钢结构工程结构体系介绍

1钢结构工程结结构体系介绍绍2目录/Contents钢结构的特点点及分类门式刚架结构构空间桁架结构构张弦梁结构弦支穹顶结构构网架结构多高层结构31、钢结构特点点及分类什么是钢结构构?用型钢或钢板板制成基本构构件，根据使使用要求，通通过焊接或螺螺栓连接等方方法，按照一一定规律组成成的承载机构构叫钢结构。。钢结构在各各项工程建设设中的应用极极为广泛，如如钢桥、钢厂厂房、钢闸门门、各种大型型管道容器、、高层建筑和和塔轨机构等等。钢结构因其强强度高、自重重轻、工期快快、抗震性能能好等优点，，被越来越广广泛应用于厂厂房、体育场场馆、机场、、火车站、会会展中心、高高层建筑等领领域，钢结构构建筑在建设设中所占的比比例越来越大大；钢结构建筑根根据结构受力力特点大致可可分为门式刚刚架结构、空空间桁架结构构、张弦梁结结构、弦支穹穹顶结构、网网架结构和多多高层结构；；在一个工程中中结构类型的的界限并不是是十分明确，，往往包含有有多种结构类类型。钢结构的特点点及分类41、钢结构特点点分类最能充分发挥挥材料受力性性能的是受拉拉构件，整个个构件在长度度和截面都充充分受力：σ=T/A；其次是受压构构件，截面受受力均匀，但但存在构件整整体失稳的问问题，需折减减稳定系数：：σ=N/（φA）；最不能发挥材材料受力性能能的是受弯构构件，在构件件长度方向上上有此部位弯弯矩大，有些些部位小，在在截面上也是是离中性轴远远受力大，离离中性轴近受受力小；因此最经济的的结构应该是是索结构，其其次是桁架结结构，最后是是框架结构。。结构构件的受受力特点及性性能52、门式刚架结结构概念：在单层层和多层房屋屋和一般构筑筑物中，以热热轧型钢、焊焊接型钢、冷冷弯薄壁型钢钢、压型钢板板和薄壁钢管管等作为主要要受力构件组组成的，并采采用轻型屋面面和墙面的钢钢结构。门式式刚架是轻钢钢结构中最常常见一种结构构形式。门式刚架受力力的主体结构构是门式框架架，可以是单单跨、多跨，，还可以是多多层结构；门式刚架的经经济跨度约为为24-30米；门式刚架结构构形式62、门式刚架结结构门式刚架的主主结构构件主主要是H型钢，可根据据受力部位设设计为变截面面，若受力较较大还可采用用格构式柱或或屋面桁架等等组合构件；；门式刚架的构构件类型72、门式刚架结结构门式刚架是一一种平面受力力体系，平面面内刚性很大大，承载能力力强，但平面面外是排架结结构，是不稳稳定体系，框框架间需加支支撑系统；支撑系统一般般由刚性系杆杆、屋面水平平支撑、柱间间支撑组成；；门式刚架结构构支撑82、门式刚架结结构屋面梁构件平平面外刚度很很差，需加在在梁下翼缘加加隅撑与屋面面檩条组成支支撑体系来保保证受压翼缘缘的稳定性；；受压构件平面面外稳定性92、门式刚架结结构门式刚架结构构构件之间通通常采用高强强螺栓连接，，因此施工速速度快且质量量易于保证，，应尽量避免免现场焊接。。门式刚架结构构的连接102、门式刚架结结构门式刚架通过过地脚锚栓与与混凝土基础础连接，根据据螺栓的排布布可分为铰接接和刚接。没没有桁车时一一般采用铰接接，有桁车采采用刚接。门式刚架结构构的柱脚112、门式刚架结结构门式刚架一般般高度较小，，构件较轻，，现场都是采采用螺栓连接接，因此该类类工程安装都都相对较简单单；门式刚架结构构通常是采用用汽车吊在地地面直接吊装装，吊车吨位位一般不超过过50T。