钢结构设计PPT
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《钢结构设计》课件
1
静力分析
通过静力学原理计算结构的受力和变形。
2
热力学分析
考虑温度变化对结构的影响，例如热膨胀。
3
动力学分析
分析结构在地震和风力等动力荷载下的响应。
钢结构设计的构造细节
连接方式
桁架
钢结构的连接是关键，不同的连 接方式会影响结构的强度和刚度。
桁架是一种常见的钢结构构造， 用于大跨度建筑和桥梁。
钢层板
《钢结构设计》PPT课件
钢结构设计是现代建筑中重要的一部分，本课件将介绍钢结构设计的概述和 基本原则，以及常用材料和构件。让我们深入探索这个令人着迷的领域。
钢结构设计的概述
历史悠久
钢结构设计可以追溯到19世纪末，随着技术的 发展，它变得越来越重要。
高强度
钢材具有出色的强度和刚度，使得钢结构在抵 抗自然灾害和荷载方面表现出色。
钢结构设计的基本原则
1 强度和稳定性
设计钢结构时，必须考虑 结构的强度和稳定性，以 确保其在使用条件下的安 全性。
2 刚度和变形
钢结构的刚度和变形特性 决定了其能否支撑所需荷 载，并抵抗风力和地震等 外部力。
3 耐用性和可维护性
钢结构应具有足够的耐久 性和易于维护的特性，以 确保长期使用。
钢结构设计的计算方法
造型灵活
钢结构能够创造出各种各样独特的建筑形式， 从摩天大楼到桥梁。
可持续发展
钢结构的可循环利用性使其成为可持续发展建 筑领域的重要组成部分。
常用的钢结构材料和构件பைடு நூலகம்
结构钢
钢梁
结构钢是钢结构中最常用的材料 之一，具有出色的强度和可塑性。
钢梁是钢结构的重要构件，用于 承担荷载和支撑建筑。
钢柱
钢结构设计原理第五章.ppt
作阶段进行计算，在上式中取x= y =1.0即可。
抗弯强度的计算
抗弯强度的计算
根据局部稳定要求，当梁受压翼缘的自由外伸宽度与
其厚度之比大于
但不超过
时，塑性
发展对翼缘局部稳定会有不利影响，应取 x ＝1.0。
对于需要计算疲劳的梁，因为有塑性区深入的截面，
塑性区钢材易发生硬化，促使疲劳断裂提前发生，宜取 x= y =1.0。
控制梁的刚度通过对标准荷载下的最大挠度加以限制实现。根据公
式：
w≤[w]
（5-13）
w——标准荷载下梁的最大挠度；
[w]——受弯构件的挠度限值，按表5-3规定采用。
梁的最大挠度可用材料力学、结构力学方法计算。
均布荷载下等 截面简支梁 集中荷载下等 截面简支梁
w 5qL4 5 MxL2 38E4xI 48ExI
w PL3 MxL2 4梁8整E体Ix稳定的1概2E念 Ix
式中， IMx—x———跨跨中中毛截截面面弯惯矩性矩
梁整体稳定的概念
梁整体稳定的概念
梁整体稳定的概念
梁可以看做是受拉构件和受压构件的组合体。 1 Y 1
受压翼缘其弱轴为1 -1轴，但由于有腹板作连 X X
续支承，（下翼缘和腹板下部均受拉，可以提
变形等）； 按承载能力极限状态和正常使用极限状态进行设计。
受弯构件设计内容
受弯构件设计内容
强度
整体稳定 受
（承载能力极限状态）
弯
局部稳定
构
件
刚度 （正常使用极限状态）
应用
应用
梁在钢结构中是应用较广泛的一种基本构件。例如房屋建 筑中的楼盖梁、墙梁、檩条、吊车梁和工作平台梁，水工 钢闸门中的梁和采油平台梁等。
抗弯强度的计算
抗弯强度的计算
根据局部稳定要求，当梁受压翼缘的自由外伸宽度与
其厚度之比大于
但不超过
时，塑性
发展对翼缘局部稳定会有不利影响，应取 x ＝1.0。
对于需要计算疲劳的梁，因为有塑性区深入的截面，
塑性区钢材易发生硬化，促使疲劳断裂提前发生，宜取 x= y =1.0。
控制梁的刚度通过对标准荷载下的最大挠度加以限制实现。根据公
式：
w≤[w]
（5-13）
w——标准荷载下梁的最大挠度；
[w]——受弯构件的挠度限值，按表5-3规定采用。
梁的最大挠度可用材料力学、结构力学方法计算。
均布荷载下等 截面简支梁 集中荷载下等 截面简支梁
w 5qL4 5 MxL2 38E4xI 48ExI
w PL3 MxL2 4梁8整E体Ix稳定的1概2E念 Ix
式中， IMx—x———跨跨中中毛截截面面弯惯矩性矩
梁整体稳定的概念
梁整体稳定的概念
梁整体稳定的概念
梁可以看做是受拉构件和受压构件的组合体。 1 Y 1
受压翼缘其弱轴为1 -1轴，但由于有腹板作连 X X
续支承，（下翼缘和腹板下部均受拉，可以提
变形等）； 按承载能力极限状态和正常使用极限状态进行设计。
受弯构件设计内容
受弯构件设计内容
强度
整体稳定 受
（承载能力极限状态）
弯
局部稳定
构
件
刚度 （正常使用极限状态）
应用
应用
梁在钢结构中是应用较广泛的一种基本构件。例如房屋建 筑中的楼盖梁、墙梁、檩条、吊车梁和工作平台梁，水工 钢闸门中的梁和采油平台梁等。
《钢结构设计培训》课件
02
03
进行初步的结构分析和计算 ，确定结构体系和基本构件
。
04
05
制定设计方案，包括结构形 式、材料选择、节点构造等
。
初步设计
总结词：对方案设计进行深 化和完善，确定主要构件的 尺寸和材料
04
考虑施工条件和工艺要求， 对结构进行必要的调整和优 化。
01 03
详细描述
02
对方案设计进行详细的结构 分析和计算，确定构件的截 面尺寸和材料。
《钢结构设计培训》ppt课件
目录
CONTENTS
• 钢结构设计概述 • 钢结构设计基础 • 钢结构设计流程 • 钢结构节点设计 • 钢结构防腐与防火设计 • 案例分析
