钢结构简介PPT课件

钢结构行业简介 钢结构行业简介 1 钢结构定义用型钢或钢板制成基本构件 根据使用要求 通过焊接或螺栓连接等方法 按照一定规律组成的承载机构叫钢结构 钢结构在各项工程建设中的应用极为广泛 如钢桥 钢厂房 钢闸门 各种大型管道容器 高层建筑和塔轨机构等 是主要的建筑结构类型之一 2 钢结构发展钢结构最早应用于的建筑是桥梁1820年美国费城建成第一栋铸铁建筑中国是最早用铁建造承重结构的国家 常见结构形式 铁链桥 铁塔建国前时期代表作 广州中山纪念堂 1931 建国后的发展 时期代表作 武汉长江大桥 单孔跨128m 1954年中国颁布第一本 钢结构设计规范 结规4 54 现行钢结构规范 钢结构设计规范GB50017 2017 钢结构发展史 钢结构分类 门式刚架结构桁架结构网架结构框架结构 钢结构优缺点 一 钢结构重量轻 钢结构的容重虽然较大 单与其它建筑材料相比 它的强度却高很多 因而当承受的荷载和条件相同时 钢结构要比其它结构轻 便于运输和安装 并可跨越更大的跨度 二 钢材的塑性和韧性好 塑性好 使钢结构一般不会因为偶然超载或局部超载而突然断裂破坏 韧性好 则使钢结构对动力荷载的适应性较强 钢材的这些性能对钢结构的安全可靠提供了充分的保证 钢结构优缺点 三 钢材更接近于匀质和各向同性体 钢材的内部组织比较均匀 非常接近匀质和各向同性体 在一定的应力幅度内几乎是完全弹性的 这些性能和力学计算中的假定比较符合 所以钢结构的计算结果较符合实际的受力情况 四 钢结构制造简便 易于采用工业化生产 施工安装周期短 钢结构由各种型材组成 制作简便 大量的钢结构都在专业化的金属结构制造厂中制造 精确度高 制成的构件运到现场拼装 采用螺栓连接 且结构轻 故施工方便 施工周期短 此外 已建成的钢结构也易于拆卸 加固或改造 钢结构优缺点 五 钢结构的密封性好 钢结构的气密性和水密性较好 六 钢结构的耐热性好 但防火性能差 钢材耐热而不耐高温 随着温度的升高 强度就降低 当周围存在着辐射热 温度在150度以上时 就应采取遮挡措施 如果一旦发生火灾 结构温度达到500度以上时 就可能全部瞬时崩溃 为了提高钢结构的耐火等级 通常都用混凝土或砖把它包裹起来 七 钢材易于锈蚀 应采取防护措施 钢材在潮湿环境中 特别是处于有腐蚀介质的环境中容易锈蚀 必须刷涂料或镀锌 而且在使用期间还应定期维护 门式钢架结构 概念 在单层和多层房屋和一般构筑物中 以热轧型钢 焊接型钢 冷弯薄壁型钢 压型钢板和薄壁钢管等作为主要受力构件组成的 并采用轻型屋面和墙面的钢结构 门式刚架是轻钢结构中最常见一种结构形式 门式刚架受力的主体结构是门式框架 可以是单跨 多跨 还可以是多层结构 门式刚架的经济跨度约为24 30米 门式钢架结构 门式钢架结构 门式刚架的构件类型 门式刚架的主结构构件主要是H型钢 可根据受力部位设计为变截面 若受力较大还可采用格构式柱或屋面桁架等组合构件 门式钢架结构 门式钢架的连接 门式刚架结构构件之间通常采用高强螺栓连接 因此施工速度快且质量易于保证 应尽量避免现场焊接 门式钢架结构 门式钢架的安装 门式刚架一般高度较小 构件较轻 现场都是采用螺栓连接 因此该类工程安装都相对较简单 门式刚架结构通常是采用汽车吊在地面直接吊装 吊车吨位一般不超过50T 门式钢架结构 门式钢架特点 1 质量轻 根据国内的工程实例统计 单层门式刚架房屋承重结构的用钢量一般为10 30kg m2 在相同的跨度和荷载条件情况下自重约仅为钢筋混凝土结构的1 20 1 30 2 工程化程度高 施工周期短 门式刚架结构的主要构件和配件均为工厂制作 质量易于保证 工地安装方便 除基础施工外 基本没有湿作业 现场施工人员的需要量也很少 构件之间的连接多采用高强度螺栓连接 是安装迅速的一个重要方面 但必须注意设计为刚性连接的节点 应具有足够的转动刚度 3 综合经济效益高 