钢结构的特点及应用
合集下载
相关主题
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
距
拱形桥梁
斜拉桥
5.高耸钢结构
高耸钢结构的结构形式多为空间桁架，其特 点是高跨比较大，以水平荷载作用为主， 可应用在以下几个方面：
• （1）输电塔（图） • （2）通讯及微波塔 • （3）多功能广播电视发射塔（图） • （4）桅杆 • （5）火炬塔、石油化工塔架
பைடு நூலகம்
6.高层钢结构
• 已建的高层钢结构 （纽约世贸中心不幸在
• 桥梁钢结构的主要形式有： • （1）桁架式桥（如武汉、南京长江大桥）（连续
小跨距）
• （2）箱形桥梁（如立交桥、铁路桥），钢板焊成 • （3）拱形桥梁，中、小跨度（图） • （4）斜拉桥（如上海南浦、杨浦大桥）“H”型钢，
大跨距、特大跨距（图）
• （5）悬索桥（如江阴长江大桥）桁架梁1000米跨
构成组合板，板与梁连接用销钉
• （6）外墙用玻璃或铝幕墙 • （7）基础用桩基加箱基，箱基作停车场 • （8）防火要求非常严格
159m 高的启东广播电视塔位于江苏启东新落成的广电广场
但是，事实上，世界贸易中心却经受住 了这等力量的撞击，因为撞击造成的动量， 并不是坍塌的决定因素。
• 烈火中的世界贸易中心
撞击两塔的波音767型或757型飞机，如果机体直 径约计10米的话，也就是说，世界贸易中心北塔的 80层左右，南塔的60层左右，在飞机的质量与速度 的撞击下，应该各有三层都处于被飞机蹿通的状态。 而且767机型满挂油料是45吨，757机型为30吨，这 些油料霎时倾倒其中，可从具体数据看其惨烈之状。
• 大跨度结构主要有网架结构、悬索结构和
网壳结构等。
（1）网架结构
• 网架结构广泛用作体育馆、展览馆、俱乐
部、影剧院、食堂、会议室、候车厅、飞 机库、车间等的屋盖结构。具有工业化程 度高、自重轻、稳定性好、外形美观的特 点。
网架结构
• 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，由这些基本单元 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。
安装方便、外形美观、内部空旷等特点，在近年 来得到迅速的发展，主要用于：
• 单层或多层厂房、仓库 ； • 多层住宅、办公楼 （图）
多层住宅、办公楼柱距一般为6～9米，不超过8层， 基础受力小，有利于抗震；资源耗用少；工业化 程度高；施工速度快；可装拆；造价略高。
• ·小别墅 （图）
3、大跨度钢结构
以上数据之巨，可见飞机每一次撞击的力量都是致 命的，所以有物理学家说，这种撞击与爆炸，可达1000 吨烈性炸药当量，应该是可信的。
• 南北塔是筒中筒结构，核心是47个电梯井
（因分段设置，47个电梯井可容104部电 梯），外围是钢柱排列，9层以下的承重外柱 间距为3米，9层以上承重外柱间距为1.016米， 标准层窗宽仅0.55米，如此密植的钢铁森林， 于极高速撞击之下，两架飞机还是全都没入 其腹部，甚至撞击南塔那架还穿透整座进深 达63.5米的大厦，撞击力量之巨，威力之大， 实在令人悚然。
二、钢结构的应用
• 钢结构通常用于高层、大跨度、体型复杂、
荷载或吊车起重量大、有较大振动、高温 车间、密封性要求高、要求能活动或经常 装拆的结构。直观的说：大厦、体育馆、 歌剧院、大桥、电视塔、仓棚、工厂、住 宅和临时建筑等。这是和钢结构自身的特 点相一致的。
钢结构的应用
1、重型结构及大跨度建筑结构； 2、多层、高层及超高层建筑结构； 3、轻钢结构； 4、塔桅等高耸结构； 5、钢－混凝土组合结构。
• 根据动量的计算公式P=mv，m是质点的质量，v是该质
点的质心速度，质点的动量是矢量，其方向和速度矢量 的方向相同。实质上，飞机撞击世界贸易中心是属于物 体对障碍物碰撞的现象，我们先看看有关数据：