门式刚架的安安装123、空间桁架结结构空间桁架是由由钢管组成，，截面承载能能力强，跨度度大，截面可可弯曲为曲线线造型，外型型优美，内部部空间简洁，，常用于公共共建筑；空间桁架结构构的特点133、空间桁架结结构空间桁架实际际上是一种平平面受力体系系，类似框架架结构，每个个受力平面体体系通过纵向向桁架连接，，作为纵向支支撑，同时也也保证对桁架架受压的整体体稳定性。空间桁架结构构的受力143、空间桁架结结构空间桁架通常常采用三角型型截面，这样样使得桁架双双向都具有较较好的刚度，，又利于制作作；空间桁架腹杆杆与弦杆都是是采用相贯线线切割焊接连连接，弦杆需需事先弯成设设计所要求的的曲线形；空间桁架结构构的制作153、空间桁架结结构空间桁架截面面通常都很大大，构件超高高超宽不能运运输且很不经经济，所以桁桁架都是在现现场组立焊接接，现场工作作量大；空间桁架结构构的现场拼装装163、空间桁架结结构空间桁架跨度度大，构件重重，用作公共共建筑如机场场、会展一般般都是在楼面面上施工，大大型机械不能能进入，其它它类型空间结结构施工基本本上都会受场场地条件限制制，因此施工工较复杂，现现场吊装、焊焊接工作量大大；常用管桁架施施工方法有大大型机械吊装装法、高空散散装法、高空空滑移法、整整体提升法等等。空间桁架结构构的安装175、弦支穹顶结结构弦支穹顶结构构与张弦梁结结构类似，都都是利用索的的张力产生一一个对梁的支支撑力以达到到减小梁的受受力的目的，，但两者之间间还是有显著著的区别：张张弦梁索是直直线张拉，弦弦支穹顶索是是环形张拉；；弦支穹顶结构构的特点185、弦支穹顶结结构弦支穹顶结构构与张弦梁结结构类似，都都是利用索的的张力产生一一个对梁的支支撑力以达到到减小梁的受受力的目的，，但两者之间间还是有显著著的区别：张张弦梁索是直直线张拉，弦弦支穹顶索是是环形张拉；；弦支穹顶的作作用原理：环环形索张紧在在节点处产生生一个径向的的拉力，支撑撑杆一根杆件件受拉一根受受压，受压杆杆对梁起到支支撑作用可减减小梁的跨度度，重新分布布弯矩，从而而减小梁截面面；弦支穹顶索环环形张拉因此此这种结构体体系适合做类类似圆形的屋屋盖，如北京京自行车馆、、安徽大学体体育馆等；弦支穹顶的屋屋面梁可以是是轮辐式的单单根梁，也可可以是单层网网壳；弦支穹顶的节节点构造；弦支穹顶的施施工；弦支穹顶结构构的特点195、弦支穹顶结结构弦支穹顶结构构与张弦梁结结构类似，都都是利用索的的张力产生一一个对梁的支支撑力以达到到减小梁的受受力的目的，，但两者之间间还是有显著著的区别：张张弦梁索是直直线张拉，弦弦支穹顶索是是环形张拉；；弦支穹顶的作作用原理：环环形索张紧在在节点处产生生一个径向的的拉力，支撑撑杆一根杆件件受拉一根受受压，受压杆杆对梁起到支支撑作用可减减小梁的跨度度，重新分布布弯矩，从而而减小梁截面面；弦支穹顶索环环形张拉因此此这种结构体体系适合做类类似圆形的屋屋盖，如北京京自行车馆、、安徽大学体体育馆等；弦支穹顶的屋屋面梁可以是是轮辐式的单单根梁，也可可以是单层网网壳；弦支穹顶的节节点构造；弦支穹顶的施施工；弦支穹顶结构构的特点205、弦支穹顶结结构弦支穹顶结构构与张弦梁结结构类似，都都是利用索的的张力产生一一个对梁的支支撑力以达到到减小梁的受受力的目的，，但两者之间间还是有显著著的区别：张张弦梁索是直直线张拉，弦弦支穹顶索是是环形张拉；；弦支穹顶的作作用原理：环环形索张紧在在节点处产生生一个径向的的拉力，支撑撑杆一根杆件件受拉一根受受压，受压杆杆对梁起到支支撑作用可减减小梁的跨度度，重新分布布弯矩，从而而减小梁截面