钢结构设计基础教程
钢结构设计指导讲义
钢结构讲义第一章钢结构设计基本概念和设计总则1.1 钢结构设计基本概念1、材料强度高、塑性和韧性好2、材质均匀，与力学计算的假定比较符合3、钢结构制造简便，施工周期短4、钢结构的质量轻1.2 钢结构的常用术语1、钢结构定义2、比例极限3、屈服点4、抗拉强度5、设计值6、强屈比7、伸长率8、冷弯性能9、冲击韧性10、脆断11、一阶弹性分析12、二阶弹性分析13、屈曲14、腹板的屈曲强度1.3 钢结构设计适用范围及常用规范标准1、钢结构设计适用范围：一般工业与民用建筑2、钢结构设计基本依据及常用规范标准：1.4 钢结构设计总则1、设计钢结构时，应从工程实际情况出发，合理选用材料、结构方案和构造措施，满足结构构件在运输、安装和使用过程中的强度、稳定性和刚度要求，并符合防火、防腐蚀要求。
宜优先采用通用的和标准化的结构和构件，减少制作、安装工作量。
2、在钢结构设计文件中，应注明建筑结构的设计使用年限、钢材牌号、连接材料的型号（或钢号）和对钢材所要求的力学性能、化学成分及其他的保证项目。
此外，还应注明所要求的焊缝形式、焊缝质量等级、端面刨平顶紧部位及对施工的要求。
3、对有特殊设计要求和在特殊情况下的钢结构设计，尚应符合现行有关国家标准的要求。
1.5 材料分类及性能1、规范推荐Q235 Q345、Q390、和Q4202、在建筑结构设计中对结构用钢材的分类方法3、钢材的力学性能和化学成分表钢材的力学性能表注：1、质量等级为A级不要求V型冲击试验。
2、δs项括号内数值适用于C∽E级。
钢材化学成分4、建筑结构用钢铸件5、连接材料（1）焊缝金属（2）普通螺栓金属（4.6C级、4.8C级、5.6AB级、8.8AB级）（3）高强度螺栓金属（8.8级、10.9级）（4）圆柱头焊钉、锚栓、铆钉1.6结构钢材的选用1、选用的原则2、选用钢材应考虑的因素3、承重结构钢的一般保证项目和追加保证项目4、Q235沸腾钢的限制范围5、钢结构设计图纸和钢材订货文件的内容1.7连接材料的选用1、手工电弧焊焊条的型号应与主体金属相适应2、自动焊接或半自动焊接的焊丝和焊剂应与主体金属相适应3、螺栓连接选用1.8选材的变通方法钢材化学成分允许偏差2、钢材机械性能所需的保证项目仅有一项不合格时的原则处理3、对无牌照或无证明书钢材的原则处理4、对成批混合钢材的原则处理5、代用钢材时的原则处理第二章设计基本规定2.1 设计原则1、（除疲劳计算除外），采用以概率理论为基础的极限状态设计法，用分项系数设计表达式进行计算2、根据结构破坏可能产生的后果，采用不同的安全等级。
钢结构基础知识教程
结构分析方法与原理
结构分析方法
钢结构分析方法可以分为静力分析方法和动力分析方法两大类。静力分析方法主要考虑静力荷载作用下结构的响 应和稳定性问题；动力分析方法主要考虑动力荷载作用下结构的响应和稳定性问题。常用的结构分析方法包括有 限元法、有限差分法、离散元法等。
结构稳定性分析
钢结构稳定性分析是钢结构设计的重要环节之一。它主要研究在外荷载作用下，钢结构在达到极限状态时的平衡 条件和变形特点。根据不同的荷载组合和结构类型，需要采用不同的稳定性分析方法，如整体稳定性分析、局部 稳定性分析等。
03
荷载组合
在钢结构设计中，需要考虑多种荷载的组合效应。不同的荷载组合会对
结构产生不同的影响，因此需要进行合理的组合，以保证结构的安全性
和稳定性。
结构设计的基本要求
安全性
钢结构设计应满足安全性要求，包括承载能力、稳定性和耐久性等方面。在设计过程中， 需要考虑到结构的重要性、使用环境等因素，并采取相应的措施，以保证结构的安全性。
性和高效性。
A 定位测量
在安装前对基础进行准确的测量定 位，确定钢结构的安装位置和标高
。
B
C
D
安装精度控制
在安装过程中对钢结构进行精度控制，确 保结构安装的偏差在规范要求范围内。
焊接质量
采用合适的焊接方法和工艺，确保钢结构 连接处的质量和稳定性。
施工过程中的安全措施及注意事项
安全防护
在施工现场设置安全围栏、安全网等防护设施，确保作业人员和周边人员的安全。
适用范围
各种原因导致的钢结构损伤均可以进行加固 处理，但需要根据具体情况选择合适的加固 方法。同时，对于不同部位和不同使用环境 的钢结构，应制定相应的加固方案，并注意
《钢结构设计基础》混合式教学课程规范(课程标准)
《钢结构设计基础》混合式教学课程规范（课程标准）一、课程性质与任务本课程根据岗位需求，课程性质和作用、课程目标以及前后课程的衔接，将教学内容按职业能力培养的需要规划为七个模块（即七学习情境），设计15个单项训练项目（即15个学习单元），1个综合训练项目模块（含2个综合训练项目）。
并围绕钢结构构件制作、连接工艺流程和操作方法及工地钢结构工程施工的工作内容和工作流程等，开设职业体验训练项目。
二、课程教学目标《钢结构设计基础》课程是建筑钢结构工程技术专业进行职业能力培养的一门核心课程。
近年来，随着我国钢产量的迅速增长，改革开放后建设事业的发展需求，工业与民用建筑、水利水电、桥梁工程等领域的钢结构、大跨度钢结构以及各种轻钢建筑结构的发展和应用日渐广泛，更显出学习本课程的重要性。
本课程集理论与实践为一体，使学生掌握钢结构的特点，掌握一般钢结构的基本概念、基本理论及其知识内容，能设计一般的钢结构构件。
通过本课程的学习，可获得很多有关钢结构的概念、计算方法和设计技能，这些知识和技能具有普遍意义，有助于培养分析问题和解决问题的能力，以及处理技术问题的能力和素质。
