钢结构工程结构体系

1钢结构工程结构体系介绍2目录/Contents钢结构的特点及分类门式刚架结构空间桁架结构张弦梁结构弦支穹顶结构网架结构多高层结构31、钢结构特点及分类

什么是钢结构?用型钢或钢板制成基本构件，根据使用要求，通过焊接或螺栓连接等方法，按照一定规律组成的承载机构叫钢结构。钢结构在各项工程建设中的应用极为广泛，如钢桥、钢厂房、钢闸门、各种大型管道容器、高层建筑和塔轨机构等。

钢结构因其强度高、自重轻、工期快、抗震性能好等优点，被越来越广泛应用于厂房、体育场馆、机场、火车站、会展中心、高层建筑等领域，钢结构建筑在建设中所占的比例越来越大；钢结构建筑根据结构受力特点大致可分为门式刚架结构、空间桁架结构、张弦梁结构、弦支穹顶结构、网架结构和多高层结构；在一个工程中结构类型的界限并不是十分明确，往往包含有多种结构类型。

钢结构的特点及分类41、钢结构特点分类

最能充分发挥材料受力性能的是受拉构件，整个构件在长度和截面都充分受力：σ=T/A；其次是受压构件，截面受力均匀，但存在构件整体失稳的问题，需折减稳定系数：σ=N/（φA）；最不能发挥材料受力性能的是受弯构件，在构件长度方向上有此部位弯矩大，有些部位小，在截面上也是离中性轴远受力大，离中性轴近受力小；因此最经济的结构应该是索结构，其次是桁架结构，最后是框架结构。

结构构件的受力特点及性能52、门式刚架结构

概念：在单层和多层房屋和一般构筑物中，以热轧型钢、焊接型钢、冷弯薄壁型钢、压型钢板和薄壁钢管等作为主要受力构件组成的，并采用轻型屋面和墙面的钢结构。门式刚架是轻钢结构中最常见一种结构形式。门式刚架受力的主体结构是门式框架，可以是单跨、多跨，还可以是多层结构；门式刚架的经济跨度约为24-30米；

门式刚架结构形式62、门式刚架结构

门式刚架的主结构构件主要是H型钢，可根据受力部位设计为变截面，若受力较大还可采用格构式柱或屋面桁架等组合构件；

门式刚架的构件类型72、门式刚架结构

门式刚架是一种平面受力体系，平面内刚性很大，承载能力强，但平面外是排架结构，是不稳定体系，框架间需加支撑系统；支撑系统一般由刚性系杆、屋面水平支撑、柱间支撑组成；

门式刚架结构支撑82、门式刚架结构

屋面梁构件平面外刚度很差，需加在梁下翼缘加隅撑与屋面檩条组成支撑体系来保证受压翼缘的稳定性；

受压构件平面外稳定性92、门式刚架结构

门式刚架结构构件之间通常采用高强螺栓连接，因此施工速度快且质量易于保证，应尽量避免现场焊接。

门式刚架结构的连接102、门式刚架结构

门式刚架通过地脚锚栓与混凝土基础连接，根据螺栓的排布可分为铰接和刚接。没有桁车时一般采用铰接，有桁车采用刚接。

门式刚架结构的柱脚112、门式刚架结构

门式刚架一般高度较小，构件较轻，现场都是采用螺栓连接，因此该类工程安装都相对较简单；门式刚架结构通常是采用汽车吊在地面直接吊装，吊车吨位一般不超过50T。

门式刚架的安装123、空间桁架结构

空间桁架是由钢管组成，截面承载能力强，跨度大，截面可弯曲为曲线造型，外型优美，内部空间简洁，常用于公共建筑；

空间桁架结构的特点133、空间桁架结构

空间桁架实际上是一种平面受力体系，类似框架结构，每个受力平面体系通过纵向桁架连接，作为纵向支撑，同时也保证对桁架受压的整体稳定性。

空间桁架结构的受力143、空间桁架结构

空间桁架通常采用三角型截面，这样使得桁架双向都具有较好的刚度，又利于制作；空间桁架腹杆与弦杆都是采用相贯线切割焊接连接，弦杆需事先弯成设计所要求的曲线形；

空间桁架结构的制作153、空间桁架结构

空间桁架截面通常都很大，构件超高超宽不能运输且很不经济，所以桁架都是在现场组立焊接，现场工作量大；

空间桁架结构的现场拼装163、空间桁架结构

空间桁架跨度大，构件重，用作公共建筑如机场、会展一般都是在楼面上施工，大型机械不能进入，其它类型空间结构施工基本上都会受场地条件限制，因此施工较复杂，现场吊装、焊接工作量大；常用管桁架施工方法有大型机械吊装法、高空散装法、高空滑移法、整体提升法等。

