对钢结构的认识(非常好的课件)

1、对钢结构的认识对钢结构的认识三三.钢结构连接形式钢结构连接形式一一.钢结构的构件钢结构的构件四四.钢结构的特点钢结构的特点二二.钢结构的分类钢结构的分类 钢结构工程是以钢结构工程是以钢材钢材制作为主的结构，是主要的制作为主的结构，是主要的建筑结构建筑结构类型之一。类型之一。 钢结钢结构是现代建筑工程中较普通的结构形式之一。中国是最早用铁制造承重构是现代建筑工程中较普通的结构形式之一。中国是最早用铁制造承重结构的国家，远在结构的国家，远在秦始皇秦始皇时代（公元前时代（公元前246-219年），就已经用铁做简年），就已经用铁做简单的承重结构，单的承重结构， 而西方国家在而西方国家在17世纪才开始使

2、用金属承重结构。公元世纪才开始使用金属承重结构。公元3-6世纪，世纪， 聪明勤劳的中国人民就用铁链修建铁索悬桥，著名的四川泸定聪明勤劳的中国人民就用铁链修建铁索悬桥，著名的四川泸定大渡河铁索桥，云南的元江桥和贵州的盘江桥等都是中国早期铁体承重大渡河铁索桥，云南的元江桥和贵州的盘江桥等都是中国早期铁体承重结构的例子。结构的例子。钢结构是指用钢板和热扎、钢结构是指用钢板和热扎、冷弯冷弯或焊接型材通过连接件连接而成的能承受或焊接型材通过连接件连接而成的能承受和传递荷载的结构形式。钢结构体系具有自重轻、工厂化制造、安装快和传递荷载的结构形式。钢结构体系具有自重轻、工厂化制造、安装快捷、施工周期短、抗震

3、性能好、投资回收快、环境污染少等综合优势，捷、施工周期短、抗震性能好、投资回收快、环境污染少等综合优势，与钢筋混凝土结构相比，更具有在与钢筋混凝土结构相比，更具有在“高、大、轻高、大、轻”三个方面发展的独特三个方面发展的独特优势，在全球范围内，特别是发达国家和地区，钢结构在建筑工程领域优势，在全球范围内，特别是发达国家和地区，钢结构在建筑工程领域中得到合理、广泛的应用。钢结构行业通常分为轻型钢结构、高层钢结中得到合理、广泛的应用。钢结构行业通常分为轻型钢结构、高层钢结构、住宅钢结构、空间钢结构和桥梁钢结构构、住宅钢结构、空间钢结构和桥梁钢结构5大子类。大子类。一、钢结构中的构件一、钢结构中的构

4、件1.什么是钢结构 2.钢结构的特点：钢结构的特点： 1）. 钢结构自重较轻钢结构自重较轻 2）.钢结构工作的可靠性较高钢结构工作的可靠性较高 3）.钢材的抗振（震）性、抗冲击性好钢材的抗振（震）性、抗冲击性好 4）.钢结构制造的工业化程度较高钢结构制造的工业化程度较高 5）.钢结构可以准确快速地装配钢结构可以准确快速地装配 6）.钢结构室内空间大钢结构室内空间大 7）.容易做成密封结构容易做成密封结构 8).钢结构易腐蚀钢结构易腐蚀 9).钢结构耐火性差钢结构耐火性差 10).钢结构可回收利用钢结构可回收利用 11).钢结构工期较短钢结构工期较短 3.钢结构的结构型式钢结构的结构型式: 1)

5、.排架结构排架结构 是目前最基本、最普遍的结构形式，有屋面（或屋面梁），柱和基础组成，柱与屋架是目前最基本、最普遍的结构形式，有屋面（或屋面梁），柱和基础组成，柱与屋架铰铰接，与基础刚接。根据生产工艺和使用要求的不同，排架结构可做成等高，不等高和锯接，与基础刚接。根据生产工艺和使用要求的不同，排架结构可做成等高，不等高和锯齿形等多种形式。齿形等多种形式。 排架结构其跨度可超过排架结构其跨度可超过30m，高度可达，高度可达2030m或者更高，吊车吨位或者更高，吊车吨位可达可达150t甚至更大。排架结构传力明确，构造简单，施工亦较方便。甚至更大。排架结构传力明确，构造简单，施工亦较方便。 2).刚

