现代建筑结构技术2G_精品文档.ppt
- 文档编号:2532507
- 上传时间:2022-10-31
- 格式:PPT
- 页数:56
- 大小:2.52MB
现代建筑结构技术2G_精品文档.ppt
《现代建筑结构技术2G_精品文档.ppt》由会员分享,可在线阅读,更多相关《现代建筑结构技术2G_精品文档.ppt(56页珍藏版)》请在冰豆网上搜索。
现代建筑结构技术现代建筑结构技术第二章第二章钢结构体系钢结构体系主讲:
李嘉林副教授E_mail:
西南科技大学城规硕士研究生系列课程现代建现代建筑结构技术筑结构技术http:
/第一节第一节钢结构的特点钢结构的特点一、概述一、概述随着经济的发展、技术的进步,钢结构高层建随着经济的发展、技术的进步,钢结构高层建筑的优点日益显露出来。
尽管同钢筋砼结构相比,筑的优点日益显露出来。
尽管同钢筋砼结构相比,钢结构的用钢量较大,耐火性能差,但它具有面积钢结构的用钢量较大,耐火性能差,但它具有面积利用系数大,抗震性能好,结构自重轻,基础费用利用系数大,抗震性能好,结构自重轻,基础费用少,施工工期短等优势。
从多方面的综合效益来看,少,施工工期短等优势。
从多方面的综合效益来看,在高层建筑领域,钢结构与钢筋砼结构的差距正在在高层建筑领域,钢结构与钢筋砼结构的差距正在缩小,在不远的将来,钢结构将在高层建筑中占有缩小,在不远的将来,钢结构将在高层建筑中占有更大的份额。
更大的份额。
高层建筑钢结构根据制作的材料不同,可分为高层建筑钢结构根据制作的材料不同,可分为钢结构、钢砼混合结构、型钢砼结构和钢管砼结构。
钢结构、钢砼混合结构、型钢砼结构和钢管砼结构。
现代建现代建筑结构技术筑结构技术http:
/二、钢二、钢-砼混合结构砼混合结构钢结构具有截面小、工期短、使用空间钢结构具有截面小、工期短、使用空间大,钢筋砼结构具有刚度大、用钢量小、造大,钢筋砼结构具有刚度大、用钢量小、造价低、防火性能好。
价低、防火性能好。
钢钢-砼混合结构砼混合结构一般是指由钢筋砼筒一般是指由钢筋砼筒体或剪力墙以及钢框架组成抗侧力体系,以体或剪力墙以及钢框架组成抗侧力体系,以刚度很大的钢筋砼部分承受风力和地震作用,刚度很大的钢筋砼部分承受风力和地震作用,钢框架主要承受竖向荷载,这样可以充分发钢框架主要承受竖向荷载,这样可以充分发挥两种结构材料各自的优势,达到良好的技挥两种结构材料各自的优势,达到良好的技术经济效果。
术经济效果。
同钢结构相比,钢同钢结构相比,钢-砼混合结构用钢量省,砼混合结构用钢量省,造价较低,更适合我国国情。
造价较低,更适合我国国情。
现代建现代建筑结构技术筑结构技术http:
/现代建现代建筑结构技术筑结构技术http:
/三、型钢砼结构三、型钢砼结构型钢砼结构,是指梁、柱、墙等杆件和型钢砼结构,是指梁、柱、墙等杆件和构件,以型钢为骨架,外包钢筋砼所形成的构件,以型钢为骨架,外包钢筋砼所形成的组合结构。
此类构件的特点是:
组合结构。
此类构件的特点是:
钢筋砼与型钢形成整体,共同受力;与全钢结构相比较,可节约钢材1/3左右;包裹在型钢外面的钢筋砼,不仅在刚度和强度上发挥作用,而且可以取代型钢外的防火和防锈材料,更加耐久,并可节约维护费用;可加快施工进度。
其施工速度比钢筋砼结构快,比全钢结构稍慢。
现代建现代建筑结构技术筑结构技术http:
/四、钢管砼结构四、钢管砼结构钢管砼通常用于柱,即在钢管(方管或圆管)钢管砼通常用于柱,即在钢管(方管或圆管)中灌注砼,形成两种材料的组合构件。
钢管通常采中灌注砼,形成两种材料的组合构件。
钢管通常采用圆管最为有效。
它的主要受力机制是:
用圆管最为有效。
它的主要受力机制是:
利用钢管对砼的约束作用,使其中的砼处于三向受压状态,从而大大提高其抗压强度和变形能力;借助内填砼来增强薄壁钢管的抗屈曲强度和稳定性。
钢管砼柱有良好的力学经济性能,同一般型钢砼柱比较,在同等条件下,钢管砼柱可节约30的用钢量。
同钢筋砼柱比较,可节省水泥70%,节约钢材10%,节省模板100%,而造价大致相等。
就世界范围而言,钢管混凝土结构在高层建筑就世界范围而言,钢管混凝土结构在高层建筑中的应用比例将日益增大。
中的应用比例将日益增大。
现代建现代建筑结构技术筑结构技术http:
/五、钢结构的特点五、钢结构的特点1同钢筋砼结构体系相比,钢结构具有如下特同钢筋砼结构体系相比,钢结构具有如下特点:
点:
1节约结构面积节约结构面积现代建现代建筑结构技术筑结构技术http:
/五、钢结构的特点五、钢结构的特点22减轻自重、降低基础工程造价减轻自重、降低基础工程造价钢结构具有自重轻的特点。
一般的钢筋砼高楼,典型楼层的自重约为1218kN/;而钢结构高层建筑典型楼层的自重约为810kN/。
后者约比前者减轻自重30以上。
现代建现代建筑结构技术筑结构技术http:
/五、钢结构的特点五、钢结构的特点33缩短施工周期缩短施工周期在高层建筑中,建造工期的长短,也是确定结在高层建筑中,建造工期的长短,也是确定结构方案的一个十分重要的因素。
构方案的一个十分重要的因素。
钢结构的施工速度通常可快于钢筋砼结构约钢结构的施工速度通常可快于钢筋砼结构约20一一30。
由于国外钢结构技术比国内成熟先进,其钢结由于国外钢结构技术比国内成熟先进,其钢结构高层建筑的施工速度更快。
如美国芝加哥西尔斯构高层建筑的施工速度更快。
如美国芝加哥西尔斯大厦,共大厦,共109层,高层,高443m,结构用钢量为,结构用钢量为76000t,仅用,仅用15个月,主体结构就全部完工,充个月,主体结构就全部完工,充分体现了钢结构的高速度。
分体现了钢结构的高速度。
现代建现代建筑结构技术筑结构技术http:
/五、钢结构的特点五、钢结构的特点44抗震性能好抗震性能好相对于钢材来说,砼的抗拉和抗剪强度相对于钢材来说,砼的抗拉和抗剪强度均较低,延性也差,砼构件开裂后的承载力均较低,延性也差,砼构件开裂后的承载力和变形能力将迅速降低。
钢材基本上属于各和变形能力将迅速降低。
钢材基本上属于各向同性的材料,抗压、抗拉和抗剪强度均很向同性的材料,抗压、抗拉和抗剪强度均很高,更重要的是它具有良好的延性。
在地震高,更重要的是它具有良好的延性。
在地震作用下,钢结构因有良好的延性,不仅能减作用下,钢结构因有良好的延性,不仅能减弱地震反应,而且属于较理想的弹塑性结构,弱地震反应,而且属于较理想的弹塑性结构,具有抵抗强烈地震的变形能力。
所以,钢结具有抵抗强烈地震的变形能力。
所以,钢结构特别适合用于地震区的高层建筑。
构特别适合用于地震区的高层建筑。
现代建现代建筑结构技术筑结构技术http:
/五、钢结构的特点五、钢结构的特点55、用钢量较大、用钢量较大一般来讲,钢结构高层建筑的用钢量比一般来讲,钢结构高层建筑的用钢量比较高,不包括基础及地下室,上部高层钢结较高,不包括基础及地下室,上部高层钢结构的造价一般为同样高度钢筋砼结构造价的构的造价一般为同样高度钢筋砼结构造价的1.52.0倍,从而增加了投资。
倍,从而增加了投资。
然而,由于建筑技术的进步、钢材性能然而,由于建筑技术的进步、钢材性能的提高、结构体系的改进及计算理论的发展,的提高、结构体系的改进及计算理论的发展,钢结构高层建筑的用钢量有逐年下降的趋势。
钢结构高层建筑的用钢量有逐年下降的趋势。
现代建现代建筑结构技术筑结构技术http:
/现代建现代建筑结构技术筑结构技术http:
/六、钢结构的特点六、钢结构的特点66耐火性能差耐火性能差钢结构是不耐火的结构,钢结构在火灾钢结构是不耐火的结构,钢结构在火灾烈焰下,构件温度迅速上升,钢材的屈服强烈焰下,构件温度迅速上升,钢材的屈服强度和弹性模量随温度上升而急剧下降。
度和弹性模量随温度上升而急剧下降。
当结构温度达到当结构温度达到350及及500时,其强时,其强度可分别下降度可分别下降30及及50。
至。
至600时,结时,结构完全丧失承载能力,变形迅速增大,导致构完全丧失承载能力,变形迅速增大,导致结构倒塌。
因此,结构倒塌。
因此,高层民用建筑钢结构技高层民用建筑钢结构技术规程术规程(JGJ99-98)规定,对钢结构中的)规定,对钢结构中的梁、柱、支撑及作承重用的压型钢板等要采梁、柱、支撑及作承重用的压型钢板等要采用喷涂防火涂料保护。
用喷涂防火涂料保护。
现代建现代建筑结构技术筑结构技术http:
/六、钢结构体系的发展演化六、钢结构体系的发展演化1883年美国芝加哥采用钢框架建成世界上第一幢现代高层建筑10层的家庭生命保险公司大楼以后,钢结构高层建筑得到了较快的发展。