（一）素质目标16.通过结构设计计算训练，培养理论联系实际、严谨缜密的思维方式；17.培养严谨认真的工作作风和工作方法。
无论工程设计还是工程施工都是严肃的科学实践，要有严谨的科学态度；18.培养遵循设计规范和创新能力。
设计规范是工程技术人员必须严格遵守的指令性文件，要用发展的观点来灵活运用，处理遵守与创新能力的矛盾。
19.培养对多种因素进行综合分析和综合应用的能力。
能灵活处理施工现场出现的各种特殊情况，具备施工现场协调能力。
20.具备优良的职业道德修养，能遵守职业道德规范。
（二）知识目标1.掌握一般钢结构的基本理论知识及钢结构基本构件的构造要求、设计原理和设计方法，能进行普通钢屋盖结构的设计；2.掌握钢结构制作与安装工艺，及钢结构施工质量的验收要求。
有较强的钢结构施工操作指导能力。
钢结构设计课程-第三章PPT课件
14
3.2.2 梁的弯曲、剪切强度
• 梁的正应力：
梁的M -ω曲线
应力-应变关系简图
15
正应力发展的四个阶段：
梁的正应力分布
(a) 弹性工作阶段：疲劳计算、冷弯薄壁型钢 (b) 弹塑性工作阶段：一般受弯构件 (c) 塑性工作阶段：塑性铰 (d) 应变硬化阶段：一般不利用
16
各阶段最大弯矩：
截面高度
容许最大高度hmax 容许最小高度hmin
hmin>=nl/6000 经济高度he
he 73Wx 30(cm)
hmin≤h≤hmax，h≈he
焊接梁截面
35
均布荷载作用下简支梁的最小高度hmin
36
腹板高度hw
腹板高度hw比h略小。
腹板厚度tw 抗剪
tw
V hw fv
局部稳定
58
3.6.2 拉弯、压弯构件的强度计算
➢ 强度极限状态： （静载、实腹式构件） 受力最不利截面出现塑性铰时
压弯构件截面的受力状态
59
➢ 强度计算公式推导：以矩形截面为例
截面出现塑性铰时的应力分布
N A
dA2y0bfy2y h 0bhfy2y h 0N P
M Ay d A b h 2 y 0 y 0 h 2 fy b 4 h 2 1 4 h y 0 2 2 fy 1 4 h y 0 2 2 M P
高层建筑框架柱、屋 架上弦
截面形式 双轴对称截面：同
拉弯构件 单轴对称截面：
受弯矩较大时采用
压弯构件
55
压弯构件的单轴对称截面
56
变截面柱: 高大厂房常 用
变截面压弯构件
(a) 阶形柱
《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。
钢结构设计全套教学课件
附图1：拉伸试件
20
2
附 图 ： 冲 击 韧 性 试 验
21
3
附 图 ： 冷 弯 试 验
22
第二章 钢结构的材料
2.4 各种因素对钢材主要性能的影响
影响钢材性能的两大方面：生产过程
使用过程
一、生产过程
1：化学成分 普通碳素钢中Fe占99%，其他杂质元素占1% 普通低合金钢中有＜5%的合金元素
2.按炉种分
平炉
成本高，质量好（6小时100t左右）
氧气顶吹转炉 成本低，质量也可（15分钟150t）
3. 按脱氧程度分
沸腾钢（F） 脱氧较差 镇静钢（Z） 脱氧充分 半镇静钢（b） 脱氧程度介于沸腾钢和镇静钢之间 特殊镇静钢（TZ）
32 2.5 钢的种类和钢材规格
第二章 钢结构的材料
4. 按质量等级分 A级：保证抗拉强度、屈服点和伸长率及硫、磷含量 B、C、D级：保证抗拉强度、屈服点、伸长率、冷弯和冲击
梅氏U型缺口试件: k J / cm2
冲击试验的标准试件型式：
夏比V型缺口试件: CV J
我国采用夏比V型缺口试件
➢ 冲击韧性受温度的影响
17 2.3 钢材的主要性能
第二章 钢结构的材料
四、冷弯性能 ➢ 冷弯性能是检验钢材适应冷加工（常温下加工）
的能力和显示钢材内部缺陷状况的一项指标 ➢ 冷弯性能是考察钢材在复杂应力状态下发展塑性
变形能力的指标 ➢ 冷弯性能由冷弯试验确定
18 2.3 钢材的主要性能
第二章 钢结构的材料
➢ 钢材物理性能指标
弹性模量 E 206 103 N mm 2
泊松比 0.3
剪变模量
G
E
21
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三维cad钢结构教程(一)2024
三维cad钢结构教程（一）引言概述：此文档旨在提供一个针对三维CAD钢结构的教程，旨在帮助读者掌握相关技能和知识。
本文档将分为五个大点进行详细的讲解，包括基础知识、建模技巧、零件装配、材料分析和设计优化。
通过本文档的学习，读者将能够熟练使用三维CAD软件进行钢结构设计。
正文：一、基础知识1.1 三维CAD钢结构的基本概念和术语1.2 了解常见的钢结构材料及其特性1.3 学习建筑规范和标准，了解钢结构设计的基本要求1.4 掌握三维CAD软件的基本操作技巧和常用功能二、建模技巧2.1 创建基本几何体，如梁、柱等2.2 使用曲线工具进行复杂形状的建模2.3 学习利用三维CAD软件的参数化建模功能2.4 掌握钢结构的详细设计技巧，包括连接件的设计等2.5 学习应用轴网和坐标系，进行精确建模三、零件装配3.1 学习创建零件库及标准零件的使用3.2 学习使用约束和关系，进行零件组装和排布3.3 了解装配动画和分析功能的使用3.4 学习使用剖视图和组装图等功能，进行装配图文档的生成3.5 掌握钢构件的标注和注释技巧，生成完整的构件列表和清单四、材料分析4.1 学习进行结构静力学分析，了解受力情况和变形情况4.2 学习进行结构动力学分析，了解结构的自振频率和稳定性4.3 掌握材料的强度计算和疲劳寿命分析技巧4.4 学习进行结构的热力学分析，了解结构在温度变化下的影响4.5 掌握使用三维CAD软件进行结构优化和性能评估的方法五、设计优化5.1 了解钢结构设计中的优化原则和方法5.2 掌握使用参数化模型进行设计优化的技巧5.3 学习利用模拟仿真和优化算法进行设计验证和优化5.4 了解数字化和自动化设计技术在钢结构设计中的应用5.5 总结本文档，回顾所学内容，并展望进一步学习的方向总结：通过本文档的学习，读者将全面了解三维CAD钢结构设计的基础知识、建模技巧、零件装配、材料分析和设计优化。