6、架结构刚架结构 是柱与横梁刚体接成一个构件，柱与基础通常为铰接。刚架的优点是梁柱合一，构件是柱与横梁刚体接成一个构件，柱与基础通常为铰接。刚架的优点是梁柱合一，构件 种类少，制作较简单，且结构轻巧。当跨度和高度较小时，其经济指标稍优于排架结构种类少，制作较简单，且结构轻巧。当跨度和高度较小时，其经济指标稍优于排架结构。刚架的缺点是刚架较差，承载后会产生跨变，梁柱转角处易产生早期裂缝，所以对于。刚架的缺点是刚架较差，承载后会产生跨变，梁柱转角处易产生早期裂缝，所以对于有较大吨位吊车的厂房，刚架的应用受到一定的限制。有较大吨位吊车的厂房，刚架的应用受到一定的限制。 3).框架结构框架结构 框架结构

7、是指由梁和柱以刚接或者铰接相连接而成构成承重体系的结构，即由梁和柱框架结构是指由梁和柱以刚接或者铰接相连接而成构成承重体系的结构，即由梁和柱组成框架共同抵抗适用过程中出现的水平荷载和竖向荷载。组成框架共同抵抗适用过程中出现的水平荷载和竖向荷载。 采用结构的房屋墙体不承重，仅起到围护和分隔作用，一般用预制的加气混凝土、膨采用结构的房屋墙体不承重，仅起到围护和分隔作用，一般用预制的加气混凝土、膨胀珍珠岩、空心砖或多孔砖、浮石、蛭石、陶粒等轻质板材等材料砌筑或装配而成。胀珍珠岩、空心砖或多孔砖、浮石、蛭石、陶粒等轻质板材等材料砌筑或装配而成。 4.轻钢和重钢的区别：轻钢和重钢的区别： 判定结构为重钢

8、与轻钢结构确实没有一个统一的标准，很多有经验的设计师或判定结构为重钢与轻钢结构确实没有一个统一的标准，很多有经验的设计师或项目经理也常常不能完全说明白，但我们可以以一些数据综合考虑并加以判断：项目经理也常常不能完全说明白，但我们可以以一些数据综合考虑并加以判断： 1).厂房行车起吊重量：大于等于厂房行车起吊重量：大于等于25吨，可以认为为重钢结构了。吨，可以认为为重钢结构了。 2).每平米用钢量：大于等于每平米用钢量：大于等于50KG/M2，可认为是重钢结构。，可认为是重钢结构。 3).主要构件钢板厚度：大于等于主要构件钢板厚度：大于等于10MM，轻钢结构用的较少。，轻钢结构用的较少。 另外，

9、还有一些参考值：如每平米造价，最大构件重量，最大跨度，结构形式，另外，还有一些参考值：如每平米造价，最大构件重量，最大跨度，结构形式，檐高等，以上这些在判断厂房是否为重钢或轻钢时可以提供经验数据，当然现在很多檐高等，以上这些在判断厂房是否为重钢或轻钢时可以提供经验数据，当然现在很多建筑都是轻、重钢都有。但有一些我们可以较肯定的说是重钢：如：石化厂房设施、建筑都是轻、重钢都有。但有一些我们可以较肯定的说是重钢：如：石化厂房设施、电厂厂房、大跨度的体育场馆、展览中心，高层或超高层钢结构。电厂厂房、大跨度的体育场馆、展览中心，高层或超高层钢结构。 轻型钢结构二、钢结构的分类多高层钢结构空间钢结构桥梁