门式刚架结构由于材料价格的原因其造价虽然比钢筋混凝土结构等其他结构形式略高 但由于采用了计算机辅助设计 设计周期短 构件采用先进自动化设备制造 原材料的种类较少 易于筹措 便于运输 所以门式刚架结构的工程周期短 资金回报快 投资效益高 4 柱网布置比较灵活 传统的结构形式由于受屋面板 墙板尺寸的限制 柱距多为6m 当采用12m柱距时 需设置托架及墙架柱 而门式刚架结构的围护体系采用金属压型板 所以柱网布置不受模数限制 柱距大小主要根据使用要求和用钢量最省的原则来确定 门式钢架结构 门式钢架应用 1 单层工业厂房 门式刚架轻钢结构因其重量轻 跨度大 易于组合 是建造单层厂房的优选结构形式 厂房内可设5t以下悬挂吊车或起重量小于20t的中轻级工作制吊车 2 单层仓储建筑 采用门式刚架轻钢结构外形美观 库内空间大 施工周期短 改建或转向容易 因此 可广泛用于码头仓库 商品仓库及工厂各种库房 3 商业建筑 随着城乡经济繁荣 各种商业建筑 如超市 贸易中心 农贸市场等都要求建筑物跨度大 视野开阔 门式刚架结构是合理的结构形式之一 4 文娱设施和体育馆 门式刚架结构可满足大跨美观的要求 如学校内体育馆 小礼堂等 5 旧建筑的翻修与加层 随着经济的发展 旧建筑的翻修改造业务不断增加 如轻质隔墙和高级装修的内外墙面 在原有建筑上加层都离不开门式刚架轻钢结构 桁架结构 桁架 由直杆组成的一般具有三角形单元的平面或空间结构 在房屋建筑中 桁架常用来作为屋盖承重结构 又称为屋架 桁架结构常用于大跨度的厂房 展览馆 体育馆和桥梁等公共建筑中 桁架结构 桁架结构特点与优点 优点 1 扩大了梁式结构的使用跨度 2 桁架可用各种材料制做 3 桁架是由杆件组成的 桁架体型可以多样化 4 施工方便 桁架可以整体制造后吊装 也可以在施工现场高空进行杆件拼装 桁架结构 缺点1 结构高度大 由于结构高度大 不但增加了屋面及维护墙的用料 而且增加了采暖 通风 采光等设备的负荷 对音质控制也带来困难 2 桁架侧向刚度小对于钢桁架特别明显 因为受压的上弦平面外稳定性差 也难以抵抗房屋纵向的侧向力 这就需要设置支撑 一般房屋纵向的侧向力并不大 但钢屋架的支撑很多 都按构造 长细比 要求确定截面 故耗钢量不少 但未能材尽其用 桁架类型 桁架结构 桁架结构的形式很多大体分为平面桁架和空间桁架 平面桁架按所用材料的不同 可分为木屋架 钢 木组合屋架 混凝土屋架等 按屋架外形的不同 可分为三角形屋架 梯形屋架 抛物线屋架 折线型屋架 平行弦屋架等 根据结构受力的特点和材料性能的不同 也可分为桥式屋架 无斜腹杆屋架或刚接屋架 立体屋架等 桁架结构 空间桁架是由钢管组成 截面承载能力强 跨度大 截面可弯曲为曲线造型 外型优美 内部空间简洁 常用于公共建筑 空间桁架实际上是一种平面受力体系 类似框架结构 每个受力平面体系通过纵向桁架连接 作为纵向支撑 同时也保证对桁架受压的整体稳定性 桁架结构 空间桁架通常采用三角型截面 这样使得桁架双向都具有较好的刚度 又利于制作 空间桁架腹杆与弦杆都是采用相贯线切割焊接连接 弦杆需事先弯成设计所要求的曲线形 桁架结构 空间桁架截面通常都很大 构件超高超宽不能运输且很不经济 所以桁架都是在现场组立焊接 现场工作量大 空间桁架结构的现场拼装 桁架结构 空间桁架跨度大 构件重 用作公共建筑如机场 会展一般都是在楼面上施工 大型机械不能进入 其它类型空间结构施工基本上都会受场地条件限制 因此施工较复杂 现场吊装 焊接工作量大 常用管桁架施工方法有大型机械吊装法 高空散装法 高空滑移法 整体提升法等 空间桁架结构的安装 桁架结构 桁架的应用 桁架结构的选型应考虑建筑的用途 建筑造型 屋面防水构造 屋架的跨度 结构材料的供应 施工技术等因素以及各种桁架的特点以及适用范围 桁架结构应该做到受力合理 技术先进 经济适用 应用 民用建筑 工业建筑 公用建筑 娱乐设施 施工设备 公路桥梁 几乎涵盖了土木工程所有领域 