多层钢结构房屋.ppt

多层民用钢结构房屋的应用和发展,杨芳 09建筑工程技术二班 2009050302013,目录,1. 钢结构房屋的分类(P3) 2.钢结构房屋的优点(P5) 3. 发展多层结构房屋的发展现状(P10) 4.多层民用钢钢结构房屋的工程实例(P12) 5.多层民用民用钢结构房屋需要解决的问 题(P17),1.钢结构房屋的分类,钢结构房屋是从承重骨架的材料角度定义的，即指结构体系中主要受力构件由钢材做成的房屋建筑,出钢结构房屋外,还有木结构房屋、砌体结构房屋、混泥土结构房屋和混合解雇房屋 。 按照使用性质不同，钢结构房屋可分为生产性建筑和非生产型建筑两大类。前者包括工业建筑和农业建筑，后者主要指民用建筑。 民用根据房屋使用功能可分为居住建筑和和公共建筑两类。公共建筑是为人们提供生活起居用的建筑，如住根据房屋层数和高度的不同，大致可分为单层建筑，多层建筑，高层建筑及超高层建筑。但他们之间并没有严格的界限和统一的划分标准，不同的规范从不同的角度作了规定。,。 根据房屋层数和高度的不同，大致可分为单层建筑，多层建筑，高层建筑及超高层建筑。但他们之间并没有严格的界限和统一的划分标准，不同的规范从不同的角度作了规定。 建筑设计防火规范(GBJ16)规定的多层民用建筑界限为：九层及九层以下的住宅（包括底层设置商业服务网点的住宅）和建筑高度不超过24m的其他民用建筑。 从结构角度上，多层和高层之间并没有明确的界限，根据房屋的荷载特点和力学行为，特别是对地震作用的反应，建筑设计抗震规范（GB 50011）和全民建筑工程设计技术措施结构（2003）中都以12层为界限，12层及12层以下的结构与12层以上的结构在设计方法和抗震构造措施上都有些区别。,2.钢结构房屋的优点,钢结构房屋的结构体系主要是由钢板、热轧型钢和冷加工成型的薄壁型钢通过连接、制造组装而成，和其他材料的房屋结构相比，具有以下优点： 1. 强度高，质量轻 钢材与其它建筑材料如混凝土、砖石和木材相比，强度要高得多，弹性模量也高，因此结构构件质量轻且截面小，特别适用于跨度大、荷载大的构件和结构。即使采用强度较低的钢材，其强度与密度的比值也比混凝土和木材大的多，从而在同样受力条件下的钢材结构自重轻。研究表明，多高层钢结构的自重一般为混凝土结构自重的1/2-3/5。此外，构件轻巧也便于运输。,（2）构件截面小，有效空间大 由于国内钢材的强度高，构件截面小，所占空间也就小。以相同受力条件的简支梁为例，钢筋混凝图的高度通常是跨度的1/10-1/8，而钢梁约是1/16-1/12，如果钢梁有足够的侧向支撑，甚至可以达到1/20，有效增加了房屋的层间净高。在梁高相同的情况下，钢结构的开间可比混凝土结构的开间大50%，能更好的满足结构大开间、灵活分割的要求。 另外，多层民用建筑中的管道很多，如果采用钢结构，可在梁腹板上开洞以穿越管道，而混凝土结构则不宜开洞。 柱子的截面尺寸也类似，在多高层建筑中，钢柱的截面面积占建筑面积的3%-5%，而混凝土柱则占6%-9%，并且由于梁截面较小，避免了“粗柱笨梁”现象，室内视觉开阔，美观方便。,（3）材料均匀，塑性、韧性好，抗震性能优越 由于钢材组织均匀，接近各向同性，钢结构的实际工作性能比较符合目前采用的理论计算模型，因此可靠性高。同时因钢材塑性韧性好，耗能能力强，一般不会因超载而发生突然断裂，适用于承受动力合载和冲击荷载，抗震性能非常优越。下表为1985年墨西哥8.1级大地震中，钢框架与混凝土框架的破坏对比情况，即能说明这一点。,（4）制造简单，施工周期短 钢结构所用的材料单纯，且多是成品和半成品材料，加工比较简单，并且能够使用机械操作，易于定型化、标准化，工业化生产程度高，质量稳定，劳动力强度低。 