一、 北塔所承受767型飞机撞击的动量 m=160×1000=160000（千克） v=（1000×1000）÷3600≈277.8米/秒 P=mv=160000×277.8=44448000千克·米/秒 二、 南塔所承受757型飞机撞击的动量 m=100×1000=100000（千克） v=（1000×1000）÷3600≈277.8米/秒 P=mv=100000×277.8=27780000千克·米/秒
• 在这里，燃烧的高温致使被飞机冲力撞
剩的钢柱软化，而被撞击层以上楼层的
重力在加速度作用下，以雷霆万钧之势，
造成了世界贸易中心遇袭后的必然结 果——坍塌。所以，世界贸易中心只能 是坍塌，而不是倒塌。
钢结构抗腐蚀性较差
• 钢结构的最大缺点是易于锈蚀。新建造的
钢结构一般都需仔细除锈、镀锌或刷涂料。 以后隔一定时间又要重新刷涂料，维护费 用较高。目前国内外正在发展不易锈蚀的 耐候钢，可大量节省维护费用，但还未能 广泛采用。
钢结构的应用
• 钢结构通常有框架、平面(木行)架、网架
（壳）、索膜、轻钢、塔桅等结构型式。
1、厂房钢结构
• 厂房钢结构一般指重型、大型车间的承重
骨架。通常由檩条、天窗架、屋架、托架、 柱、吊车梁、制动梁（桁架）、各种支撑 及墙架等构件组成。
2、轻型钢结构
• 轻型钢结构因具有用钢量省、造价低、供货迅速、
钢结构的特点及应用
一、钢结构的特点
强度高、重量轻
• 钢与混凝土、木材相比，虽然质量密度较
大，但其屈服点较混凝土和木材要高得多， 其质量密度与屈服点的比值相对较低。在 承载力相同的条件下，钢结构与钢筋混凝 土结构、木结构相比，构件较小，重量较 轻，便于运输和安装。
质地均匀，塑性和韧性好
• 钢材质地均匀，各向同性，弹性模量大，
燃油所产生的热量，或可足以把受撞击层变成熔炉， 兼有楼体里面许多例如纸张、塑料制品、各类管线 气体等易燃易爆物品，特别是外幕墙玻璃被击破和 电梯井被穿透后，电梯井便变作拔气管，成了助燃 工具。所以被撞击后的世界贸易中心，远远看去， 就像两根硕大的烟囱。同时，高达1000℃的温度， 钢结构都易产生变形，更因上有重压，所以最终招 致崩落现象。而且，高温之下，燃油有气化的现象， 急速膨胀的气体，燃烧中必然夹杂着爆炸，这更是 致命的。
恐怖事件中倒塌，向死难的人民表示哀悼）
高层钢结构
• （1）一般50层以上建筑均用钢结构 • （2）自重轻、抗震性能好，基础处理方便 • （3）柱用焊接方管（圆角）、H型钢或组合柱 • （4）梁用H型钢，上下翼缘用对接焊，腹板用
高强螺栓作抗剪连接，柱与梁翼缘对应处有加 强板
高层钢结构
• （5）楼板用压型钢板加钢筋网加细石砼
网架结构
一般而言，网架钢结构有下列三种节点形式：
• ·焊接球节点 • ·螺栓球节点 （图） • ·钢板节点
（2）悬索及索桁架结构
• 以一系列拉索为主要承重构件，这些索按
一定的规律组成各种不同的形式，悬挂于 相应的支撑结构上，使材料强度在受拉情 况下得到充分发挥的结构形式。节约钢材 （以浙江省体育馆为例，仅17kg/m2）、 外形美观、设计施工较复杂，适合于大跨 度屋顶。
远眺纽约曼哈顿世贸大楼
绝 版 纽 约 世 贸 中 心 双 子 塔
• 撞击下的世界贸易中心
美国东部时间2001年9月11日上午8时 45分，一架起飞重量达160吨的波音767型飞 机，直接撞击纽约世界贸易中心北塔；18分 钟后，又一架起飞重量为100吨的波音757型 飞机，几乎拦腰撞击世界贸易中心南塔。假 设两架飞机的起飞重量是满负荷，再考虑两 种机型的速度是1000千米/小时，而且以恐怖 分子执意为之的心理，这个速度已是下限， 那么，在这种条件下，世界贸易中心受到的 冲量究竟有多少呢？
（3）网壳结构
• 同网架结构一样，网壳也是由许多杆件按
一定规律布置，通过节点连接成空间杆系 结构，但网架的外形呈平板状，而网壳的 外形呈曲面状。网壳结构的特点：外形美 观、通透感好，建筑空间大、用材省，设 计施工较复杂。
