鋼結構制作與安裝

1、目錄第一堂課-鋼結構認知主講人：張華忠高級工程師QQ：3050510 2目錄2 2鋼結構的特點鋼結構的特點3 34 4鋼結構的應用鋼結構的應用1 1鋼結構的定義鋼結構的定義鋼結構的設計原則和規(guī)范鋼結構的設計原則和規(guī)范 3目錄2 2鋼結構的特點鋼結構的特點3 34 4鋼結構的應用鋼結構的應用1 1鋼結構的定義鋼結構的定義鋼結構的設計原則和規(guī)范鋼結構的設計原則和規(guī)范 4鋼結構的定義鋼結構的定義樂高積木做成的房子樂高積木做成的房子每一個樂高積木每一個樂高積木u 通過通過這個樂高積木我想說明的是：無論是多復雜的鋼結構，這個樂高積木我想說明的是：無論是多復雜的鋼結構，其組成原理都是一樣的，其組成原理都是

2、一樣的，都是由一個一個簡單都是由一個一個簡單的構件的構件，通過，通過螺栓或者焊接的方式連接在一起螺栓或者焊接的方式連接在一起，從而形成一個，從而形成一個雄偉的整體雄偉的整體建筑物或者構筑物。建筑物或者構筑物。u 萬變不離其宗萬變不離其宗，而，而鋼結構的祖宗就是構件和螺栓及焊縫鋼結構的祖宗就是構件和螺栓及焊縫。 5鋼結構的定義鋼結構的定義大家可以這樣理解：u鋼結構就是積木鋼結構就是積木，每個積木都是一個，每個積木都是一個成品，一塊一塊地拼湊起來。成品，一塊一塊地拼湊起來。u鋼筋混凝土結構就是里面加了牙簽的鋼筋混凝土結構就是里面加了牙簽的橡皮泥橡皮泥，可以捏造成任何的形狀，混凝，可以捏造成任何的形

3、狀，混凝土結構的土結構的模板模板就是小時候玩橡皮泥的時就是小時候玩橡皮泥的時候用的那些候用的那些模具模具。 6鋼結構的定義鋼結構的定義 7鋼結構的定義鋼結構的定義今天的第一個概念已傳授成功！今天的第一個概念已傳授成功！混凝土混凝土=橡皮泥，鋼結構橡皮泥，鋼結構=積木積木什么叫概念？什么叫概念？u概念就是畢業(yè)十年后，當你回想起鋼結構這門課，概念就是畢業(yè)十年后，當你回想起鋼結構這門課，整本兩百多頁的書，整本兩百多頁的書，還留存在你的腦海還留存在你的腦海里面的，能里面的，能夠立即寫下來的夠立即寫下來的不足一兩頁的關鍵內容不足一兩頁的關鍵內容；中心思想中心思想u概念就是當你領導安排了一個緊急任務給你的

4、時概念就是當你領導安排了一個緊急任務給你的時候，只要你候，只要你抓住了其中的幾個要點抓住了其中的幾個要點，就可以保證這，就可以保證這個任務的完成個任務的完成不會出大問題的那幾個要點；不會出大問題的那幾個要點；u概念就是你想弄明白一個新事物時，概念就是你想弄明白一個新事物時，百度搜索百度搜索中中輸入的輸入的“關鍵字關鍵字”。 8鋼結構的定義鋼結構的定義1.鋼結構整體的定義鋼結構整體的定義u定義：定義：鋼結構是用鋼結構是用型鋼或鋼板型鋼或鋼板制成基本構件制成基本構件(梁、板、柱、桁梁、板、柱、桁架等架等) ，根據(jù)使用要求通過，根據(jù)使用要求通過焊接、螺栓焊接、螺栓連接按照一定的規(guī)律形連接按照一定的規(guī)

5、律形成的成的承載結構承載結構。u鋼結構鋼結構在工程建設中應用在工程建設中應用廣泛廣泛: 多層、高層、超高層鋼結構民用建筑等，多層、高層、超高層鋼結構民用建筑等， 工業(yè)類建筑物：例如門式剛架廠房，工業(yè)類建筑物：例如門式剛架廠房， 大跨度的公共建筑，如高鐵站、加油站的頂棚、體育館等，大跨度的公共建筑，如高鐵站、加油站的頂棚、體育館等， 道路工程中的大型橋梁，道路工程中的大型橋梁， 高聳結構，如輸電線路塔、移動通信鐵塔、廣播電視塔等。高聳結構，如輸電線路塔、移動通信鐵塔、廣播電視塔等。 9鋼結構的定義鋼結構的定義思考題：除了這些鋼結構工程之外，我們在實際工程思考題：除了這些鋼結構工程之外，我們在實際

6、工程中還會碰到鋼結構嗎？例如在一個采用中還會碰到鋼結構嗎？例如在一個采用鋼筋混凝土結鋼筋混凝土結構構的工地上，的工地上，還會有鋼結構嗎還會有鋼結構嗎？我們所學的鋼結構豈？我們所學的鋼結構豈不是無用武之地嗎？不是無用武之地嗎？答案是：有的，有很多。答案是：有的，有很多。 10鋼結構的定義鋼結構的定義外墻攀爬用的腳手架外墻攀爬用的腳手架 11鋼結構的定義鋼結構的定義混凝土模板下面的支撐腳手架混凝土模板下面的支撐腳手架 12鋼結構的定義鋼結構的定義施工電梯施工電梯 13鋼結構的定義鋼結構的定義工地塔式起重機工地塔式起重機-塔吊塔吊 14鋼結構的定義鋼結構的定義鋼筋加工棚鋼筋加工棚 15鋼結構的定義鋼