10、钢结构1. 轻型钢结构中的构件 轻型钢结构主要是用在不承受大载荷的承重建筑。采用轻型轻型钢结构主要是用在不承受大载荷的承重建筑。采用轻型H型钢（焊接或轧制型钢（焊接或轧制；变截面或等截面）做成门形钢架支承，；变截面或等截面）做成门形钢架支承，C型、型、Z型冷弯薄壁型钢作檩条和墙梁，压型冷弯薄壁型钢作檩条和墙梁，压型钢板或轻质夹芯板作屋面、墙面围护结构，采用高强螺栓、普通螺栓及自攻螺丝等型钢板或轻质夹芯板作屋面、墙面围护结构，采用高强螺栓、普通螺栓及自攻螺丝等连接件和密封材料组装起来的低层和多层预制装配式钢结构房屋体系。连接件和密封材料组装起来的低层和多层预制装配式钢结构房屋体系。 钢柱钢柱 ，

11、钢梁：，钢梁： 一般采用焊接一般采用焊接H钢钢 楔形楔形H型钢（变截面）型钢（变截面） 吊车梁：一般是焊接吊车梁：一般是焊接H型钢。型钢。 支撑（柱间支撑，屋面支撑）：一般采用角钢（刚性，抗震）或圆钢（柔性）。支撑（柱间支撑，屋面支撑）：一般采用角钢（刚性，抗震）或圆钢（柔性）。系杆：一般采用角钢或圆管。系杆：一般采用角钢或圆管。 檩条檩条:一般截面为一般截面为C型，型，Z型。型。拉条：一般截面为圆钢。拉条：一般截面为圆钢。隅撑：一般为角钢。隅撑：一般为角钢。 多高层钢结构2. 3.住宅钢结构中的构件主要构件有钢柱，钢梁，支撑。钢柱钢梁的截面可为主要构件有钢柱，钢梁，支撑。钢柱钢梁的截面可为H

12、型，箱型等。型，箱型等。 4.空间钢结构中的构件 5. 桥梁钢结构 三、 钢结构的连接常用的连接方法和特点；1）高强螺栓连接：（主要用于主要构件的连接）2）普通螺栓连接：（主要用于一些次要构件的连接）3）紧固件连接： （主要用于一些围护结构的连接）4）焊接连接： 1.高强螺栓连接高强螺栓连接高强螺栓一般采用高强螺栓一般采用45号钢，号钢，40B钢和钢和20MnTiB钢加工制作，经热处理后，螺栓抗拉强钢加工制作，经热处理后，螺栓抗拉强度应分别不低于度应分别不低于800N/mm2;1000N/mm2,且屈强比分别为且屈强比分别为0.8和和0.9，因此其性能等级，因此其性能等级分别称为分别称为8.8

13、级和级和10.9级。级。高强度螺栓分为大六角头型（图高强度螺栓分为大六角头型（图3.1.9a）和扭剪型（图）和扭剪型（图3.1.9b）两种。安装时通过特别）两种。安装时通过特别的扳手，以较大的扭矩上紧螺帽，使螺杆产生很大的预拉力。高强螺栓的预拉力把被连的扳手，以较大的扭矩上紧螺帽，使螺杆产生很大的预拉力。高强螺栓的预拉力把被连接的部件夹紧。使部件的接触面间产生很大的摩擦力。外力通过摩擦力传递。这种连接接的部件夹紧。使部件的接触面间产生很大的摩擦力。外力通过摩擦力传递。这种连接称为高强度螺栓摩擦性连接。称为高强度螺栓摩擦性连接。柱梁高强螺栓连接主次梁高强螺栓连接 2.普通螺栓连接普通螺栓连接普通

14、螺栓分为普通螺栓分为A B C三级。三级。A级与级与B级为精制螺栓，级为精制螺栓，C级螺栓由未经加工的圆板压制而级螺栓由未经加工的圆板压制而成。以及次要结构的抗剪连接或安装时的临时固定。成。以及次要结构的抗剪连接或安装时的临时固定。檩条与屋面梁连接檩条与屋面梁连接隅撑与屋面梁连接隅撑与屋面梁连接3.轻钢钢结构的紧固件连接轻钢钢结构的紧固件连接在冷弯薄壁型钢结构中经常采用自攻螺钉，钢拉铆钉，射钉等机械式紧固件连接方式在冷弯薄壁型钢结构中经常采用自攻螺钉，钢拉铆钉，射钉等机械式紧固件连接方式主要用于压型钢板之间和压型钢板与冷弯型钢等柱支承构件之间的连接。主要用于压型钢板之间和压型钢板与冷弯型钢等柱

