钢结构的应用和发展

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1、钢结构的特点、应用和发展西安建筑科技大学2004年6月1、钢结构的特点钢结构是由钢板、热轧型钢和冷加工 成型的薄壁型钢制造而成。与其他材料的 结构相比具有以下优点： （1）材料强度高，钢材质量轻。 （2）韧性、塑性好。 （2）材质均匀。 （3）制造简单，施工周期短。 （4）密封性好。钢结构的缺点有： （1）耐热但不耐火150摄氏度时强度无变化，600摄氏度 时强度约为0。 （2）钢材耐腐蚀性能差，维护费用高。2、钢结构的应用（1）大跨度钢结构 钢屋架 网架、网壳结构 悬索结构 拱架结构 桥梁结构国家体育场国家体育场建 筑体形上像鸟 巢。可容纳8 万人。平面为 椭圆形,长轴 340m短轴 292

2、m。屋盖 中间有一个 146m76m的 开口，这部分 将设计成开合 屋盖。采用加 肋薄壁箱形截 面 ，总用钢 量达16万t 。天津奥林匹克体育场俯瞰效果图 “绿色奥运”、“科技奥运”、“人文奥运” 建筑底面面积为80,000m2，屋顶面积76,719m2，地上层数6 层，最高点高度53.00m，可容纳观众数60,000。屋顶结构采用钢桁架悬挑结构 。屋面桁架落地，形似露珠 。国家大剧院 位于北京人民大会堂西侧，西长安街以南，总占地面积近12公顷 ，总建筑面积近15万平方米，总投资26.88亿元，目前已进行过网壳 部分设计与施工验收审查会议。该工程外部围护结构为钢结构网壳，是半椭圆球形，东西长轴

3、 212.2m，南北短轴143.64m，总高度46.285。内设歌剧院（2416席 ）、音乐厅（2017席）及戏剧院（1040席）及公共大厅等。屋面采 用钛金属板，整个网壳外环绕人工湖（35500m2）,各种通道及入口 均设在水下 。设计为法国巴黎机场公司安德鲁建筑师，北京市建筑设 计研究院参与主体设计 ，整体结构用钢量达6750t，195kg/m。 （2）重型厂房结构西安变压器厂（400t吊车）（3）高层建筑80年代我国建造的11栋高层钢结构基 本上都是国外设计、施工承建。目前我国已建和在建的高度超过100m的 钢结构有48栋。上海环球金融中心 由日本森大厦株式会社的全额 子公司森海外株式会

4、社及日本 具有代表性的银行、保险公司 、商社等36家企业，偕同政府 系统机构日本海外经济协力基 金(OECF)联合投资的上海环 球金融中心，总投资逾750亿 日元。位于陆家嘴金融贸易区 ，建筑总面积335,420平方米 ，地下3层，地上94层。建成 后的高度达460米 。总用钢量 26000t，钢筋混凝土核心筒， 外框钢骨混凝土及钢柱，目前 正在施工基础。上海金茂大厦 金茂大厦是由中国上海对外贸 易中心股份有限公司独家投资 5.6亿美元建设的一座88层的 超高层大厦，建筑高度420.5 米，建筑面积28.9万平方米， 于1998年8月28日竣工。 总用 钢量14000t，钢筋混凝土核心 筒，外

5、框钢骨混凝土及钢柱。 设计者为美国S.O.M事务所。 央视新台址央视新台址建设工 程位于北京朝阳区 东三环中路、北京 商务中心区的核心 地段，占地面积 18.7万平方米，总 建筑面积55万平方 米, 230m。央视新 台址建设工程总投 资约50亿元人民币 ，2003年10月开工 建设，2008年正式 运行 。央视新台址大连远洋大厦 大连远洋大厦由大连远洋运输公 司、中远房地产开发公司与美国 ESPIRIT公司联合投资14.8亿人 民币开发的集五星级酒店和甲级 写字楼为一体的智能大厦。 总建 筑面积14.8万平方米。其中：A 座为五星级酒店，地上51层，总 高200.8m。钢筋混凝土核心筒 ，外

6、框钢框架。设计、加工、安 装全部国产化。台北101 长宽各150m，总面积 30277m2，塔高508m，世 界第一高，26层以上以8层 为一单元。主要由巨柱、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。直径5.5m，中670t的阻尼器 （4）高耸建筑电视塔、微波塔、通讯塔等东方明珠电视塔东方明珠广播电视塔座落在 上海浦东新区黄浦江畔，以 其468米的高度成为亚洲第 一高 塔。她于1991年3月开 始建造，1994年11 月完工， 总重量达12万吨，总投资8.3 亿元人民币。 东方明珠塔由三根直径为九 米的擎天立柱、太空舱、上 球体、下球体、五个小球、 塔

7、座和广场组成。 （5）轻型钢结构（6）容器和其他构筑物陕西铜川天然气公司 1000立方米天然气球罐大连西太平洋石化有限公司 1500立方米CF-62钢球罐3、钢结构的组成 跨越式结构跨越地面上的一定空间，包括桥梁和单层房屋结构。 高耸结构从地面向上发展的结构，包括高层房屋、塔架和桅杆结 构。4、钢结构设计方法 钢结构的概率极限状态 （1）承载能力极限状态对应于结构或结构构件达到最大承载能力或出现不适 于继续承载的变形，包括以下几个方面： 整个结构或结构的一部分作为刚体失去平衡（如倾覆 等）； 结构构件或连接因超过材料强度而破坏（包括疲劳破 坏），或因过度变形而不适于继续承载； 结构转变为机动体

8、系； 结构或结构构件丧失稳定（如压屈等）； 地基丧失承载能力而破坏（如失稳等）。（2）正常使用极限状态对应于结构或结构构件达到正常使用或耐久性能的某 项规定限值： 影响正常使用或外观的变形； 影响正常使用或耐久性能的局部损坏（包括裂缝）； 影响正常使用的振动； 影响正常使用的其它特定状态。 概率极限状态设计方法设计基本原则：技术先进、经济合理、安全适用、确 保质量0，结构处于可靠状态Z=R-S =0，结构处于极限状态0, 结构处于失效状态除疲劳计算外，钢结构设计规范采用以概率理 论为基础的极限状态设计方法，用分项系数的设 计表达式进行计算。5、钢结构的发展（1）高性能钢材（强度、塑性和韧性、耐火、耐候等）Q235-A b (f) GB 700-88-B b (f)-C-DQ345(390、420)-A GB/T 1591-94-B-C-D-E（2）对结构承载能力的认识从构件 整体 从弹性 弹塑性应力蒙皮效应计算手段的改进（3）新型结构形式 u 高强钢索u钢和混凝土组合结构u杂交结构（索、拱配合）（4）制造和安装机电一体化，用软件把钢材切割、焊接技术和焊接 标准集成一起，保证质量又节省劳动力。