7、結構的定義工棚工棚-工人宿舍和管理人員辦公室工人宿舍和管理人員辦公室 16鋼結構的定義鋼結構的定義以上的工地上的鋼結構都有一個共同的特性，是什么以上的工地上的鋼結構都有一個共同的特性，是什么呢？呢？這些鋼結構的安全性與施工人員的人身安全是密切相這些鋼結構的安全性與施工人員的人身安全是密切相關的。關的。 17鋼結構的定義鋼結構的定義2.每一個基本構件都是由型鋼或者鋼板制成，下面看看什么是型每一個基本構件都是由型鋼或者鋼板制成，下面看看什么是型鋼和鋼板組合截面。鋼和鋼板組合截面。 工字型鋼工字型鋼 槽鋼型鋼槽鋼型鋼 18鋼結構的定義鋼結構的定義2.型鋼型鋼的定義的定義： 角鋼角鋼 方鋼管方鋼管 1

8、9鋼結構的定義鋼結構的定義2.型鋼型鋼： 圓鋼管圓鋼管 Z型鋼型鋼型鋼截面有固定的表格可以查到，也可用軟件查得各種規(guī)格尺寸型鋼截面有固定的表格可以查到，也可用軟件查得各種規(guī)格尺寸。 20鋼結構的定義鋼結構的定義2.鋼板焊接而成的組合截面鋼板焊接而成的組合截面： 三塊鋼板焊接而成的組合截面三塊鋼板焊接而成的組合截面-H型型鋼梁鋼梁 21鋼結構的定義鋼結構的定義2.鋼板焊接而成的組合截面鋼板焊接而成的組合截面：七塊鋼板焊接而成組合七塊鋼板焊接而成組合截面截面-十字形鋼柱十字形鋼柱 22鋼結構的定義鋼結構的定義3.構件與構件之間主要是通過三種方式連接：螺栓、焊接、鉚釘，構件與構件之間主要是通過三種方

9、式連接：螺栓、焊接、鉚釘，首先介紹一下螺栓。首先介紹一下螺栓?？蚣芰旱穆菟蚣芰旱穆菟ㄟB接連接框架柱的螺栓框架柱的螺栓連接連接 23鋼結構的定義鋼結構的定義u螺栓連接的定義：螺栓連接的定義：滾珠型防盜螺母滾珠型防盜螺母 扭剪型高強摩擦型螺栓扭剪型高強摩擦型螺栓 24鋼結構的定義鋼結構的定義3.第二種連接方法：焊縫連接。第二種連接方法：焊縫連接。 25鋼結構的定義鋼結構的定義3.第二種連接方法：焊縫連接。第二種連接方法：焊縫連接。 26鋼結構的定義鋼結構的定義3.第三種連接方法：鉚釘連接，第三種連接方法：鉚釘連接，目前已經基本不用，在目前已經基本不用，在1900年年前后，曾大量使用在美國的高層鋼

10、結構建筑物上，包括前后，曾大量使用在美國的高層鋼結構建筑物上，包括1887年建設的法國年建設的法國埃菲爾鐵塔上。埃菲爾鐵塔上。 飛機飛機上的鉚釘上的鉚釘 27目錄2 2鋼結構的特點鋼結構的特點3 34 4鋼結構的應用鋼結構的應用1 1鋼結構的定義鋼結構的定義鋼結構的設計原則和規(guī)范鋼結構的設計原則和規(guī)范 28鋼結構的特點鋼結構的特點思考題：地球思考題：地球上為什么會有那么大量的鋼結構上為什么會有那么大量的鋼結構？ 鐵元素占整個地球的鐵元素占整個地球的重量比例達到重量比例達到5%。那么多的原材料，不。那么多的原材料，不利用就浪費了。利用就浪費了。 隨著挖礦技術和提煉技術的不斷提高，生產每噸鋼材以及

11、生隨著挖礦技術和提煉技術的不斷提高，生產每噸鋼材以及生產各種高強度的鋼材的生產率在不斷地提高，產各種高強度的鋼材的生產率在不斷地提高，從而導致鋼材從而導致鋼材的成本原來越低。的成本原來越低。2015年的鋼材的價格約為年的鋼材的價格約為1900元元/噸噸，相，相當于當于0.95元元/每斤，比白菜還要便宜。我每斤，比白菜還要便宜。我記得記得20年前的鋼材高年前的鋼材高峰期時可以去到峰期時可以去到3600元元/噸。噸。 鋼材的確有很多的鋼材的確有很多的優(yōu)點，我國每年消耗的鋼鐵占全世界優(yōu)點，我國每年消耗的鋼鐵占全世界消耗消耗總量的總量的50%。 29鋼結構的特點鋼結構的特點1.相比相比起磚石、木、混凝

12、土等建筑材料而言起磚石、木、混凝土等建筑材料而言，鋼的強度高、重量，鋼的強度高、重量輕。輕。 鋼材鋼材的強度高，以的強度高，以我們常用我們常用的的Q345B鋼為例，這個鋼為例，這個Q345的的意思就是屈服強度是意思就是屈服強度是345N/mm2，直觀，直觀一點就是一點就是一部普通小一部普通小汽車汽車1.5噸，我們只需要一根圓噸，我們只需要一根圓8的鋼筋就可以吊起來了的鋼筋就可以吊起來了。 而而C30素混凝土相對應的抗拉強度是多少呢？素混凝土相對應的抗拉強度是多少呢？2.01N/mm2。 相當于相當于鋼材強度的鋼材強度的1/172倍倍。 如果采用如果采用高強度鋼絞線高強度鋼絞線的話，其強度可以去

