哈尔滨工业大学高层建筑钢结构-1
《高层建筑钢结构讲》PPT课件
02
案例二
某高层钢结构酒店由于地震等原因导致部分构件受损。采用增设支撑和
耗能装置等减震加固措施，提高了结构的抗震性能，确保了酒店的安全
运营。
03
案例三
某高层钢结构住宅楼因设计缺陷导致楼层刚度不足。通过在楼层间增设
钢支撑和钢梁等加固措施，提高了楼层刚度，改善了结构的整体性能。
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PART 06
高层建筑钢结构发展趋势 与挑战
铆钉连接
通过铆钉将钢材连接在一起，适用于承受动力荷载的结构；但铆接工 艺较为复杂，成本较高。
性能评估
针对不同的连接方式，需要进行相应的性能评估，包括连接刚度、承 载力、疲劳性能等指标。
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PART 03
高层建筑钢结构设计原理
REPORTING
2024/1/24
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结构体系选择与布置原则
结构体系选择
2024/1/24
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结构性能评估方法概述
2024/1/24
基于结构整体性能的评估
采用结构动力学、有限元分析等数值方法，对高层建筑钢结构进 行整体性能评估，包括刚度、强度、稳定性等方面。
基于构件性能的评估
针对钢结构中的关键构件，如梁、柱、节点等，采用实验或数值模 拟等方法，对其受力性能、变形能力等进行评估。
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焊接、螺栓连接等关键工艺介绍
要点一
螺栓预紧力控制
要点二
防松措施采取
通过扭矩扳手等工具对螺栓施加预紧力，确保螺栓连接的 紧固性和稳定性。
采取防松垫圈、双螺母等防松措施，防止螺栓在振动或外 力作用下松动。
2024/1/24
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PART 05
高层建筑钢结构性能评估 与加固措施
浅谈高层建筑中钢筋结构的设计
作用下 ， 框架结构破坏的情况主要有：
①框架柱的 压弯破坏 、剪切破坏 、弯曲裂
缝；
构在工程的应用中越来越广泛 。框架梁主筋和Ｈ 型钢柱的节点设计成为结构工程施工节点设计的
重点。
②框架梁的斜截面破坏、正截面破坏、锚 固
破坏；
２ 因为施工条件的限制，现场施工中某些 、
一
我国高层混凝土框架结构破坏的方式
座位置上铁受拉 ，下铁受压 ； 墙体暗梁或过梁受
六、劲性柱主筋和框架梁主筋的锚固长度的
关 系
随着我国近年房地产业的蓬勃发展，高层混 扭。尽量保证暗梁或连梁箍筋的完整性。
凝±框架结构形式得到了广泛应用。在地震荷载
１ 、随着我 国钢结构的发展，劲性混凝土结
浅谈高层建筑中钢筋 结构的设计
汪 杰 谭慧光 １佳木斯市中安房产经营开发公司 ２哈尔滨工业大学 ． ．
（ ）为保证框架粱的截面尺寸 ，在框架梁 ２
在框架剪力墙结构中，主梁和次梁的节点非 常重要 ，主次梁钢筋的设计位置就成为我们关注 的焦点。根据常规做法，次梁上铁钢筋在主粱钢
筋之上 ，板筋在次粱主筋之上 ，如果主次梁节点
办法 ， 都是采用机械锚固措施 ：一是 图集中明确
规定的焊接同直径钢筋的方法 （ 见图３ ），二是
架节点核芯区的脆性破坏等情 况，需要引起施工 过梁和框架梁保护层厚度。 单位的高度重视 ，会同设计单位共同完成钢筋的
节点设计，保证ｌ 节点钢筋设计的合理性。
（ ）将过梁或暗梁截面降低或减ｌ ５ ｍ， ３ ｈｃ
两端 固接 的框 架梁 弯距示意 图 端支 鏖为 负弯距
部位的钢筋锚 固长度不能满足施工规范要求的锚 固长度 ，故必须根据现场实际情况进行节点深化 设计。实例如下 ： 框架梁通过框架端柱，其锚固长度不能满足
哈工大考题钢结构基本原理及设计模拟试题一：
模拟试题一：一、填空题（每空1 分，共计32）1．钢结构防火常采用的方法有 _________________ ，__________ 。
[点击查看答案] 答：涂防火漆、混凝土包裹2．建筑钢材的主要性能指标有伸长率、屈服强度、抗拉强度、冷弯性能、冲击韧性、Z 向收缩率，其中伸长率是衡量钢材 _________________________ 能力的指标；__________ 是衡量钢材抗层状撕裂能力的指标。
[点击查看答案] 答：塑性变形、Z 向收缩率3. 高强度低合金钢的焊接性能可以通过___________________ 值来衡量。
