钢结构制造与安装-2016版-单元1-钢结构应用改

目录1建筑钢结构应用2建筑钢材的选用3钢结构焊接连接4钢结构螺栓连接钢结构制造与安装5钢结构加工制作6轻钢厂房安装7高层钢结构安装8网架结构工程安装9钢结构涂装工程10压型金属板工程第一页，共24页。第一页，共24页。任务单元1建筑钢结构应用任务1.1认识钢结构基本形式及选型1.1.1钢结构基本形式1.1.2钢结构的选型1.1.3钢结构特点任务1.2认识钢结构的应用1.2.1大跨度结构1.2.2高层、超高层建筑1.2.3工业建筑1.2.4轻钢结构1.2.5高耸结构1.2.6可拆卸或移动的结构1.2.7高压容器和大直径管道1.2.8抗震要求高的结构1.2.9特种结构第二页，共24页。第二页，共24页。任务第三页，共24页。第三页，共24页。概述任务1.1认识钢结构基本形式及选型1.1.1钢结构基本形式（结构形式、结构体系）1.1.2钢结构的选型（选择合理的结构形式）1.1.3钢结构特点（优点、缺点）单元概述 掌握各种钢结构体系的特点。能力目标 合理选择钢结构体系。训练场景 施工图、合同、规范标准。所需硬件 现场办公室或实务模拟室

规范标准 《钢结构设计规范》（GB50017—2011）

《钢结构工程施工质量验收规范》（GB50205）中文名：钢结构外文名：steelstructure概念：指由型钢和钢板制成形成钢梁、钢柱、钢桁架等构件，各构件或部件间通过焊缝、螺栓连接或铆钉连接形成建筑的承重骨架，是以钢材为主形成的建筑结构形式。用途：建筑工程中普通采用的结构形式之一。连接方式：焊接、螺栓连接、铆钉连接。分类：按使用功能的不同，钢结构主要分为厂房类钢结构、多高层钢结构、超高层钢结构、桥梁类钢结构、海上采油平台钢结构及卫星发射钢塔架等。多高层钢结构、超高层钢结构的应用越来越广泛。第四页，共24页。第四页，共24页。门刚钢结构基本形式1.门式刚架轻型结构（门式轻型钢结构）

用等截面或变截面H型钢作为梁柱，以冷弯薄壁型钢作檀条、墙梁，以彩钢板作为屋面板和墙面板，以现场采用焊接或螺栓拼接的门式钢架为主要承重结构，再配以零件、扣件等形成的建筑体系，即为门式刚架轻型结构。单层厂房建筑较常采用门式刚架轻型结构。优点：工期短、造价低、施工容易，构件可批量生产。缺点：隔音差，围护结构容易漏水，寿命短，保温效果差。第五页，共24页。第五页，共24页。钢框架2.钢框架结构钢框架结构是指由钢梁和钢柱以刚接或铰接而成，构成承重体系的结构，即由钢梁和钢柱组成框架来共同抵抗使用过程中出现的水平荷载和竖向荷载。优点：质量轻、强度高，用钢量为钢筋混凝土框架结构的一半左右，可以满足大开间需要，使用面积比混凝土框架结构高5%左右；安全可靠性高，抗震、抗风性能好；构件在工厂制作，现场作业少、工期短，符合产业化要求。缺点：部分柱子截面尺寸过大，会凸出墙外，影响美观。国外的高层建筑采用钢框架的较多，如帝国大厦、西尔斯大厦。国内的多层住宅建筑采用钢框架的较普遍，而高层、超高层则采用钢框架核心混凝土结构较普遍。第六页，共24页。第六页，共24页。钢网架

