钢结构设计原理 教学课件 作者 赵根田 - 副本第1章1.ppt

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1、第1章绪论1.1钢结构的特点和应用范围力学性能好（强度、塑性、韧性）材质均匀，与力学计算假定吻合较好。内部组织接近匀质和各向同性体，在弹性范围内符合虎克定律。质量轻（强度与密度之比）。比值越大，自重越轻，地震作用越小，震害较轻，同时对地基土要求较低，减少基础造价。1.1.1钢结构的特点制造简单、施工周期短。材料单一且为成才，宜加工和安装。钢材耐腐蚀性差：需定期维护，维护费用较高。钢材耐热但不耐火:100℃时强度无变化，600℃时强度约为0。超过150℃时需采取防火措施。塑性和韧性是概念上完全不同的两个物理量塑性——承受静力荷载时，材料吸收变形能的能力。塑性好，会使结构一

2、般情况下不会由于偶然超载而突然断裂，给人以安全保证；韧性——承受动力荷载时，材料吸收能量的多少。韧性好，说明材料具有良好的动力工作性能。1.1.2钢结构的应用范围钢结构的合理应用范围不仅取决于钢结构本身的特性，还受到钢材的品种、产量和经济水平的影响。钢结构发展从建国以来分三阶段：50~60年代（初盛时期）：借助苏联的经济和技术支援，有百十个项目，都是重型工业厂房；60年代中后期~70年代（低潮期）：冷弯薄壁型钢结构、轻钢屋盖；80年代以后~至今（发展时期）：向高、大、重方向发展。应用范围：（1）工业厂房（2）大跨度结构：桥梁、体育馆、展览馆国家体育场国家体育场建筑体形上

3、像鸟巢。可容纳8万人。平面为椭圆形,长轴340m短轴292m。屋盖中间有一个146m×76m的开口，这部分将设计成开合屋盖。采用加肋薄壁箱形截面，总用钢量达16万t。天津奥林匹克体育场俯瞰效果图“绿色奥运”、“科技奥运”、“人文奥运”建筑底面面积为80,000m2，屋顶面积76,719m2，地上层数6层，最高点高度53.00m，可容纳观众数60,000。屋顶结构采用钢桁架悬挑结构。屋面桁架落地，形似露珠。国家大剧院位于北京人民大会堂西侧，西长安街以南，总占地面积近12公顷，总建筑面积近15万平方米，总投资26.88亿元，目前已进行过网壳部分设计与施工验收审查会议。该工程

4、外部围护结构为钢结构网壳，是半椭圆球形，东西长轴212.2m，南北短轴143.64m，总高度46.285。内设歌剧院（2416席）、音乐厅（2017席）及戏剧院（1040席）及公共大厅等。屋面采用钛金属板，整个网壳外环绕人工湖35500m2,各种通道及入口均设在水下。设计为法国巴黎机场公司安德鲁建筑师，北京市建筑设计研究院参与主体设计，整体结构用钢量达6750t，195kg/m2。（3）高耸结构塔架结构桅杆结构东方明珠电视塔东方明珠广播电视塔座落在上海浦东新区黄浦江畔，以其468米的高度成为亚洲第一高塔。于1991年3月开始建造，1994年11月完工，总重量达12万吨，

5、总投资8.3亿元人民币。东方明珠塔由三根直径为九米的擎天立柱、太空舱、上球体、下球体、五个小球、塔座和广场组成。（4）多层和高层建筑由于钢结构具有优越的抗震抗风性能，多层和高层建筑的骨架可采用钢结构或钢和混凝土组合成的组合结构，如刚架-支撑结构、筒体结构、钢管混凝土结构、型钢混凝土组合结构等。帝王大厦上海金茂大厦金茂大厦是由中国上海对外贸易中心股份有限公司独家投资5.6亿美元建设的一座88层的超高层大厦，建筑高度420.5米，建筑面积28.9万平方米，于1998年8月28日竣工。总用钢量14000t，钢筋混凝土核心筒，外框钢骨混凝土及钢柱。设计者为美国S.O.M事务所。

6、上海环球金融中心由日本森大厦株式会社的全额子公司森海外株式会社及日本具有代表性的银行、保险公司、商社等36家企业，偕同政府系统机构日本海外经济协力基金(OECF)联合投资的上海环球金融中心，总投资逾750亿日元。位于陆家嘴金融贸易区，建筑总面积335,420平方米，地下3层，地上94层。建成后的高度达460米。总用钢量26000t，钢筋混凝土核心筒，外框钢骨混凝土及钢柱。央视新台址央视新台址建设工程位于北京朝阳区东三环中路、北京商务中心区的核心地段，占地面积18.7万平方米，总建筑面积55万平方米,高度230m。央视新台址建设工程总投资约50亿元人民币，2003年10月

7、开工建设，2008年正式运行。台北101长宽各150m，总面积30277m2，塔高508m，世界第一高，26层以上以8层为一单元。主要由巨柱、核心系统及外伸桁架梁。巨柱自地下5层至地上90层，最大尺寸为2.4mx3m。直径5.5m，中670t的阻尼器（5）承受振动荷载影响及地震作用的结构主要利用钢材的韧性性能，当厂房内设有产生动力作用的设备如：锻锤、电机、风机、吊车等，厂房的承重结构用钢结构。（6）板壳结构如油罐、煤气柜、高炉炉壳、热风炉、漏斗、烟囱、水塔以及各种管道等。陕西铜川天然气公司1000立方米天然气球罐大连西太平洋石化有限公司1