15、支承构件之间的连接。1） 焊缝连接的特性钢结构的焊接方法：电弧焊(电焊)、气焊 、电阻焊 电焊工艺 电焊按工艺分 :手工焊、埋弧自动焊、半自动焊、CO2气体保护焊 焊 件导 线电 源焊 枪焊 条焊机电 弧焊 渣焊 缝 金 属气 体药 皮焊 丝电 弧焊 车 行 进 方 向手 工 焊埋 弧 自 动 焊料 斗焊 丝电弧焊工艺示意 4. 钢结构的焊接方法2.手工电弧焊原理：利用电弧产生热量熔化焊条和母材形成焊缝。A、焊条的选择：焊条应与焊件钢材相适应。Q235钢选择E43型焊条（E4300-E4328)Q345钢选择E50型焊条(E5000-5048)Q390、Q420钢选择E55型焊条(E5500-

16、5518)B、焊条的表示方法：E E焊条(ElectrodeElectrode)第1、2位数字为熔融金属的最小抗拉强度第3、4适用焊接位置、电流及药皮的类型。不同钢种的钢材焊接，宜采用与低强度钢材相适应焊条。气体保护焊气体保护焊埋弧焊埋弧焊3. 电焊工艺 各类电焊的特点: 1.手工焊：手工施焊，工作环境差；焊缝熔深小，质量不易保证；施焊灵活，适用范围广，工地焊接的主要施工方法。2、自动焊：焊机自动行进，焊丝自动下送；焊缝熔深大，质量高；适用 长大直焊缝，工厂焊接的主要施工方法。 3、半自动焊：焊丝自动下送，行进方向手动；焊接质量和适用范围均介于手工焊和自动焊之间。 4. 连接形式和施焊位置连接

17、形式： 按被连接件相互位置分对接、搭接、顶接（T形、角接） 对接接头搭接接头T 形接头角接头对接、搭接、顶接（T形、角接）施焊位置：仰焊、俯焊、横焊、立焊 等等 5.焊缝形式：对接焊缝、角焊缝 1.对接焊缝：施工时必需焊透，焊缝材料将被焊件“融”成一体。对厚度较大的构件，施焊前焊口处需开坡，以保证焊透。 2.角焊缝：不要求焊透，焊缝材料将被焊件“粘”在一起。 缺点：应力集中程度高，受力条件差；疲劳强度低，不能直接承受动载。 6.焊缝符号: 引出线、图形符号和辅助符号组成7. 对接焊缝的构造和计算1). 对接焊缝的构造 坡口形式坡口形式：I、V、单边V型、U、K型等 火焰切割机切割钢板焊接完成的

18、构件8. 对接焊缝的构造 过渡坡过渡坡：连接厚度或宽度有变化构件，为减小应力集中，要求设置过渡坡。钢规：过渡坡不陡于1：2.5过渡坡过渡坡等厚不等宽等宽不等厚对接焊缝对接焊缝过渡坡构造 四、钢结构建筑的优点四、钢结构建筑的优点 钢结构住宅钢结构住宅中国住宅的未来中国住宅的未来 钢结构住宅是指以钢结构作为建筑承重梁柱的住宅钢结构住宅是指以钢结构作为建筑承重梁柱的住宅 建筑，是用环保、轻质、节能材料做围护结构的住宅。建筑，是用环保、轻质、节能材料做围护结构的住宅。 1.地震灾害让钢结构住宅价值凸显。在近几年中，地震灾害让钢结构住宅价值凸显。在近几年中， 全世界地震频频发生，去年的全世界地震频频发生

