建筑钢结构施工（第2版） 课件 学习单元1 建筑钢结构概述

任务1.1：了解钢结构的特点及应用学习单元1建筑钢结构概述《建筑钢结构施工》1.强度高，自重小2.塑性、韧性好3.材质均匀，工作可靠性高4.工业化生产程度高、施工速度快5.密闭性好6.有利于保护环境、节约资源7.耐热性能好，但耐火性能差8.耐腐蚀性差9.易断裂钢结构的特点强度高，自重小1钢材的重度虽然比钢筋混凝土、砌体及木材大，但因其强度和弹性模量要比后者高出很多倍，因此在承载力相同的条件下，钢结构的自重比其它结构要小。台北101塑性、韧性好2钢材具有良好的塑性，钢结构在一般情况下不会因偶然局部超载而发生突发性破坏，而是在事先有较大塑性变形作为预兆。此外，钢材还具有良好的韧性，对动力荷载的适应性强，抗震性能好。国内外大量的地震调查表明，各类结构中钢结构在地震中所受的损害最小。国家体育场“鸟巢”材质均匀，工作可靠性高3钢材的内部组织比较均匀，非常接近于各向同性体，且在一定的应力范围内，属于理想弹性工作，因此它的实际工作情况与一般力学计算中所假定的材料为匀质各向同性体较为符合，工作可靠性高。工业生产程度高、施工速度快4钢结构由各种型材和钢板组成，采用机械加工，需在专业化的钢结构工厂制造。虽然有较复杂的机械设备和严格的工艺要求，但其制作简便，精确度高，能批量生产，生产效率高，是工业化生产程度最高的一种结构。钢结构的工厂制作、工地安装的施工方法，可缩短施工周期，降低造价，提高经济效益。迪拜塔密闭性好5钢材组织非常密实，采用焊接连接可做到完全密封，一些要求气密性和水密性好的高压容器、大型油库、煤气罐、输送管道等板壳结构，最适宜采用钢结构。大连西太平洋石化有限公司1500立方米CF-62钢球罐有利于环境保护、节约资源6采用钢结构可大大减少砂、石、灰的用量，减轻对不可再生资源的破坏。钢结构拆除后可回炉再生循环利用，有的还可以搬迁复用，可大大减少建筑垃圾。工程资料表明，一吨钢结构可减少七吨混凝土用量，因此采用钢结构有利于保护环境、节约资源。轻钢别墅耐热性能好，但耐火性能差7钢材在常温至200℃以内性能变化不大，但超过200℃，钢材的强度及弹性模量将随温度升高而大大降低，到600℃时就完全失去承载能力。另外钢材导热性很好，局部受热（如发生火灾）也会迅速引起整个结构升温，危及结构安全。因此，钢结构的防火性较钢筋混凝土结构差，一般用于温度不高于250℃的场所。抗腐蚀性差8钢材在潮湿的环境中易于锈蚀，处于有腐蚀性介质的环境中更易生锈，据有关资料估算，约有10%~12%的钢材损耗是属于锈蚀损耗，因此，钢结构必须进行防锈处理。可采用油漆、热浸锌或热喷涂铝（锌）复合涂层。但这种防护并非一劳永逸，需相隔一段时间重新维修，因而其维护费用较高。易断裂9钢结构在低温或其他条件（如应力集中）下，易发生脆性断裂。1.重型工业厂房结构2.大跨度结构3.多层和高层建筑结构4.高耸结构5.挡水结构、贮罐、容器及大直径管道6.轻型钢结构7.桥梁钢结构8.可以拆卸和搬迁的结构9.钢-混凝土组合结构钢结构的应用范围重型工业厂房结构1所谓“重”，就是这类厂房的吊车起重量大（常在100t以上，有的达到440t），且操作频繁，动载影响大，主要承重骨架及吊车梁大多采用钢结构。冶金工厂的轧钢车间、重型机器制造厂的铸钢车间、锻压车间等均属重型厂房。重型工业厂房结构1大跨度结构2属于大跨度结构的有飞机库、汽车库、火车站、会议厅、体育馆、展览馆、影剧院等。其结构体系主要有框架结构、拱式结构、网架结构、悬索结构、悬挂结构、膜结构等等。大跨度结构2多层和高层建筑结构3建筑物采用钢结构，由于结构自重轻、强度高，结构构件截面面积小，可以获得较大的建筑空间，同时抗震性能好、工期短、施工方便，对高层建筑的修建极为有利。因此旅馆、饭店、公寓、办公大楼等多层及高层建筑采用钢结构的越来越多。河北省第一例钢结构建筑作品国内领先多层和高层建筑结构3石家庄开元花园42万平米全钢结构建筑群施工中的中央电视台新大楼高耸结构4高耸结构包括电视塔、微波塔、通讯塔、输电线路塔、火箭发射塔、旅游瞭望塔、钻井塔等。这类结构的特点是高度大，主要承受风荷载。采用钢结构，自重轻，对运输及安装有利；同时还因材料强度高，所需构件截面小，可以减小风荷载，能取得较好的经济效益。