[点击查看答案] 答：碳当量（CE）4．钢材受三向同号拉应力作用时，即使三向应力绝对值很大，甚至大大超过屈服点，但两两应力差值不大时，材料不易进入 ______________________________________ 状态，此时发生的破坏为__________ 破坏。
[点击查看答案] 答：塑性、脆性5•在温度250 C左右时，钢材的性能与在常温时相比较，强度更________ 、塑性更 ________ 。
[点击查看答案] 答：高（好）、差（坏）6.Q235A级钢不能用于主要焊接结构，原因在于不能保证 _________ 。
[点击查看答案]答：含碳量7、采用手工电弧焊，材料为Q345 的钢构件相焊接时，应选择__________ 型焊条；材料为Q235 和Q345 的构件相焊接时，应选择____________________ 型焊条。
[点击查看答案] 答：E50 、E438、板厚为t 宽度为b 的板采用对接焊缝连接，施焊时未设引弧板，则计算长度取为。
[点击查看答案] 答：b-2t9、两钢板厚度分别为10mm 和16mm ，采用双面T 型连接，手工焊，其最小焊脚尺寸可取 ___________ m m 。
[点击查看答案] 答：610、承压型高强螺栓依靠_________________ 和 __________ 共同传力，以___________ 为承载力的极限状态。
钢结构课设-钢结构平台计算书-哈工大威海
哈尔滨工业大学（威海）土木工程专业钢结构课程设计计算书姓名：学号：指导教师：二零一二年七月土木工程系目录一、设计资料 (1)二、结构形式 (1)三、材料选择 (1)四、铺板设计 (1)（1）荷载计算 (2)（2）强度计算 (2)（3）挠度计算 (2)五、加劲肋设计 (2)（1）铺板设计 (2)（2）荷载计算 (3)（3）内力计算 (3)（4）截面特性计算 (3)（5）强度计算 (4)（6）变形计算 (4)六、平台梁 (5)A．次梁设计 (5)1、次梁1的设计 (5)2、次梁2的设计 (6)B．主梁设计 (7)1、主梁1的设计 (7)2、主梁2的设计 (11)七、柱设计 (15)1、柱1计算 (15)2、柱2计算 (16)3、柱3计算 (17)4、柱4计算 (19)5、边柱及角柱的偏心验算 (19)6、柱间支撑设置 (22)八、节点设计 (23)A．主次梁连接 (23)B．主梁与柱子 (26)C．次梁与柱子连接节点 (27)D．柱脚节点 (28)一、设计资料某厂房内工作平台，平面尺寸为18×9m 2（平台板无开洞），台顶面标高为+2.500m ，平台上均布荷载标准值为12KN/m 2，设计全钢工作平台。
二、结构形式平面布置，主次梁，主梁跨度3000mm ，次梁跨度6000mm ，次梁间距1500mm ，铺板宽500mm ，长度1500mm ，铺板下设加劲肋，间距500mm 。
共设16根柱。
如图所示三、材料选择铺板采用mm 6厚带肋花纹钢板，钢材牌号为Q235，手工焊，E43型焊条，钢材弹性模量25N/mm 102.06E ⨯= ，钢材密度33kg/m m 1085.7⨯=ρ，基础混凝土强度等级为2N/mm 5.7,15=c f C 。
四、铺板设计已知平台均布活荷载标准值21k 12kN /m q =，6mm 厚花纹钢板自重2Dk 0.0069.87.850.46kN /m q =⨯⨯=，恒荷载分项系数为1.2，活荷载分项系数为1.4。
哈工大钢结构轴心受力构件
1． 弹性弯曲屈曲
1）由稳定直线平衡状态过渡到不
稳定的弯曲平衡状态，
临界状态的轴心压力为临界力Ncr， 轴心压应力称为临界应力σcr，其值低于 钢材的屈服强度。
临界力的大小取决于轴压构件的截
面刚度、长度及两端约束条件等。
v
轴心受压构件的弯曲屈曲
钢结构基本原理及设计
欧拉公式
cr
Ncr A
Ncl2r2 E（ A2IlE)2Il202EI考2E 2虑剪A切影响？
钢结构基本原理及设计
§6-2构件的强度和刚度
6.2.1 强度计算
强度计算准则 截面平均应力达到钢材屈服强度
1．无孔洞构件
强度极限状态 全截面平均应力到屈服强度，毛截面强度计算：
Nf
A
钢结构基本原理及设计
2．有孔洞构件
1）应力集中现象 孔洞处截面上应力分布不均匀 2）在弹性阶段，孔壁边缘的最大应力可能达到构件 毛截面平均应力的3倍 3）极限状态时，净截面上的应力为均匀屈服应力。 净截面强度计算：
轴心受压构件受外力作用后，当截面上的平均应 力还远低于钢材的屈服点时，常由于其内力和外力间 不能保持平衡的稳定性，些微扰动即促使构件产生很 大的弯曲变形、或扭转变形或又弯又扭而丧失承载能 力，这现象就称为丧失整体稳定性，或称屈曲。
钢结构基本原理及设计
2)平衡状态的分枝 3)临界力 临界应力
随遇（中性）平衡是从稳定平衡过渡到不稳定平衡的
更接近实际的弹塑性屈曲应力。
钢结构基本原理及设计