19、，去年的3.12日本地震证实日本地震证实 了钢结构在地震面前显出它的抗震性能高于其它了钢结构在地震面前显出它的抗震性能高于其它 结构。结构。 2. 环境和资源问题是悬在中国经济头上的一把利剑。环境和资源问题是悬在中国经济头上的一把利剑。 钢结构住宅减轻了生产瓦砾、石灰、水泥以及开挖钢结构住宅减轻了生产瓦砾、石灰、水泥以及开挖 沙石等传统建材对环境的破坏，建筑垃圾、建筑施沙石等传统建材对环境的破坏，建筑垃圾、建筑施 工扬尘、噪音都大为减少，改建和拆迁容易，材料工扬尘、噪音都大为减少，改建和拆迁容易，材料 回收和再利用率高，很多发达国家视之为储备钢铁回收和再利用率高，很多发达国家视之为储备钢铁 的

20、重要方式。的重要方式。3. 钢结构的自重轻也大大降低了建筑物的自重，大钢结构的自重轻也大大降低了建筑物的自重，大 大降低了建筑的梁柱的截面，同时也大大增加了建大降低了建筑的梁柱的截面，同时也大大增加了建 筑的室内使用面积与钢筋砼相比高层建筑钢结构可筑的室内使用面积与钢筋砼相比高层建筑钢结构可 以节约结构占有面积以节约结构占有面积28%，从而增加使用面积约，从而增加使用面积约4%。 也大大降低了基础和地基处理也大大降低了基础和地基处理 的成本。的成本。4. 住宅建设是资源消耗和温室气体排放大户，约占社会能耗总住宅建设是资源消耗和温室气体排放大户，约占社会能耗总 量的量的40%。据专业机构研究，钢

21、筋砼结构住宅材料碳排放量。据专业机构研究，钢筋砼结构住宅材料碳排放量 为为740.6公斤公斤/平方米，而钢结构住宅材料的碳排放量为平方米，而钢结构住宅材料的碳排放量为480 公斤公斤/平方米。降低了平方米。降低了35%左右。左右。 我国人口多，宜居土地少，城市人口密度高。住宅必然以高我国人口多，宜居土地少，城市人口密度高。住宅必然以高 层，多层为主。而这正是钢结构住宅层，多层为主。而这正是钢结构住宅“高、大、轻高、大、轻”的独特的独特优势。降低单位工业增加值用水量，降低单位国内生产总值优势。降低单位工业增加值用水量，降低单位国内生产总值能源消耗，降低单位国内生产总值二氧化碳排放，减少耕地能源消

22、耗，降低单位国内生产总值二氧化碳排放，减少耕地 占用量，占用量， 减少主要污染物排放总量。钢结构住宅与减少主要污染物排放总量。钢结构住宅与“十二五十二五”规划规划中中 五项环境与资源的约束性指标紧密关联。让节能与环保更加五项环境与资源的约束性指标紧密关联。让节能与环保更加 实实 在，让钢结构住宅价值凸显。在，让钢结构住宅价值凸显。6. 建筑设计标准化：钢结构技术规程完善、设计软件建筑设计标准化：钢结构技术规程完善、设计软件 齐备、而且钢结构构件尺寸精确，因此易于实现齐备、而且钢结构构件尺寸精确，因此易于实现“建建 筑与部品模数与尺寸协调筑与部品模数与尺寸协调”，从而提高设计和施工效，从而提高设

23、计和施工效 率。率。 钢结构构件通用性和互换性较强，适应装配化施钢结构构件通用性和互换性较强，适应装配化施 工和工业化建造要求。工和工业化建造要求。 构部件生产工厂化：由于钢结构住宅大部分部品和构件在构部件生产工厂化：由于钢结构住宅大部分部品和构件在 工厂标准化精确预制工厂标准化精确预制,其加工精度和品质是现场操作无法比其加工精度和品质是现场操作无法比 拟的拟的;8. 现场建筑工人转变为装配工人，降低工人劳动强度，质量更现场建筑工人转变为装配工人，降低工人劳动强度，质量更 加有保障。加有保障。 9.（1）现场施工装配化：钢结构住宅全部构件在工厂预制完）现场施工装配化：钢结构住宅全部构件在工厂预