一般情况下，多高层钢结构平均4天一层，而混凝土结构平均6天一层，即钢结构的施工速度是混凝土结构的1.5倍。 结构施工周期短，使整个建筑更早投入使用，可节约投资18%。 （5）环保节能 与传统的混凝土结构和砌体结构相比，钢结构属于绿色建筑结构体系。钢结构房屋的墙体均采用新型轻质复合墙板和轻质砌块，符合建筑节能和环保的要求，可以达到节能50%的目标，极大节约了我国人均相对短缺的资源。,钢结构的施工方式为干式施工，可避免混凝土湿式施工所造成的污染。另外，对于已建成的钢结构也比较容易进行改建和加固，用螺栓连接的钢结构还可以根据需要进行拆迁，也有利于环境保护。,2.多层民用钢结构房屋的发展现状,我国是最早用特建造结构的特别是在解国家之一，比较著名的是铁链桥和一些纪念性建筑，比西方国家早数百年。但在18世纪末的工业革命革命兴起后，西方国家的冶金技术和土木工程得到了快速发展，而此时的中国，由于封建制度下的生产力发展极其缓慢，放前的百年历史中，钢结构发展几乎完全停滞。 自20世纪五十年代以来，在前苏联的经济技术援助下，我国的钢结构才迎来了初步发展，在工业厂房、桥梁、大型公共建筑和高耸构筑物等方面都取得了卓越的成就，至今仍发挥着巨大作用，如鞍钢、包钢、武钢、沈阳飞机制造厂、大连造船厂、北京体育馆（跨度57m的两铰拱）、人民大会堂（跨度60.9m的钢屋架）、武汉长江大桥（全长1670m)等，并编制了我国第一部钢结构行业规范，缩小了与发达国家的差距，但多高层民用钢结构建筑仍然空白。,自20世纪九十年代至今，我国钢结构行业步入快速发展阶段，钢结构的发展日新月异，规模更大，技术更新，出现数百年来未曾有过的兴旺现象，被称为建筑行业的“朝阳产业”。代表建筑有深圳帝王大厦（325m）、上海金茂大厦(460m)、上海东方明珠电视塔（468m)等等。多层民用钢结构房屋也开始出现。 我国的钢结构主要用于工业厂房、大跨度和高层民用建筑中，钢结构建筑在全部建筑中的应用比例非常低，还不到百分之一，而瑞典、美国、日本等国的钢结构房屋面积已达到总建筑面积的40%以上。我国建筑用钢在钢材产量中的比值也仅为20%-30%，低于发达国家的40%-55%。因此，我国钢结构还是一个很年轻的行业，特别是多层民用钢结构建筑，应用前景十分广阔，有待于大力发展和支持。,多层民用钢结构的工程实例,尽管我国多层民用钢结构房屋才仅仅出现几十年，仍处在初级阶段，但是各地陆续建造了数百万平方米的多层钢结构民用房屋，取得了显著的成绩。 如中国工商银行总营业办公楼、北京金辰公寓、上海现代集团在新疆库勒尔建造的8层钢结构住宅、天津丽苑小区11层钢结构住宅、杭州天城六层钢结构综合楼、上栋建筑工程学院土木馆、厂商噶远大集成住宅楼、河北唐山的几栋3-5层钢结构住宅、福建师大学生公寓、武汉国际会展中心、四川攀枝花市迎宾苑小区钢结构住宅等等。,中国工商银行总行营业办公楼,位于北京市复兴门内大街的中国工商银行总行营业办公楼，见右图。总建筑面积9.6万平方米，纯钢结构体系。结构总用钢量8500t，以美国产A572宽翼缘H型钢和国产16Mn钢为主，钢板最厚达100mm。,北京市亦庄青年公寓,北京市亦庄青年公寓（右图） 总建筑面积12万平方米。主体结构形式为钢框架、钢框架-混凝土核心筒体系，梁柱截面为H型钢，楼盖采用压型钢板混凝土组合楼板。工程总造价1150元/平方米，和砖混结构造价基本持平，但施工工期仅是砖混结构的1/2，现场用工是砖混结构的1/3.结构总用钢量仅为37千克/平方米，不到总造价的18%。