6.3.3 力学缺陷对弯曲屈曲的影响
1．残余应力的产生与分布规律
（1）残余应力产生
（2）
热轧H型钢
火焰切割边钢板焊
接H型钢 （3）量测残余应力
哈工大考题钢结构基本原理及设计模拟试题(答案)：
模拟试题三：一、填空题（每空1分，共计22）1、钢结构防腐常采用的方法有________，________。
[点击查看答案]答：涂防腐漆、混凝土包裹2、衡量钢材承受动荷时抵抗脆性破坏的指标是________。
[点击查看答案]答：冲击韧性3、材料为Q235B的两个钢构件相焊接时，应选择_________型焊条。
[点击查看答案]答：E434、钢材在热加工过程中产生裂纹，可能是由于材料中的________元素含量过高。
[点击查看答案]答：硫(S)5、在钢结构施工及验收规范中，焊缝的质量检验标准分为________级。
[点击查看答案]答：三6、某连接采用承压型螺栓，M20，端矩为40mm，从构造角度分析此连接可能发生________破坏。
[点击查看答案]答：(板件被)冲剪破坏7、摩擦型高强螺栓依靠________传力，以________为承载力的极限状态。
[点击查看答案]答：板间摩擦阻力、摩擦阻力被克服8、轴心受压杆有________种稳定平衡壮态，其稳定属于第________类稳定。
[点击查看答案]答：二、一9、某单轴对称截面轴心受压构件，若绕对称主轴失稳，将是________屈曲，若绕对非称主轴失稳，将是________屈曲。
[点击查看答案]答：弯扭、弯曲10、某梁材料为Q235，当腹板高厚比h0/t w=100时，为保证腹板的局部稳定应设置________加劲助, 当腹板h0/t w=180时，应设置________加劲助。
[点击查看答案]答：横向、纵向11、在梁的设计过程中，限制梁的挠度，属于________极限状态设计法。
[点击查看答案]答：正常使用12、实腹式压弯构件的整体失稳形式可分为在弯矩作用平面内的________失稳和在弯矩作用平面外的________失稳。
[点击查看答案]答：平面内、平面外13、格构式柱受压弯作用，截面面积为480cm2，钢材Q235B，f=205N/mm2。
弯矩产生的截面水平剪力为100KN，计算缀件时所使用的柱截面水平剪力为________kN。
哈工大_结构力学_第一章习题答案解密版
1-1 答：(a) 可看成11个刚片，F 、J 两个固定铰支座，想当四根链杆，再加上A 、E 处三个链杆，总计7根链杆。
B 、C 、D 、G 、H 、I 共6个连接三个刚片的复刚结点，相当于12个单铰。
因此，由计算公式()()20710h b +⋅+++=−33 113312W m g =⋅−⋅=×−×(单纯由W 的结果不能判断其是否能作为结构。
但是，显而易见，即使将ABCDEFGHIJ 整个看成一个刚片（当成一根梁），有A 、E 处三个链杆即构成“简支梁”，是静定的。
因此，W < 0体系属有多余约束的几何不变体系，是可以做结构用的，是有10个多余联系的几何不变体系（超静定结构）。
(b) 可看成1个刚片FJ 和 A 、B 、C 、D 、E 5点10根链杆（包括A 、E 处三个链杆）组成， F 、J 处两个单铰相当4根链杆，因此总链杆数为14。
由计算自由度公式可得 )()3232 =312500141W m j g h b =⋅+⋅−⋅+⋅+×+×−++=−W j单纯由W 的结果不能判断其是否能作为结构。
但是，利用减二元体规则可知体系几何不变，是有一个多余约束的超静定结构。
(c) 本题有6个结点，由31根链杆相连。
由计算自由度公式可得2216311b =⋅−332W =×−×3524332W =×−×−×=−210200W =×−=由此可确定此体系是几何可变体系，不能作为结构。
1-2 答：：(a) 三个刚片：AD 、BDEF 、FC ，刚片间有两个单铰： D 、F ， 三个刚结点：A 、B 、C 。
2334−×=−此体系几何不变，有4个多余约束，是超静定结构。
(b) 5个刚片：AD 、DE 、EBF 、FG 、GC ，4个单铰： D 、E 、F 、G ，三个刚结点：A 、B 、C 。
哈尔滨工业大学土木工程学院 钢结构课件考研复习精简版 第三章 连接
第3章连接§§焊接连接铆钉连接螺栓连接紧固件连接§§优点：设备简单，操作灵活方便，适于任意空间位置的焊接，特别适于焊接短焊缝§§件稳定，焊缝的化学成分均匀，焊缝的质量好，焊件变形小；同时，高的焊速成也配精度（如间隙）要求比手§§§§三、焊缝连接形式及焊缝形式斜焊缝§§§§§§§§§§§§§§§§§§斜角角焊缝(α>90°α<90°)§§普通型平坦型凹面型直接承受动力荷直接承受动力荷§§主要承受剪应力。
塑性较好），强度也较低。