苏州乐园宇宙大战馆球体屋面（穹顶）
上 海 商 务 中 心
网 状 网 壳
4.桥梁钢结构
世界贸易中心边长=63.5米 世界贸易中心每层的建筑面积=63.5×63.5≈4032 平方米
如果除开间隔墙体所占面积，还有一般占摩天大 厦建筑面积达1/5～1/4的电梯井的面积，也就是说， 在3000平方米不到的面积里，浇灌了45～30吨的高 燃值的油料在燃烧（南塔有一部分溢出）。
• 我们可以估量，以液态燃油的漫溢性质，这数十吨
有良好的塑性和韧性，为理想的弹塑性体， 完全符合目前所采用的计算方法和基本理 论。
生产、安装工业化程度高，施工周期短
• 钢结构生产具备成批大件生产和高度准确
性的特点，可以采用工厂制作、工地安装 的施工方法，所以其生产作业面多，可缩 短施工周期，进而为降低造价、提高效益 创造条件。
密闭性能好
• 由于焊接结构可以做到完全密封，一些要
因此，火，火，火，才是世界贸易中心殒落的决 定因素。
• 大厦被撞击后，那里面被飞机蹿空的三层，
其核心部位——电梯井已失去作用（有部分
油料会倒灌井内，引起井道内爆），里面几
乎成了镂空状态，在烈火燃烧下，剩下的两
侧外围承重的钢柱软化，以上数十层至少有 20000余吨的楼层的重力（以两幢共用钢 19.2万吨计，加上租赁方的什物就远不止这 个数了），在有10米高的空间盈余下，夹着 9.8米/秒的加速度作自由落体坠落，重力之 下，势如破竹。
求气密性和水密性好的高压容器、大型油 库、气柜、管道等板壳结构都采用钢结构。
抗震及抗动力荷载性能好
• 钢结构因自重轻、质地均匀，具有较好的
延性，因而抗震及抗动力荷载性能好。
具有一定的耐热性
• 温度在250℃以内，钢的性质变化很小，温
度达到300℃以上，强度逐渐下降，达到 450～650℃时，强度降为零。因此，钢结 构可用于温度不高于250℃的场合。在自身 有特殊防火要求的建筑中，钢结构必须用 耐火材料予以维护。当防火设计不当或者 当防火层处于破坏的状况下，有可能将产 生灾难性的后果。
拱形桥梁
斜拉桥
5.高耸钢结构
高耸钢结构的结构形式多为空间桁架，其特 点是高跨比较大，以水平荷载作用为主， 可应用在以下几个方面：
• （1）输电塔（图） • （2）通讯及微波塔 • （3）多功能广播电视发射塔（图） • （4）桅杆 • （5）火炬塔、石油化工塔架
பைடு நூலகம்
6.高层钢结构
• 已建的高层钢结构 （纽约世贸中心不幸在
• 桥梁钢结构的主要形式有： • （1）桁架式桥（如武汉、南京长江大桥）（连续
小跨距）
• （2）箱形桥梁（如立交桥、铁路桥），钢板焊成 • （3）拱形桥梁，中、小跨度（图） • （4）斜拉桥（如上海南浦、杨浦大桥）“H”型钢，
大跨距、特大跨距（图）
• （5）悬索桥（如江阴长江大桥）桁架梁1000米跨
构成组合板，板与梁连接用销钉
• （6）外墙用玻璃或铝幕墙 • （7）基础用桩基加箱基，箱基作停车场 • （8）防火要求非常严格
159m 高的启东广播电视塔位于江苏启东新落成的广电广场
但是，事实上，世界贸易中心却经受住 了这等力量的撞击，因为撞击造成的动量， 并不是坍塌的决定因素。
• 烈火中的世界贸易中心
撞击两塔的波音767型或757型飞机，如果机体直 径约计10米的话，也就是说，世界贸易中心北塔的 80层左右，南塔的60层左右，在飞机的质量与速度 的撞击下，应该各有三层都处于被飞机蹿通的状态。 而且767机型满挂油料是45吨，757机型为30吨，这 些油料霎时倾倒其中，可从具体数据看其惨烈之状。
• 大跨度结构主要有网架结构、悬索结构和
网壳结构等。
（1）网架结构
• 网架结构广泛用作体育馆、展览馆、俱乐
部、影剧院、食堂、会议室、候车厅、飞 机库、车间等的屋盖结构。具有工业化程 度高、自重轻、稳定性好、外形美观的特 点。
网架结构