13、到的話，其強度可以去到1860N/mm2，相當于相當于C30素混凝土的素混凝土的900倍以上。倍以上。 30鋼結構的特點鋼結構的特點 思考題：思考題： 水水的容重是的容重是1噸噸/m3； 混凝土混凝土的容重是的容重是2.5噸噸/m3； 鋼鋼的容重是的容重是7.85噸噸/m3。那那為什么說鋼材的重量輕呢為什么說鋼材的重量輕呢？ 鋼鋼的容重是混凝土的的容重是混凝土的3倍倍，但抗拉強度但抗拉強度是是172倍倍。 由于以上的優(yōu)點，在相同的跨度和荷載作用下，普通鋼屋架由于以上的優(yōu)點，在相同的跨度和荷載作用下，普通鋼屋架重量只有同等跨度鋼筋混凝土屋架的重量只有同等跨度鋼筋混凝土屋架的1/4 - 1/3 。

14、其他結構類。其他結構類型也有此特點。型也有此特點。 所以我們說的所以我們說的重量輕并不是說容重更輕重量輕并不是說容重更輕，而是說在做同一樣，而是說在做同一樣建筑物的時候，在建筑物的時候，在承載同樣大小的重量承載同樣大小的重量的情況下。采用鋼結的情況下。采用鋼結構的構的總重量總重量會比采用鋼筋混凝土結構的總重量會比采用鋼筋混凝土結構的總重量要輕很多要輕很多。 31鋼結構的特點鋼結構的特點2.鋼結構鋼結構制作簡單，現(xiàn)場安裝速度快。制作簡單，現(xiàn)場安裝速度快。 建設單位在基礎正式施工前，就可以將設計圖紙?zhí)崆敖桓督o建設單位在基礎正式施工前，就可以將設計圖紙?zhí)崆敖桓督o鋼結構制作工廠，生產好各個鋼結構制作工

15、廠，生產好各個梁板柱構件梁板柱構件以及各種以及各種連接螺栓連接螺栓?？梢栽诠S里面焊接完成對工作也可提前完成?？梢栽诠S里面焊接完成對工作也可提前完成。 等基礎完工后，就可以將工廠里面已經生產好的等基礎完工后，就可以將工廠里面已經生產好的各種構件各種構件，通過汽車直接運到施工現(xiàn)場，然后工人們就可以像拼通過汽車直接運到施工現(xiàn)場，然后工人們就可以像拼樂樂高積高積木木一樣，通過一樣，通過起重機等施工機械將吊裝起來，然后通過起重機等施工機械將吊裝起來，然后通過螺栓螺栓和和焊縫將一個個都構件進行焊縫將一個個都構件進行快速連接快速連接。 混凝土結構的混凝土結構的施工周期就比較長施工周期就比較長，每個梁板每

16、個梁板柱的柱的尺寸可能都尺寸可能都是不同的是不同的，都需要等基礎完工后，才可以在，都需要等基礎完工后，才可以在現(xiàn)場進行支?，F(xiàn)場進行支模-澆筑澆筑-養(yǎng)護等必需的流程養(yǎng)護等必需的流程，而且必須，而且必須養(yǎng)護到一定的強度養(yǎng)護到一定的強度，才，才可以繼續(xù)往上建上一層。鋼結構工程則沒有這些顧慮?？梢岳^續(xù)往上建上一層。鋼結構工程則沒有這些顧慮。 32鋼結構的特點鋼結構的特點2.鋼結構鋼結構制作簡單，現(xiàn)場安裝速度快。制作簡單，現(xiàn)場安裝速度快。下面通過一個視頻了解一下鋼結構工程安裝的快速性。下面通過一個視頻了解一下鋼結構工程安裝的快速性。15天建成天建成30層鋼結構酒店層鋼結構酒店.flv 33鋼結構的特點鋼

17、結構的特點3.鋼結構鋼結構的塑性和韌性的塑性和韌性好，抗震性能好。好，抗震性能好。 汶川地震中都江堰市華夏廣場小區(qū)，底部兩層整體倒塌汶川地震中都江堰市華夏廣場小區(qū)，底部兩層整體倒塌 34鋼結構的特點鋼結構的特點3.鋼結構的塑性和韌性好，抗震性能好。鋼結構的塑性和韌性好，抗震性能好。 混凝土結構 砌體結構 鋼結構 35鋼結構的特點鋼結構的特點3.鋼結構的塑性和韌性好，抗震性能好。鋼結構的塑性和韌性好，抗震性能好。鋼結構鋼結構的抗震性能相對混凝土結構優(yōu)越原因有的抗震性能相對混凝土結構優(yōu)越原因有以下兩點原因：以下兩點原因： 鋼結構鋼結構的柔性的柔性比較大，因此自振周期相對比較長，而地震波比較大，因此

18、自振周期相對比較長，而地震波的周期是比較短促的，因此的周期是比較短促的，因此兩者共振不起來兩者共振不起來，所以鋼結構的，所以鋼結構的地震反應比較小地震反應比較小。而。而混凝土混凝土結構的剛度比較大結構的剛度比較大，因此自振周，因此自振周期比較短，和地震波的周期比較接近，期比較短，和地震波的周期比較接近，容易發(fā)生共振容易發(fā)生共振，所以，所以地震反應大地震反應大。 鋼材在破壞前會經過鋼材在破壞前會經過很大的塑性變形很大的塑性變形過程，一條鋼筋從原始過程，一條鋼筋從原始狀態(tài)一直到拉斷這個過程，能夠伸長狀態(tài)一直到拉斷這個過程，能夠伸長30%。在這個那么長的。在這個那么長的過程中過程中能吸收和消耗大量的