1931年美国纽约又建成当时世界上最高的帝国大厦,102层,高381m。
二次世界大战以后,高层钢结构发展更为迅速。
二次世界大战以后,高层钢结构发展更为迅速。
1968年在芝加哥建成了100层、高334m的汉考克大厦;1973年在纽约建成110层、高412m的世界贸易中心;1974年又在芝加哥建成西尔斯大厦,109层,高443m。
现代建现代建筑结构技术筑结构技术http:
/六、钢结构体系的发展演化六、钢结构体系的发展演化正是由于高层建筑的兴起与发展形势的正是由于高层建筑的兴起与发展形势的需要,促进了多种高层钢结构体系的衍生和需要,促进了多种高层钢结构体系的衍生和进步。
进步。
随着高层建筑的发展,新的钢结构体系随着高层建筑的发展,新的钢结构体系不断涌现。
框架体系在沿用多年之后,由于不断涌现。
框架体系在沿用多年之后,由于结构自身力学特性的局限,对于结构自身力学特性的局限,对于30以上的高以上的高层建筑,就显得不再经济有效。
层建筑,就显得不再经济有效。
于是,出现了框架于是,出现了框架-支撑体系。
即在框架支撑体系。
即在框架体系中增设支撑,水平荷载主要由支撑来承体系中增设支撑,水平荷载主要由支撑来承担,从而能用于担,从而能用于30层以上的高层建筑。
层以上的高层建筑。
现代建现代建筑结构技术筑结构技术http:
/六、钢结构体系的发展演化六、钢结构体系的发展演化然而,当建筑层数增多时,由于支撑的然而,当建筑层数增多时,由于支撑的高、宽比值超过一定限度,水平荷载倾覆力高、宽比值超过一定限度,水平荷载倾覆力矩引起的支撑柱的轴压应力很大,结构侧移矩引起的支撑柱的轴压应力很大,结构侧移也较大,不能符合要求。
也较大,不能符合要求。
于是,又衍生出支撑于是,又衍生出支撑-刚臂体系,利用外刚臂体系,利用外柱来提高结构体系的抗倾覆能力。
柱来提高结构体系的抗倾覆能力。
由于高层建筑发展的需要、工程实践经由于高层建筑发展的需要、工程实践经验的积累以及新的设计概念的出现,立体构验的积累以及新的设计概念的出现,立体构件在高楼结构体系中得到实际应用,从而出件在高楼结构体系中得到实际应用,从而出现了以立体构件为主的框筒体系、支撑框筒现了以立体构件为主的框筒体系、支撑框筒体系、筒中筒体系和框筒束体系。
体系、筒中筒体系和框筒束体系。
现代建现代建筑结构技术筑结构技术http:
/第二节第二节钢结构体系钢结构体系一、框架体系一、框架体系1体系构成体系构成框架体系是指沿建筑的纵向和横向,均框架体系是指沿建筑的纵向和横向,均采用框架作为主要构件所构成的结构体系。
采用框架作为主要构件所构成的结构体系。
框架既是承重构件,也是抵抗侧力的构件。
框架既是承重构件,也是抵抗侧力的构件。
地震区的高层钢框架结构,其框架梁柱的连地震区的高层钢框架结构,其框架梁柱的连接,一般均采取刚性连接。
其他的一些次要接,一般均采取刚性连接。
其他的一些次要结构可采用铰接,以减小构件尺寸和简化连结构可采用铰接,以减小构件尺寸和简化连接构造。
接构造。
现代建现代建筑结构技术筑结构技术http:
/2受力特点和适用范围受力特点和适用范围钢框架结构抵抗侧力的水平不强。
当水钢框架结构抵抗侧力的水平不强。
当水平荷载较大时,为提供足够的抗弯刚度,梁平荷载较大时,为提供足够的抗弯刚度,梁柱截面会变得很大,以至超出经济的范围。
柱截面会变得很大,以至超出经济的范围。
所以钢框架结构高层建筑的高度受到一定的所以钢框架结构高层建筑的高度受到一定的限制。
限制。
现代建现代建筑结构技术筑结构技术http:
/采用钢框架结构的高层建筑,框架底层采用钢框架结构的高层建筑,框架底层往往出现塑性变形集中现象。
往往出现塑性变形集中现象。
这是因为建筑地面以下基础部分的抗推这是因为建筑地面以下基础部分的抗推刚度很大,相对而言,建筑底层的抗推刚度刚度很大,相对而言,建筑底层的抗推刚度就很小,形成刚度突变。
在
- 配套讲稿:
如PPT文件的首页显示word图标,表示该PPT已包含配套word讲稿。双击word图标可打开word文档。
- 特殊限制:
部分文档作品中含有的国旗、国徽等图片,仅作为作品整体效果示例展示,禁止商用。设计者仅对作品中独创性部分享有著作权。
- 关 键 词:
- 现代建筑 结构 技术 G_ 精品 文档