01 钢结构设计概述
CHAPTER
钢结构定义
钢结构定义
指采用钢材为主要材料，通过焊 接、铆钉或螺栓连接等方式组成 承重结构，以承受建筑物的重量 和外力。
结构分析方法
有限元分析法
介绍有限元分析的基本原理、方 法和应用，帮助学员掌握这一常
用的结构分析工具。
结构动力分析
阐述结构动力分析的原理、方法和 应用，包括地震作用下的结构响应 分析等。
结构稳定性分析
讲解如何进行结构稳定性分析，确 保结构在各种工况下的稳定性。
结构稳定性
结构失稳的类型和原因
介绍常见的结构失稳类型、原因和后 果，强调稳定性在结构设计中的重要 性。
广泛应用。
公共设施
钢结构在体育场馆、会 展中心等公共设施中也
有广泛应用。
02 钢结构设计基础
CHAPTER
结构设计原理
01
02
03
结构设计基本原则
介绍结构设计的原则、目 标和限制条件，确保结构 的安全性、经济性和实用 性。
《建筑钢结构全部》课件
20世纪初
随着工业化和城市化的发展，建筑钢 结构的应用逐渐广泛，开始应用于高 层建筑和大型公共设施等领域。
建筑钢结构的研究热点
高性能钢材的研发
01
通过改进钢材的成分和生产工艺，提高钢材的强度、韧性和耐
腐蚀性等性能，以满足更高要求的建筑结构需求。
新型连接技术的研发
02
针对建筑钢结构的特点，研究更加可靠、高效的连接方式和技
色建造方式，降低能耗和排放。
轻质化
为了减轻建筑自重、降低地震反应和节约 材料，未来建筑钢结构将向轻质化方向发 展。
智能化
随着物联网、传感器等技术的发展，未来 建筑钢结构将实现智能化监控和管理，提 高结构的安全性和可靠性。
THANKS
感谢观看
将制造好的钢结构在现场进行 组装，然后采用适当的吊装机 械将其安装到基础上。
焊接与固定
根据需要对接头进行焊接，并 对关键部位进行固定，确保结 构稳定。
04
建筑钢结构的防腐与防火
建筑钢结构的防腐措施
表面涂层防腐
Hale Waihona Puke 在钢结构表面涂覆防锈 漆、防火涂料等，以提 高其耐久性和防腐性能
。
电化学保护
利用阴极保护技术，通 过外加电流使钢结构成 为阴极，从而减缓腐蚀
速度。
防锈处理
对钢结构进行除锈、除 污、干燥等预处理，以
提高其防锈能力。
定期维护
定期对钢结构进行检查 、维修和涂装，以保持
其良好的防腐状态。
建筑钢结构的防火设计
使用耐火材料
选用耐火等级较高的材料，以提高钢 结构在火灾中的稳定性。
设置防火涂料
在钢结构表面涂覆防火涂料，以提高 其耐火极限。
防火分隔
钢结构全套PPT教学课件
防腐防火处理效果评价
厚度检测
使用涂层测厚仪检测防腐防火 涂层的厚度，确保满足设计要 求。
耐腐蚀性测试
通过盐雾试验、湿热试验等模 拟环境测试方法，评估防腐处 理效果。
外观检查
观察防腐防火处理后的钢结构 表面是否平整、无气泡、无裂 纹等缺陷。
附着力测试
采用划格法或拉开法等测试方 法，检测防腐防火涂层与钢结 构基材的附着力。
结构分析与计算方法
结构分析方法
弹性力学方法、塑性力学方法、有限 元方法等。
计算内容
计算软件
SAP2000、ANSYS、ABAQUS等通 用有限元软件，以及专用钢结构分析 软件如Midas/Gen、3D3S等。
内力分析、变形计算、稳定性验算、 疲劳分析等。
构造措施与节点设计
01
02
03
构造措施
保证结构整体性和稳定性 的措施，如设置支撑、加 强刚度等。
认真阅读图纸，了解钢结构的构 造、节点形式和安装要求，掌握 相关技术标准和验收规范。
制定施工方案
根据工程特点和现场条件，制定 切实可行的施工方案，包括安装 顺序、吊装方法、安全措施等。
材料和设备准备
按照图纸要求，准备好所需的钢 材、连接件、紧固件等材料，以 及吊装设备、焊接设备、测量工 具等。
现场拼装和吊装技术
前景展望
随着城市化进程的加快和建筑业的持续发展，钢结构将在未来建筑领域中发挥更 加重要的作用。同时，随着新材料和新技术的不断涌现，钢结构的应用范围将进 一步扩大，市场前景广阔。
02 钢结构设计原理 与方法
设计基本原则与规范要求
设计基本原则
确保结构安全、适用、经济、美观；符合现行国家规范和行 业标准；考虑施工便利性和可持续性。
钢结构设计ppt课件
1.2.1、“高钢规程”的规定
1、适用高度
“高钢规定”对非抗震设防和设防烈度为6度至 9度的乙类和丙类高层建筑，按照所采用的结 构类型和结构体系，规定了下表适用高度。
精选课件
6
2、建筑高宽比限值
精选课件
7
1.2.2、“抗震规范”（GB 50011－ 2001）的规定
1、适用高度
高层民用建筑钢结构各种类型的最大适用高度 应符合规范规定。对平面和竖向不规则或建造 于Ⅳ类场地的钢结构，其高度应适当降低。
6～8度时 120235fay
9度时
100235fay
精选课件
50
5.3.2、梁的板件宽厚比限制
➢ 不超过12层钢框架的梁板件的宽厚比限值
抗震设防烈度
7度
8度
9度
工字形截面和箱形
11
10
9
截面翼缘外伸部分
箱形截面翼缘在两
36
32
30
腹板间的部分
工字形截面和箱形 截面腹板
Nb Af0.3785~12N0b Af80~11N0b Af70~10N0b Af
对于多层框架结构可忽略柱轴向变形产生的层 间位移。对高层框架虽不能忽略此变形，但由 梁柱构件变形产生的层间位移是主要的，它构 成的水平变形曲线属剪切型。 由于柱脚处无水平位移，且底部作用剪力最大， 最大的层间位移常位于底层或下部几层，顶部 较小。
精选课件
25
精选课件
26