19、能量能吸收和消耗大量的能量，所以鋼結構比其他結構更，所以鋼結構比其他結構更耐震，耐震，是一般地震中損壞最少的結構。是一般地震中損壞最少的結構。 此外由于這個伸長變化率有此外由于這個伸長變化率有30%那么大，在建筑物里面的人那么大，在建筑物里面的人可以很容易看到這個變形，人有足夠的時間逃離現(xiàn)場可以很容易看到這個變形，人有足夠的時間逃離現(xiàn)場。大家。大家可以比較一下可以比較一下磚砌體磚砌體結構，會不會有那么大的變形才倒塌？結構，會不會有那么大的變形才倒塌？這就是一個這就是一個塑性破壞塑性破壞和和脆性破壞脆性破壞的區(qū)別了。的區(qū)別了。 36鋼結構的特點鋼結構的特點3.鋼結構的塑性和韌性好，抗震性能好。鋼

20、結構的塑性和韌性好，抗震性能好。下面通過一個視頻更直觀地了解鋼結構的優(yōu)越的抗震性能。下面通過一個視頻更直觀地了解鋼結構的優(yōu)越的抗震性能。鋼結構抗震臺超九度試驗鋼結構抗震臺超九度試驗.flv 37鋼結構的特點鋼結構的特點4.鋼結構鋼結構屬于屬于各向同性各向同性材料。材料。 各向同性各向同性的意思：特定型號的鋼材，的意思：特定型號的鋼材，抗拉、抗壓、抗彎強度抗拉、抗壓、抗彎強度都是一樣的?；炷羷t不然?？箟簭姸榷际且粯拥??；炷羷t不然?？箟簭姸萬c是抗拉強度是抗拉強度ft的十的十幾倍。幾倍。 相對相對于混凝土結構于混凝土結構，鋼結構跟我們所學的建筑力學計算理論，鋼結構跟我們所學的建筑力學計算理論公

21、式是是最吻合的，因此跟公式是是最吻合的，因此跟計算軟件的計算假定吻合度很高計算軟件的計算假定吻合度很高，因此因此計算準確，安全計算準確，安全可靠可靠。 38鋼結構的特點鋼結構的特點4.鋼結構屬于鋼結構屬于各向同性材料。各向同性材料。教材教材P12 39鋼結構的特點鋼結構的特點思考題：思考題：大家可以發(fā)現(xiàn)在這個表里面有一個有意思的地方，同大家可以發(fā)現(xiàn)在這個表里面有一個有意思的地方，同樣牌號的鋼，例如樣牌號的鋼，例如Q345鋼，對于不同的厚度或者直徑，它的鋼，對于不同的厚度或者直徑，它的設計強度是完全不同的，這是什么原因？混凝土有沒有這個設計強度是完全不同的，這是什么原因？混凝土有沒有這個情況？情

22、況？ 答案：因為所有的鋼板出爐時都要經過一道叫做答案：因為所有的鋼板出爐時都要經過一道叫做軋制的工序軋制的工序，這個工序類似于古代的打鐵。這個工序類似于古代的打鐵。 鋼板的厚度越薄鋼板的厚度越薄，在軋制過程中，就，在軋制過程中，就越容易消除鋼板內部的越容易消除鋼板內部的缺陷缺陷、這些缺陷包括鋼板內部的裂縫、氣泡等，因此薄鋼板、這些缺陷包括鋼板內部的裂縫、氣泡等，因此薄鋼板就比厚鋼板的設計強度取值高一些。就比厚鋼板的設計強度取值高一些。 混凝土沒有這個情況混凝土沒有這個情況。 40鋼結構的特點鋼結構的特點4.鋼結構屬于鋼結構屬于各向同性材料。各向同性材料。混凝土設計規(guī)范混凝土設計規(guī)范中混凝土強度

23、：中混凝土強度： 41鋼結構的特點鋼結構的特點5.鋼結構的密封性能好鋼結構的密封性能好u 鋼材鋼材組織非常致密組織非常致密，采用焊接連接可做到完全密封，適合用，采用焊接連接可做到完全密封，適合用在氣密性和水密性好的耐壓容器、大型油庫、煤氣罐等。在氣密性和水密性好的耐壓容器、大型油庫、煤氣罐等。u 而而混凝土結構一般是帶裂縫工作混凝土結構一般是帶裂縫工作的。而且混凝土內部組織不的。而且混凝土內部組織不是特別致密，是特別致密，水分容易滲透水分容易滲透，所以，所以地下室的混凝土外墻地下室的混凝土外墻通常通常都要做很多的都要做很多的防水處理防水處理。 42鋼結構的特點鋼結構的特點 思考題：既然鋼結構那

