钢结构设计之1绪论.ppt

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1、2025/7/112025/7/11 钢结构设计钢结构设计 2025/7/112025/7/11昆明理工大学昆明理工大学 建工学院建工学院 土木系土木系课程简介课程简介考核方法考核方法考核方法考核方法出 勤10%作 业20%期末考试70%学分、学时学分、学时学分、学时学分、学时专业课，专业课，专业课，专业课，2 2学分，学分，学分，学分，3232学时学时学时学时预修课程预修课程预修课程预修课程材料力学材料力学材料力学材料力学 结构力学结构力学结构力学结构力学钢结构原理钢结构原理钢结构原理钢结构原理2025/7/112025/7/11昆明理工大学昆明理工大学 建工学院建工学院 土木系土木系课程简

2、介课程简介考核方法考核方法考核方法考核方法出 勤10%作 业20%期末考试70%学分、学时学分、学时学分、学时学分、学时专业课，专业课，专业课，专业课，2 2学分，学分，学分，学分，3232学时学时学时学时预修课程预修课程预修课程预修课程材料力学材料力学材料力学材料力学 结构力学结构力学结构力学结构力学钢结构原理钢结构原理钢结构原理钢结构原理2025/7/112025/7/11昆明理工大学昆明理工大学 建工学院建工学院 土木系土木系授课内容授课内容第一章第一章 绪论绪论第二章第二章 单层厂房结构与普通钢屋盖单层厂房结构与普通钢屋盖第三章第三章 轻钢结构设计轻钢结构设计第四章第四章 多、高层钢结

3、构设计多、高层钢结构设计第五章第五章 平板网架结构设计平板网架结构设计第六章第六章 钢结构设计软件介绍钢结构设计软件介绍第七章第七章 钢结构的制作、安装与防护钢结构的制作、安装与防护 2025/7/112025/7/11昆明理工大学昆明理工大学 建工学院建工学院 土木系土木系第一章第一章 绪论绪论1.1.什么是钢结构什么是钢结构什么是钢结构什么是钢结构2.2.钢结构的特点及应用钢结构的特点及应用钢结构的特点及应用钢结构的特点及应用3.3.钢结构体系钢结构体系钢结构体系钢结构体系4.4.我国钢结构的应用前景我国钢结构的应用前景我国钢结构的应用前景我国钢结构的应用前景5.钢结构的设计基本内容钢结构

4、的设计基本内容钢结构的设计基本内容钢结构的设计基本内容 2025/7/112025/7/11昆明理工大学昆明理工大学 建工学院建工学院 土木系土木系第一章第一章 绪绪 论论1.什么是钢结构什么是钢结构钢结构是钢材经过设计、制作和安装而形成的钢结构是钢材经过设计、制作和安装而形成的工程结构形式。工程结构形式。2025/7/112025/7/11昆明理工大学昆明理工大学 建工学院建工学院 土木系土木系第一章第一章 绪绪 论论2.钢结构的特点钢结构的特点材质均匀、可靠性高材质均匀、可靠性高强度高、重量轻强度高、重量轻塑性韧性、抗震性能好塑性韧性、抗震性能好便于机械化制造，施工期短便于机械化制造，施工

5、期短可回收，建筑造型美观可回收，建筑造型美观耐火性和耐腐蚀性差耐火性和耐腐蚀性差2025/7/112025/7/11昆明理工大学昆明理工大学 建工学院建工学院 土木系土木系第一章第一章 绪绪 论论2.钢结构的应用范围钢结构的应用范围1 工业厂房工业厂房钢铁、化工、机械、发电钢铁、化工、机械、发电2025/7/112025/7/11昆明理工大学昆明理工大学 建工学院建工学院 土木系土木系第一章第一章 绪绪 论论2.钢结构的应用范围钢结构的应用范围2 大跨度建筑物大跨度建筑物体育馆、展览馆、影剧院、体育馆、展览馆、影剧院、会议中心、机场侯机楼会议中心、机场侯机楼2025/7/112025/7/11

6、昆明理工大学昆明理工大学 建工学院建工学院 土木系土木系第一章第一章 绪绪 论论2.钢结构的应用范围钢结构的应用范围3 大跨度桥梁大跨度桥梁公路、铁路、跨江、跨海公路、铁路、跨江、跨海2025/7/112025/7/11昆明理工大学昆明理工大学 建工学院建工学院 土木系土木系第一章第一章 绪绪 论论2.钢结构的应用范围钢结构的应用范围4 多层和高层建筑多层和高层建筑2025/7/112025/7/11昆明理工大学昆明理工大学 建工学院建工学院 土木系土木系第一章第一章 绪绪 论论2.钢结构的应用范围钢结构的应用范围5 塔桅结构塔桅结构电视塔、天线、发射架、管道支架电视塔、天线、发射架、管道支架

