钢结构设计:概述
结构在我国的应用范围也在不断扩大。目前钢结构应 用范围大致如下(图1~8)
第一章 概述
(1)大跨结构
结构跨度越大,自重在荷载中所占的比例就越 大,减轻结构的自重会带来明显的经济效益。钢材 强度高结构重量轻的优势正好适合于大跨结构,因 此钢结构在大跨空间结构和大跨桥梁结构中得到了 广泛的应用。所采用的结构形式有空间桁架、网架 、网壳、悬索(包括斜拉体系)、张弦梁、实腹或 格构式拱架和框架等
塔架、桅杆
高层房屋结构
塔架结构
桅杆结构
第一章 概述
1.3 钢结构的组成原理
任何结构都必须是几何不变的空间整体,并且在各类 作用的效应之下保持稳定性能,必要的承载能力和刚度。 当结构的承重主体是桁架、刚架等平面体系时,需要设置 一些辅助构件如支撑、横隔等把他们连成空间整体。 除容器外,一般将结构分为跨越结构和高耸结构,前 者是跨越地面上一定空间的结构,包括桥梁和单层房屋结 构;后者则是从地面向上发展的结构,包括高层房屋、塔 架和桅杆结构。曾数不多的房屋则介于两者之间。
世界高层建筑一览
第一章 概述
南通体育馆及会展中心的建筑方案是个很有个 性的作品,充分展示了张力膜结构所具有的“轻构的建造过程和内在缺陷
1.2.1 钢结构的建造过程
工厂制造:验收、放样、加工、装配、矫正、除锈和涂
漆 工地安装:扩大拼装、吊装就位、临时固定、最后固定
钢材耐热但不耐火
钢拉杆和压杆性能比较
第一章 概述
1.1.2 钢结构的应用范围
大跨度钢结构
重型厂房钢结构
受动力荷载影响的结构 可拆卸的结构 高耸结构和高层建筑 容器和其他构筑物 轻型钢结构
高层钢结构建筑
杂交结构
第一章 概述
二、钢结构的应用
随着我国国民经济的不断发展和科学技术的进步,钢
第一章 概述
(7)容器和其他构筑物
冶金、石油、化工企业 中大量采用钢板做成的容器 结构,包括油罐、煤气罐、 高炉、热风炉等。此外,经 常使用的还有皮带通廊栈桥 、管道支架、锅炉支架等其 他钢构筑物,海上采油平台 也大都采用钢结构。
第一章 概述
(8)轻型钢结构
钢结构重量轻不仅对大跨结构有利,对屋面活荷载特别 轻的小跨结构也有优越性。因为当屋面活荷载特别轻时,小 跨结构的自重也成为一个重要因素。冷弯薄壁型钢屋架在一 定条件下的用钢量可比钢筋混凝土屋架的用钢量还少。轻钢 结构的结构形式有实腹变截面门式刚架、冷弯薄壁型钢结构 (包括金属拱形波纹屋盖)以及钢管结构等。
第一章 概述
1.3钢结构的发展
80年代和90年代
中国国贸中心(高155.2m)北京 京城大厦(高182m ) 北京
京广中心大厦(高208m) 北京
上海的国贸中心大厦(139m) 上海 深圳发展中心大厦(高165m)深圳
地王商业大厦(楼顶高325m,塔尖高384m)
第一章 概述
1.2.2 钢结构的初始缺陷
几何缺陷:初弯曲 初倾斜 杆件长度误差 材料缺陷:钢材并非理想的匀质体和各向同性体
第一章 概述
1.3 钢结构的组成原理
1.3.1 跨越结构
平面体系加支撑如:穿式桁架桥、空间屋盖结构
穿式桁架桥
空间屋盖结构
第一章 概述
1.3.2 高耸结构
水平荷载可能居于主导地位。如:高层房屋结构、
钢结构设计: 第1章
主要内容:
钢结构的特点和应用
钢结构的建造过程和内在缺陷 钢结构的组成原理
概述
钢结构的发展
重点:
钢结构的特点和应用
1.1 钢结构的特点和应用
1.1.1 钢结构的特点
材料的强度高,塑性和韧性好 材质均匀,和力学计算的假定比较符合 钢结构制造简便,施工周期短 钢结构的质量轻 钢材耐腐蚀性差
第一章 概述
(5)高耸结构
高耸结构包 括塔架和桅杆结 构,如高压输电 线路的塔架、广 播、通信和电视 发射用的塔架和 桅杆、火箭(卫 星)发射塔架等 。
第一章 概述
(6)可拆卸的结构
钢结构不仅重量轻,还可以用螺 栓或其他便于拆装的手段来连接,因 此非常适用于需要搬迁的结构,如建 筑工地、油田和需野外作业的生产和 生活用房的骨架等。钢筋混凝土结构 施工用的模板和支架,以及建筑施工 用的脚手架等也大量采用钢材制作。
第一章 概述
(2)工业厂房
吊车起重量较大或者其工作较繁重的车间的主要承重骨架多采用 钢结构。另外,有强烈辐射热的车间,也经常采用钢结构。结构形式 多为由钢屋架和阶形柱组成的门式刚架或排架,也有采用网架做屋盖 的结构形式。 近年来,随着压型钢板等轻型屋面材料的采用,轻钢结构工业厂 房得到了迅速的发展。其结构形式主要为实腹式变截面门式刚架。
第一章 概述
(3)受震动荷载影响及地震作用的结构
由于钢材具有良好的韧性,设有较大锻锤 或产生动力作用的其他设备的厂房,即使屋架 跨度不大,也往往由钢制成。对于抗震能力要 求高的结构,采用钢结构也是比较适宜的。
第一章 概述
(4)多层和高层建筑
由于钢结构的 综合效益指标优良 ,近年来在多、高 层民用建筑中也得 到了广泛的应用。 其结构形式主要有 多层框架、框架- 支撑结构、框筒、 悬挂、巨型框架等 。
第一章 概述
(9)钢和混凝土的组合结构 钢构件和板件受压时必须
满足稳定性要求,往往不 能充分发挥它的强度高的 作用,而混凝土则最宜于 受压不适于受拉,将钢材 和混凝土并用,使两种材 料都充分发挥它的长处, 是一种很合理的结构。 近年来这种结构在我国获 得了长足的发展,广泛应 用于高层建筑(如深圳的赛 格广场)、大跨桥梁、工业 厂房和地铁站台柱等。主 要构件形式有钢与混凝土 组合梁和钢管混凝土柱等 。
第一章 概述
1.3钢结构的发展史简介
建国前 公元前200多年 秦始皇时代 铁造桥墩 公元60年 汉明帝时代 铁链悬桥(兰津桥) 山东济宁寺和镇江甘露寺的铁塔 1927年 沈阳黄姑屯机车厂 钢结构厂房 1931 年 广州中山纪念堂 钢结构园屋顶 1937年 钱塘江大铁桥 建国后 1957年 武汉长江大桥 1968年 南京长江大桥 首都体育馆和上海体育馆(大跨度网架结构 ) 上海电视塔(210m)北京环境气象塔(325m) 1958年上海大型湿式储气柜