在水平荷载作用下，框架节点因腹板较薄，节点域将产生 较大的剪切变形（图1-17），从而使框架侧移增大10%至20% （“高钢规程”规定，应计入其影响）；对内力的影响在10% 以内（可不计其影响）。
精选课件
4
1、适用高度
“高钢规定”对非抗震设防和设防烈度为6度至 9度的乙类和丙类高层建筑，按照所采用的结 构类型和结构体系，规定了下表适用高度。
精选课件
6
2、建筑高宽比限值
精选课件
7
1.2.2、“抗震规范”（GB 50011－ 2001）的规定
1、适用高度
高层民用建筑钢结构各种类型的最大适用高度 应符合规范规定。对平面和竖向不规则或建造 于Ⅳ类场地的钢结构，其高度应适当降低。
6～8度时 120235fay
9度时
100235fay
精选课件
50
5.3.2、梁的板件宽厚比限制
➢ 不超过12层钢框架的梁板件的宽厚比限值
抗震设防烈度
7度
8度
9度
工字形截面和箱形
11
10
9
截面翼缘外伸部分
箱形截面翼缘在两
36
32
30
腹板间的部分
工字形截面和箱形 截面腹板
Nb Af0.3785~12N0b Af80~11N0b Af70~10N0b Af
对于多层框架结构可忽略柱轴向变形产生的层 间位移。对高层框架虽不能忽略此变形，但由 梁柱构件变形产生的层间位移是主要的，它构 成的水平变形曲线属剪切型。 由于柱脚处无水平位移，且底部作用剪力最大， 最大的层间位移常位于底层或下部几层，顶部 较小。
精选课件
25
精选课件
26
在水平荷载作用下，框架节点因腹板较薄，节点域将产生 较大的剪切变形（图1-17），从而使框架侧移增大10%至20% （“高钢规程”规定，应计入其影响）；对内力的影响在10% 以内（可不计其影响）。
精选课件
4
《钢结构设计》课件
特殊环境下的钢结构设计需要考虑环境因素对结构的影响。
特殊环境如海洋环境、极寒地区等，对钢结构的设计提出了更高的要求。在这些环境下，需要考虑环境因素如腐蚀、温差等对结构的影响，并采取相应的防护措施。同时，还需要考虑结构的施工方法、材料选择等因素，以确保结构的安全性和稳定性。
总结词
详细描述
THANKS
轻型钢结构设计需要考虑的因素包括结构体系、支撑形式、节点构造、防腐防锈等，以确保结构的稳定性和安全性。
轻型钢结构设计需要遵循相关的规范和标准，如《轻型钢结构设计规范》等，同时需要进行详细的结构分析和计算。
轻型钢结构设计是指采用轻型钢材组成的结构物的设计，通常用于小型工业厂房、仓库、民用住宅等建筑。
04
CHAPTER
钢结构设计软件与技术
03
Revit
建筑信息模型（BIM）软件，适用于多专业协同设计和钢结构详图绘制。
01
AutoCAD
用于二维绘图和基本三维设计，广泛应用于钢结构设计中的绘图和建模。
02
Tekla Structures
专业钢结构详图设计软件，支持3D模型构建、材料统计和碰撞检测等功能。
详细描述
总结词
大跨度桥梁钢结构设计需要注重结构跨度、稳定性、耐久性和景观设计。
详细描述
大跨度桥梁如悬索桥、斜拉桥等，其钢结构设计需要充分考虑结构的跨度、稳定性、耐久性和景观设计等因素。在设计中，需要采用先进的计算和分析方法，确保结构的承载能力和稳定性。同时，还需要考虑桥梁的耐久性和景观设计，以满足桥梁长期使用和美观的需求。
总结词
高层建筑钢结构设计需要注重结构体系、抗震性能和施工方法的选择。
总结词
高层建筑由于楼层高度较高，对结构的强度、刚度和稳定性要求更高。在钢结构设计中，需要选择合理的结构体系，如框架-核心筒结构、筒中筒结构等，以提高结构的承载能力和抗震性能。同时，还需要考虑施工方法的选择，如预制装配式施工、高空拼装施工等，以确保施工的可行性和安全性。
《钢结构设计原理》课件
计算方法和设计基础
钢梁的结构分析
钢结构设计中最重要的分析方法 之一，可用来计算钢梁的最大荷 载和位移。
优化算法
应用优化算法可以大幅提高钢结 构的设计效率和减少成本。主要 算法包括基于遗传、模拟退火和 神经网络的设计优化方法。
有限元法
有限元法是数值计算的一种方法， 钢结构设计中可用于分析复杂结 构的应力和变形。这反过来可以 帮助优化方案。
克莱斯勒大厦建于20世纪30年代， 为典型的带钢框架的摩天大厦。 它是纽约市第一座突破高度纪录 的建筑。
如今，越来越多的建筑师和设计 师使用新技术和接近自然状态的 钢材，例如模块化的建筑结构， 以及轻质的钢材。
钢材的性能和种类
不锈钢
具有较好的耐蚀性和抗热性能，广泛应用于建筑、 航空工业、食品加工等领域。
部分荷载。梁的型号和尺寸应根据荷载、
跨度和梁长来确定。
3
支撑体系
4
支撑体系用于平衡钢结构的荷载和变形。 它包括支承、弥栋、须 具备足够的稳定性和强度。钢结构的柱 子通常为H型或方形异形钢管。
螺栓、焊缝和铆钉
用于将结构连接在一起的连接件，具有 抗震、抗冲击和承载能力强的特点。
合金钢
合金钢通常由各种元素组成，具有好的韧性和耐 磨性，广泛地用于汽车工业和制造业。
碳素钢
碳素钢含碳量较高，价格低廉。广泛地应用于建 筑、桥梁、机械等领域。
铝钢板
铝合金具有良好的强度、重量轻和耐腐蚀性等特 点，广泛应用于建筑、交通运输以及航空航天等 领域。
钢结构的构件和构造形式
1
梁
2
梁是连接柱子的横向构件，它承担着大
《钢结构设计原理》PPT 课件
本课件介绍钢结构设计原理，涵盖钢材的性能和种类，钢结构的构造形式与 构件，计算方法和设计基础，设计实例和分析，以及常见问题解答。
钢结构设计3-檩条设计.ppt
1.5.1 檁条的截面形式
截面 形式