7、2025/7/112025/7/11昆明理工大学昆明理工大学 建工学院建工学院 土木系土木系第一章第一章 绪绪 论论2.钢结构的应用范围钢结构的应用范围6 容器和管道容器和管道油罐、储气罐油罐、储气罐2025/7/112025/7/11昆明理工大学昆明理工大学 建工学院建工学院 土木系土木系第一章第一章 绪绪 论论2.钢结构的应用范围钢结构的应用范围7 可拆卸、移动的结构可拆卸、移动的结构舞台、展棚、舞台、展棚、军用设施、温室军用设施、温室2025/7/112025/7/11昆明理工大学昆明理工大学 建工学院建工学院 土木系土木系第一章第一章 绪绪 论论2.钢结构的应用范围钢结构的应用范围8

8、轻型钢结构轻型钢结构厂房、仓库、住宅、公共建筑厂房、仓库、住宅、公共建筑2025/7/112025/7/11昆明理工大学昆明理工大学 建工学院建工学院 土木系土木系第一章第一章 绪绪 论论2.钢结构的应用范围钢结构的应用范围9 海洋平台海洋平台2025/7/112025/7/11昆明理工大学昆明理工大学 建工学院建工学院 土木系土木系第一章第一章 绪绪 论论3.钢结构体系钢结构体系杆：受拉、受弯；桁架、支撑，网架杆：受拉、受弯；桁架、支撑，网架梁：受弯；框架，楼层梁梁：受弯；框架，楼层梁桁架：整体受弯、杆件受拉和受压；屋架，支撑桁架：整体受弯、杆件受拉和受压；屋架，支撑框架：梁受弯，柱受压弯；

9、单层、多高层建筑框架：梁受弯，柱受压弯；单层、多高层建筑拱：受压为主，局部受弯；桁架拱，薄板拱拱：受压为主，局部受弯；桁架拱，薄板拱空间结构（刚性）：整体受弯，局部受拉压；网架，空间结构（刚性）：整体受弯，局部受拉压；网架，网壳，拱壳网壳，拱壳张力结构（非线性）：整体受弯，局部受拉为主；张力结构（非线性）：整体受弯，局部受拉为主；索、网、膜索、网、膜2025/7/112025/7/11昆明理工大学昆明理工大学 建工学院建工学院 土木系土木系第一章第一章 绪绪 论论4.我国钢结构的应用前景我国钢结构的应用前景我国钢产量超我国钢产量超2亿吨，质量可靠；亿吨，质量可靠；扩大钢材建筑市场：目前仅扩大钢

10、材建筑市场：目前仅5（约（约500万吨）；万吨）；扩大应用范围：住宅，公共，商业；扩大应用范围：住宅，公共，商业；开发新材料：不锈钢，耐侯钢，高强钢；开发新材料：不锈钢，耐侯钢，高强钢；新体系、新理论：组合结构，钢管混凝土，预应力，新体系、新理论：组合结构，钢管混凝土，预应力，索膜；索膜；建筑结构一体化：新颖结构形式表现建筑。建筑结构一体化：新颖结构形式表现建筑。2025/7/112025/7/11昆明理工大学昆明理工大学 建工学院建工学院 土木系土木系第一章第一章 绪绪 论论5.钢结构设计基本内容钢结构设计基本内容整体分析整体分析结构力学为基础结构力学为基础单个构件分析单个构件分析材料力学为

11、基础材料力学为基础连接分析连接分析结合工程实际结合工程实际理论基础工程经验理论基础工程经验复杂结构分解成单个构件复杂结构分解成单个构件构件间的连接构件间的连接2025/7/112025/7/11昆明理工大学昆明理工大学 建工学院建工学院 土木系土木系第一章第一章 绪绪 论论5.钢结构设计基本内容钢结构设计基本内容钢结构（钢结构（I）钢结构基本构件）钢结构基本构件 钢结构的材料钢结构的材料 钢结构的连接钢结构的连接 轴心受力构件（杆）轴心受力构件（杆）受弯构件（梁）受弯构件（梁）拉弯和压弯构件（柱）拉弯和压弯构件（柱）节点构造节点构造2025/7/112025/7/11昆明理工大学昆明理工大学