传力线通过§角焊缝的构造和计算§正面角焊缝连接中传力线有较剧烈§§§§3.2.1 角焊缝的构造§3.2 角焊缝的构造和计算二、角焊缝的构造要求5、搭接连接的构造要求当板件端部仅有两条侧面角焊缝连接时，宜使每条侧面角焊缝计算长度l w ＞其间距b且间距b <16t min ( t min ＞12mm 时)或190mm ( t min ≤12mm 时)t 为较薄焊件的厚度，以免因焊缝横向收缩，引起板件发生较大拱曲§在搭接连接中，当仅采用正面角焊缝时，其搭接长度不，，以免焊缝§围焊的转角处也必须连续施焊§一、焊角有效高度2、角焊缝的有效截面为焊缝有效厚度与计算长度的乘积，1、试验表明，直角角焊缝的破坏常发生在喉部，通常认为直角角焊缝是以45°方向的最小截面作为有效计算截面§w u）直角角焊缝的基本计算公式§直角角焊缝的基本计算公式§3.2 角焊缝的构造和计算二、应力计算4、中国规范简化公式22f w f f ff στβ⎛⎞+≤⎜⎟⎜⎟⎝⎠βf ——正面角焊缝的强度增大系数，对正面角焊缝，，得：0f τ=wf f f e wNf h l σβ=≤对侧面角焊缝，，得：0f σ=wf f e wNf h l τ=≤31.222f β==3.2.2 直角角焊缝的基本计算公式§直角角焊缝的计算§§§、承受轴力的角钢端部连接3320.7wf f fN h b f β=×33()N N N b e N K N −=−=−§11N K N=§§§（2）工字梁（或牛腿）与钢柱翼缘的角焊缝连接通常假设腹板焊缝承受全部剪力，而弯矩则由全部焊缝承受h M h M V 2σ⎛⎞§（2）工字梁（或牛腿）与钢柱翼缘的角焊缝连接MH =wf f fHf h l σβ=≤∑2f V h l τ=§3.2 角焊缝的构造和计算二、复杂受力时角焊缝连接计算2、三面围焊承受扭矩剪力联合作用时角焊缝的计算TxyV分析角焊缝在扭矩作用下的应力时，采用以下假设：①被连接的板件为绝对刚性的，而焊缝则是弹性的②焊缝群绕形心旋转，角焊缝群上任一点处的应力方向垂直于该点与形心的连线，且应力的大小与该点距形心的距离成正比3.2.3 直角角焊缝的计算§§§§§3.2.4 斜角角焊缝的计算斜角角焊缝的计算方法与直角焊缝相同：1）不考虑应力方向，任何情况都取βf （或βf θ）=1.0§3.2.4 斜角角焊缝的计算斜角角焊缝的计算方法与直角焊缝相同：3）要求b i ≤5mm ，若b i >5mm ，改为图（b ）形式§§称为钝边，有拖住熔化金属的作用，取大了或角度取小了，导致焊不透，对接焊缝的构造§§§若设引弧板困难而没设，则计算长度为：§§，未设引弧板取(b –2t) mm在对接接头中为被连接两钢板的较小厚度，在T形或角接接头中§§§§§二、部分焊透的对接焊缝1、焊缝形式3.3.2 对接焊缝的计算§3.3 对接焊缝的构造和计算S －坡口根部至焊缝表面（不考虑余高）的最短距离由于未焊透，连接处存在缝隙，应力集中现象严重，易脆裂计算时采用焊缝的有效厚度he , 按角焊缝计算V 形坡口：当α≥60°he ＝S当α<60°he ＝0.75S单边V 形和K 形坡口：当α＝45°±5°，he ＝S-3U 形和J 形坡口：he ＝S各种坡口情况he ≥1.5 t ：厚板厚度t§§§§§§§§§§§§势，因中间收缩大，中段受拉，两端受压后焊焊缝的横向收缩受到已凝固焊缝的限制，而引起横向拉应力，同时先焊部分产§§§§残余应力自相平衡，对受静力的结构无影响§§§§、合理选择焊缝尺寸和形式，应细长，免短粗§§§§螺栓的排列和其他构造要求布置原则：排列应简单、统一、整齐而紧凑并列排列：简单整齐，连接板尺寸小，栓孔对构件截面削弱大错列排列：布置松散，连接板尺寸大，栓孔对构件截面削弱小螺栓的排列要求：1. 受力要求：端距≥2d，否则顺力方向剪坏中距过大，受压时起拱；中距过小，则净截面削弱大2.构造要求：中距不能过大，否则连接件接触不紧密，潮汽易侵入缝隙，造成锈蚀施工要求：中距≥3d，否则无转动扳手的空间§§§§栓杆被剪断§二、单个普通螺栓的受剪计算基本假定：①栓杆受剪计算时，假定螺栓受剪面上的§b N n N =≤15d 0：§、普通螺栓群偏心受剪1F FN n=3.5.2 普通螺栓的受剪连接§3.5 普通螺栓的构造和计算三、普通螺栓群受剪连接计算2、普通螺栓群偏心受剪1122T T iT i N N N Tγγγ++++=L L 1212iTTTiN N N γγγ====L L2222111211()TTi i N N Tγγγγγγ++++=Σ=L L 11222i T i i iTrTr N r x y ==ΣΣ+Σ1111221Tx Ti iy TyN N r x y ==Σ+Σ1111221Ty Ti ix Tx N N r x y ==Σ+Σ3.5.2 普通螺栓的受剪连接§3.5 普通螺栓的构造和计算三、普通螺栓群受剪连接计算2、普通螺栓群偏心受剪221111min()bTx Ty