实腹式 格构式
热轧型钢 H型钢 冷弯薄壁型钢 下撑式
平面桁架式 空腹式
实腹式檁条的截面形式
热轧型钢
H型钢
这两种檁条适用于荷 载较大的屋面。
冷弯薄壁型钢 适用于压型钢板的轻型屋面
实腹式冷弯薄壁型钢截面在工程中的应用很普遍。
其中，卷边槽钢(亦称C形钢)檩条适用于屋面坡度
Y1 Y q qy
qy q cos
当屋面坡度： θ
α
i>1/3
X1 qx q sin
X
α≈θ
X
檁条近似为沿x X1
主轴方向单向受
弯。
α
qx θ Y Y1
当α=θ时
q = qy qx = 0
θ为Z 型檁条两个主轴的夹角；α为屋面坡度。
当跨中设置一道拉条时檁条的计算简图及内力
qy
简支梁的跨中弯矩对X轴:
M xmax
Vx max
无拉条
1 8
qx
l
2
0.5qxl
1 8
q
y
l
2
0.5qyl
跨中有一道 拉条
拉条处负弯矩 拉条与支312座qx间l 2 正弯矩
1 64
q
x
l
2
0.625 qxl
1 8
q
y
l
2
0.5qyl
三分点处各有 一道拉条
拉条处负弯矩
1 90
q
x
l
2
拉条与支座间正弯矩
1 360
q
x
l
2
0.367 qxl
1.2×永久荷载+1．4×施工检修集中荷载换算
截面 形式
实腹式 格构式
热轧型钢 H型钢 冷弯薄壁型钢 下撑式
平面桁架式 空腹式
实腹式檁条的截面形式
热轧型钢
H型钢
这两种檁条适用于荷 载较大的屋面。
冷弯薄壁型钢 适用于压型钢板的轻型屋面
实腹式冷弯薄壁型钢截面在工程中的应用很普遍。
其中，卷边槽钢(亦称C形钢)檩条适用于屋面坡度
Y1 Y q qy
qy q cos
当屋面坡度： θ
α
i>1/3
X1 qx q sin
X
α≈θ
X
檁条近似为沿x X1
主轴方向单向受
弯。
α
qx θ Y Y1
当α=θ时
q = qy qx = 0
θ为Z 型檁条两个主轴的夹角；α为屋面坡度。
当跨中设置一道拉条时檁条的计算简图及内力
qy
简支梁的跨中弯矩对X轴:
M xmax
Vx max
无拉条
1 8
qx
l
2
0.5qxl
1 8
q
y
l
2
0.5qyl
跨中有一道 拉条
拉条处负弯矩 拉条与支312座qx间l 2 正弯矩
1 64
q
x
l
2
0.625 qxl
1 8
q
y
l
2
0.5qyl
三分点处各有 一道拉条
拉条处负弯矩
1 90
q
x
l
2
拉条与支座间正弯矩
1 360
q
x
l
2
0.367 qxl
1.2×永久荷载+1．4×施工检修集中荷载换算
钢结构设计课件ppt
将结构离散为有限个小的单元，通过计算这些单元的力学行为
来预测整体结构的力学性能。
直接分析法
02
直接对整体结构进行分析，无需离散化，适用于大型复杂结构
的快速近似分析。
边界元法
03
基于边界积分方程的数值方法，适用于求解边界问题，减少未
知数和计算量。
结构体系与布置
框架结构
由梁和柱组成的结构体系 ，具有较好的承载能力和 空间灵活性。
预紧力控制
防腐处理
对高强螺栓进行预紧力控制，保证节点连 接的紧密性和稳定性。
对螺栓进行防腐处理，提高节点的耐久性 和安全性。
板梁拼接节点设计
拼接方式选择
根据板梁的截面形式和承载要求选择合适的 拼接方式，如对接、搭接等。
拼接缝处理
对拼接缝进行合理处理，减小拼接缝对节点 承载能力的影响。
拼接材料选择
选择合适的拼接材料，如钢板、角钢等，确 保节点的承载能力和稳定性。
感谢您的观看
THANKS
根据地震危险性评估结果，采取相应 的抗震设防标准。
抗震构造措施与节点设计
合理选择节点连接方式，如焊接、螺栓连接等，确保节点具有足够的承载力和延性 。
加强节点构造，如增加加劲肋、设置抗剪键等，以提高节点的抗剪切和抗弯能力。
对关键部位进行加强，如增加支撑、设置斜拉索等，以提高结构的整体稳定性和抗 震性能。
焊接顺序
制定合理的焊接顺序，减小焊接变形 和残余应力对节点的影响。
焊缝质量检测
进行焊缝质量检测，确保焊缝无缺陷 ，满足结构安全要求。
螺栓连接节点设计
螺栓类型选择
螺栓布置
根据节点的承载要求和施工条件选择合适 的螺栓类型，如高强螺栓、普通螺栓等。
《建筑钢结构全部》课件
有限差分法
将连续的结构离散为有限个差分单元 ，通过数值计算方法进行分析。
边界元法
利用边界积分方程和边界元函数求解 结构问题的方法。
离散元法
将结构离散为一定数量的离散单元， 模拟结构的非连续行为。
CHAPTER 04
建筑钢结构的施工工艺
施工前的准备
技术准备
熟悉施工图纸，掌握施工规范，编制施工组 织设计，进行技术交底等。
防锈
钢结构的防锈主要是通过涂装防锈涂 料来实现的。防锈涂料能够隔绝空气 和水分，防止钢结构发生氧化和腐蚀 。
钢结构的定期检测与维护
定期检测
钢结构需要定期进行检测，检查其外观、连接部位和防腐防锈涂层等是否完好 。
维护
钢结构的维护主要是对损坏部位进行修复、对防腐防锈涂层进行补涂等。同时 ，还需要保持钢结构周围环境的清洁和干燥，防止积水对钢结构造成腐蚀。
根据施工方案选择合适的吊装机械和吊点，将钢构件吊装至预 定位置。
对钢构件的位置进行调整，确保其满足设计要求，然后进行固 定。
根据设计要求选择合适的连接方式（焊接或螺栓连接）将钢构 件连接在一起。确保连接牢固、稳定。
CHAPTER 05
建筑钢结构的维护与加固
钢结构的防腐与防锈
防腐
钢结构在潮湿的环境中容易发生电化 学腐蚀，因此需要采取有效的防腐措 施。常用的防腐方法包括涂装防腐涂 料、使用耐腐蚀材料等。
《建筑钢结构全部》 ppt课件