24、么多優(yōu)點，為什么我們現(xiàn)在的建筑物大思考題：既然鋼結構那么多優(yōu)點，為什么我們現(xiàn)在的建筑物大部分都是混凝土結構的？部分都是混凝土結構的？n 最主要的原因就是貴，這個貴是跟混凝土相比，鋼每噸大概最主要的原因就是貴，這個貴是跟混凝土相比，鋼每噸大概1900元元，而混凝土一噸是，而混凝土一噸是120元元。對于一般的多層和高層而。對于一般的多層和高層而言，采用混凝土結構總體來說肯定是劃算的。言，采用混凝土結構總體來說肯定是劃算的。n 但是對于超高層的話，采用鋼結構的但是對于超高層的話，采用鋼結構的土建成本的確比混凝土土建成本的確比混凝土結構的成本要高結構的成本要高，但是有其他方面對優(yōu)點可以抵消這個短處：，

25、但是有其他方面對優(yōu)點可以抵消這個短處： 自重較小自重較小，可以減少基礎的尺寸，從而，可以減少基礎的尺寸，從而節(jié)省基礎的投資節(jié)省基礎的投資。 可以可以減小梁柱截面減小梁柱截面，增加實際利用面積和空間增加實際利用面積和空間，賣價更高。，賣價更高。 可以可以很有效地縮短工期很有效地縮短工期，層數(shù)越多，這個時間上的優(yōu)勢越明，層數(shù)越多，這個時間上的優(yōu)勢越明顯，從而顯，從而減少貸款利息減少貸款利息，還可以，還可以提早回收租金提早回收租金。-這個優(yōu)勢最這個優(yōu)勢最明顯。明顯。 由于鋼結構的抗震性能優(yōu)越，在高設防烈度區(qū)，超高層的由于鋼結構的抗震性能優(yōu)越，在高設防烈度區(qū)，超高層的土土建成本建成本甚至低于混凝土結構

26、。甚至低于混凝土結構。 43鋼結構的特點鋼結構的特點6.鋼材鋼材耐腐蝕性差。耐腐蝕性差。 鋼材原來就來自于大自然，鋼材原來就來自于大自然，什么叫鐵礦石：鐵都是以鐵礦石什么叫鐵礦石：鐵都是以鐵礦石化合物的狀態(tài)存在于自然界中化合物的狀態(tài)存在于自然界中，尤其是以氧化鐵的狀態(tài)存在的，尤其是以氧化鐵的狀態(tài)存在的量特別多。主要成份為量特別多。主要成份為Fe3O4Fe3O4和和Fe2O3Fe2O3，其中鐵元素的比例大，其中鐵元素的比例大概是概是70%70%，氧氣比例是，氧氣比例是30%30%。鐵礦石的提煉其實就是把這個氧。鐵礦石的提煉其實就是把這個氧化作用去掉的過程，化作用去掉的過程，所以當鋼放回大自然中時

27、，重新接觸氧氣所以當鋼放回大自然中時，重新接觸氧氣時，又會被氧化了。時，又會被氧化了。 塵歸塵，土歸土就這意思塵歸塵，土歸土就這意思。每年因。每年因腐蝕而腐蝕而損失損失的鋼材占世界鋼鐵年產量的的鋼材占世界鋼鐵年產量的四分之一四分之一?；炷聊?？?；炷聊?？ 44鋼結構的特點鋼結構的特點6.鋼材鋼材耐腐蝕性差耐腐蝕性差。思考題；怎么預防鋼結構的這個弱點？思考題；怎么預防鋼結構的這個弱點？熱鍍鋅法熱鍍鋅法-適用于野外長期受大氣腐蝕不易維護的地方，例如電適用于野外長期受大氣腐蝕不易維護的地方，例如電力鐵塔、通信鐵塔力鐵塔、通信鐵塔 45鋼結構的特點鋼結構的特點6.鋼材鋼材耐腐蝕性差耐腐蝕性差。思考題

28、；怎么預防鋼結構的這個弱點？思考題；怎么預防鋼結構的這個弱點？涂層法涂層法室內容易維護的鋼結構室內容易維護的鋼結構 46鋼結構的特點鋼結構的特點7.鋼材鋼材耐火性能差耐火性能差。思考題；怎么預防鋼結構的這個弱點？思考題；怎么預防鋼結構的這個弱點？涂抹防火涂料涂抹防火涂料-厚度不超過厚度不超過3mm，受火時膨脹發(fā)泡，形成受火時膨脹發(fā)泡，形成致密的防火隔熱層致密的防火隔熱層 47鋼結構的特點鋼結構的特點7.鋼材鋼材耐火性能差耐火性能差。思考題；怎么預防鋼結構的這個弱點？思考題；怎么預防鋼結構的這個弱點？包裹防火板材包裹防火板材 48鋼結構的特點鋼結構的特點7.鋼材鋼材耐火性能差。耐火性能差。u 鋼

29、結構鋼結構鋼結構鋼結構最致命的弱點最致命的弱點是鋼的耐火性能非常差，鋼的內是鋼的耐火性能非常差，鋼的內部晶體組織對溫度非常敏感，溫度升高或者降低都會使鋼材部晶體組織對溫度非常敏感，溫度升高或者降低都會使鋼材性能發(fā)生變化性能發(fā)生變化。u 從鋼材的機械性能與溫度的關系可以得出，總的趨勢是隨著從鋼材的機械性能與溫度的關系可以得出，總的趨勢是隨著溫度的升高，鋼材的強度降低溫度的升高，鋼材的強度降低,變形增大。變形增大。u 在在200以內，以內，鋼材性能沒有很大變化；鋼材性能沒有很大變化；u 430540之間強度急劇下降，發(fā)生很大的形變，導致之間強度急劇下降，發(fā)生很大的形變，導致鋼鋼柱、鋼梁彎曲柱、鋼梁

