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钢结构的特点、应用和发展 西安建筑科技大学 2004年6月 1、钢结构的特点 钢结构是由钢板、热轧型钢和冷加工成型的薄壁型钢制造而成。与其他材料的结构相比具有以下优点： （1）材料强度高，钢材质量轻。 （2）韧性、塑性好。 （2）材质均匀。 （3）制造简单，施工周期短。 （4）密封性好。 钢结构的缺点有： （1）耐热但不耐火 150摄氏度时强度无变化，600摄氏度时强度约为0。 （2）钢材耐腐蚀性能差，维护费用高。 2、钢结构的应用 （1）大跨度钢结构 钢屋架 网架、网壳结构 悬索结构 拱架结构 桥梁结构 （2）重型厂房结构 西安变压器厂（400t吊车） （3）高层建筑 80年代我国建造的11栋高层钢结构基本上都是国外设计、施工承建。 目前我国已建和在建的高度超过100m的钢结构有48栋。 （4）高耸建筑 电视塔、微波塔、通讯塔等 （5）轻型钢结构 （6）容器和其他构筑物 3、钢结构的组成 跨越式结构 跨越地面上的一定空间，包括桥梁和单层房屋结构。 高耸结构 从地面向上发展的结构，包括高层房屋、塔架和桅杆结构。 4、钢结构设计方法 钢结构的概率极限状态 （1）承载能力极限状态 对应于结构或结构构件达到最大承载能力或出现不适于继续承载的变形，包括以下几个方面： 整个结构或结构的一部分作为刚体失去平衡（如倾覆等）； 结构构件或连接因超过材料强度而破坏（包括疲劳破坏），或因过度变形而不适于继续承载； 结构转变为机动体系； 结构或结构构件丧失稳定（如压屈等）； 地基丧失承载能力而破坏（如失稳等）。 （2）正常使用极限状态 对应于结构或结构构件达到正常使用或耐久性能的某项规定限值： 影响正常使用或外观的变形； 影响正常使用或耐久性能的局部损坏（包括裂缝）； 影响正常使用的振动； 影响正常使用的其它特定状态。 概率极限状态设计方法 设计基本原则：技术先进、经济合理、安全适用、确保质量 0，结构处于可靠状态 Z=R-S =0，结构处于极限状态 0, 结构处于失效状态 除疲劳计算外，钢结构设计规范采用以概率理论为基础的极限状态设计方法，用分项系数的设计表达式进行计算。 5、钢结构的发展 （1）高性能钢材（强度、塑性和韧性、耐火、耐候等） Q235-A b (f) GB 700-88 -B b (f) -C -D Q345(390、420)-A GB/T 1591-94 -B -C -D -E （2）对结构承载能力的认识 从构件 整体 从弹性 弹塑性 应力蒙皮效应 计算手段的改进 （3）新型结构形式 高强钢索 钢和混凝土组合结构 杂交结构 （索、拱配合） （4）制造和安装 机电一体化，用软件把钢材切割、焊接技术和焊接标准集成一起，保证质量又节省劳动力。 * 国家体育场 国家体育场建筑体形上像鸟巢。可容纳8万人。平面为椭圆形,长轴340m短轴292m。屋盖中间有一个146m×76m的开口，这部分将设计成开合屋盖。采用加肋薄壁箱形截面 ，总用钢量达16万t 。 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。 屋顶结构采用钢桁架悬挑结构 。屋面桁架落地，形似露珠 。 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