目 录
• 建筑钢结构概述 • 建筑钢结构的材料 • 建筑钢结构的结构设计 • 建筑钢结构的施工工艺 • 建筑钢结构的维护与加固 • 建筑钢结构的发展趋势与展望
CHAPTER 01
建筑钢结构概述
建筑钢结构的定义
2024版多高层钢结构PPT课件
课件•钢结构概述•多高层钢结构体系•钢结构材料与性能•多高层钢结构设计要点目录•多高层钢结构施工技术•多高层钢结构工程实例分析钢结构概述01钢结构定义与特点定义钢结构是由钢制材料组成的结构，是主要的建筑结构类型之一。
结构主要由型钢和钢板等制成的钢梁、钢柱、钢桁架等构件组成，并采用硅烷化、纯锰磷化、水洗烘干、镀锌等除锈防锈工艺。
特点钢结构具有自重轻、强度高、延性好、施工快、造价低等一系列优点，在大型厂房、场馆、超高层等领域得到了广泛应用。
钢结构在高层建筑中的应用日益广泛，其优良的抗震性能和施工速度受到了广泛认可。
高层建筑大跨度桥梁的建设往往需要采用钢结构，以满足桥梁的承载力和稳定性要求。
大跨度桥梁工业厂房通常需要大空间、高净空和灵活分隔，钢结构能够很好地满足这些要求。
工业厂房海洋工程面临着恶劣的自然环境和复杂的荷载条件，钢结构的高强度和耐腐蚀性使其成为首选结构形式。
海洋工程钢结构应用领域钢结构发展历程古代时期01在古代，人们已经开始使用简单的木结构和石结构。
随着铁器的出现，人们开始使用铁制品来加固建筑物，逐渐形成了早期的钢结构雏形。
工业革命时期0218世纪末至19世纪初的工业革命时期，钢铁工业得到了迅速发展。
随着炼钢技术的进步和钢材产量的增加，钢结构开始广泛应用于建筑领域。
现代时期0320世纪以来，随着计算机技术和有限元分析等数值计算方法的发展，钢结构设计进入了新的阶段。
现代钢结构设计更加注重结构的安全性、经济性和美观性等方面的综合考虑。
多高层钢结构体系02由梁和柱刚性连接而成的骨架结构，承受竖向荷载和水平荷载。
框架体系定义框架体系特点适用范围建筑平面布置灵活，可形成较大空间；侧向刚度较小，水平位移较大。
适用于多层和高层建筑，如办公楼、住宅等。
030201框架体系利用建筑物的墙体作为承受竖向荷载和水平荷载的结构体系。
剪力墙体系定义侧向刚度大，水平位移小；建筑平面布置相对受限。
剪力墙体系特点适用于高层和超高层建筑，如高层住宅、酒店等。
钢结构ppt课件.ppt
二、钢结构的应用
1、重型结构及大跨度建筑结构。
二、钢结构的应用
2、多层、高层及超高层建筑结构。
二、钢结构的应用
3、塔桅等高耸结构。
二、钢结构的应用
4、钢－混凝土组合结构。
第二节 钢结构的设计方法
经济、安全、适用、耐久
颠覆 强度破坏
承载能力极 限状态 疲劳破坏
丧失稳定
极限状态设计法
变为可变体系
n
5、普通螺栓群偏心受剪承载力计算
Ni
N iF
F n
(NiTx )2
(NiF
NiTy )2
Nb v,min
NiT
T ri ri2
NiTx
T yi xi2 yi2
NiTy
T xi xi2 yi2
例题3、一厚度为12mm的钢板与H型钢柱的翼缘板（厚14mm） 通过8个C级普通螺栓连接，钢板均为Q345，螺栓直径为20mm， 孔径为21.5mm，F=200KN，e=100mm，螺栓水平间距为 120mm，竖向间距为80mm，验算螺栓强度。
3、按受力特点分：对接焊缝、角焊缝
三、高强度螺栓连接（摩擦型、承压型）
四、对接焊缝的计算
1、轴向受力的对接焊缝
N lwt
f
t
w或f
w c
2、对接焊缝承受弯矩和剪力共同作用
1、 max
Mymax Ix
ft
w或f
w c
2、
max
VSx I xt
f
w v
3、 2 3 2 1.1 ftw
第三节 角焊缝连接设计
一、角焊缝形式
侧面角焊缝 斜角焊缝
正面角焊缝
直角角焊缝
二、角焊缝截面形状
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钢结构建筑的建设特点决定了它在建筑信息化中具有较其它结构更明显的优势。 （1）施工图设计阶段及深化图设计阶段，钢结构建筑的所有零件和建筑部品均可按工厂制造的需要将其物理信 息数字化表达，直接为制造厂所用；建筑信息模型的建立，既能起到碰撞检查的作用，又能起到虚拟建造的作 用，为可视化现场施工安装方案提供了可视化的依据； （2）工厂制造阶段，融入了BIM控制技术后，可将BIM信息直接输入智能机器人和数控机床，实现钢结构构件的 数字化制造，使钢结构建筑工业化产生质的提升，从高度自动化的生产逐步发展为可自律操作的智能生产系统； （3）运输阶段，通过信息化技术，可根据现场安装进程，对构件现场批次及堆放次序等运输方案做合理安排， 大幅度提高运输管理效率； （4）现场安装阶段，可应用信息化技术，将现场安装中的误差及时反馈给钢结构制造厂，以调整后续构件的加 工，满足整体结构的安装精度，实现精细化管理。
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装配式钢结构建筑是指：标准化设计、工业化生产、装配化施工、一体化装修、信息化管理、智能化应 用，支持标准化部品部件的钢结构建筑。
2016年供给侧结构改革开官之年
钢结构1.0
2月1日国务院《关于钢铁行业化解过剩产能实现脱困发展的意见》其明确指出推广应用钢结构建筑，结
合棚户区改造、危房改造和抗震安居工程实施，开展钢结构建筑推广应用试点，大幅提高钢结构应用比
薄涂型防火涂料涂装技术适用于工业、民用建筑楼盖与屋盖钢结构；厚涂型防火涂料涂装技术适用 于有装饰面层的民用建筑钢结构柱、梁。