希望本文档能够帮助读者掌握相关技能和知识，提升钢结构设计能力。
钢结构经典教程PPT课件
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• 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。
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。
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• 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。
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Crane 收远集 眺纽约曼哈精顿品p世pt 贸大楼
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绝 版 纽 约 世 贸 中 心 双 子 塔
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• 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？
钢结构钢结构的基本构建设计ppt课件
• 图4.32(b)当梁的反力较大时，用厚钢板作承 托，用焊缝与柱相连。
图4.32 梁支承于柱侧的铰接衔接
图4.17 1—主梁;2—承托顶板;3—支托顶板;4—次梁;5—衔接盖板
4.2 轴心受力构件
轴心受力构件的截面方式普通分为实腹式型 钢截面和格构式组合截面两类。实腹式型钢 截面有圆钢、圆管、角钢、工字钢、槽钢、 T型钢、H型钢等(图4.18(a))，或由型钢或钢 板组成的组合截面(图4.18(b))。格构式组合 截面是指由单独的肢件经过缀板或缀条相连 构成的构件(图4.18(c))，可分为双肢、三肢、 四肢等方式。
梁的受压翼缘上并与其结实相连，能阻止 梁受压翼缘的侧向位移时。
②H型钢或等截面工字形简支梁受压翼缘的自 在长度l1与其宽度b1之比不超越表4.3所规定 的数值时。
(3)部分稳定 1)翼缘的部分稳定 ①工字形截面
梁受压翼缘自在外伸宽度b1与其厚度t之比， 应满足下式要求：
②箱形截面
(4.15)
梁受压翼缘板在两腹板之间的无支承宽度b0 与其厚度t之比，应满足下式要求：
图4.18 〔图中虚线表示缀板或缀条〕
4.2.1 轴心受力构件的设计要点 (1)强度和刚度 1)强度验算 即
(4.32) 2)刚度验算 为防止轴心受力构件在制造安装和正常运用
过程中，因刚度缺乏，横向干扰过大，产生
过大的附加应力，必需保证构件具有 足够的刚度。轴心受力构件的刚度是以 它的长细比来衡量的，刚度验算可按以 下公式计算：
第4章 钢构造的根本构件设计
• 4.1 受弯构件——钢梁 • 4.1.1 梁的设计要点 • 钢梁按截面方式可分为型钢梁和组合梁两
大类，型钢梁指工字钢或槽钢、H型钢独立 组成的钢梁；组合梁指由几块钢板经焊接 组成的工字梁、箱形梁等(如图4.1)。
钢结构设计基础知识
绪论钢结构在各项工程中的应用极为广泛，如我们平时所遇到的钢厂房、钢桥、塔架、桅杆、钢闸门、储液库等，钢结构是由单独的构件，例如梁、桁架、柱和板等组成，亦即由钢制成的杆件和薄板组成。
这些杆件和薄板用焊缝和螺栓等彼此连接成符合建筑物用途的结构综合体, 如上所提到钢桥等。
从工程结构角度来看，钢结构是工程结构的一个分枝。
（钢筋混凝土结构这些结构的不同之点就是材料不同，钢结结构应的材料是钢材、木结构对应的材料是木材等等，由于材料程结构使其它们钢各有自己的特点。
一、钢结构的特点木结构1、结构自重轻I砖石结构这里指的是钢结构轻。
在同样的跨度，同样的载荷下，钢结构比钢筋混凝土结构轻得多。
主要是因为钢的强度高，故所需要的截面小。
通常取材料的容重和容许应力的比值C = /［㈡作为衡量结构工作的重量指标；钢材的C s =5.0 10A1/米，C w=6.0 10,，C c=40 10°所以钢结构与其它结构相比是自重较轻的结构，因而也便于运输和安装。
2、可靠性较高（相对于其它结构）因为钢有下列特点，塑性好，韧性好，比较符合各项同性，是一种理想的弹塑性体。
塑性好的意思是钢结构在破坏前有很大的变形。
如果脆性材料（如粉笔）破坏前就无预兆，（胶皮变形很大）。
理想的弹塑性体。
假如设计施工没问题，则钢结构就比较可靠，比较符合各项同性（宏观看）。