F N N N N N =++≤2211miny byi T F N N n ⎛⎞⎛⎞=+≤⎜⎟⎜⎟⎜⎟Σ⎝⎠⎝⎠113y x ≥l 1 ＞15d 0时也不必折减§2mm §§3.5.3 普通螺栓的受拉连接§3.5 普通螺栓的构造和计算三、普通螺栓群受拉2、螺栓群承受弯矩作用1122////i i n nn y N y N y N y =====L L 1122i i n nM N y N y N y N y =+++++L L 2(/)i i i N y y =Σ2/i i i N My y =Σ211/bi t N My y N =Σ≤普通螺栓的受拉连接§三、普通螺栓群受拉普通螺栓的受拉连接§三、普通螺栓群受拉普通螺栓受剪力和拉力的联合作用§§§§§§§§ 3.6.4 高强度螺栓群的计算§3.6 高强度螺栓连接的构造和计算二、受拉连接承载力1、轴心受拉bt N n N ≥112bt i My N N y =≤Σ2、受弯矩作用3、偏心受拉112b t i N Ne N y N n y =+Σ3.6.4 高强度螺栓群的计算§3.6 高强度螺栓连接的构造和计算三、拉弯剪共同作用1、摩擦型连接1v tb vv t N N N N +=0.9b v f N n P μ=0.8v t N P =0.9( 1.25)v f t N n P N μ=−2iti i My N N n y =±Σ10.9( 1.25)nf ti i V n P N μ=≤−∑10.9( 1.25)nf ti i V n nP N μ=≤−∑b ti t N N ≤§思考题第3章小结施焊方位、焊缝缺陷及质量检验，不同构件焊缝级第3章小结螺栓受剪、受拉的工作性能，螺栓的破坏形式。
高层建筑结构健康监测的研究与应用
高层建筑结构健康监测的研究与应用摘要：随着高层建筑建设规模的不断扩大，监测手段在高层建筑工程中的应用可以测量建筑结构的健康状况，实时监测高层建筑工程的质量，有效地维护和管理高层建筑工程。
本文分析了高层建筑结构健康监测的研究与应用，以供参考。
关键词：高层建筑；结构健康监测；应用引言健康监测技术最早应用于航空航天领域，直到20世纪50年代才应用于建筑领域。
起初，它主要用于桥梁。
在后续的发展过程中，由于其技术水平的不断提高，逐渐被广泛应用于其他建筑中。
就建筑结构健康监测技术而言，是目前一种新型的研究内容。
然而，它的应用对建筑业的发展有着非常重要的影响，因为它的有效性，及时了解建筑结构，更好地避免安全事故的发生。
1结构健康监测概述结构健康监测是指通过在施工现场嵌入或粘贴表面传感器的方式，检测神经系统中是否存在损伤结构，并将检测到的建筑结构损伤报告给控制台，以提高建筑结构健康检测的效率。
结构健康检测系统的组成部分包括数据采集与处理系统、传感器系统、通信系统、报警设备和监控中心。
结构健康监测系统主要应用于大型建筑结构，如大型桥梁、建筑物等。
如虎门大桥健康监测系统中，利用GPS动态监测系统对建筑物结构的健康状况进行监测，将建筑物结构的数据从光纤的各个测点传输到GPS接收机。
在监控系统的处理系统中，图形工作站和数据库服务器可以通过局域网实现数据传输。
然而，由于一些信号线的老化，数据传输效率大大降低，结构健康监测的精度也较低。
随着科学技术的发展，传感器技术、信号分析技术、网络通信技术和结构分析理论得到了广泛的应用，建筑结构健康监测的内容也越来越丰富。
通过对建筑结构状况的连续实时在线监测，有利于提高建筑结构的安全性，从而提高建筑结构的管理效率。
2建筑结构健康监测与检测的异同分析建筑结构监测与检测的同一点在于它们具有相同的目的，即通过科学的计算和分析，得到反映建筑结构健康、稳定和安全的指标，进而评价建筑结构的可靠性。
哈工大钢结构基本原理课件
钢结构基本原理及设计
§1-1 钢结构发展简史
钢结构基本原理及设计
甘露寺铁塔位于天 王殿东北，实际上是唐 宝历元年(八二五年)卫 公李德裕建，故又称卫 公塔。宋代重铸为铁塔 ，原塔为七级。十九世 纪末又因大风疾雷，倾 倒四层。
§1-1 钢结构发展简史
2. 现代
建国前
钢结构基本原理及设计
1927~1937年是我国土木工程及金属结构建设的黄 金时代，代表作品有：
芜湖长江大桥
九江长江大桥 (钢材15MnVN)
§1-1 钢结构发展简史
钢结构基本原理及设计
• 瑞金饭店 27 层 107米 • 金沙江大酒店 14 层 41.4米 • 锦江宾馆 43 层 153.21米 • 静安希尔顿宾馆 • 京广中心 53层 208米 • 京城大厦 52层 • 国贸中心 40层 • 长富宫 25层
§1-1 钢结构发展简史
钢结构基本原理及设计
上海金茂大厦
上海证券大厦
§1-1 钢结构发展简史
钢结构基本原理及设计
上海杨浦大桥
主跨602米的结合梁斜拉桥在1994年建成时居 世界斜拉桥跨度之首，现名列第三。