04
绿色装配式钢结构建筑体系
绿色装配式钢结构
（一）绿色装配式钢结构及产业政策
背景
在供给侧结构性改革大背景下，去产能、去库存、去杠杆成为社会热词。 通过大力推广、发展钢结构建筑，即可化解钢铁产业过剩产能，也可推 进建筑绿色化、工业化、信息化，实现传统产业转型升级。
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。
钢结构结构示意
钢结构设计要点
（二）结构设计流程
结构选型与结 构布置
概念设计 体系结构 荷载特点 经济性
预估截面 经验 标准化
结构分析 结构判定
强度 变形 周期 优化 。。。
构件设计
节点设计
例。
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
2月6日中共中央《关于进一步加强城市规划建设管理工作的若干意见》在发展新型建造方式方面加大政
策支持力度，积极稳妥推广钢结构建筑。
9月27日国务院办公厅发布《关于大力发展装配式建筑的指导意见》，要求按照适用、经济、安全、绿色、
美观的要求，推动建造方式创新，大力发展装配式混凝土建筑和钢结构建筑，不断提高装配式建筑在新
钢结构性能简介 （二）钢结构应用
重型结构及大跨度建筑结构
调制阻尼器，重达660吨
多层、高层及超高层建筑结构
钢结构性能简介 （二）钢结构应用
塔桅等高耸结构
桥梁结构
钢结构性能简介 （三）钢结构几项新技术
1、高性能钢材应用技术 2、钢结构深化设计与物联网应用技术 3、钢结构智能测量技术 4、钢结构虚拟预拼装技术 5、钢结构高效焊接技术
在承受动荷载且需要进行疲劳验算的构件中， 凡要求与母材等强连接的焊缝应予焊透，其质量 等级为 （1）作用力垂直于焊缝长度方向的横向对接焊缝 或T形对接与角接组合焊缝，受拉时应为一级，受 压时为二级； （2）作用力平行于焊缝长度方向的纵向对接焊缝 应为二级。
不需要疲劳计算的构件中，凡要求与母材等 强的对接焊缝宜予焊透，其质量等级当受拉时应 不低于二级，受压时宜为二级。
6、钢结构滑移、顶（提）升施工技术 7、钢结构防腐防火技术 8、钢与混凝土组合结构应用技术 9、索结构应用技术 10、钢结构住宅应用技术
02
钢结构设计简介
钢结构设计要点
（一）是否适合使用钢结构
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。
近年来，水性无机富锌漆凭借优良的防腐性能，外加耐光耐热好、使用寿命长等特点，常用于对环 境和条件要求苛刻的钢结构领域。钢结构防腐涂装技术适用于各类建筑钢结构。 （2）防火涂料涂装
防火涂料分为薄涂型和厚涂型两种，薄涂型防火涂料通过遇火灾后涂料受热材料膨胀延缓钢材升温， 厚涂型防火涂料通过防火材料吸热延缓钢材升温，根据工程情况选取使用。
围护墙体近几年快速发展，在性能、工业 化程度、耐久性、建筑功能上有很大提高，但每 种墙体都有自身的优点和缺点，一种墙体很难解 决全部问题。将各种墙体材料混合应用，同时构 造做法互相借鉴融合是围护系统发展的新趋势。
保温装饰一体板借鉴幕 墙做法，由粘结层、保温 装饰成品板、锚固件、密 封材料等组成。适用于新 建筑的外墙保温与装饰， 旧建筑的节能和装饰改造； 也适用于各类公共、住宅 建筑的外墙外保温；北方 寒冷地区和南方炎热地区 建筑都具有较好的适应性。 保温装饰一体化板采用系 统设计，全自动化生产， 全装配式安装，同时比传 统节能保温的施工做法有 着更优的保温隔热功能。
绿色装配式钢结构
（三）国内装配式钢结构建筑体系
工业化住宅建筑体系：国内一些企业、科研院所开 发了适宜于住宅的钢结构建筑专用体系，解决了传 统钢框架结构体系应用在住宅时凸出梁柱的问题。
杭萧钢构——钢管束组合结构体系
绿色装配式钢结构
（三）国内装配式钢结构建筑体系
箱型钢板剪力墙结构体系
东南网架股份有限公司
鄂尔多斯东胜体育中心
巨拱模型，跨度330米，高度129米 象征蒙古族的弯弓
1.钢拱南北侧高空散装
2.钢拱中间段拼装提升
3.钢拱中间段提升
4.钢拱中间段高空拼接加长
5.钢拱中间段第二次提升及合龙
钢结构施工简介
钢结构焊接
焊缝质量分为一、二、三等3个等级。 一级焊缝质量要求焊缝不得存在未 满焊、根部收缩、咬边和接头不良 的等缺陷。 一级和二级焊缝不得存在表面气孔、 夹渣、裂纹和电弧擦伤等缺陷。 三级焊缝只要符合上述二级外观相 对略低一点的质量标准即可。
钢结构设计施工及发展简介
讲课人：邱 勇 2018.5.25
目录
CONTENTS
钢结构性能 钢结构设计 钢结构施工 绿色装配式钢结构建筑体系
01
钢结构性能简介
钢结构性能简介
（一）钢结构特点
钢结构材料应变和应力的关系
弹性 阶段
屈服 强化阶段 阶段
钢结构连接方式
1、材料强度高、强重比大；塑性、韧性好。 （板件薄、构件细长） （轻型、稳定性问题） 2、材质均匀，符合力学假定，安全可靠度高。 （计算模型确定） 3、工厂化生产，工业化程度高，施工速度快。 （预制拼装） 4、钢结构耐热不耐火；易锈蚀，耐腐蚀性差。 （防腐、防火措施）
该箱型钢板剪力墙结构体系以组合箱型钢板剪力 墙替代钢框架和钢支撑，布局方便，可满足各种复杂 户型平面与里面需要；箱型钢板剪力墙与墙体厚度相 同，解决钢结构露梁露柱的问题；箱型钢板与腔内混 凝土共同受力，承载力高，有效降低用钢量。