钢的抗拉、压的强度是相等的，而混凝土的二c和二t是不同的，木材也有横纹和顺纹之分，各项强度也不相同。
韧性好指的是指成承受动载的性能好3、制造容易、安装方便钢结构所用的材料单纯而且是成材，加工比较简便，并且能使用机械操作，因此大量的钢结构一般是在专业化的金属结构件做成构件，精确度较高，用钢筋混凝土时则需要立模，扎筋等。
钢结构的连接采用焊接和螺栓连接，在短期内使用的工程。
4、施工周期短由于钢结构构件制造的机械化，自动化程度高，且装配速度快，因此它的施工速度快，周期短，不象钢筋混凝土，需要养护，一个工厂，如果早建好一年就比晚建好一年的经济效益大，一个旅店也是如此。
钢结构基础课程教案
钢结构基础课程教案第一章：钢结构的概述1.1 钢结构的基本概念钢结构的定义钢结构的特点钢结构的分类1.2 钢结构的材料钢材的组成和分类钢材的性能钢材的选择和使用1.3 钢结构的应用范围钢结构的常见应用领域钢结构的优势和限制钢结构的未来发展趋势第二章：钢结构的连接2.1 钢结构连接的基本要求连接的目的和重要性连接的类型和特点连接的设计和计算2.2 焊接连接焊接连接的原理和工艺焊接连接的优缺点焊接连接的应用和实例2.3 螺栓连接螺栓连接的原理和类型螺栓连接的设计和计算螺栓连接的应用和实例第三章：钢结构的受力分析3.1 钢结构的基本受力元件杆件的受力特性梁的受力特性柱的受力特性3.2 钢结构的受力分析方法静力平衡法动力平衡法受力图的绘制和分析3.3 钢结构的受力极限状态弹性极限状态塑性极限状态疲劳极限状态第四章：钢结构的设计计算4.1 钢结构设计的基本原则安全性的要求可靠性的要求经济性的要求4.2 钢结构的设计计算方法弹性设计计算方法塑性设计计算方法极限状态设计计算方法4.3 钢结构的设计计算实例杆件的设计计算实例梁的设计计算实例柱的设计计算实例第五章：钢结构施工与验收5.1 钢结构施工的基本要求施工准备和施工方案钢材的加工和制作钢结构的组装和焊接5.2 钢结构施工的注意事项施工安全和管理施工质量控制和验收施工过程中的问题处理5.3 钢结构验收的标准和程序验收标准和规范验收程序和机构验收结果的判定和处理第六章：钢结构的稳定性与变形6.1 钢结构稳定性的概念稳定性的定义和重要性失稳的现象和原因稳定性的分类6.2 钢结构稳定性的计算临界力的计算临界应力的计算稳定性校核的方法6.3 钢结构变形的控制变形的定义和原因变形限值的要求控制变形的方法和措施第七章：钢结构的抗震设计7.1 抗震设计的基本原则抗震安全性的要求抗震可靠性的要求抗震经济性的要求7.2 钢结构抗震设计的计算方法弹性抗震设计计算方法塑性抗震设计计算方法极限状态抗震设计计算方法7.3 钢结构抗震设计的实例杆件的抗震设计实例梁的抗震设计实例柱的抗震设计实例第八章：钢结构的保护与防腐8.1 钢结构腐蚀的原因和类型腐蚀的定义和现象腐蚀的原因和类型腐蚀的影响和危害8.2 钢结构防腐的方法防腐材料的选用防腐涂层的施工防腐措施的维护和管理8.3 钢结构保护的实例防腐涂层的实例防腐涂料的实例防腐措施的实施和检查第九章：钢结构的安全评估与检测9.1 钢结构安全评估的概念和重要性安全评估的定义和目的钢结构安全评估的必要性安全评估的方法和程序9.2 钢结构检测的方法和设备检测方法的分类和原理检测设备的选用和使用检测数据的分析和处理9.3 钢结构安全评估的实例结构检测的实例安全评估报告的编制安全评估结果的处理和改进第十章：钢结构案例分析与实践10.1 钢结构案例分析的目的和方法案例分析的定义和意义案例分析的目的和原则案例分析的方法和步骤10.2 钢结构案例分析的实例案例选取和背景介绍结构分析和设计计算施工和验收过程的解析10.3 钢结构实践活动的建议实践活动的类型和内容实践活动的组织和实施实践活动成果的总结和评价重点和难点解析重点环节1：钢结构的定义和特点钢结构是由钢材构成的结构体系，具有高强度、重载、施工速度快等特点。
钢结构设计ppt课件
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
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2、建筑高宽比限值
精选课件
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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
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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
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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
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精选课件
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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。
钢结构设计入门：简单设计步骤和设计思路