§1-1 钢结构发展简史
钢结构基本原理及设计
自1996年超过1亿吨以来，一直位列世界钢产量的首 位，2006年更达到创纪录的3.8亿吨。
沈阳皇姑屯机车厂钢结构厂房（1927） 广州中山纪念堂圆屋顶（1928~1931） 钱塘江大桥（1937）
§1-1 钢结构发展简史
钢结构基本原理及设计
广州中山纪念堂是为了纪念孙中山先生建造的，于 1931年10月竣工。厅内容积为33300立方米，容量为5000 人。建国后，广州市的标志性建筑，为国家一级文物。
钢结构设计原理
空气中
正火
500℃
空气中
常温
正火的冷却速度比退火快，强度和硬度有所提高。
2.2.3 钢材的加工
三. 热处理 包括退火、正火、淬火和回火
退火和正火改善组织以提高钢的力学性能，消除残余应力。
炉中加热 炉温冷却
完全退火 正火
500℃
钢材
850~900℃
空气中
空气中
常温
正火的冷却速度比退火快，强度和硬度有所提高。 低温退火
建筑用钢：碳素结构钢、低合金高强度钢 钢材应具有较高的强度、塑性和韧性，及良好的
加工性能
影响钢材性能的因素包括：
内在因素：化学成分、组织构造、冶炼和成型方法
外在因素：荷载类型、结构形式、连接方法和工作
环境等
第二章 钢结构材料
§2.2 钢材的生产
2.2.1 钢材的冶炼
炼铁、炼钢、钢材的浇注和脱氧
冲击韧性与试验温度有关 20、0、-20、-40℃ 温度越低，冲击韧性越低
2.3.3.钢材的其它性能
钢材的机械性能指标 1、屈服点 fy 2、抗拉强度 fu 3、伸长率 δ 4、断面收缩率 5、冷弯性能 6、冲击韧性 Cv
§2.3 钢材的主要性能
2.3.4钢材在复杂应力状态下的屈服条件
氧化物，他们使钢材性能变脆。 4.裂纹
5. 气泡 6.分层
钢材中存在的微观裂纹。
浇铸时由 FeO 和 C 作用所生成的 CO 气体不能充分 浇铸时的非金属夹杂在轧制后可能造成钢材的分层。
逸出而滞留在钢锭那形成的微小空洞。
2.2.3 钢材的加工
热加工、冷加工、热处理
热加工 热加工可使晶粒变细，在高温和压力下压合钢坯中的 气孔、裂纹，改善力学性能。 强度按板厚分组：壁厚较薄的热轧型钢和钢板，因辊轧次数 较多，其强度、塑性、韧性和焊接性能均优于厚板和厚 壁型钢。
哈工大结构力学(I)--结构静力分析篇(刚架)@@
FP C
FCy
FP C
FCx
A
B
A
FNAB
两刚片型结构(1)
哈工大 土木工程学院
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第二章 静定结构受力分析
例：计算刚架的支座反力
• 负C号说明假设方向
与实际方向相反B；
q
•q
用对B点取矩校核满 足；
l
• 避免A解联立方程；
FAx
FAy
• 避免错误l 继承； • 熟练后提倡心算
∑X = 0 ∑mA = 0 ∑Y = 0
第二章 静定结构受力分析
练习: 试找出图示结构弯矩图的错误
C
B
B
C
A
M
M
A
D
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第二章 静定结构受力分析
FP
FP 练习绘制内力图
q
M
M
q
FP
MM
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第二章 静定结构受力分析
4、刚架剪力图和轴力图的绘制
弯矩图
取杆件作隔离体
剪力图 取结点作隔离体
FCx
MC 0
f2 (FAx , FAy ) 0 FAx , FAy
FAx
A FAy
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B FBy
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第二章 静定结构受力分析
FP
C
FP C FCy FCx
A
B
双截面法(2)
MA 0 g1(FCx , FCy ) 0 MB 0 g2 (FCx , FCy ) 0
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第二章 静定结构受力分析
练习：由弯矩图绘制结构剪力图和轴力图
哈尔滨工业大学高层与轻钢结构研究中心简介
哈尔滨工业大学高层与轻钢结构研究中心简介
佚名
【期刊名称】《哈尔滨工业大学学报》
【年(卷),期】2017(49)6
【摘要】哈尔滨工业大学高层与轻钢结构研究中心由著名钢结构专家张耀春教授
于20世纪80年代创立,主要致力于高层建筑钢结构、轻钢结构、工业建筑钢结构、钢结构稳定理论等方向的研究.现有教授4人、副教授3人,讲师1人.在读博士生、硕士生及海外留学生30余人,已经累计向社会输送钢结构领域优秀人才（研究生毕业）150余人.