• 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，由这些基本单元 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。
安装方便、外形美观、内部空旷等特点，在近年 来得到迅速的发展，主要用于：
• 单层或多层厂房、仓库 ； • 多层住宅、办公楼 （图）
多层住宅、办公楼柱距一般为6～9米，不超过8层， 基础受力小，有利于抗震；资源耗用少；工业化 程度高；施工速度快；可装拆；造价略高。
• ·小别墅 （图）
3、大跨度钢结构
以上数据之巨，可见飞机每一次撞击的力量都是致 命的，所以有物理学家说，这种撞击与爆炸，可达1000 吨烈性炸药当量，应该是可信的。
• 南北塔是筒中筒结构，核心是47个电梯井
（因分段设置，47个电梯井可容104部电 梯），外围是钢柱排列，9层以下的承重外柱 间距为3米，9层以上承重外柱间距为1.016米， 标准层窗宽仅0.55米，如此密植的钢铁森林， 于极高速撞击之下，两架飞机还是全都没入 其腹部，甚至撞击南塔那架还穿透整座进深 达63.5米的大厦，撞击力量之巨，威力之大， 实在令人悚然。
二、钢结构的应用
• 钢结构通常用于高层、大跨度、体型复杂、
荷载或吊车起重量大、有较大振动、高温 车间、密封性要求高、要求能活动或经常 装拆的结构。直观的说：大厦、体育馆、 歌剧院、大桥、电视塔、仓棚、工厂、住 宅和临时建筑等。这是和钢结构自身的特 点相一致的。
钢结构的应用
1、重型结构及大跨度建筑结构； 2、多层、高层及超高层建筑结构； 3、轻钢结构； 4、塔桅等高耸结构； 5、钢－混凝土组合结构。
• 根据动量的计算公式P=mv，m是质点的质量，v是该质
点的质心速度，质点的动量是矢量，其方向和速度矢量 的方向相同。实质上，飞机撞击世界贸易中心是属于物 体对障碍物碰撞的现象，我们先看看有关数据：
一、 北塔所承受767型飞机撞击的动量 m=160×1000=160000（千克） v=（1000×1000）÷3600≈277.8米/秒 P=mv=160000×277.8=44448000千克·米/秒 二、 南塔所承受757型飞机撞击的动量 m=100×1000=100000（千克） v=（1000×1000）÷3600≈277.8米/秒 P=mv=100000×277.8=27780000千克·米/秒
• 在这里，燃烧的高温致使被飞机冲力撞
剩的钢柱软化，而被撞击层以上楼层的
重力在加速度作用下，以雷霆万钧之势，
造成了世界贸易中心遇袭后的必然结 果——坍塌。所以，世界贸易中心只能 是坍塌，而不是倒塌。
钢结构抗腐蚀性较差
• 钢结构的最大缺点是易于锈蚀。新建造的
钢结构一般都需仔细除锈、镀锌或刷涂料。 以后隔一定时间又要重新刷涂料，维护费 用较高。目前国内外正在发展不易锈蚀的 耐候钢，可大量节省维护费用，但还未能 广泛采用。
钢结构的应用
• 钢结构通常有框架、平面(木行)架、网架
（壳）、索膜、轻钢、塔桅等结构型式。
1、厂房钢结构
• 厂房钢结构一般指重型、大型车间的承重
骨架。通常由檩条、天窗架、屋架、托架、 柱、吊车梁、制动梁（桁架）、各种支撑 及墙架等构件组成。
2、轻型钢结构
• 轻型钢结构因具有用钢量省、造价低、供货迅速、
钢结构的特点及应用
一、钢结构的特点
强度高、重量轻
• 钢与混凝土、木材相比，虽然质量密度较
大，但其屈服点较混凝土和木材要高得多， 其质量密度与屈服点的比值相对较低。在 承载力相同的条件下，钢结构与钢筋混凝 土结构、木结构相比，构件较小，重量较 轻，便于运输和安装。
质地均匀，塑性和韧性好
• 钢材质地均匀，各向同性，弹性模量大，
燃油所产生的热量，或可足以把受撞击层变成熔炉， 兼有楼体里面许多例如纸张、塑料制品、各类管线 气体等易燃易爆物品，特别是外幕墙玻璃被击破和 电梯井被穿透后，电梯井便变作拔气管，成了助燃 工具。所以被撞击后的世界贸易中心，远远看去， 就像两根硕大的烟囱。同时，高达1000℃的温度， 钢结构都易产生变形，更因上有重压，所以最终招 致崩落现象。而且，高温之下，燃油有气化的现象， 急速膨胀的气体，燃烧中必然夹杂着爆炸，这更是 致命的。
