河海 钢结构(第三版)多媒体课件_第一章

Steel Structure
上 海 东 方 明 珠 电 视 塔 ： 米 高
468
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第一章
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黑龙江广播电视塔：
（龙塔）高336m，为正八 边形抛物线型钢管塔。为 多功能电视塔，兼具广播 与电视发射、旅游观光、 电信、科普教育等多项功 能, 为哈尔滨市标志性景 观。塔楼标高从181m到 214m，8层 。井道为封闭 式圆筒形，直径8.5m，内 设三台电梯、两座消防楼 梯、四个设备管道井。塔 座共五层，地下一层，地 上四层，为球冠形钢砼结 构。其内部有直径40m、 高27m的圆形共享大厅十 分壮观。
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5.钢结构密闭性好
钢结构采用焊接连接可制成水密性和气密性 较好的常压和高压容器结构和管道。
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6.钢材的耐锈蚀性差
在没有腐蚀性介质的一般环境中，钢结构经除锈后 再涂上合格的防锈涂料后，锈蚀问题并不严重。但在潮 湿和有腐蚀性介质的环境中，钢结构容易锈蚀，需定期 维护，增加了维护费用。我国已研究生产出抗锈蚀性能 良好的耐大气腐蚀钢，并用于工程结构。例如，南京长 江三桥（设计寿命100年）选用氟碳涂料，可保持钢塔 50年不生锈。
上海浦东机场：设计体现了"人、建筑、环境"和谐共存的 主题，大面积醉人的绿地和碧波荡漾的环境水池，衬托着 轻巧透亮得航站楼就像一只展翅翱翔的海鸥，寓意着上海 的腾飞。
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英国伦敦的“世纪展览馆”：直径365m钢骨架膜结构圆形 建筑。
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年也马 称来 月双西 以子亚 前塔吉 是，隆 世 坡 界层佩 上，重 最高纳 高 斯 的 石 建米油 筑， 。在大 厦 ：
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10
95 2004
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第一章
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TAIPEI 101：高508m（天 线60m），101＋5层，2.3 万m2 。集办公、购物及观 景为一体，2004年10月8日 注册世界第一高楼。101代 表超越， “TAIPEI” 代表： 科技(Technology)、艺术 (Art)、创新(Innovation)、 人性(People)、环保 (Environment)和认同 (Identity)六大特质。采用 巨型框架结构，每8层设一 或二层楼高的巨型桁架。
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1.可靠性高
★ 钢材在钢厂生产时，整个过程可严格控制，质量比
较稳定;
★ 钢材组织均匀，接近于各向同性匀质体；钢材的物
理力学特性与工程力学对材料性能所作的基本假定 符合较好；
★ 钢结构的实际工作性能比较符合目前采用的理论计
算结果;
★ 钢结构通常是在工厂制作，现场安装，加工制作和
考虑一定的安全储备，当结构表面长期受辐射热温度不 小于150oC时，需加以隔热防护。当有防火要求时，要采取 防火措施。
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某 38 米 钢 塔 过 火 后 的 脚 手 架
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8.钢材在低温时脆性增大
在负温度区,钢材的塑性和韧性随着温度降低 而变差。
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二、钢结构的应用范围
7. 可拆卸或移动的结构 1.
应根据钢结构 的特点，注意 扬长避短，合 理使用钢结构。 在建筑工程和 水利水电工程 中，钢结构的 主要应用范围 如下：
大跨度结构 高层建筑
8.
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中国国家体育场：体育场外观即结构，犹如树枝织成的鸟 巢，其灰色矿质般的钢网以透明的膜材料覆盖，最长的钢 梁达300米。可容纳10万人。
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南京奥体中心主体育场：屋盖为直径285.6m的圆，建筑面 积13.6万m2，6万个座位。结构采用钢拱（钢管桁架，钢管 直径1m）、钢箱梁（宽0.5m，高1.1~2.1m）、支撑杆件组 合结构。钢拱跨度360.6m，45度斜放。形似飘动的皇冠。
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3.工业建筑
当工业建筑的跨度和柱距较大，或者设有大吨位吊车， 结构需承受大的动力荷载时，往往部分或全部采用钢结 构。
西安变压器电炉厂的总装车间，l = 36m，高30余米， Q=(400+50+1)t。 为了尽快发挥投资效益，近年来我国的普通工业建筑大 量采用了钢结构。
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国家大剧院：位于人民大会堂西侧，大圆壳长218米、宽 146米、高46米、厚3米。12万m2，由歌剧院（2500座）、 音乐厅（2000座）、戏剧场（1200座）位和小剧场（300至 500座）四大部分组成。
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上海金茂大 厦：88+3层， 88层为观光厅, 主体高度为 340.1m，总高 420.5m。用钢 14000t，28.7 万m2。大厦桩 深83.5m。
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上海环球金融中心：
上海总想建世界第一高楼。 上海环球金融中心97年7 月和03年2月两次开工建 设。 新方案把460m高的 94层改为492m,101层，计 划于2008年初建成。台北 101高508m，包括60m高的 天线。该楼采用钢框架钢 筋混凝土筒混合结构。在 90-97层、距地面405m处， 将出现世界最高的观光平 台。圆形开口处设置了开 放式的天桥。总建筑面积 37.7万m2。
安装可严格控制，施工质量有保证。
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2.材料的强度高，钢结构自重轻