面；弦支穹顶索环环形张拉因此此这种结构体体系适合做类类似圆形的屋屋盖，如北京京自行车馆、、安徽大学体体育馆等；弦支穹顶的屋屋面梁可以是是轮辐式的单单根梁，也可可以是单层网网壳；弦支穹顶的节节点构造；弦支穹顶的施施工；弦支穹顶结构构的特点215、弦支穹顶结结构弦支穹顶结构构与张弦梁结结构类似，都都是利用索的的张力产生一一个对梁的支支撑力以达到到减小梁的受受力的目的，，但两者之间间还是有显著著的区别：张张弦梁索是直直线张拉，弦弦支穹顶索是是环形张拉；；弦支穹顶的作作用原理：环环形索张紧在在节点处产生生一个径向的的拉力，支撑撑杆一根杆件件受拉一根受受压，受压杆杆对梁起到支支撑作用可减减小梁的跨度度，重新分布布弯矩，从而而减小梁截面面；弦支穹顶索环环形张拉因此此这种结构体体系适合做类类似圆形的屋屋盖，如北京京自行车馆、、安徽大学体体育馆等；弦支穹顶的屋屋面梁可以是是轮辐式的单单根梁，也可可以是单层网网壳；弦支穹顶的节节点构造；弦支穹顶的施施工；弦支穹顶结构构的特点225、弦支穹顶结结构弦支穹顶结构构与张弦梁结结构类似，都都是利用索的的张力产生一一个对梁的支支撑力以达到到减小梁的受受力的目的，，但两者之间间还是有显著著的区别：张张弦梁索是直直线张拉，弦弦支穹顶索是是环形张拉；；弦支穹顶的作作用原理：环环形索张紧在在节点处产生生一个径向的的拉力，支撑撑杆一根杆件件受拉一根受受压，受压杆杆对梁起到支支撑作用可减减小梁的跨度度，重新分布布弯矩，从而而减小梁截面面；弦支穹顶索环环形张拉因此此这种结构体体系适合做类类似圆形的屋屋盖，如北京京自行车馆、、安徽大学体体育馆等；弦支穹穹顶的的屋面面梁可可以是是轮辐辐式的的单根根梁，，也可可以是是单层层网壳壳；弦支穹穹顶的的节点点构造造；弦支穹穹顶的的施工工；弦支穹穹顶结结构的的特点点236、网架架结构构网架结结构是是一种种较成成熟的的体系系，它它是由由单根根构件件通过过球体体连接接成为为一个个整片片的结结构，，具有有用钢钢量省省、空空间刚刚度大大、整整体性性好、、施工工速度度快的的优点点；但但杆件件过多多显得得委很很零乱乱，不不如桁桁架结结构美美观；；网架是是一种种高次次超静静定结结构，，施工工时杆杆件初初始应应力不不好控控制，，所以以会出出现实实际受受力与与计算算不符符情况况，容容易出出现质质量问问题；；网架按按结构构体系系可分分为平平面桁桁架系系和角角锥体体系。。平面面桁架架系网网架：：两向向正交交正放放网架架、两两向正正交斜斜放网网架；；角锥锥体系系网架架：四四角锥锥体网网架、、三角角锥网网架；；网架的的连接接可采采用螺螺栓球球和焊焊接球球连接接，螺螺栓球球一般般适合合较小小跨度度网架架，焊焊接球球适合合大跨跨度网网架；；网架结结构的的特点点247、多高高层结结构钢材延延性大大，结结构抗抗震性性能好好；自重轻轻，钢钢结构构高楼楼的自自重约约为混混凝土土结构构的60%，可大大幅降降低基基础和和结构构的造造价；；工期短短，钢钢结构构由于于工厂厂化程程度高高，施施工速速度比比钢筋筋混凝凝土结结构约约快1.5倍；结构面面积小小，钢钢构构构柱面面积约约为混混凝土土柱的的1/3，可节节约3%的建筑筑面积积；降低层层高，，钢梁梁截面面一般般较混混凝土土矮，，且管管线可可从钢钢梁腹腹板穿穿越，，同样样的高高度可可设计计出更更多的的楼层层增加加建筑筑面积积。