)構(gòu)的外形分：

臂架結(jié)構(gòu)門架結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)柱結(jié)構(gòu)塔架結(jié)構(gòu)車架結(jié)構(gòu)人字架結(jié)構(gòu)門座起重機(jī)1---門架2---轉(zhuǎn)柱3---臂架1---臂架2---人字架4---車架輪胎式起重機(jī)3、根據(jù)金屬結(jié)構(gòu)的連接方式不同分鉸接結(jié)構(gòu)剛接結(jié)構(gòu)混合結(jié)構(gòu)4、根據(jù)外載荷與結(jié)構(gòu)件在空間的相互位置不同分平面結(jié)構(gòu)空間結(jié)構(gòu)5、根據(jù)金屬結(jié)構(gòu)部件的受力特征可分為：梁壓桿（柱）、拉桿偏心受壓柱（桿）第三節(jié)金屬結(jié)構(gòu)的計(jì)算簡圖計(jì)算簡圖：用理想的力學(xué)模型來代替實(shí)際的結(jié)構(gòu)物時(shí)，這個(gè)力學(xué)模型稱為計(jì)算簡圖簡化的要求：盡可能接近實(shí)際簡化內(nèi)容：結(jié)構(gòu)本身支座作用載荷1、結(jié)構(gòu)本身的簡化：構(gòu)件用其軸線代替變截面視為等截面節(jié)點(diǎn)簡化為鉸接點(diǎn)或剛接點(diǎn)

2、支座的簡化：a、活動(dòng)鉸支座b、固定鉸支座c、固定支座

集中載荷3、載荷的簡化：固定載荷均布載荷節(jié)點(diǎn)載荷移動(dòng)載荷集中載荷4、舉例推土鏟計(jì)算簡圖注：支座通常屬空間結(jié)構(gòu)，在不同平面內(nèi)簡化的情況不一樣，在同一平面內(nèi)，研究的對(duì)象不同或工礦不同時(shí)，簡化的情況也不一樣。桁架式吊臂結(jié)構(gòu)簡圖吊臂變幅繩起升繩第四節(jié)起重運(yùn)輸機(jī)金屬結(jié)構(gòu)工作級(jí)別1、工作級(jí)別是表明金屬結(jié)構(gòu)工作繁忙程度的參數(shù)。根據(jù)應(yīng)力狀態(tài)和應(yīng)力循環(huán)等級(jí)劃分。2、循環(huán)次數(shù)：起升機(jī)構(gòu)從吊重被起升時(shí)開始，到準(zhǔn)備起升下一個(gè)吊重為止。3、應(yīng)力循環(huán)等級(jí)：根據(jù)起重機(jī)結(jié)構(gòu)在整個(gè)壽命期間總的應(yīng)力循環(huán)次數(shù)N按使用情況分為10級(jí)。4、應(yīng)力狀態(tài)：表明結(jié)構(gòu)中應(yīng)力的變化程度5、應(yīng)力譜：表示之間關(guān)系的圖形

應(yīng)力狀態(tài)名義應(yīng)力譜系數(shù)應(yīng)力循環(huán)等級(jí)U0U1U2U3U4U5U6U7U8U9S1-小0.125A1A2A3A4A5A6A7A8S2-中0.25A1A2A3A4A5A6A7A8S3-大0.5A1A2A3A4A5A6A7A8S4-特大1.00A2A3A4A5A6A7A8表1-3起重機(jī)金屬結(jié)構(gòu)工作級(jí)別的劃分第五節(jié)金屬結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)發(fā)展方向一、設(shè)計(jì)要求：堅(jiān)