钢材与其它材料相比，它的强度与重力密度之比要高得 多 (混凝土：1.25～2.4×106；钢：3.1～4.9×106)。 在同样的受力条件下，钢结构用材料少，自重轻。以24m 跨度厂房屋架为例，当承受相同的荷载时，每榀钢屋架 的重量为2.1～2.7t，而预应力钢筋混凝土屋架的重量为 6.4～11.3t，后者为前者的3～4倍。若采用冷弯薄壁型 钢屋架，其自重接近钢筋混凝土屋架的1/10。
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4.钢结构制造简便，施工工期短
钢结构一般在专业工厂制造，易实现机械化，是 工程结构中工业化程度最高的一种结构。构件制造完 成后，运至施工现场拼装成结构。施工工期短，可尽 快发挥投资的经济效益。钢结构由于连接的特性，易 于加固、改建和拆迁。例如，南京三桥实际建设工期 2年零2个月，比核准工期4年提前了22个月。
上海8万人体育馆 中国国家体育场
南京奥体中心主体育场
上海浦东机场
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国家大剧院
英国伦敦的“世纪展览 馆”
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上海8万人体育馆：径向悬挑桁架和环向桁架组成的空间钢 屋盖结构。长轴为288.4m, 短轴为274.4m，最大悬挑跨度 达73.5m。
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第一章
概 论
第一节 钢结构的特点和应用
一. 钢结构的特点 :
钢结构是用钢材制造而成的工程结构。通常它采 用型钢、钢索、钢板加工制造而成。钢结构是土木工 程的主要结构形式之一。钢结构与钢筋混凝土结构、 砌体结构等都属于按材料划分的工程结构的不同分支。 钢结构与其它结构相比，具有下列特点：
钢结构自重轻，便于运输和安装，基础费用低。
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3.钢材的塑性和韧性好
钢材的塑性好：钢结构破坏前一般都会产生显著 的变形，易于被发现，可及时采取补救措施，避 免重大事故发生。
钢材的韧性好：钢结构对动力荷载的适应性强， 具有良好的吸能能力，抗震性能优越。
9.
容器和大直径管道 抗震要求高的结构
急需早日交付使用的工程或 运输条件差的工程
2. 3. 4. 5. 6.
工业建筑 10. 轻型结构 高耸结构 12. 活动式结构 11.
特种结构
钢桥 住宅
13.
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1.大跨度结构
随着结构跨度增大，结构自重在全部荷载中所占比重也 就越大，减轻自重可获得明显的经济效益。对于大跨度 结构，钢结构重量轻的优点显得特别突出。
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4.轻型结构
称使用荷载较小或跨度不大的结构为轻型结构。自重是 这类结构的主要荷载，常采用冷弯薄壁型钢或小型钢制 成的轻型钢结构。
国内跨度最大的轻钢结构是大连某粮食仓库，l =72m， 8000m2 ，结构用钢量49.7kg/m2 。近年来金属拱型波 纹屋盖已用于建筑工程。
游泳 中心
安徽 中州 家具 市场 内景
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5.高耸结构
如塔架和桅杆等，它们的高度大，横截面尺寸较 小，风荷载和地震作用常常起主要作用，自重对 结构的影响较大，常采用钢结构。加拿大多伦多 电视塔高553.34米，目前世界第一。
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马钢平改转工程：占地面积1.98万平米，钢结构总重量 1.79万吨。
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马 鞍 山 钢 铁 公 司 钢 结 构 加 工 厂 房
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北京变压器厂主厂房：跨度24m+18m+15m
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2.高层建筑
高层建筑已成为现代化城市的一个标志。钢材强度高和 钢结构重量轻的特点对高层建筑具有重要意义。强度高 则构件截面尺寸小，可提高有效使用面积。重量轻可大 大减轻构件、基础和地基所承受的荷载，降低基础工程 等的造价。当今世界上最高的50幢建筑中，钢结构和 钢—砼混合结构占80%以上。世界第一高楼将会越长越 高。
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美 国 纽 约 的 世 界 贸 易 中 心 大 楼
110层，高417m，100万m2。办公人员5万，每日来访和观 光8万。施工期间无工人死亡。
93年2月26日地下停车场发生爆炸，6人死亡，1000多人 受伤。三层楼板被炸穿，无大影响。75年2月11层失火， 三小时控制火势，直接损失100万美元。 01年9月11日，北京时间20:45一757飞机（起飞重量达 104t，可载油35t）撞击北塔楼， 94～99层直接受损， 22:28倒塌；21:03一767飞机（起飞重量达156t，载油 51t)撞击南大楼，78～84层直接受损，22:05倒塌。客机 的起飞重量加上约1000公里的飞行速度，撞击力总共相 当于2万多公斤的黄色炸药。撞击使世贸中心产生巨大晃 动（1m），但内部和外部并没有严重塌落，从撞到塌时 间较长，楼内人员可以逃生，世贸中心死亡人数2797人 (其中失踪59人，机组156人）。
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Fra Baidu bibliotek
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南京铁路旅客主站房：2005年9月21日投入运行，主站房 长279米、宽64.5米， 主站房的檐口标高30米左右。主 站房前面东西各配置有行车天桥，以保证车辆穿行畅通， 站台配备顶蓬，以方便旅客乘车。
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塌！ 撞！
烧！
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紐約世貿中心重建設 計方案：利贝斯金德 设计為高度541m的螺 旋高塔和頂端呈斜角 狀的塔樓群，核心建 筑是两座高达541米 的大楼（ 1776英尺 象征1776年美国独立 的精神永远不死）。 建筑群包括斜顶状塔 楼、玻璃帷幕的“世 界花园”和用以连接 周边建筑的弧形空中 走廊等。
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7.钢结构耐热但不耐火
当普通钢材温度在200oC以内时，钢材的主要性能变化 很小，具有较好的耐热性能。当温度达600oC以上时，钢材 的承载力几乎完全丧失，所以说钢材不耐火。当温度在 250oC左右时，钢材的塑性和韧性降低，破坏时常呈脆性断 裂。