30、彎曲，結果因變形過大而不能繼續(xù)使用；，結果因變形過大而不能繼續(xù)使用；u 600時強度很低不能承擔荷載。時強度很低不能承擔荷載。 49鋼結構的特點鋼結構的特點n 耐高溫差耐高溫差-美國世貿中心美國世貿中心塌樓原因分析。塌樓原因分析。美國紐約世貿中心：美國紐約世貿中心：1973年年2001年年9月月11日日樓高約樓高約411米，是米，是當時的世界當時的世界第一高樓第一高樓，是外框內簡的鋼結，是外框內簡的鋼結構體系。外圍全都是鋼柱，十構體系。外圍全都是鋼柱，十分密集，分密集，鋼柱之間的中心距離鋼柱之間的中心距離只有只有1米多。米多。美國憑借高強度的建筑鋼材和美國憑借高強度的建筑鋼材和高水平的結構設計

31、技術建成了高水平的結構設計技術建成了這個龐然大物。這個龐然大物。建造時光是鋼材就用了建造時光是鋼材就用了20多萬多萬噸，混凝土噸，混凝土32萬多立方米。萬多立方米。 50鋼結構的特點鋼結構的特點n 美國世貿中心塌樓原因分析。美國世貿中心塌樓原因分析。 51鋼結構的特點鋼結構的特點n 美國世貿中心塌樓原因分析。美國世貿中心塌樓原因分析。大樓不僅經歷了近大樓不僅經歷了近30年的風雨年的風雨依然完好，甚至這次飛機的巨依然完好，甚至這次飛機的巨大撞擊也未能使之立即傾倒。大撞擊也未能使之立即傾倒。飛機的撞擊使大樓雖然飛機的撞擊使大樓雖然晃動了晃動了近近1米米，但無論是內部還是外，但無論是內部還是外部并沒

32、有嚴重塌落。這是大量部并沒有嚴重塌落。這是大量樓內工作人員得以逃生的關鍵。樓內工作人員得以逃生的關鍵。鋼材有一個鋼材有一個致命的缺點，就是致命的缺點，就是遇高溫變軟，喪失原有強度。遇高溫變軟，喪失原有強度。為避免因此引發(fā)的災難，建筑為避免因此引發(fā)的災難，建筑鋼材上都涂有防火涂料等防護鋼材上都涂有防火涂料等防護物，然而這樣低水平的防護，物，然而這樣低水平的防護，對付一般的小災小火還可以應對付一般的小災小火還可以應付，付，但遇到如此猛烈的火災，但遇到如此猛烈的火災，鋼材防火涂層根本不可能應付。鋼材防火涂層根本不可能應付。 52鋼結構的特點鋼結構的特點n 美國世貿中心塌樓原因分析。美國世貿中心塌樓原

33、因分析。撞擊大樓的第一架飛機為波音撞擊大樓的第一架飛機為波音757，可載，可載35噸燃油噸燃油；第二架飛機為波音；第二架飛機為波音767，可載可載51噸燃油噸燃油。由于剛起飛不久，兩架飛機所攜燃油幾乎沒有浪費地撒到大樓。由于剛起飛不久，兩架飛機所攜燃油幾乎沒有浪費地撒到大樓上，引起熊熊大火。上，引起熊熊大火。長時間猛烈的大火燒軟了飛機所撞擊的那幾個樓層的鋼材，而它長時間猛烈的大火燒軟了飛機所撞擊的那幾個樓層的鋼材，而它上部樓層約數(shù)上部樓層約數(shù)千噸到上萬噸的重量自然就會落下來，像一個巨大的鐵錘，砸向下面的樓層，千噸到上萬噸的重量自然就會落下來，像一個巨大的鐵錘，砸向下面的樓層，對下面的樓層結構的

34、沖擊力遠遠大于其原先靜止時的重力，下面的樓層結構自對下面的樓層結構的沖擊力遠遠大于其原先靜止時的重力，下面的樓層結構自然難以承受，于是一層層垂直地垮塌下來。然難以承受，于是一層層垂直地垮塌下來。 53鋼結構的特點鋼結構的特點n 美國世貿中心塌樓原因分析。美國世貿中心塌樓原因分析。最終死亡人數(shù)三千多人。最終死亡人數(shù)三千多人。估計恐怖分子也想不到最終世估計恐怖分子也想不到最終世貿中心會完全倒塌這個結果貿中心會完全倒塌這個結果。 54鋼結構的特點鋼結構的特點n 美國世貿中心塌樓原因分析。美國世貿中心塌樓原因分析。新世貿新世貿中心中心樓樓高高541米米生于生于2014年。年。 55鋼結構的特點鋼結構的

35、特點n 911美國紐約世貿中心塌樓分析美國紐約世貿中心塌樓分析視頻視頻 56鋼結構鋼結構的特點的特點n 美國世貿中心塌樓分析美國世貿中心塌樓分析視頻總結：視頻總結：通過下面這個視頻大家可以學習到鋼結構的以下幾個特性：通過下面這個視頻大家可以學習到鋼結構的以下幾個特性：u 強度高、重量輕；強度高、重量輕；u 塑性、韌性強塑性、韌性強- -受到那么大的撞擊，仍能堅持大概兩個小時，受到那么大的撞擊，仍能堅持大概兩個小時，就是這寶貴的兩個小時，挽救了數(shù)萬人的性命；就是這寶貴的兩個小時，挽救了數(shù)萬人的性命；u 鋼材制作簡單，建設速度很快，基本都是像拼積木一樣，一鋼材制作簡單，建設速度很快，基本都是像拼積