钢结构设计入门：简单设计步骤和设计思路一、钢结构适用范围及选型1.钢结构适用的范围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：超高层建筑、体育馆、歌剧院、大桥、电视塔、工业厂房和临时建筑等。
这是和钢结构自身的特点相一致的。
2.钢结构的选型在钢结构设计的整个过程中，都应该被强调的是'概念设计'，它在结构选型与布置阶段尤其重要。
对一些难以作出精确理性分析或规范未规定的问题，可依据从整体结构体系与分体系之间的力学关系、破坏机理、震害、试验现象和工程经验所获得的设计思想，从全局的角度来确定控制结构的布置及细部措施。
运用概念设计可以在早期迅速、有效地进行构思、比较与选择。
所得结构方案往往易于手算、概念清晰、定性正确，并可避免结构分析阶段不必要的繁琐运算。
同时，它也是判断计算机内力分析输出数据可靠与否的主要依据。
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。
其理论与技术大都成熟。
亦有部分难题没有解决，或没有简单实用的设计方法，比如网壳的稳定等。
结构选型时，应考虑它们不同的特点。
在轻钢工业厂房中，当有较大悬挂荷载或移动荷载，就可考虑放弃门式刚架而采用网架。
基本雪压大的地区，屋面曲线应有利于积雪滑落（切线50 度内需考虑雪载），如采用三心圆网壳。
总雪载释放近一半。
降雨量大的地区相似考虑。
建筑允许时，在框架中布置支撑会比简单的节点刚接的框架有更好的经济性。
而屋面覆盖跨度较大的建筑中，可选择构件受拉为主的悬索或索膜结构体系。
高层钢结构设计中，常采用钢混凝土组合结构，在地震烈度高或很不规则的高层中，不应单纯为了经济去选择不利抗震的核心筒加外框的形式。
宜选择周边巨型SRC 柱，核心为支撑框架的结构体系。
我国半数以上的此类高层为前者。
对抗震不利。
结构的布置要根据体系特征，荷载分布情况及性质等综合考虑。
钢结构设计入门教程
钢结构设计入门
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钢结构设计基本知识-钢结构材料
E. 膜材
结构：纤维布、涂层、 表面涂层，以及胶粘 剂
纤维：聚酯纤维、玻 璃纤维、芳烃聚酰胺 ( Aramide) 纤维、 PBO 纤维
涂层：PVC、氟化物 表面涂层或薄膜 （PVF、PVDF）、 PTFE、硅树脂涂层
钢结构设计入门
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钢结构设计基本知识-钢结构材料
钢结构设计入门
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平面桁架设计
钢结构设计入门
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平面桁架设计
钢结构设计入门
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钢结构设计实例-中山博览
2.1.2、结构设计
结构类型： ➢ 展厅楼层：钢框架及钢筋混凝土框架； ➢ 展厅屋盖：钢桁架； ➢ 地下室、设备房及会议中心：钢筋混凝土结构；
设计标准： ➢ 设计基准期50年； ➢ 设计使用年限50年； ➢ 建筑物安全等级一级； ➢ 建筑物耐火等级一级： ➢ 地震基本烈度7度，乙 类建筑；
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钢结构设计基本知识-结构分析
③ 钢结构节点 A. 典型管桁架相贯节点
X、T、Y、N、K、KT 有间隙、无间隙
钢结构设计入门
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钢结构设计基本知识-节点设计
B. 等强坡口焊缝管相贯 焊接节点
带变化坡口的空间相贯 线
全焊透坡口对接焊缝。 焊根处留有2~3mm的 焊接间隙，以保证焊缝 焊透
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钢结构设计基本知识-钢结构材料
D. 铸钢
a) 常用铸钢牌号
ZG200-400、ZG230-450、ZG270-500、ZG310-570、 ZG340-640：一般工程用铸造碳钢件（GB／T 11352-2009）
ZG200-400H、ZG230-450H、ZG270-480H、 ZG300-500H、ZG340-550H ：焊接结构用铸钢件 （GB/T 7659-2010）
钢结构设计基础教程
钢结构设计基础教程钢结构设计基础教程本旨在提供一份详细而全面的钢结构设计基础教程，读者掌握钢结构设计的基本概念、原理和方法。
通过逐章的讲解和实例分析，读者将能够了解钢结构设计的要点，并能够运用所学知识进行实际工程中的设计工作。
第一章：钢结构设计概述本章介绍钢结构设计的基本概念、发展历程以及在工程中的应用。
包括钢结构的特点、优点和限制，钢结构设计的基本原则和方法等内容。
第二章：材料力学基础本章介绍钢材的力学性能和特性，包括材料的强度、刚度和稳定性等。
同时还涵盖了材料试验和材料力学计算方法等内容。
第三章：结构载荷及荷载计算本章详细介绍了钢结构所承受的各种静力和动力荷载的种类和计算方法。
包括自重荷载、活载、风荷载、地震荷载等。