24、制完 成，施工现场将构件通过螺栓、焊接等可靠方式连接，成，施工现场将构件通过螺栓、焊接等可靠方式连接， 组组 装装 及装配成整体，像装配汽车一样造房子。及装配成整体，像装配汽车一样造房子。 （ 2）各种工序可立体交叉作业，提高施工效率，缩短建设周）各种工序可立体交叉作业，提高施工效率，缩短建设周 期约期约1/3。（3）大量干式作业取代湿法作业，现场施工的作业量大幅减）大量干式作业取代湿法作业，现场施工的作业量大幅减 少，污染排放也明显减少，一般节材率少，污染排放也明显减少，一般节材率20%以上，节水率以上，节水率 60%以上；以上；（4）隐蔽工程少，易于质量控制与监督，能有效规避传统建筑）隐蔽

25、工程少，易于质量控制与监督，能有效规避传统建筑 偷工减料问题或施工人员责任心不强而引发质量安全风险。偷工减料问题或施工人员责任心不强而引发质量安全风险。（5）装配化施工方式，施工场地占用少。）装配化施工方式，施工场地占用少。（6）大幅减少现场作业量，减少现场施工及管理人员数量。）大幅减少现场作业量，减少现场施工及管理人员数量。 （7）相关配套先进建筑节能技术更便于应用。）相关配套先进建筑节能技术更便于应用。10.（1）经济性）经济性 钢结构建筑采用先进的设计和建工工艺以及大规模的生钢结构建筑采用先进的设计和建工工艺以及大规模的生 产方式，所以可大大地降低造价。同时由于安装简单迅产方式，所以可大

26、大地降低造价。同时由于安装简单迅 速而节省大量施工费用，并使企业和开发商得以更快见速而节省大量施工费用，并使企业和开发商得以更快见 效（传统的钢筋砼建筑土建费用高，且工期较长，费用效（传统的钢筋砼建筑土建费用高，且工期较长，费用 易受不可预料因素的影响，如自然灾害，冬季，雨季施易受不可预料因素的影响，如自然灾害，冬季，雨季施 工，材料价格上涨等等）工，材料价格上涨等等）（2）施工进度）施工进度 钢结构建筑能够快速的交货和安装，在合同签订后的四五钢结构建筑能够快速的交货和安装，在合同签订后的四五 个月内建筑物可望安装完成，且基本不受冬季施工影响。个月内建筑物可望安装完成，且基本不受冬季施工影响。

27、（3）承载能力）承载能力 钢结构建筑重量通常仅相当于其设计承载能力的钢结构建筑重量通常仅相当于其设计承载能力的1/6，（传统的，（传统的 钢筋砼建筑，其结构本身的重量往往等于其设计承载能力，预钢筋砼建筑，其结构本身的重量往往等于其设计承载能力，预 制构件重，对吊装的设备要求较高）制构件重，对吊装的设备要求较高）（4）基础造价）基础造价 钢结构建筑由于结构重量轻，柱底返力较小，从而节省大量钢结构建筑由于结构重量轻，柱底返力较小，从而节省大量的地基处理费用。（高层钢筋混凝土建筑物的自重大约在的地基处理费用。（高层钢筋混凝土建筑物的自重大约在1.52.0t/m2左右，高层建筑钢结构自重大多在左右，高层建筑钢结构自重大多在1t/m2以下，低的只有以下，低的只有0.50.6t/m2。自重轻不仅可以减少运输和吊装费用，传统的钢。自重轻不仅可以减少运输和吊装费用，传统的钢筋砼建筑，由于本身结构自重复杂，因而基础处理较复杂，在不筋砼建筑，由于本身结构自重复杂，因而基础处理较复杂，在不 良土质情况下，结构总造价的良土质情况下，结构总造价的 一半以上要用于基础。）一半以上要用于基础。） （6）抗震性）抗震性 钢结构建筑在破坏前有较大的变形，易于觉察和躲避。同时钢结构建筑在破坏前有较大的变形，易于觉察和躲避。同时 用于