【总页数】1页(P177-177)
【关键词】轻钢结构;研究中心;在读博士生;自然科学基金;高层钢结构;半刚性连接;
海外留学生;门式刚架;节点性能;管桁架
【正文语种】中文
【中图分类】X786
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5.守护赛博空间铸盾数据安全--记哈尔滨工业大学(深圳)-南大通用云数据库研究
中心副主任刘洋 [J], 倪海波
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2009年7月14日星期二
高层建筑钢结构
日本最高建筑为横滨里程碑(Land Mark)大厦，73层， 高296米，1993年建成。
2009年7月14日星期二
高层建筑钢结构
2009年7月14日星期二
高层建筑钢结构
马来西亚号称世界第一高楼的吉隆坡石油双塔，88层 450米，1996年建成。实际上没有Sears大厦高。
Empire state building
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高层建筑钢结构
2009年7月14日星期二
高层建筑钢结构
纽约世界贸易中心双塔楼， 110层412米，用钢量 186Kg/m2，1973年建成，2001 年9月11日被撞倒塌。框筒结 构体系。
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高层建筑钢结构
2009年7月14日星期二
绿色环保、可持续发展 15层以上的高层钢结构造价可达到与混凝土持平，
综合造价可超过混凝土
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高层建筑钢结构
筒体结构
框架支撑或 部分筒体 框架剪力墙 框架结构
不同结构体系的对比
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高层建筑钢结构
1.4 高层钢结构在国内外的发展
1）国外的发展
¾ 形成期 西方工业革命时期，铁钢开始用于建筑 1872年法国巴黎Menier巧克力厂采用了钢框架结构
将迪拜塔的最终高度巴作林为于商2业00机6年密提出要建1022米高的“穆尔詹塔”；
而不予公布。预计1027030米7年，3耗月资迪数拜“纳克希尔”公司宣布，计划在迪拜
十亿美元。
建一座高达1200米的“Al-Burj塔”；
2008年2月，沙特亲王阿勒瓦利德掌控的帝国控股公
司计划建设1600米的“英里塔” (MileHighTower)，预
z 采用钢-砼混合结构
z 采用钢梁和压型钢 板组合楼盖,C40砼
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z 钢砼内筒23m×23m z 41~42层
z 外筒直径46m，由16 根钢砼柱组成,C80砼
处,58m跨 钢天桥
高层建筑钢结构
迪拜塔成为世界最高建筑 目前高度近1000米(2009/1/5)
超过了高度为６２８．９米的美国
5、F. 哈特等，钢结构建筑资料集，中国建筑工业出版 社，2000
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高层建筑钢结构
1.2 钢结构在高层建筑中的地位
1）高层建筑的定义
联合国教科文组织世界高层委员会1972年将9层及9层
以上的建筑定义为高层建筑，并分成4类：
第一类 9～16层 （最高50m俗称小高层）
第二类 17～25层 （最高75m俗称中高层）
高层建筑钢结构
日本东京千年塔高2755英尺(约合840米)，外观呈现圆锥形，1989年是由 福斯特建筑事务所最早提出，用以解决东京开发用地短缺和人口过剩问题。 按计划，千年塔(Millennium Tower)将建在距东京湾1.2英里处的海岸边， 有170层楼那么高，占地面积0.4平方英里，可用于商业和居住。千年塔可以 容纳6万人，有一条高速地铁网，每次载客量为160人，保证当地居民正常出 行。千年塔每隔13层都设有一个交通中转站，公交系统连接这些交通枢纽， 乘客可在这些中转站上下车，或转乘电梯和移动人行道。千年塔的风力涡轮 机和安装在上层的太阳能电池板可以为整栋建筑提供可持续能源，是目前提 出的最环保的理想城市设计方案之一。
计投资百亿美元，比台北101高出1000多米，比在建的
“迪拜塔”高出800米 。
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高层建筑钢结构
美国还提出了高850米的 Erewhon中心的设想，系大 型支撑结构体系，刚度甚 大，周期仅为10s。
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高层建筑钢结构
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高层建筑钢结构
高层建筑钢结构
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高层建筑钢结构
2009年7月1on Hancock大厦，100 层344米，用钢量145Kg/m2， 1969年建成。大型支撑框筒体 系。
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高层建筑钢结构
¾ 近期发展 目前欧洲最高建筑为德国法兰克福商业银行新大楼， 地上63层，高298.7米。平面呈圆角三角形，1997年5月 竣工。
高层建筑钢结构
学时：36 学分：2.0 考核方法：笔试 主讲教师：张文元
哈尔滨工业大学土木工程学院