第四章：钢结构基本构件设计本章详细介绍了钢结构中常用的基本构件如梁、柱、框架等的设计原理和计算方法。
包括构件截面形状的选择，强度和稳定性计算等内容。
第五章：连接件设计本章介绍了钢结构中常用的连接件如螺栓连接、焊接连接等的设计原理和计算方法。
包括连接件的强度、刚度和疲劳寿命等。
第六章：整体结构设计本章介绍了钢结构的整体设计原则和方法。
包括整体结构的稳定性分析、刚度分析和挠度控制等内容。
第七章：施工考虑及工程实践本章介绍了在钢结构设计中需要考虑的施工因素和实际工程中的设计要求。
包括焊接工艺要求、防腐措施、疲劳分析等。
第八章：结构完整性检验本章介绍了钢结构的完整性检验方法和标准。
包括超声波检测、磁粉检测、视觉检测等技术。
第九章：结构破坏机理与安全评估本章介绍了钢结构的破坏机理和安全评估方法。
包括弹性破坏、塑性破坏和疲劳破坏等。
附件：1. 钢材力学性能表格2. 结构荷载计算实例3. 构件设计计算表格4. 连接件设计示例5. 钢结构施工规范法律名词及注释：1. 建筑法：指规范了建筑工程建设和管理的法律法规，保障了建筑工程的安全和质量。
2. 水利法：指规范了水利工程建设和管理的法律法规，保障了水资源的合理利用和水利设施的安全运行。
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。
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密闭性能好
• 由于焊接结构可以做到完全密封，一些要
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。
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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。
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具有一定的耐热性
• 温度在250℃以内，钢的性质变化很小，
绝 版 纽 约 世 贸 中 心 双 子 塔
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• 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？
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第一节 钢结构的特点及应用
一、钢结构的特点
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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。
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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，
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。
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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。
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• 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
• 我们可以估量，以液态燃油的漫溢性质，这数十吨
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。
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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。
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钢结构的应用
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。
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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。
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6.高层钢结构
• 已建的高层钢结构 （纽约世贸中心不幸在
恐怖事件中倒塌，向死难的人民表示哀悼）
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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
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（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。