3.钢网架结构网架结构是由很多杆件通过节点，并按照一定规律组成的空间杆系结构。网架结构根据外形可分为平板网架和曲面网架。通常情况下，平板网架称为网架；曲面网架称为网壳，网架结构设计比较成熟。网架结构常用作体育馆、展览厅、影剧院、飞机库、候车厅、双向大柱距车间等。优点：三维受力，网架能承受各方向作用；杆件协同工作，整体性和抗震性好，空间刚度大；节点荷载作用下能充分发挥材料强度；支座构造较为简单，受力合理，建筑外形美观。缺点：汇交于节点上的杆件数量较多，杆件和节点加工精度要求较高，加工难度大。第七页，共24页。第七页，共24页。桁架4.桁架结构桁架结构主要指桁架梁，格构式的梁式结构。桁架结构常用于大跨厂房、展览馆、体育馆、桥梁等公建中。杆件均在节点处采用焊接连接，与网架相比杆件较少，节点美观，不会出现较大球节点。利用大跨度空间管桁架结构，可建造出各种体态的厂房。优点：轻巧、灵活、安全可靠，可随意组合，拆装方便、外形美观、结构灵活；刚度大、跨度大、造型宏伟等。缺点：桁架结构的横向刚度较差。徐州南山集团南山大学体育场看台管桁架工程长247米，宽48米第八页，共24页。第八页，共24页。选型1.1.2钢结构的选型设计过程中应强调“概念设计”，结构选型在布置阶段尤其重要，对难以得到精确理性分析或规范未规定的问题，可依据整体结构体系与分体系之间的力学关系、破坏机理、震害、试验现象和工程经验所获得的设计思想，从全局的角度来确定控制结构的布置及细部构造。钢结构选型时，主要考虑它们结构的特点。通常有钢框架、钢桁架、钢网架、门式轻钢等。另外还有钢与混凝土的组合结构，如型钢混凝土结构、钢管混凝土结构。索膜结构、高耸结构（即塔桅结构）等。问题：1、钢结构的基本形式有哪些？2、列举两座重要的钢结构高层、超高层建筑，两座著名钢结构大桥。分组进行准备。第九页，共24页。第九页，共24页。特点1.1.3钢结构特点钢结构的特点如下：1）钢材的重量较轻，抗拉、抗压及抗剪强度相对较高，适用于跨度大、高度大、承载大的结构，也适用于抗地震、可移动、易装拆的结构。2）钢材的塑性和韧性较高，可靠性好，不会因偶然超载或局部超载而发生断裂。3）钢结构的密封性好，适宜气密性及水密性要求较高的高压容器、大型油库、输送管道等的建造。4）钢结构制作简便，施工工期短，可降低投资成本。5）钢构件面积小，相应建筑物的使用面积大，增大了建筑物的使用价值和经济效益。6）钢结构耐腐蚀性差，应采取防护措施。钢材在潮湿的环境中易腐蚀，需进行防腐蚀处理，并要经常进行维护，所以会增加投资成本。7）钢结构耐火性差。钢材耐热而不耐高温，随着温度的升高，钢结构的强度会降低，故应在钢结构表面喷涂防火材料。《钢结构设计规范》（GB50017—201x）明确规定，当温度环境达到150℃及以上温度时钢结构必须围护。第十页，共24页。第十页，共24页。911事件9·11事件2001年美国恐怖袭击事件