,山东建筑工程学院土木馆,钢结构公寓,发展多层民用钢结构需要解决的问题,虽然钢结构房屋具有很多优点，我国钢材产量及国家政策都已到位，但毕竟还处于发展的初期阶段，目前需解决的问题还很多，主要有以下几个方面： 多层钢结构技术及配套技术有待于进一步开发研究和完善 钢结构应用于大跨度、重型工业厂房或大跨度高层民用建筑时，能充分发挥钢材的力学性能，我国在这方面的技术也比较成熟。但应用于多层民用钢结构房屋时，由于构件截面小，刚度弱，纯钢结构的侧移较大，对抗力体系、楼板、墙体的要求较高。因此，结构体系、抗震技术、连接节点、楼盖技术等仍需进一步完善理论研究，如何发挥钢结构的优势，为用户创造安全舒适经济的建筑环境，还有很长的路要走。,需解决防腐、防火问题 钢材的耐腐蚀性比较差，必须采用适当措施予以保护，所以钢材的维护费用比混凝土高。不过多层民用钢结构室内 属于一类环境，构建经过彻底除锈并涂上合格的防腐涂料，锈蚀问题并不严重，加上防火材料的包裹，可以减小涂层。 “9.11”事件使人们目睹了钢结构垮塌的惨景，愈发关注国内钢结构的防火问题。由于多层民用建筑内的火源多，火灾荷载密度大，很容易失火，并且失火后容易成灾，因此钢结构的防火非常重要。目前耐火等级为二级的防火涂料的造价在每平方50元以上。如何能够在防腐防火上做到成本低而效果好，组使建筑师和结构师动一番脑筋。,一步降低工程造价 目前，多层钢结构房屋体系的造价比混凝土结构的略高，因此，人们的一般概念是钢结构工程造价很高，有些甚至是钢材紧缺年代的概念，这也是影响我国钢结构推广应用的一个主要因素。钢结构造价偏高的主要原因有两个：首先，钢材比混凝土贵得多，其次，在工程实践中，由于经验不足，专业技术人才缺乏，配套体系不完整，使得工程造价进一步升高。统计资料表明，建筑高度为6-12层时比较经济，在中低层民用建筑中，钢结构还缺乏竞争力。 对待造价问题，不宜孤立的看待，应予以全面分析。一栋建筑的总投资除用于建筑本身的造价外，还要用于征地和动迁。随着城市化的发展，征地和动迁费用越来越大，一般情况下工程造价约占项目总投资的60%，征地动迁费用为40%，还有，随着生活水平的不断提高，建筑装修和室内装饰的费用越来越高，在造价中的比例增大，即,意味着工程造价的比例越来越低。目前，在办公楼、宾馆和高档建筑工程中，结构造价不超过工程造价的30%。 因此，结构造价单一因素不应作为决定采用钢结构材料的主要依据。如果再考虑钢结构建筑有效空间大、施工速度快、抗震性能好、环保节能等有利因素，其综合效益依然很显著在市场经济条件下，依据现有的材料和技术，因地制宜，进行优化组合，走过与混凝土结合的道路，完全能够做到与现有其他结构体系造价相持平甚至更低，前面的北京市以亦庄青年即使典例。 专业人才缺乏，观念有待于更新 我国的钢结构工程持续高速发展了近二十年，出现了许多从事钢结构设计、制作、施工的企业，并积累了一些宝贵的经验，但应当清醒看到，钢结构行业从业人员的平均水平还比较低，管理有些混乱，部分工程属于低水平重,复别人已经做过的工程，缺乏技术创新和突破，甚至出现了很多工程事故，在一定程度上还给刚兴起的钢结构行业带来了负面影响，应当及时总结经验，并予以疏导和改正。,结束语,发展民用钢结构建筑是大势所趋，特别是我国在加入WTO之后，建筑业也面临着与国际接轨，如不解决上述问题，必将落伍甚至遭到淘汰。当然解决上述问题还需要一个相当长的时间，既要引进国外先进的钢结构技术及配套产品，吸取精华，也需要培养自己的设计、生产施工技术人员和企业，并完善相应的技术标准体系。相信在各方面的共同努力下，一定会将我国钢结构行业培养成一个适合国情的、有特色的建筑分支产业。,谢谢,参考资料多层民用钢结构房屋（中国工业出版社） 请老师多加指教,