结构体系1为多腔体钢 板剪力墙壁或桁架式多 腔体钢板剪力墙； 墙板体系2分为内墙和 外墙体系。 内墙可以为轻质复合条 板、蒸汽加压混凝土板 或砌体中的一种； 外墙为保温饰板一体化 外墙组件、纤维水泥板 复合外墙组件、装配式 蒸压加气混凝土轻钢复 合保温墙组件、轻钢龙 骨灌浆墙中的一种。
轻钢龙骨保温装饰一体板采用镀锌轻钢龙骨 作为承重体系，并融合保温装饰一体板技术 一次成型，可以广泛应用于外墙围护和内墙 隔断。该墙体具有用钢量低，结构自重轻， 有利于抗震；工厂化程度高，运输方便，现 场易于装配；干法作业，环保节能。
绿色装配式钢结构
（四）绿色装配式钢结构新发展
3.装配式钢结构与BIM技术的深度结合
（2）PK预应力叠合楼板以倒T形预应 力混凝土预制带肋薄板为底板，肋上 预留椭圆形孔，孔内穿横向非预应力 受力钢筋，然后再浇筑叠合层混凝土 从而形成整体双向受力楼板。
钢梁+预制混凝土踏步
钢筋桁架叠合楼板
PK预应力叠合楼板
预制阳台
绿色装配式钢结构
（四）绿色装配式钢结构新发展
2.围护墙体、构造做法的交叉应用
（块）单元在地面拼装后，由起重机吊装至高空设计位 置后，再连接各单位之间的上下弦杆和腹杆总拼成整体 的安装方法。
4.整体吊装法
钢结构施工简介
整体顶（提）升施工技术是一项成熟的钢结构与大型设备安装技术，它集机械、液压、计算机控制、传感器监测等技术于 一体，解决了传统吊装工艺和大型起重机械在起重高度、起重重量、结构面积、作业场地等方面无法克服的难题。顶（提）升 方案的确定，必须同时考虑承载结构（永久的或临时的）和被顶（提）升钢结构或设备本身的强度、刚度和稳定性。要进行施 工状态下结构整体受力性能验算，并计算各顶（提）点的作用力，配备顶升或提升千斤顶。对于施工支架或下部结构及地基基 础应验算承载能力与整体稳定性，保证在最不利工况下足够的安全性。施工时各作用点的不同步值应通过计算合理选取。
楼承板体系
绿色装配式钢结构
（四）绿色装配式钢结构新发展
1.装配式钢结构体系+PC构件
（1）钢筋桁架叠合楼板是钢结构与PC（预制混 凝土）结合的典型构件。带桁架钢筋的自支承叠 楼板拼缝构造方式简单，在工厂将桁架钢筋和底 板钢筋布置好后，浇筑混凝土形成带桁架钢筋的 预制薄板，将其吊装就位后，在拼缝处直接放置 横向钢筋，而后浇筑混凝土形成双向叠合板，该 叠合板能够自支承，不需要占用大量模板，符合 新型建筑工业化的要求。
建建筑中的比例。
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装配式钢结构建筑是指：标准化设计、工业化生产、装配化施工、一体化装修、信息化管理、智能化应 用，支持标准化部品部件的钢结构建筑。
2016年供给侧结构改革开官之年
钢结构1.0
2月1日国务院《关于钢铁行业化解过剩产能实现脱困发展的意见》其明确指出推广应用钢结构建筑，结
合棚户区改造、危房改造和抗震安居工程实施，开展钢结构建筑推广应用试点，大幅提高钢结构应用比
薄涂型防火涂料涂装技术适用于工业、民用建筑楼盖与屋盖钢结构；厚涂型防火涂料涂装技术适用 于有装饰面层的民用建筑钢结构柱、梁。
04
绿色装配式钢结构建筑体系
绿色装配式钢结构
（一）绿色装配式钢结构及产业政策
背景
在供给侧结构性改革大背景下，去产能、去库存、去杠杆成为社会热词。 通过大力推广、发展钢结构建筑，即可化解钢铁产业过剩产能，也可推 进建筑绿色化、工业化、信息化，实现传统产业转型升级。
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。
钢结构结构示意
钢结构设计要点
（二）结构设计流程
结构选型与结 构布置
概念设计 体系结构 荷载特点 经济性
预估截面 经验 标准化
结构分析 结构判定
强度 变形 周期 优化 。。。
构件设计
节点设计
例。
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
2月6日中共中央《关于进一步加强城市规划建设管理工作的若干意见》在发展新型建造方式方面加大政
策支持力度，积极稳妥推广钢结构建筑。
9月27日国务院办公厅发布《关于大力发展装配式建筑的指导意见》，要求按照适用、经济、安全、绿色、
美观的要求，推动建造方式创新，大力发展装配式混凝土建筑和钢结构建筑，不断提高装配式建筑在新
钢结构性能简介 （二）钢结构应用
重型结构及大跨度建筑结构
调制阻尼器，重达660吨
多层、高层及超高层建筑结构
钢结构性能简介 （二）钢结构应用
塔桅等高耸结构
桥梁结构
钢结构性能简介 （三）钢结构几项新技术
1、高性能钢材应用技术 2、钢结构深化设计与物联网应用技术 3、钢结构智能测量技术 4、钢结构虚拟预拼装技术 5、钢结构高效焊接技术
在承受动荷载且需要进行疲劳验算的构件中， 凡要求与母材等强连接的焊缝应予焊透，其质量 等级为 （1）作用力垂直于焊缝长度方向的横向对接焊缝 或T形对接与角接组合焊缝，受拉时应为一级，受 压时为二级； （2）作用力平行于焊缝长度方向的纵向对接焊缝 应为二级。
不需要疲劳计算的构件中，凡要求与母材等 强的对接焊缝宜予焊透，其质量等级当受拉时应 不低于二级，受压时宜为二级。
6、钢结构滑移、顶（提）升施工技术 7、钢结构防腐防火技术 8、钢与混凝土组合结构应用技术 9、索结构应用技术 10、钢结构住宅应用技术
02
钢结构设计简介
钢结构设计要点
（一）是否适合使用钢结构
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。