一般常见的桁架结构有排架结构 船舶海洋平台 高层建筑和桁架桥等 桁架结构 天津奥林匹克中心体育场 武昌火车站 九江长江大桥 网架结构 网架结构网架是由多根杆件按照一定的网格形式通过节点连结而成的空间结构 构成网架的基本单元有三角锥 三棱体 正方体 截头四角锥等 这些基本单元可组合成平面形状的三边形 四边形 六边形 圆形或其他任何形体 网架结构 网架结构 优点一 由于网架结构杆件之间的相互作用 使其整体性好 空间刚度大 结构非常稳定 二 网架结构靠杆件的轴力传递载荷 材料强度得到充分利用 既节约钢材 又减轻了自重 其用钢量与同等条件下的钢筋砼结构的含钢量接近 这样就可省去大量的砼 可减轻自重70 80 与普通钢结构相比 可节约钢材20 50 三 抗震性能好 由于网架结构自重轻 地震时产生的地震力就小 同时钢材具有良好的延伸性 可吸收大量地震能量 网架空间刚度大 结构稳定不会倒塌 所以具备优良的抗震性能 四 网架结构高度小 可有效利用空间 普通钢结构高跨比为1 8 1 10 而网架结构高跨比只有1 14 1 20 能降低建筑物的高度 五 建设速度快 网架结构的构件 其尺寸和形状大量相同 可在工厂成批生产 且质量好 效率高 同时不与土建争场地 因而现场工作量小 工期缩短 六 网架结构轻巧 能覆盖各种形状的平面 又可设计成各种各样的体形 造型美观大方 缺点网架是一种高次超静定结构 施工时杆件初始应力不好控制 所以会出现实际受力与计算不符情况 容易出现质量问题 但杆件过多显得委很零乱 不如桁架结构美观 网架结构的特点 网架结构 平面桁架网架四面锥体系网架三角锥体体系网架 两向正交正放网架两向正交斜放网架三向网架 正放四角锥网架正放抽空四角锥网架斜放四角锥网架星形四角锥网架棋盘四角锥网架 三角锥网架抽空三角锥网架蜂窝形三角锥网架 交叉桁架体系 角锥体系 双层平板网架 曲面网架 网壳 网架 网架结构 交叉桁架体系 两向正交正放网架 两向正交斜放网架 两向斜交斜放网架 三向交叉网架 网架结构 角锥体系 下弦杆 腹杆 上弦杆 网架结构 网架结构 曲面网架 网壳 单曲 双曲 单层 双层特点 1 网壳结构兼有杆件结构和薄壳结构的主要特性 受力合理 可以跨越较大的跨度 网壳结构是典型的空间结构 合理的曲面可以使结构力流均匀 结构具有较大的刚度 结构变形小 稳定性高 节省材料 网架结构的分类 2 应用范围广 既可以用于中 小跨度的民用和工业建筑 也可用于大跨度的各种建筑 特别是超大跨度的建筑 在建筑平面上可以适应多种形状 如圆形 矩形 多边形 扇形以及各种不规则的平面 在建筑外形上可以形成多种曲面 3 可以用小的构件组成很大的空间 而且杆件单一 这些构件可以在工厂预制实现工业化生产 安装简便快速 适应采用各种条件下的施工工艺 不需要大型设备 因此综合经济指标较好 4 由于网壳结构呈曲面形状 形成了自然排水功能 不需像网架结构那样采用小立柱找坡 网架结构 网架结构平面布置灵活 可以用于矩形 圆形 椭圆形 多边形 扇形等多种建筑平面 因其建筑造型新颖 轻巧 壮观 极富表现力 深受建筑师和业主的青睐 由于网架结构能够适应不同跨度 不同平面形状 不同支承条件 不同功能需要的建筑物 不仅中小跨度的工业与民用建筑有应用 而且被大量运用于中大跨度的体育馆 展览馆 大会堂 影剧院 车站 飞机库 厂房 仓库等建筑中 网架结构的应用 网架结构 框架结构 框架结构是指由梁和柱以钢筋相连接而成 构成承重体系的结构 即由梁和柱组成框架共同抵抗使用过程中出现的水平荷载和竖向荷载 框架结构又称构架式结构 房屋的框架按跨数分有单跨 多跨 按层数分有单层 多层 按立面构成分为对称 不对称 按所用材料分为钢框架 混凝土框架 胶合木结构框架或钢与钢筋混凝土混合框架等 框架结构 分类房屋的框架按跨数分有单跨 多跨 按层数分有单层 多层 按立面构成分为对称 不对称 按所用材料分为钢框架 钢与钢筋混凝土混合框架等 装配式 