多高层层结构构的特特点257、多高高层结结构由柱和和梁组组成框框架，，承受受竖向向力和和侧向向力；；刚框架架抗侧侧力性性能较较差，，结构构侧向向变形形大，，一般般适合合20层以下下结构构；柱子一一般采采用箱箱型钢钢柱或或钢管管混凝凝土柱柱；钢管混混凝土土柱是是在圆圆管柱柱或箱箱型柱柱中灌灌入混混凝土土，既既具有有钢结结构的的优点点，又又充分分利用用了混混凝土土抗压压好的的特性性。框架结结构267、多高高层结结构由柱和和梁组组成框框架，，在柱柱间设设有支支撑用用于抵抵抗侧侧向力力；刚框架架抗侧侧力性性能较较较好好，结结构侧侧向变变形较较大，，一般般适合合40层以下下结构构；框架支支撑结结构277、多高高层结结构与框架架支撑撑结构构类似似，只只是支支撑换换成剪剪力墙墙用于于抵抗抗侧向向力；；剪力墙墙一般般为混混凝土土板或或钢板板，或或钢混混组合合结构构，比比支撑撑具有有更好好的抗抗侧刚刚度，，布置置更灵灵活，，可适适合更更高的的建筑筑结构构。框架剪剪力墙墙结构构287、多高高层结结构框筒结结构此种结结构体体系一一般是是由钢钢筋混混凝土土核心心筒与与外圈圈钢框框架组组合而而成;核心筒筒主要要是由由四片片以上上的钢钢筋混混凝土土墙体体围成成的方方形、、矩形形或多多边形形筒体体，内内部设设置一一定数数量的的纵、、横向向钢筋筋混凝凝土隔隔墙。。当建建筑很很高时时，核核心筒筒墙体体内可可能设设置一一定数数量的的型钢钢骨架架；外圈钢钢框架架是由由钢柱柱与钢钢梁刚刚接而而成；；建筑的的侧向向变形形主要要由核核心筒筒来抵抵抗，，这是是高层层中最最常用用的一一种结结构体体系。。297、多高高层结结构高层钢钢结构构的抗抗侧力力措施施----伸臂桁桁架伸臂桁桁架是是减小小高层层建筑筑侧向向变形形的一一项重重要措措施；；伸臂桁桁架一一般设设在设设备层层或避避难层层，宽宽度贯贯通房房屋全全宽、、高度度为一一层或或两层层楼高高，一一般在在整个个楼层层高度度上设设置三三到四四道；；伸臂桁桁架的的作用用原理理是当当建筑筑侧向向变形形时外外围钢钢柱的的拉压压轴向向力对对伸臂臂桁架架施加加一个个反向向的力力矩，，从而而达到到减小小侧向向变形形的目目的。。307、多高高层结结构高层钢钢结构构的抗抗侧力力措施施----大型支支撑框筒是是用于于高层层的一一种高高效抗抗侧力力构件件，然然而其其框架架所固固有的的剪力力滞后后效应应，削削弱了了它的的抗推推刚度度和抗抗倾覆覆能力力；贯通房屋屋全宽的的斜杆与与柱组成成大型支支撑体系系，使外外框形成成一个支支撑筒体体，具有有很好的的抗侧刚刚度。317、多高层层结构楼承板高层钢结结构一般般都使用用楼承板板以突出出钢结构构施工速速度快的的优势;使用楼承承板不需需要搭设设脚手架架支撑和和模板，，楼承板板可作永永久性模模板，施施工速度度快，还还可部分分取代楼楼板配筋筋；楼承板通通常有开开口型、、闭口型型、桁架架式几种种。327、多高层层结构开口型楼楼承板承载能力

1、波型对称，正反弯矩受力接近，板加劲肋使得有效面积大，施工阶段承载能力强；

2、使用阶段楼承板可部分取代底部配筋。防火性能楼承板不能防火，板底部需配筋,楼承板不需刷防火涂料施工楼承板铺设速度快，但钢筋绑扎较慢使用楼板底面有波型凹凸不平，外观不够平整经济性楼承板板型利用率高，价格便宜，底部凹槽可减少楼板25%左右的混凝土用量，降低建筑的自重，还节省主体结构和基础费用。

337、多高层层结构闭口型楼楼承板承载能力1、板底部平整施工阶段板有效面积小，施工阶段承载能力差；

2、使用阶段楼承板可部分