空间桁架结构的安装175、弦支穹顶结构

弦支穹顶结构与张弦梁结构类似，都是利用索的张力产生一个对梁的支撑力以达到减小梁的受力的目的，但两者之间还是有显著的区别：张弦梁索是直线张拉，弦支穹顶索是环形张拉；

弦支穹顶结构的特点185、弦支穹顶结构

弦支穹顶结构与张弦梁结构类似，都是利用索的张力产生一个对梁的支撑力以达到减小梁的受力的目的，但两者之间还是有显著的区别：张弦梁索是直线张拉，弦支穹顶索是环形张拉；弦支穹顶的作用原理：环形索张紧在节点处产生一个径向的拉力，支撑杆一根杆件受拉一根受压，受压杆对梁起到支撑作用可减小梁的跨度，重新分布弯矩，从而减小梁截面；弦支穹顶索环形张拉因此这种结构体系适合做类似圆形的屋盖，如北京自行车馆、安徽大学体育馆等；弦支穹顶的屋面梁可以是轮辐式的单根梁，也可以是单层网壳；弦支穹顶的节点构造；弦支穹顶的施工；

弦支穹顶结构的特点195、弦支穹顶结构

弦支穹顶结构与张弦梁结构类似，都是利用索的张力产生一个对梁的支撑力以达到减小梁的受力的目的，但两者之间还是有显著的区别：张弦梁索是直线张拉，弦支穹顶索是环形张拉；弦支穹顶的作用原理：环形索张紧在节点处产生一个径向的拉力，支撑杆一根杆件受拉一根受压，受压杆对梁起到支撑作用可减小梁的跨度，重新分布弯矩，从而减小梁截面；弦支穹顶索环形张拉因此这种结构体系适合做类似圆形的屋盖，如北京自行车馆、安徽大学体育馆等；弦支穹顶的屋面梁可以是轮辐式的单根梁，也可以是单层网壳；弦支穹顶的节点构造；弦支穹顶的施工；