美国东部时间2001年9月11日上午（北京时间9月11日晚）恐怖分子劫持4架民航客机撞击美国纽约世界贸易中心（双子塔）和华盛顿五角大楼的历史事件。美国纽约地标性建筑世界贸易中心（双子塔）在内的6座建筑被完全摧毁，其它23座高层建筑遭到破坏，美国防总部所在地五角大楼也遭到袭击。世贸两幢110层塔楼在遭到攻击后相继倒塌。导致3201人死亡，并造成数千亿美元的直接和间接经济损失。第十一页，共24页。第十一页，共24页。911事件建于1973年的世贸中心曾是世界第一高楼,它高约411米,外框内筒的钢结构体系。美国凭借高强度建筑钢材和高水平结构设计技术建成了这个庞然大物。钢材20多万吨,混凝土32万多立方米。波音757飞机起飞重量104吨,波音767飞机起飞重量156吨,它们的飞行速度大约是每小时1000公里。可以想像这两架大型客机撞击大楼的冲击力有多么的巨大。但据幸存者描述,飞机的撞击使大楼虽然晃动了近1米,无论是内部还是外部并没有严重塌落,这是大量楼内工作人员得以逃生的关键。然而超高层建筑无法回避的固有缺陷,使之最终未能躲过彻底毁灭的命运。长时间猛烈的大火烧软了飞机所撞击的那几个楼层的钢材,它上部楼层约数千吨到上万吨的重量自然就会落下来,像一个巨大的铁锤,砸向下面的楼层,对下面的楼层结构的冲击力远远大于其原先静止时重力,下面的楼层结构自然难以承受,于是一层层垂直地垮塌下来。形成骨牌效应。撞击大楼的第一架飞机为波音757,可载35吨燃油;第二架飞机为波音767,可载51吨燃油。由于刚起飞不久,两架飞机所携燃油几乎没有浪费地撤到大楼上,引起熊熊大火。加之第二次撞击位较低,上层压力很大,所以不难理解为什公后被撞击的那座大楼反而先倒塌。也许有人奇怪,为什么1943年美国的一架军用飞机撞击纽约帝国大厦时没有造成大楼倒塌,而且帝国大厦建成年代比世贸中心早40年。这一方面是因为该飞机较小,汽油也比较少,没有引起大火。另一方面,帝国大厦结构的防火性能比世贸中心好。第十二页，共24页。第十二页，共24页。钢结构在我国建筑中的应用如下：1.2.1大跨建筑 1.2.2高层、超高层建筑1.2.3工业建筑 1.2.4轻钢建筑1.2.5高耸建筑 1.2.6可拆卸、可移动建筑1.2.7高压容器、大直径管道 1.2.8抗震要求高的结构任务1.2第十三页，共24页。第十三页，共24页。1.2.1大跨度建筑大跨度结构建筑是横向跨越30m以上空间的各类结构形式的建筑。大跨度结构多用于民用建筑中的体育馆、影剧院、大会堂、展览馆、航空港候机大厅及其他大型公共建筑、工业建筑中的大跨度厂房、飞机装配车间和大型仓库等。第十四页，共24页。第十四页，共24页。1.2.2多高层、超高层建筑高层、超高层建筑是指超过一定高度和层数的多层建筑。国内规定10层及超过10层的住宅建筑和超过24m高的其他民用建筑为高层建筑。解释：非民用建筑，即公共建筑，是按高度定，超过24米为高层建筑。住宅建筑按层数，10层及10层以上为高层建筑。当建筑高度超过100m时，称为超高层建筑。深圳的地王商业大厦设计灵感来源于中世纪西方的教堂和中国古代文化中通、透、瘦的神髓，宽与高之比例为1:9，创造超高层建筑“扁”、“瘦”的纪录。33层高，最引人注目的设计是空中游泳池，跨距约25米，高20米，上下扩展由9层至16层。设计单位：美国建筑设计有限公司张国言设计事务所（建筑设计）新日本制铁株式会社茂盛工程顾问有限公司（结构设计）施工单位：深圳建升和钢结构公司制作单位：深圳龙岗阳光构件有限公司胜宝旺（新加坡）深圳南油公司结构形式：钢框架-RC核心筒总用钢量：24500吨如深圳的地王商业大厦（总高368m）和上海金茂大厦（总高420.5m）都属于超高层钢结构建筑。第十五页，共24页。第十五页，共24页。1.2.2高层、超高层建筑地王大厦是深圳第二幢使用钢结构建设的大厦，此前，只有深圳发展中心是使用钢结构建设的大楼。作为中国钢结构第一人，时任中建三局泰国经理部副总经理兼总工程师鲍广鉴放弃在泰国的高薪，应召回国参建地王大厦。“当时号称亚洲第一高，世界第四高，国内外同行都在纷纷关注，为了它放弃一点物质待遇值得。”鲍广鉴回忆说。钢结构建大楼，优点很明显，那就是可以和混凝土同步施工。钢结构建好后马上浇筑混凝土，大厦建设过程就可缩短。1994年5月27日专程从东京运过来的6颗金螺栓被拧在了巨大的钢架上，地王大厦的钢结构施工开始，同步进行的混凝土工程，也采用11项先进技术和工艺，实行地下建设和地上建设同时推进，384米高的主楼钢结构施工仅用379天完成，最快时施工速度达到两天半一个结构层，用一年零27天，刷新了国贸3天一层“深圳速度”。“世界发达国家同等规模工程施工最快也要18个月。”鲍广鉴说。美籍华人设计师张国言的方案，宽与高之比例为1∶9，创造超高层建筑最“扁”最“瘦”纪录。第十六页，共24页。第十六页，共24页。1.2.2高层、超高层建筑作为当时的亚洲最高楼，地王大厦施工也比一般工程更有危险性。鲍广鉴回忆说，当大楼建到300米以上后，风力极大，假如衣服扣子没扣好，衣服很容易便会被刮走。这个摩天大楼，在安装钢结构件的熔焊栓钉、高强螺栓就多达100万颗，最大的螺栓重500多克，小的也有350多克。当一个重250克的螺栓头从300米高空掉下来时，它的落地力量可以达到4吨，这时的小螺栓威力不小于子弹。工人们都说，地王有100万颗“定时炸弹”。为管理这些小子弹，工程在建设史每天登记螺栓、栓钉的使用数量，每天用几个，就发几个，绝不多发一个，而且每个人都有专门的工具袋来装，对工人的手动工具，则配上小安全带，挂在各自的安全带上，以保证小工具也不掉落。在整个主体施工的379天中，从未发生过一起重大伤亡事故，从来没有碰破一块玻璃幕墙，从来没有噪音扰民，也从来没有火花溅落事故。易中天在《读城记》中写道：“建造地王大厦的两年多时间里，人们没有听到过喧嚣和噪音，没有看见过肮脏和杂乱。它四周的马路在凌晨时分总是被冲洗得洁净如初。人们说这就是深圳，只有深圳才有这样的效率，也只有深圳才有这种文明。”第十七页，共24页。第十七页，共24页。1.2.2高层、超高层建筑金茂大厦（JinMaoTower）又称金茂大楼，位于上海浦东新区黄浦江畔的陆家嘴金融贸易区，楼高420.5米，目前是上海第3高的摩天大楼（截至2013年）、中国大陆第5高楼。建设地点:中国上海浦东新区世纪大道88号开工日期:1994年5月10日竣工日期:1999年3月18日占地面积:2.3公顷建筑高度:420.5米金茂大厦（JinMaoTower）位于上海浦东新区黄浦江畔的陆家嘴金融贸易区，楼高420.5米，是上海第3高的摩天大楼（截至2013年）、中国大陆第3高楼、世界第8高楼。于1994年开工，1999年建成，地上88层，再加上尖塔共93层，地下3层，面积27万8,707平方米，有130部电梯、555间客房，已成为上海地标，集现代化办公楼、五星级酒店、会展中心、娱乐、商场等设施于一体，融汇中国塔型风格与西方建筑技术的多功能型摩天大楼。第十八页，共24页。第十八页，共24页。1.2.2高层、超高层建筑由著名的美国芝加哥SOM设计事务所的设计师AdrianSmith设计。因为中国人喜欢塔所以中国才把金茂大厦设计成这样。遥对东方明珠电视塔，毗邻延安东路隧道口，与地铁二号线连通，其主体建筑地上88层，地下3层，高420.5米，占地面积23611平方米，总建筑面积29万平方米。曾为上海第一高楼，大陆第一高楼，2008年8月29日被比邻的环球金融中心超越。金茂大厦是融办公、商务、宾馆等多功能为一体的智能化高档楼宇，第3-50层为可容纳10000多人同时办公的、宽敞明亮的无柱空间；第51-52层为机电设备层；第53-87层为世界上最高的超五星级金茂凯悦大酒店，其中第56层至塔顶层的核心内是一个直径27米、阳光可透过玻璃折射进来的净空高达142米的“空中中庭”环绕中庭四周的是大小不等、风格各异的555间客房和各式中西餐厅等；第86层为企业家俱乐部；第87层为空中餐厅；距地面340.1米的第88层为国内第二高的观光层（仅次于环球金融中心）可容纳1000多名游客，两部速度为9.1米/秒的高速电梯用45秒将观光宾客从地下室1层直接送达观光层，环顾四周，极目眺望，上海新貌尽收眼底。第十九页，共24页。第十九页，共24页。1.2.3工业建筑

