钢结构简介PPT课件

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1、 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

2、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

3、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

4、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

5、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

6、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

7、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

8、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

9、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

10、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

11、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

12、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

13、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

14、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

15、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

16、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