弦支穹顶结构的特点205、弦支尝穹顶结伴构弦支柿穹顶贼结构底与张原弦梁循结构堤类似斗，都昆是利心用索扩的张锁力产告生一贼个对批梁的积支撑艳力以妨达到斯减小壳梁的桌受力倍的目烟的，陶但两裁者之爱间还法是有秩显著锣的区动别：歪张弦碰梁索便是直呢线张座拉，暑弦支良穹顶罩索是木环形放张拉沟；弦支穹判顶的作棋用原理饱：环形禁索张紧后在节点跌处产生陡一个径脚向的拉畅力，支乒撑杆一钞根杆件下受拉一劲根受压蚊，受压凭杆对梁固起到支横撑作用根可减小砌梁的跨研度，重顾新分布冬弯矩，床从而减冷小梁截胃面；弦支那穹顶涌索环蜘形张腐拉因权此这东种结辱构体孝系适恶合做以类似武圆形俗的屋斩盖，昂如北废京自血行车证馆、宾安徽炼大学茄体育疮馆等胖；弦支变穹顶龄的屋胆面梁梯可以阅是轮催辐式灶的单健根梁氧，也竿可以泛是单瞎层网睁壳；弦支族穹顶匆的节侵点构斯造；弦支挥穹顶丧的施杂工；弦支收穹顶屋结构加的特捷点215、弦支莫穹顶结梢构弦支穹兽顶结构章与张弦秩梁结构码类似，狱都是利疯用索的粒张力产施生一个阿对梁的炊支撑力练以达到玻减小梁扒的受力钩的目的然，但两攀者之间剂还是有聋显著的表区别：掠张弦梁巨索是直侍线张拉任，弦支秋穹顶索驾是环形雪张拉；弦支穹军顶的作据用原理躺：环形浆索张紧块在节点只处产生竖一个径薯向的拉饿力，支暖撑杆一骂根杆件组受拉一册根受压耐，受压洽杆对梁勉起到支爱撑作用偏可减小庙梁的跨吸度，重业新分布专弯矩，查从而减扔小梁截吼面；弦支指穹顶部索环略形张志拉因田此这发种结教构体料系适侍合做绘类似料圆形辽的屋掉盖，甲如北词京自击行车戴馆、广安徽负大学巧体育箱馆等枕；弦支压穹顶爪的屋遭面梁嫌可以瘦是轮阻辐式脚的单册根梁刊，也妈可以王是单费层网艘壳；弦支妹穹顶妨的节渣点构吨造；弦支志穹顶屑的施完工；弦支穹崇顶结构脑的特点225、弦支副穹顶结诱构弦支穹会顶结构同与张弦拼梁结构富类似，邪都是利乡丰用索的东张力产仓生一个飘对梁的疏支撑力蛛以达到豆减小梁暴的受力僵的目的呜，但两苦者之间剂还是有效显著的恳区别：塌张弦梁瓶索是直傲线张拉梁，弦支隐穹顶索椅是环形高张拉；弦支穹爪顶的作谎用原理瘦：环形胀索张紧岁在节点娱处产生遵一个径啊向的拉啊力，支圈撑杆一若根杆件脾受拉一头根受压姐，受压宽杆对梁毙起到支暮撑作用酿可减小但梁的跨祥度，重龙新分布雄弯矩，衣从而减比小梁截嫁面；弦支穹钻顶索环努形张拉届因此这欠种结构逗体系适底合做类尚似圆形开的屋盖垮，如北万京自行墓车馆、捕安徽大昆学体育随馆等；弦支穹释顶的屋鹿面梁可蚂以是轮挣辐式的步单根梁离，也可党以是单若层网壳命；弦支穹赚顶的节邮点构造别；弦支穹屡顶的施够工；弦支辰穹顶纲结构看的特锐点236、网架星结构网架结复构是一按种较成笨熟的体冬系，它徒是由单据根构件誉通过球故体连接元成为一粥个整片矮的结构类，具有粪用钢量黄省、空械间刚度借大、整上体性好把、施工栋速度快雾的优点决；但杆直件过多携显得委鸦很零乱箱，不如彻桁架结碌构美观里；网架稻是一参种高姓次超时静定炸结构兰，施那工时到杆件柳初始若应力轻不好凶控制效，所既以会道出现使实际姑受力长与计偷算不庸符情堪况，勿容易鄙出现铲质量预问题姥；网架按录结构体凯系可分遥为平面扔桁架系欧和角锥兴体系。逆平面桁蚀架系网古架：两易向正交材正放网堡架、两吃向正交蜓斜放网厦架；角倚锥体系明网架：谣四角锥戚体网架常、三角掠锥网架污；网架滩的连掠接可披采用汗螺栓朗球和悉焊接揪球连夜接，禽螺栓倡球一顺般适逗合较祝小跨拉度网发架，荣焊接祖球适牲合大稿跨度死网架刊；网架结键构的特镰点247、多高朴层结构钢材饰延性另大，外结构疏抗震诉性能招好；自重耕轻，据钢结设构高贸楼的予自重沙约为姨混凝遗土结电构的60息%，可大界幅降低盏基础和植结构的香造价；工期冤短，挡钢结械构由歇于工拨厂化驳程度举高，迫施工疫速度扫比钢耐筋混太凝土捆结构预约快1.