12、建工学院建工学院 土木系土木系第一章第一章 绪绪 论论5.钢结构设计基本内容钢结构设计基本内容钢结构（钢结构（II）钢结构工程）钢结构工程 单层厂房钢结构（轻钢）单层厂房钢结构（轻钢）大跨房屋钢结构大跨房屋钢结构 多高层房屋钢结构多高层房屋钢结构 钢结构制作与安装钢结构制作与安装2025/7/112025/7/11昆明理工大学昆明理工大学 建工学院建工学院 土木系土木系天津奥林匹克体育场俯瞰效果图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

13、用钢桁架悬挑结构。屋面桁架落地，形似露珠。2025/7/112025/7/11昆明理工大学昆明理工大学 建工学院建工学院 土木系土木系国家大剧院国家大剧院 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

14、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。2025/7/112025/7/11昆明理工大学昆明理工大学 建工学院建工学院 土木系土木系上海金茂大厦上海金茂大厦 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。2025/7/112025/7/11昆明理工大学昆明理工大学 建工学院建工学院 土木系土木系台北台北101 长宽各15

15、0m，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。直径直径5.5m，中，中670t的阻尼器的阻尼器 2025/7/112025/7/11昆明理工大学昆明理工大学 建工学院建工学院 土木系土木系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。她于1991年3月开始建造，1994年11 月完工，总重量达12万吨，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。2025/

16、7/112025/7/11昆明理工大学昆明理工大学 建工学院建工学院 土木系土木系钢结构钢结构钢结构钢结构结合抗震方面的相关要求结合抗震方面的相关要求结合抗震方面的相关要求结合抗震方面的相关要求一一一一.材料材料材料材料建筑抗震设计规范建筑抗震设计规范建筑抗震设计规范建筑抗震设计规范GB50011-2010GB50011-2010GB50011-2010GB50011-20103.9.2 3.9.2 条条 钢结构设计规范钢结构设计规范钢结构设计规范钢结构设计规范GB50017-2012 (GB50017-2012 (GB50017-2012 (GB50017-2012 (征求意见稿）征求意见稿

17、征求意见稿）征求意见稿）2025/7/112025/7/11昆明理工大学昆明理工大学 建工学院建工学院 土木系土木系(1)(1)钢结构屈服强度实测值与抗拉强度实测值的比值不应大于钢结构屈服强度实测值与抗拉强度实测值的比值不应大于0.850.85(2)(2)钢材应有明显的屈服台阶，且伸长率不应小于钢材应有明显的屈服台阶，且伸长率不应小于20%20%(3)(3)钢材应有良好的焊接性和合格的钢材应有良好的焊接性和合格的冲击韧性。冲击韧性。3.9.3条 钢结构的钢材宜采用Q235等级 B、C、D的碳素结构钢及Q345 等级B、C、D、E的低合金钢；当有可靠依据时，尚可采用其它 钢种和和钢号。3.5.

18、4 3.5.4 条：条：有抗震设防要求的钢结构，对于可能发生塑性变形的构件或部位有抗震设防要求的钢结构，对于可能发生塑性变形的构件或部位所采用的钢材应符合现行国家标准建筑抗震设计规范所采用的钢材应符合现行国家标准建筑抗震设计规范GB50011GB50011的规定，不的规定，不应采用冷成型钢材，其应采用冷成型钢材，其屈服强度实测值不应高于名义屈服强度屈服强度实测值不应高于名义屈服强度 的的1.251.25倍倍 。二二二二.钢结构房屋的抗震等级钢结构房屋的抗震等级钢结构房屋的抗震等级钢结构房屋的抗震等级多层和高层多层和高层多层和高层多层和高层建筑抗震设计规范建筑抗震设计规范建筑抗震设计规范建筑抗震

19、设计规范GB50011-2010GB50011-2010GB50011-2010GB50011-20108.1.3 8.1.3 条条条条三、钢框架结构的抗震构造措施三、钢框架结构的抗震构造措施三、钢框架结构的抗震构造措施三、钢框架结构的抗震构造措施构件长细比构件长细比构件长细比构件长细比，以及，以及截面宽厚比值截面宽厚比值截面宽厚比值截面宽厚比值问题。问题。(1)(1)构件长细比构件长细比构件长细比构件长细比 8.3.1 8.3.1 条条条条：框架柱的长细比，一级不应大于框架柱的长细比，一级不应大于 ，二级不应大于，二级不应大于 ，三级不应大于，三级不应大于 ，四级不应大于，四级不应大于 。2025/7/112025/7/11昆明理工大学昆明理工大学 建工学院建工学院 土木系土木系房屋高度房屋高度 烈烈 度度678950m四三二50m四三二一（2 2）构件截面宽厚比）构件截面宽厚比）构件截面宽厚比）构件截面宽厚比2025/7/112025/7/11昆明理工大学昆明理工大学 建工学院建工学院 土木系土木系