College of Civil Engineering, HIT
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高层建筑钢结构
主要参考书：
1、陈富生等，高层建筑钢结构设计，中国建筑工业出版 社，2004
2、刘大海等，高楼钢结构设计，中国建筑工业出版社， 2003
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高层建筑钢结构
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高层建筑钢结构
1885年美国芝加哥建成了Home Insurance大楼，开始 建成10层，后又追加了2层的钢梁、生铁柱框架
2009年7月14日星期二
¾ 繁荣期 1945年二次大战后，高层 在美欧等西方国家快速发 展，其中以美国最具代表 性
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高层建筑钢结构
空中之城1000(Sky City 1000)是一座3280英尺(约合1000米)高的城市， 整座城市可以实现自给自足，最早在1989年由Takenaka公司提出，以帮助恢 复东京城市交通拥堵地区的绿地。如果Takenaka公司解决东京交通问题的方 案最终通过，我们也许会看到一座完全符合构想的城市在东京拔地而起。空 中之城1000由14个玻璃层保护的平台构成，占地面积达到3.1平方英里，将 拥有大片的绿色空间。
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高层建筑钢结构
东京空中之城1000
约1000米高，自给 自足，1989年提出， 以恢复东京的绿地。 由14个玻璃层保护的 平台构成，占地面积 3.1平方英里，拥有 大片绿色空间。
多种用途，容纳居 民3.6万，工人10 万，有学校、商场、 建影院等。使用新一 代三层电梯，从底层 到顶层只需2分钟。 或许会成为世界上第 一个生态城市。
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高层建筑钢结构
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高2001米的空中大都会
高层建筑钢结构
2009年7月14日星期二
高层建筑钢结构
这座“空中城市”的规模简直令人难以置信。如果建成，东京清水TRY 2004 巨城金字塔的高度是埃及吉萨大金字塔的12倍。高6574英尺(约合2003米)， 占地面积3平方英里。整座建筑共有8层，相互堆叠而成，总面积估计达到34 平方英里，每一层都由几个更小的金字塔构成，每个大概相当于拉斯维加斯 卢克索酒店那么大，一至四层专门用于住宿和商业活动，五至八层用于休闲 和娱乐等社交场所。
2009年7月14日星期二
高层建筑钢结构
高800米的东京千年塔 (Millenuium tower)
高约840米，170 层，外观呈圆锥形， 1989年是由福斯特建 筑事务所提出，占地 0.4平方英里，用于 商业和居住，可容纳 6万人。每隔13层都 设有一个交通中转 站，公交系统连接这 些交通枢纽。千年塔 的风力涡轮机和安装 在上层的太阳能电池 板可以为整栋建筑提 供可持续能源，是目 前提出的最环保的城 市设计方案之一。
2009年7月14日星期二
高层建筑钢结构
混合结构体系
¾ 钢筋砼内筒＋外围钢框架 ¾ 钢筋砼剪力墙＋钢框架 ¾ 钢管砼结构 ¾ 钢骨砼结构
3）高层钢结构的优势
自重轻，减少地震作用和运输量，便于地基处理 结构所占面积少，可增加使用面积
S较M可增加2～3％ S较RC可增加4～6％
工厂化程度高，施工周期短，早投产、早受益、早 回收 综合经济指标显示： 钢结构最适于高层和超高层建筑
第三类 26～40层 （最高100m俗称高层）
第四类 40层以上 （高度100m以上，称超高层）
我国《高层民用建筑设计防火规范》GB50045-95规
定：
≥10层的居住建筑 ≥24m且2层以上的民用建筑
高层建筑
2009年7月14日星期二
高层建筑钢结构
1、概论
2、结构用钢
3、结构体系和布置
4、荷载和作用效应
2、行业标准，高层民用建筑钢结构技术规程，JGJ9998，中国建筑工业出版社，1998
3、Bungale S. Taranth, Steel, Conctete, &Composite Design of Tall Buildings, McGraw-Hill, 1998(已有中文译本)
4、李国强，多高层建筑钢结构设计，中国建筑工业出版 社，2004
为主。
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高层建筑钢结构
1.3 高层钢结构体系介绍
全钢结构体系
¾ 平面框架
15～30层
¾ 平面框架-支撑结构
40～60层
¾ 等效筒体结构
50～65层
¾ 高效筒体结构
65～110层
(框筒、筒中筒、成束筒)
¾ 巨型结构
65～110层以上
(巨型框架、巨型桁架、巨型悬挂、巨型分离式)
钢-砼混合结构(M) 25座 27.8％
84.4％
钢筋砼结构(RC) 14座 15.6％
1998年统计世界最高的28幢建筑中
钢结构(S)
14座 50.0％
钢-砼混合结构(M) 8座 28.6％
钢筋砼结构(RC) 6座 21.4％
78.6％
国内近15年最高的29幢高层建筑中 钢结构及钢-砼混合结构占2/3，以钢-砼混合结构
莫斯科水晶岛
福斯特建筑事务所刚 刚获得设计许可，在 一半岛上建造。高 457米，可供3万人居 住，同时拥有3000个 酒店房间，设有电影 院、剧院、购物中心、 健身中心和容纳500 名学生的国际学校。