兔5倍；结构面聚积小，全钢构构叼柱面积躁约为混施凝土柱蔑的1/穷3，可疾节约3%的建筑脆面积；降低层棋高，钢博梁截面昨一般较旁混凝土毁矮，且区管线可歇从钢梁虹腹板穿统越，同灰样的高征度可设烧计出更赌多的楼委层增加获建筑面抄积。多高层你结构的棚特点257、多萍高层史结构由柱袋和梁借组成倾框架以，承西受竖掀向力讨和侧移向力锯；刚框征架抗柏侧力柏性能页较差侄，结江构侧昆向变技形大远，一覆般适傅合20层以竟下结台构；柱子一爷般采用铅箱型钢市柱或钢汪管混凝秒土柱；钢管没混凝隙土柱止是在失圆管营柱或姿箱型紧柱中婚灌入锣混凝神土，乳既具丸有钢矛结构好的优户点，熊又充百分利背用了极混凝观土抗腾压好寻的特夜性。框架沾结构267、多高明层结构由柱遇和梁沃组成音框架掘，在寺柱间铸设有美支撑溉用于亡抵抗出侧向刃力；刚框纸架抗椒侧力哪性能范较较棉好，浅结构顶侧向配变形脏较大迷，一建般适各合40层以但下结趴构；框架支俱撑结构277、多高恳层结构与框侵架支朋撑结戒构类仗似，黄只是里支撑扮换成陕剪力火墙用栋于抵多抗侧羞向力秒；剪力框墙一正般为妖混凝叠土板脏或钢悄板，阿或钢挽混组赛合结盯构，存比支格撑具微有更肚好的恭抗侧泰刚度惩，布混置更牌灵活相，可丑适合心更高晓的建醉筑结佣构。框架镜剪力久墙结枝构287、多高组层结构框筒数结构此种结狡构体系偷一般是招由钢筋冬混凝土农核心筒铲与外圈税钢框架锯组合而善成;核心筒麻主要是援由四片汇以上的茎钢筋混芒凝土墙色体围成颗的方形种、矩形劲或多边掘形筒体馆，内部伐设置一获定数量薪的纵、闻横向钢划筋混凝闸土隔墙赠。当建猎筑很高袍时，核停心筒墙挡体内可贼能设置下一定数抹量的型连钢骨架鱼；外圈钢围框架是煌由钢柱帜与钢梁它刚接而肃成；建筑隶的侧舒向变旦形主信要由档核心朱筒来视抵抗微，这重是高盯层中纠最常戏用的甲一种武结构齐体系暑。297、多裁高层文结构高层悠钢结抖构的矛抗侧挡力措若施--侮--伸臂桁笋架伸臂桁晓架是减扛小高层馅建筑侧宜向变形遣的一项息重要措琴施；伸臂桁匀架一般您设在设冲备层或呢避难层鼻，宽度共贯通房比屋全宽价、高度帜为一层茄或两层哗楼高，习一般在务整个楼纯层高度书上设置茎三到四皮道；伸臂桁剥架的作渠用原理野是当建吗筑侧向婶变形时圈外围钢霞柱的拉归压轴向咏力对伸拼臂桁架蚊施加一内个反向通的力矩杀，从而妇达到减再小侧向努变形的义目的。307、多煤高层射结构高层鸣钢结夕构的成抗侧方力措嗽施---盈-大型支欺撑框筒是费用于高路层的一初种高效舍抗侧力弟构件，能然而其誓框架所仿固有的院剪力滞挑后效应威，削弱季了它的扫抗推刚昆度和抗吊倾覆能萍力；贯通房阳屋全宽彼的斜杆绞与柱组饿成大型蚕支撑体普系，使类外框形受成一个葛支撑筒展体，具顷有很好羽的抗侧闯刚度。317、多高惯层结构楼承代板高层钢颈结构一晶般都使瘦用楼承蛇板以突幸出钢结吨构施工在速度快挥的优势;使用楼冤承板不涂需要搭杂设脚手究架支撑进和模板苏，楼承滤板可作惯永久性坦模板，慨施工速驾度快，隙还可部窃分取代显楼板配奶筋；楼承吊板通殊常有谜开口搏型、高闭口炮型、随桁架宿式几类种。327、多高党层结构开口型壁楼承板承载能力

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、多高度层结构闭口花型楼桑承板承载能力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取代底部配筋。防火性能楼承板基本上不能防火，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平整，底部槽口方便吊挂。经济性楼承板板型利用率低，价格较高，能稍微降低楼板混凝土用量和自重

347、多高宰层结构桁架删式楼持承板承载能力1、主要依靠钢筋桁架受力，