36、木一樣，一層一層快速往上建設；層一層快速往上建設；u 鋼材鋼材不耐高溫不耐高溫；即使做了足夠的涂料及保護，還是撐不過兩；即使做了足夠的涂料及保護，還是撐不過兩個小時。個小時。u 只要做好耐腐蝕性工作，是可以完成設計基準期內的任務的。只要做好耐腐蝕性工作，是可以完成設計基準期內的任務的。 57目錄2 2鋼結構的特點鋼結構的特點3 34 4鋼結構的應用鋼結構的應用1 1鋼結構的定義鋼結構的定義鋼結構的設計原則和規(guī)范鋼結構的設計原則和規(guī)范 58鋼結構的應用鋼結構的應用1. 大跨度結構大跨度結構-北京奧運會國家體育場北京奧運會國家體育場-鳥巢鳥巢1.總造價總造價34億元億元。占地面積。占地面積20萬平

37、方米。每平方米造價約萬平方米。每平方米造價約17000元元。2.用鋼量用鋼量48000噸。噸。3.長軸為長軸為332.3米，短軸為米，短軸為296.4米，最高點高度為米，最高點高度為68.5米米，相當于一座，相當于一座22層層的高層，最低點高度為的高層，最低點高度為42.8米。米。4.中國國內在建筑結構上首次使用中國國內在建筑結構上首次使用Q460規(guī)格的鋼材；而這次使用的鋼板厚規(guī)格的鋼材；而這次使用的鋼板厚度達到度達到11厘米厘米。目前在國家。目前在國家鋼結構設計規(guī)范鋼結構設計規(guī)范里面最大也只是里面最大也只是Q420，厚，厚度極限值也只是度極限值也只是10厘米。厘米。 59鋼結構的應用鋼結構的

38、應用1. 大跨度結構大跨度結構-北京奧運會國家體育場北京奧運會國家體育場-鳥巢鳥巢作為屋蓋結構的主要承重構件，桁架柱最大斷面達作為屋蓋結構的主要承重構件，桁架柱最大斷面達25m20m，高度，高度達達67m，單榀最重達，單榀最重達500噸噸。 60鋼結構的應用鋼結構的應用1. 大跨度結構大跨度結構-北京奧運會國家體育場北京奧運會國家體育場-鳥巢鳥巢 內部的看臺采用了鋼筋混凝土結構內部的看臺采用了鋼筋混凝土結構 61鋼結構的應用鋼結構的應用2. 高層建筑高層建筑-世界第一高鋼結構高層世界第一高鋼結構高層-迪拜塔迪拜塔哈利法塔高哈利法塔高828米米，樓層總數(shù)，樓層總數(shù)162層，造價層，造價15億美元

39、億美元。由美國由美國SOM公司設計，工程公司設計，工程總承包單位為韓國三星，總承包單位為韓國三星，我我國江蘇南通六建集團公司承國江蘇南通六建集團公司承包土建施工包土建施工，2010年完工。年完工。 62鋼結構的應用鋼結構的應用2. 高層建筑高層建筑-世界第一高鋼結構高層世界第一高鋼結構高層-迪拜塔迪拜塔為保持世界最高建筑的地位，為保持世界最高建筑的地位， 鋼鋼結構頂部設置了直徑為結構頂部設置了直徑為1.2m的的可可活動的中心鋼桅桿，活動的中心鋼桅桿， 可由可由底部不底部不斷斷加長，用油壓設備不斷頂升，加長，用油壓設備不斷頂升，其預留高度為其預留高度為200m。為此哈利法塔始終不宣布建筑高為此哈

40、利法塔始終不宣布建筑高度。度。到到2009年底，確認年底，確認5年內世界年內世界各國都不可能建成更高的建筑，各國都不可能建成更高的建筑，才最后確定才最后確定828m的最終高度。的最終高度。 63鋼結構的應用鋼結構的應用2. 高層建筑高層建筑-世界第一高鋼結構高層世界第一高鋼結構高層-迪拜塔迪拜塔“全鋼結構優(yōu)于混凝土結構，適合于超高全鋼結構優(yōu)于混凝土結構，適合于超高層建筑層建筑”，這是，這是20世紀世紀六七十年代六七十年代的普遍的普遍共識。這個時期大量建造了共識。這個時期大量建造了300m以上的鋼以上的鋼結構高層建筑，如結構高層建筑，如1971年建成的紐約世界年建成的紐約世界貿易中心雙塔（貿易中

41、心雙塔（412m）、）、1974年建成的芝年建成的芝加哥西爾斯大廈（加哥西爾斯大廈（442m）。）。到了到了20世紀八九十年代世紀八九十年代，人們發(fā)現(xiàn)純鋼結，人們發(fā)現(xiàn)純鋼結構已不能滿足建筑高度進一步升高的要求，構已不能滿足建筑高度進一步升高的要求，其原因在于鋼結構的側向剛度提高難以跟其原因在于鋼結構的側向剛度提高難以跟上高度的迅速增長。從此以后，上高度的迅速增長。從此以后，鋼筋混凝鋼筋混凝土核心筒加外圍鋼結構就成為超高層建筑土核心筒加外圍鋼結構就成為超高層建筑的基本形式的基本形式。我國如。我國如廣州西塔廣州西塔（2010年，年，460 m）、）、廣州電視塔廣州電視塔（2009年年，600 m）