装配整体式混凝土框架和钢框架适合大规模工业化施工 效率较高 工程质量较好 框架结构 钢材延性大 结构抗震性能好 自重轻 钢结构高楼的自重约为混凝土结构的60 可大幅降低基础和结构的造价 结构的特点 工期短 钢结构由于工厂化程度高 施工速度比钢筋混凝土结构约快1 5倍 结构面积小 钢构构柱面积约为混凝土柱的1 3 可节约3 的建筑面积 降低层高 钢梁截面一般较混凝土矮 且管线可从钢梁腹板穿越 同样的高度可设计出更多的楼层增加建筑面积 框架结构 框架结构广泛用于住宅 学校 办公楼 大跨度的公共建筑 多层工业厂房和一些特殊用途的建筑物中 如剧场 商场 体育馆 火车站 展览厅 造船厂 飞机库 停车场 轻工业车间等 其中多高层目前最为稀缺 技术含量也较高 国内高层钢构住宅比较少 山西省内再见高层钢构住宅为 山钢铭著 柱子一般采用箱型钢柱或钢管混凝土柱 钢管混凝土柱是在圆管柱或箱型柱中灌入混凝土 既具有钢结构的优点 又充分利用了混凝土抗压好的特性 行业现状 一 传统运营模式钢结构公司采取 设计 制造 安装 一体化的经营模式 以订单为驱动 销售是核心 采购 生产围绕销售展开 1 原材料采购钢结构公司的主要原材料是各类钢材 供货渠道以钢材经销商为主 上游钢铁生产企业为辅的模式 根据年初制定的年度生产经营计划 召开供应商大会 选择供应商 明确全年的合作模式 采用持续分批量的形式向原材料供应商进行采购 2 构件生产钢结构工程的生产加工采用包工包料的模式 即根据中标工程的合同和设计要求 由钢结构公司自行采购原材料并进行构件地生产加工和工程安装 个别项目存在客户指定原材料供应商 根据指定采购范围和要求进行原材料采购 3 市场销售市场销售通过工程承揽来实现 工程承揽包括获取项目信息 对项目进行评价审议 组织投标和报价 签订合同等环节 4 施工作业钢结构施工作业模式分为两种 一种是利用公司自己的安装队伍进行施工 一种是寻求劳务合作方进行施工 将承接的部分工程项目中的安装劳务分包给具有相应资质的单位 公司对项目施工全程负责 一 运营模式 行业现状 二 钢结构现状概况 钢结构建筑作为一种融合了房地产业 建筑业 冶金业的跨界产业 已经发展成为一种新型建筑体系 钢结构建筑主要由型钢和钢板等制成的钢梁 钢柱 钢桁架等构件组成 各构件或部件之间通常采用焊缝 螺栓或铆钉连接 钢结构建筑因其自重轻 强度高 工业化程度高 施工周期短 循环利用率高 节能环保等优点 被广泛应用于大型厂房 场馆 超高层等领域 从发达国家来看 钢结构建筑已成为主流 轻钢结构是目前主要采用的建筑结构 高层钢结构已经有110年的历史 在欧美国家 钢结构住宅建筑已经占到全部建筑总量的65 左右 在日本占到了50 左右 建筑用钢量约占钢材总消耗量的30 并呈明显上升趋势 目前 美国 日本 英国等国家正积极推动预制装配化钢结构中低层住宅地发展 钢结构在我国地应用已经超过30年 取得了举世瞩目的成就 目前我国已成为全球钢结构用量最大 制造施工能力最强 产业规模和企业规模第一的钢结构大国 但钢结构用钢量占全国粗钢产量的比例一直在4 6 浮动 钢结构用钢量占建筑用钢的比例约为9 11 而钢结构产值占建筑总产值的比例仅为2 3 与主要发达国家50 以上的比重相比 仍有较大差距 钢铁工业调整升级规划 2016 2020年 指出 目标到2020年钢结构用钢占建筑用钢比例从2015年的10 提升到25 以上 加快钢结构建筑推广应用 力争钢结构用钢量由目前的5 000万吨增加到1亿吨以上 因此钢结构建筑在我国仍有极大的发展空间 行业现状 三 行业资质 钢结构行业最主要的资质为钢结构工程专业承包企业资质 分为壹级 贰级 叁级 同时 为推动绿色施工和建筑节能减排 促进建筑业转型升级 探索解决钢结构专业承包企业在承揽工程过程中存在的市场发包与相关法律法规不一致的问题 住建部于2014年开展房屋建筑工程施工总承包资质试点 四 环境政策 