广州塔高耸结构4海上钻井平台上海金茂大厦：420.5米上海环球金融中心：495米上海中心大厦：632米挡水结构、储罐、容器及大直径管道5如水工建筑中的挡水闸门、大型油库、气罐、煤气柜、输油管道、煤气管道以及各种容器等。三峡大坝挡水闸门轻型钢结构6轻型钢结构通常指由圆钢、小角钢、薄壁型钢或薄钢板焊接而成的结构。中小型房屋建筑、体育场看台雨篷、小型仓库等多采用轻型钢结构。主要承重结构为单跨或多跨单层门式刚架，刚架由实腹工字形变截面的横梁和立柱组成，其中支撑、檩条、墙架梁等均采用冷弯薄壁型钢，并采用轻型屋面和轻型墙体（一般用彩色压型钢板制成）。轻型钢结构的优点是自重轻，造价低，生产制作工厂化程度高，现场安装工作量小，建设速度快，同时外型美观，内部空旷，建筑面积及空间利用率高，因此在建筑市场极具竞争力。轻型钢结构6桥梁钢结构7桥梁钢结构越来越多，特别是中等跨度和大跨度的斜拉桥，例如上海两座著名的大桥—南浦大桥、杨浦大桥（主跨602m），长江下游的江阴大桥（采用悬索桥，跨长1385m）等等。桥梁钢结构7南浦大桥杨浦大桥可拆卸和搬迁的结构8钢结构因为可以采用螺栓连接，拆卸搬迁方便，且强度高，结构自重相对较轻，韧性好，因此桥式吊车和各种塔式起重机、商业、旅游业和建筑工地的活动房屋，流动展览馆、移动式混凝土搅拌站、施工临时用的房屋都是采用钢结构。塔式起重机可拆卸和搬迁的结构8活动房屋汽车展厅钢-混凝土组合结构9充分利用钢与混凝土各自材料性能的优势，将它们组合成各种构件，可以取得较好的技术经济效益。如钢-混凝土组合梁、钢管混凝土柱等，这类结构在房屋及桥梁建筑中应用很广。1.2.2单层重型钢结构厂房单元1钢结构概述《建筑钢结构施工》柱子：常用双肢H型钢格构柱、钢管砼格构柱等；吊车梁：一般采用实腹式“工”形梁；屋架：实腹式等截面或变截面钢梁、钢桁架、网架或大板梁。

屋面及墙面：薄壁钢檩条和压型钢板或复合保温板系统。1.2.2.单层重型厂房结构单层重钢厂房基本结构组成：基础钢柱、钢梁（桁架、网架）、吊车梁和制动系统支撑、屋面和墙面檩条、屋墙面板。一、基础单层重钢厂房：上部荷载大，常用格构柱，柱脚尺寸大基础常用：钢筋混凝土独立基础、杯口基础；二、钢柱常承重型吊车荷载，柱高较大，故常用格构柱截面形式格构柱截面：材料集中于分肢，与实腹柱相比——提高刚度及稳定性节约钢材三、钢梁当用格构柱时：钢梁：实腹式H型钢、钢桁架、钢网架等四、吊车梁及制动系统

重钢厂房吊车起重量一般都大于25吨至几百吨；且厂房跨度一般较大故相应吊车梁所需截面常常达到近2m高；吊车梁截面常采用实腹式焊接H形钢吊车梁。吊车吨位一般超过25t

支撑、屋面和墙面檩条、屋墙面板。1.2.3多高层钢结构单元1钢结构概述《建筑钢结构施工》高层钢结构建筑——反映国家经济实力和科技水平——20世纪80年代至今已建成和在建高层钢结构：

超百幢、总面积近千万平方米、用钢量近百万吨。（一）纯框架体系纯框架体系双向多层刚接框架承载力及空间刚度：均由刚接框架提供适用：（中、低层≤30层）柱距较大而又无法设置支撑的建筑物（住宅、商场、办公）特点：节点构造较复杂

结构用钢量较多

使用空间较大框架-支撑体系

单向或双向支撑+框架承载力及空间刚度：框架+支撑提供适用：（多层、小高层）

柱距不大且允许设置支撑的建筑物实际工程中较多采用（办公、住宅）特点：沿柱高设置竖向支撑、铰接节点构造简单；侧向刚度较大但支撑截面较大使用空间受限（二）框架-支撑体系（三）框架-墙板体系框架-墙板体系平面立面框架-剪力墙体系（四）框架-剪力墙体系平面+=北仑新区行政中心框架-核心筒体系（五）框架-核心筒体系六、筒中筒体系、筒束体系筒中筒体系筒束体系高层、超高层钢框架结构体系密柱长宽各150m，总面积30277m2，塔高508m，原世界第一高，26层以上以8层为一单元。由巨柱、核心系统及外伸桁架梁。巨柱自地下5层至地上90层，最大尺寸为2.4mx3m。88－92层之间，直径5.5m，重670t的阻尼器

台北101

河北省第一例钢结构建筑作品——国内领先

商务·商业·公寓巨型复合建筑航母项目作品

集成地标性建筑城市新景观

集成钢结构420000㎡建筑群规模

集成高层钢结构建筑

集成钢结构应用国家建设部推广的“十项新技术”

开创节能环保施工无尘效应

1.2.4大跨度钢结构单元1钢结构概述《建筑钢结构施工》大跨度结构常用于公共建筑。如大会堂、影剧院、展览馆、音乐厅、体育馆、加盖体育场、市场、火车站、航空港等，受使用要求和建筑造型要求所制约，具有大跨度为满足人类社会文化生活需求而产生大跨度房屋结构也用工业建筑。特别在航空和造船中，如飞机制造厂总装车间、飞机库，造船厂的船体结构车间等采用大跨度结构是受装配机器(如船舶、飞机)的大型尺寸或工艺过程要求所决定的。平板网架结构、穹顶或篷盖状空间体系，用钢量最经济圆形或矩形平面上海国际体操中心主体育馆国家大剧院国家体育场——“鸟巢”“鸟巢”——08年北京奥运会主体育场，31.5亿人民币。

“鸟巢”以巨大的空间刚架结构覆盖着9.1万人体育场。

鸟巢是一个大跨度的曲线结构，有大量的