42、、上海環(huán)球金融（）、上海環(huán)球金融（2009年，年，492 m）、）、上海中心（上海中心（2014年，年，632 m）等，均無一）等，均無一例外。例外。 64鋼結構的應用鋼結構的應用2. 高層建筑高層建筑-世界第一高鋼結構高層世界第一高鋼結構高層-迪拜塔迪拜塔迪拜塔作了前所未有的重大突破，迪拜塔作了前所未有的重大突破， 采用了下部混凝土結構、上部鋼結構的全新采用了下部混凝土結構、上部鋼結構的全新結構體系。結構體系。-30601 m為鋼筋混凝土剪力墻體系；為鋼筋混凝土剪力墻體系；601828m為鋼結構為鋼結構， 其中其中601760m采用帶斜撐的鋼框架。采用帶斜撐的鋼框架。因為越往上晃動越大因為越

43、往上晃動越大，所以迪拜塔把酒店和公，所以迪拜塔把酒店和公寓都布置在寓都布置在601m以下的混凝土結構部分；以下的混凝土結構部分； 而將而將601m以上的鋼結構部分作為辦以上的鋼結構部分作為辦公樓使用。公樓使用。迪拜塔酒店每晚住宿費約迪拜塔酒店每晚住宿費約1萬萬6萬元人民幣萬元人民幣。 65鋼結構的應用鋼結構的應用2. 高層建筑高層建筑 廣州天河區(qū)珠江新城西塔，塔高廣州天河區(qū)珠江新城西塔，塔高460米。米。 66鋼結構的應用鋼結構的應用2. 高層建筑高層建筑廣州天河區(qū)珠江新城東塔，塔高廣州天河區(qū)珠江新城東塔，塔高530米。已于米。已于2014年年10月月28日舉行了封頂儀式。日舉行了封頂儀式。

44、67鋼結構的應用鋼結構的應用2. 高層建筑高層建筑廣州天河區(qū)珠江新城東塔，塔高廣州天河區(qū)珠江新城東塔，塔高530米。已于米。已于2014年年10月月28日舉行了封頂儀式。日舉行了封頂儀式。 68鋼結構的應用鋼結構的應用3. 高聳結構高聳結構 廣州塔廣州塔-小蠻腰，內部混凝土筒體，外部小蠻腰，內部混凝土筒體，外部鋼結構，總高鋼結構，總高600米。米。 69鋼結構的應用鋼結構的應用3. 高聳結構高聳結構 宇宙飛船發(fā)射塔宇宙飛船發(fā)射塔 70鋼結構的應用鋼結構的應用3. 高聳結構高聳結構建于建于1889年，總年，總高度高度300米，一共米，一共用了用了250萬個鉚釘。萬個鉚釘。 71鋼結構的應用鋼結構

45、的應用4. 橋梁結構橋梁結構 上海盧浦大橋上海盧浦大橋-世界上也是當今世界上跨度最大的全鋼結構拱橋，總跨度世界上也是當今世界上跨度最大的全鋼結構拱橋，總跨度550米。米。 72鋼結構的應用鋼結構的應用4. 橋梁結構橋梁結構 上海盧浦大橋上海盧浦大橋-世界上也是當今世界上跨度最大的全鋼結構拱橋，總跨度世界上也是當今世界上跨度最大的全鋼結構拱橋，總跨度550米。米。 73鋼結構的應用鋼結構的應用5. 板殼結構板殼結構-密封性能好，能承受很大內力，并且溫度急劇變化。密封性能好，能承受很大內力，并且溫度急劇變化。 74目錄2 2鋼結構的特點鋼結構的特點3 34 4鋼結構的應用鋼結構的應用1 1鋼結構的

46、定義鋼結構的定義鋼結構的設計原則和規(guī)范鋼結構的設計原則和規(guī)范 75 結構的極限狀態(tài)結構的極限狀態(tài) 結構能夠滿足設計規(guī)定的某一功能要求且能夠良好的結構能夠滿足設計規(guī)定的某一功能要求且能夠良好的工作，我們稱之為該功能處于工作，我們稱之為該功能處于可靠狀態(tài)可靠狀態(tài)；反之，稱之為該；反之，稱之為該功能處于功能處于失效狀態(tài)失效狀態(tài)。這種。這種“可靠可靠”與與“失效失效”之間必然存之間必然存在某一特定的界限狀態(tài)，此特定狀態(tài)稱為該功能的在某一特定的界限狀態(tài)，此特定狀態(tài)稱為該功能的極限狀極限狀態(tài)態(tài)。 結構的結構的極限狀態(tài)極限狀態(tài)正常使用正常使用極限狀態(tài)極限狀態(tài)承載能力承載能力極限狀態(tài)極限狀態(tài)結構或結構構件達到最大承載結構或結構構件達到最大承載能力或不適于繼續(xù)承載的變形能力或不適于繼續(xù)承載的變形安全性安全性結構或結構構件達到正常使用結構或結構構件達到正常使用或耐久性能的某項規(guī)定限值或耐久性能的某項規(guī)定限值實用性實用性耐久性耐久性 76鋼結構的設計原則和規(guī)范鋼結構的設計原則和規(guī)范n 承重結構應按承重結構應按承載能力承載能力極限狀態(tài)和極限狀態(tài)和正常使用正常使用極限狀態(tài)進行設極限狀態(tài)進行設計。計。n 承載能力承載能力極限狀態(tài)包括構件和連接的強度破壞、疲勞破壞和極限狀態(tài)包括構件和連接的強度破壞、疲勞破壞和因過度變形而因過度變形而不適于繼續(xù)承載不適于繼續(xù)承載，結構和構件