1.2.4轻钢建筑工业建筑是指供人民从事各类生产活动的建筑物和构筑物。常见的工业建筑物有设有大吨位吊车的重型厂房、炼钢车间、船体车间、水压机车间等；常见的工业构筑物有水塔、烟囱、厂区内栈桥、囤仓等。轻钢结构是一种年轻而极具生命力的钢结构体系，已广泛应用于一般工农业、商业、服务性建筑，如办公楼、别墅、仓库、体育场馆、娱乐、旅游建筑和低、多层住宅建筑等领域，还可用于旧房增层、改造、加固和建材缺乏地区、运输不便地区、工期紧、活动式可拆迁建筑等。第二十页，共24页。第二十页，共24页。1.2.5高耸建筑高耸结构指的是高度较大、横断面相对较小的结构，它以水平荷载(特别是风荷载)为结构设计的主要依据。根据其结构形式可分为自立式塔式结构和拉线式桅式结构，所以高耸结构也称塔桅结构。常见的塔桅结构有高压输电塔、微波站、雷达站、火箭发射塔、电视塔等。广州塔于2009年九月建成，包括发射天线在内，广州塔高达600米，112层。为中国第一高塔，世界第三高塔。仅次于阿联酋迪拜哈利法塔（828米）、日本东京天空树电视塔(634米)。广州塔（CantonTower），建于广州市海珠区阅江西路，距离珠江南岸125米，与海心沙岛及珠江新城隔江相望。是一座以观光旅游为主，具有文化娱乐和城市窗口功能的大型城市基础设施，为2010年在广州召开的第十六届亚洲运动会提供转播服务。该塔