建筑工业化是建筑业发展的必然趋势 十九大报告对于生态文明建设和绿色发展高度重视 我国生态文明建设和绿色发展将迎来新的战略机遇 装配式钢结构建筑工业化必将成为行业潮流 1 国家政策大力推广装配式建筑为了推动建筑工业化的发展 国家陆续出台了一系列的支持政策 力促建筑业的产业升级 例如在2017年3月住建部印发的 十三五 装配式建筑行动方案 装配式建筑示范城市管理办法 装配式建筑产业基地管理办法 三个文件中 要求到2020年 全国装配式建筑占新建建筑的比例达到15 以上 培育50个以上装配式建筑示范城市 200个以上装配式建筑产业基地 500个以上装配式建筑示范工程 建设30个以上装配式建筑科技创新基地 在国家顶层设计和产业政策的有力推动下 钢结构作为装配式建筑的重要体系 迎来新的发展机遇 行业现状 2 城市化进程持续提升空间钢结构的市场需求随着我国城市化进程的不断加快 现代化水平的提高 机场 体育馆 会展中心 高铁等大型公共设施建设和装配式钢结构住宅的应用 钢结构行业开始进入快速发展期 未来市场容量巨大 基础建设投资一直被视为拉动经济增长的重要引擎 2017年的总理报告中指出 将继续积极扩大有效投资 今年要完成铁路建设投资8000亿元 公路水运投资1 8万亿元 再开工15项重大水利工程 继续加强轨道交通 民用航空 电信基础设施等重大项目建设 根据国家发展改革委 民用航空局在2017年3月联合印发 关于印发全国民用运输机场布局规划的通知 规划到2020年 我国运输机场数量达260个左右 将完善华北 东北 华东 中南 西南 西北六大机场群 到2025年 在现有 含在建 机场基础上新增布局机场136个 全国民用运输机场规划布局370个 规划建成约320个 另外 一带一路 建设持续推进 境内长江经济带 西北开发 东北振兴 中部崛起 东部率先 等国家区域发展 带动一批基础建设兴起 中小城市和特色小城镇发展 城镇化进程的加快等都为钢结构行业带来广阔的发展空间 根据中国建筑金属结构协会建筑钢结构分会报告 2016年度我国钢结构产值4747亿元 占建筑业总产值的2 45 全国钢结构完成产量0 5585亿吨 增幅为11 5 可见钢结构在建筑业的占比不高 其发展空间还很大 行业现状 3 行业竞争目前 我国钢结构行业处于快速发展期 由于行业门槛低 传统钢结构产品中 以厂房为代表的轻钢结构领域由于技术含量低 行业竞争激烈 低价中标和不规范竞争势态短期内难以改变 而在技术含量较高的高层及超高层建筑 空间大跨度钢结构建筑领域 竞争主要集中在优势品牌企业之间 装配式钢结构住宅是钢结构行业中的一个新兴产业 准入门槛高 未来发展空间广阔 行业现状 五 行业发展趋势 我国钢结构未来发展趋势可以概括如下 一 建造方式粗放型向集约型发展 从传统方式向工业化 绿色化 信息化方向转型 二 承包模式从专业承包向总承包 EPC等多种模式并存方式发展 三 生产方式从单纯钢构件加工 施工向研发制造产品转型 例如钢结构住宅 工程承建 产品开发等 四 未来行业将向集约化 规模化和智能化 相关产业协同发展的钢结构产业园区 产业集群 方向发展 地基基础相关知识 基础 基础是建筑物与土壤直接接触的部分 是建筑物的组成部分 承受着建筑物的全部荷载 地基 地基是承受由基础传下的荷载的土层 直接承受建筑荷载的土层为持力层 持力层以下的土层为下卧层 地基基础相关知识 1 基础施工顺序施工放线 基槽开挖 检查轴线 标高 浇垫层砼 养护 基础钢筋绑扎 基础砼浇筑 养护 回填2 基础分类按构造的方式可分 条形基础 独立基础 片筏基础 箱形基础等 按埋置深度可分为 浅基础 深基础 埋置深度不超过5M者称为浅基础 大于5M者称为深基础 条形基础 地基基础相关知识 独立基础 柱下条形基础 地基基础相关知识 筏形基础 箱形基础 顶板 柱 底板 平面 地基基础相关知识 桩基础 软弱土层 中密土层 坚硬土层 软弱土层 地基基础相关知识 地基就是基础下面承压