近年来，水性无机富锌漆凭借优良的防腐性能，外加耐光耐热好、使用寿命长等特点，常用于对环 境和条件要求苛刻的钢结构领域。钢结构防腐涂装技术适用于各类建筑钢结构。 （2）防火涂料涂装
防火涂料分为薄涂型和厚涂型两种，薄涂型防火涂料通过遇火灾后涂料受热材料膨胀延缓钢材升温， 厚涂型防火涂料通过防火材料吸热延缓钢材升温，根据工程情况选取使用。
围护墙体近几年快速发展，在性能、工业 化程度、耐久性、建筑功能上有很大提高，但每 种墙体都有自身的优点和缺点，一种墙体很难解 决全部问题。将各种墙体材料混合应用，同时构 造做法互相借鉴融合是围护系统发展的新趋势。
保温装饰一体板借鉴幕 墙做法，由粘结层、保温 装饰成品板、锚固件、密 封材料等组成。适用于新 建筑的外墙保温与装饰， 旧建筑的节能和装饰改造； 也适用于各类公共、住宅 建筑的外墙外保温；北方 寒冷地区和南方炎热地区 建筑都具有较好的适应性。 保温装饰一体化板采用系 统设计，全自动化生产， 全装配式安装，同时比传 统节能保温的施工做法有 着更优的保温隔热功能。
绿色装配式钢结构
（三）国内装配式钢结构建筑体系
工业化住宅建筑体系：国内一些企业、科研院所开 发了适宜于住宅的钢结构建筑专用体系，解决了传 统钢框架结构体系应用在住宅时凸出梁柱的问题。
杭萧钢构——钢管束组合结构体系
绿色装配式钢结构
（三）国内装配式钢结构建筑体系
箱型钢板剪力墙结构体系
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巨拱模型，跨度330米，高度129米 象征蒙古族的弯弓
1.钢拱南北侧高空散装
2.钢拱中间段拼装提升
3.钢拱中间段提升
4.钢拱中间段高空拼接加长
5.钢拱中间段第二次提升及合龙
钢结构施工简介
钢结构焊接
焊缝质量分为一、二、三等3个等级。 一级焊缝质量要求焊缝不得存在未 满焊、根部收缩、咬边和接头不良 的等缺陷。 一级和二级焊缝不得存在表面气孔、 夹渣、裂纹和电弧擦伤等缺陷。 三级焊缝只要符合上述二级外观相 对略低一点的质量标准即可。
钢结构设计施工及发展简介
讲课人：邱 勇 2018.5.25
目录
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钢结构性能 钢结构设计 钢结构施工 绿色装配式钢结构建筑体系
01
钢结构性能简介
钢结构性能简介
（一）钢结构特点
钢结构材料应变和应力的关系
弹性 阶段
屈服 强化阶段 阶段
钢结构连接方式
1、材料强度高、强重比大；塑性、韧性好。 （板件薄、构件细长） （轻型、稳定性问题） 2、材质均匀，符合力学假定，安全可靠度高。 （计算模型确定） 3、工厂化生产，工业化程度高，施工速度快。 （预制拼装） 4、钢结构耐热不耐火；易锈蚀，耐腐蚀性差。 （防腐、防火措施）
该箱型钢板剪力墙结构体系以组合箱型钢板剪力 墙替代钢框架和钢支撑，布局方便，可满足各种复杂 户型平面与里面需要；箱型钢板剪力墙与墙体厚度相 同，解决钢结构露梁露柱的问题；箱型钢板与腔内混 凝土共同受力，承载力高，有效降低用钢量。
结构体系1为多腔体钢 板剪力墙壁或桁架式多 腔体钢板剪力墙； 墙板体系2分为内墙和 外墙体系。 内墙可以为轻质复合条 板、蒸汽加压混凝土板 或砌体中的一种； 外墙为保温饰板一体化 外墙组件、纤维水泥板 复合外墙组件、装配式 蒸压加气混凝土轻钢复 合保温墙组件、轻钢龙 骨灌浆墙中的一种。
轻钢龙骨保温装饰一体板采用镀锌轻钢龙骨 作为承重体系，并融合保温装饰一体板技术 一次成型，可以广泛应用于外墙围护和内墙 隔断。该墙体具有用钢量低，结构自重轻， 有利于抗震；工厂化程度高，运输方便，现 场易于装配；干法作业，环保节能。
绿色装配式钢结构
（四）绿色装配式钢结构新发展
3.装配式钢结构与BIM技术的深度结合
（2）PK预应力叠合楼板以倒T形预应 力混凝土预制带肋薄板为底板，肋上 预留椭圆形孔，孔内穿横向非预应力 受力钢筋，然后再浇筑叠合层混凝土 从而形成整体双向受力楼板。
钢梁+预制混凝土踏步
钢筋桁架叠合楼板
PK预应力叠合楼板
预制阳台
绿色装配式钢结构
（四）绿色装配式钢结构新发展
2.围护墙体、构造做法的交叉应用
（块）单元在地面拼装后，由起重机吊装至高空设计位 置后，再连接各单位之间的上下弦杆和腹杆总拼成整体 的安装方法。
4.整体吊装法
钢结构施工简介
整体顶（提）升施工技术是一项成熟的钢结构与大型设备安装技术，它集机械、液压、计算机控制、传感器监测等技术于 一体，解决了传统吊装工艺和大型起重机械在起重高度、起重重量、结构面积、作业场地等方面无法克服的难题。顶（提）升 方案的确定，必须同时考虑承载结构（永久的或临时的）和被顶（提）升钢结构或设备本身的强度、刚度和稳定性。要进行施 工状态下结构整体受力性能验算，并计算各顶（提）点的作用力，配备顶升或提升千斤顶。对于施工支架或下部结构及地基基 础应验算承载能力与整体稳定性，保证在最不利工况下足够的安全性。施工时各作用点的不同步值应通过计算合理选取。
楼承板体系
绿色装配式钢结构
（四）绿色装配式钢结构新发展
1.装配式钢结构体系+PC构件
（1）钢筋桁架叠合楼板是钢结构与PC（预制混 凝土）结合的典型构件。带桁架钢筋的自支承叠 楼板拼缝构造方式简单，在工厂将桁架钢筋和底 板钢筋布置好后，浇筑混凝土形成带桁架钢筋的 预制薄板，将其吊装就位后，在拼缝处直接放置 横向钢筋，而后浇筑混凝土形成双向叠合板，该 叠合板能够自支承，不需要占用大量模板，符合 新型建筑工业化的要求。
建建筑中的比例。