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苏州乐园宇宙大战馆球体屋面（穹顶）
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• （5）悬索桥（如江阴长江大桥）桁架梁1000米跨
距
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拱形桥梁
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斜拉桥
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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
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。
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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。
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1、厂房钢结构
• 厂房钢结构一般指重型、大型车间的承重
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• 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。
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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。
• 荷载效应S：取决于各种荷载（恒载、活载、风、
地震作用，温度变化等）。
• 结构或构件的承载力或抗力R：取决于材料、构
件的几何特性等。
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结构概率设计法
• 设结构状态方程：Z=R-S • 当 Z>0 时，结构可靠； • 当 Z<0 时，结构失效； • 当 Z=0 时，结构或构件承载能力处于极
因此，火，火，火，才是世界贸易中心殒落的决 定因素。
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• 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。
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购物中心
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第二节 钢结构的设计原理与方法
• 结构设计首层规范《建筑结构可靠度设
计统一标准》（GB50068）规定：结 构的可靠度应采用以概率论为基础的极 限状态设计方法分析确定。
高强螺栓作抗剪连接，柱与梁翼缘对应处有加 强板
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高层钢结构
• （5）楼板用压型钢板加钢筋网加细石砼
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
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159m 高的启东广播电视塔位于江苏启东新落成的广电广场
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•第一章 •第二章 •第三章 •第四章 •第五章 •第六章
概述 建筑钢材 钢结构的连接 轴心受力构件 梁（受弯构件） 拉弯与压弯构件
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第一章 绪 论
• 第一节 钢结构的特点与应用 • 第二节 钢结构的设计原理与方法 • 第三节 钢结构的发展 • 第四节 钢结构课程的学习方法
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）。
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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。
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• 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。
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。
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• 烈火中的世界贸易中心