恐怖事件中倒塌，向死难的人民表示哀悼）
高层钢结构
• （1）一般50层以上建筑均用钢结构 • （2）自重轻、抗震性能好，基础处理方便 • （3）柱用焊接方管（圆角）、H型钢或组合柱 • （4）梁用H型钢，上下翼缘用对接焊，腹板用
高强螺栓作抗剪连接，柱与梁翼缘对应处有加 强板
高层钢结构
• （5）楼板用压型钢板加钢筋网加细石砼
网架结构
一般而言，网架钢结构有下列三种节点形式：
• ·焊接球节点 • ·螺栓球节点 （图） • ·钢板节点
（2）悬索及索桁架结构
• 以一系列拉索为主要承重构件，这些索按
一定的规律组成各种不同的形式，悬挂于 相应的支撑结构上，使材料强度在受拉情 况下得到充分发挥的结构形式。节约钢材 （以浙江省体育馆为例，仅17kg/m2）、 外形美观、设计施工较复杂，适合于大跨 度屋顶。
远眺纽约曼哈顿世贸大楼
绝 版 纽 约 世 贸 中 心 双 子 塔
• 撞击下的世界贸易中心
美国东部时间2001年9月11日上午8时 45分，一架起飞重量达160吨的波音767型飞 机，直接撞击纽约世界贸易中心北塔；18分 钟后，又一架起飞重量为100吨的波音757型 飞机，几乎拦腰撞击世界贸易中心南塔。假 设两架飞机的起飞重量是满负荷，再考虑两 种机型的速度是1000千米/小时，而且以恐怖 分子执意为之的心理，这个速度已是下限， 那么，在这种条件下，世界贸易中心受到的 冲量究竟有多少呢？
（3）网壳结构
• 同网架结构一样，网壳也是由许多杆件按
一定规律布置，通过节点连接成空间杆系 结构，但网架的外形呈平板状，而网壳的 外形呈曲面状。网壳结构的特点：外形美 观、通透感好，建筑空间大、用材省，设 计施工较复杂。
苏州乐园宇宙大战馆球体屋面（穹顶）
上 海 商 务 中 心
网 状 网 壳
4.桥梁钢结构
世界贸易中心边长=63.5米 世界贸易中心每层的建筑面积=63.5×63.5≈4032 平方米
如果除开间隔墙体所占面积，还有一般占摩天大 厦建筑面积达1/5～1/4的电梯井的面积，也就是说， 在3000平方米不到的面积里，浇灌了45～30吨的高 燃值的油料在燃烧（南塔有一部分溢出）。
• 我们可以估量，以液态燃油的漫溢性质，这数十吨
有良好的塑性和韧性，为理想的弹塑性体， 完全符合目前所采用的计算方法和基本理 论。
生产、安装工业化程度高，施工周期短
• 钢结构生产具备成批大件生产和高度准确
性的特点，可以采用工厂制作、工地安装 的施工方法，所以其生产作业面多，可缩 短施工周期，进而为降低造价、提高效益 创造条件。
密闭性能好
• 由于焊接结构可以做到完全密封，一些要
因此，火，火，火，才是世界贸易中心殒落的决 定因素。
• 大厦被撞击后，那里面被飞机蹿空的三层，
其核心部位——电梯井已失去作用（有部分
油料会倒灌井内，引起井道内爆），里面几
乎成了镂空状态，在烈火燃烧下，剩下的两
侧外围承重的钢柱软化，以上数十层至少有 20000余吨的楼层的重力（以两幢共用钢 19.2万吨计，加上租赁方的什物就远不止这 个数了），在有10米高的空间盈余下，夹着 9.8米/秒的加速度作自由落体坠落，重力之 下，势如破竹。
求气密性和水密性好的高压容器、大型油 库、气柜、管道等板壳结构都采用钢结构。
抗震及抗动力荷载性能好
• 钢结构因自重轻、质地均匀，具有较好的
延性，因而抗震及抗动力荷载性能好。
具有一定的耐热性
• 温度在250℃以内，钢的性质变化很小，温
度达到300℃以上，强度逐渐下降，达到 450～650℃时，强度降为零。因此，钢结 构可用于温度不高于250℃的场合。在自身 有特殊防火要求的建筑中，钢结构必须用 耐火材料予以维护。当防火设计不当或者 当防火层处于破坏的状况下，有可能将产 生灾难性的后果。