吴丽丽吴丽丽 20122012年年3 3月月 第一讲 绪论第一讲 绪论 2 内内容容 未来钢结构的发展方向未来钢结构的发展方向 钢结构的设计方法钢结构的设计方法 钢结构的特点和应用范围钢结构的特点和应用范围 钢结构在我国的发展概况钢结构在我国的发展概况 课程概要课程概要 钢结构基本原理钢结构基本原理 基本构件基本构件 绪论 钢结构的材料 钢结构的连接 绪论 钢结构的材料 钢结构的连接 轴心受力构件（杆） 受弯构件（梁） 拉弯和压弯构件（柱） 节点构造 轴心受力构件（杆） 受弯构件（梁） 拉弯和压弯构件（柱） 节点构造 房屋钢结构房屋钢结构 钢结构工程钢结构工程 轻型门式刚架 中、重型厂房结构设计 多层与高层房屋钢结构 钢结构制作和安装技术 轻型门式刚架 中、重型厂房结构设计 多层与高层房屋钢结构 钢结构制作和安装技术 5 教学参考书：教学参考书： 1.丁阳1.丁阳. . 钢结构设计原理钢结构设计原理. . 天津大学出版社天津大学出版社, 2004. 2.魏明钟. 钢结构. , 2004. 2.魏明钟. 钢结构. 武汉理工大学出版社武汉理工大学出版社，2002. 3.夏志斌，姚谏. 钢结构一原理与设计. ，2002. 3.夏志斌，姚谏. 钢结构一原理与设计. 中国建筑工业出版社中国建筑工业出版社，2004. 4.沈祖炎，陈扬骥，陈以一. 钢结构基本原理. ，2004. 4.沈祖炎，陈扬骥，陈以一. 钢结构基本原理. 中国建筑工业出版 社， 中国建筑工业出版 社，2000. 5.陈绍蕃. 钢结构. 2000. 5.陈绍蕃. 钢结构. 科学出版社科学出版社，2002. 6.王国周，瞿履谦. 钢结构原理与设计. ，2002. 6.王国周，瞿履谦. 钢结构原理与设计. 清华大学出版社清华大学出版社，1993.，1993. 规范：规范： 1.钢结构设计规范1.钢结构设计规范 （GB50017-2003)（GB50017-2003) 2. 2. “门式刚架轻型房屋钢结构技术规程门式刚架轻型房屋钢结构技术规程” （CECS102:2002/CECS102:98）（CECS102:2002/CECS102:98） 3.钢结构工程施工质量验收规范3.钢结构工程施工质量验收规范（GB50205-2001)（GB50205-2001) 6 考核方式考核方式考核方式考核方式 (1)课堂教学：出勤 （10%）； (2)每章作业、课堂小测验、提问及讨论：（20%） (上课前交,迟交等于不交)； (3)期末考试：（70%） ? 学期末房屋钢结构课程设计（一周）. P.S. 迟到三次=旷课一次 旷课五次=取消考试资格 7 内内容容 未来钢结构的发展方向未来钢结构的发展方向 钢结构的设计方法钢结构的设计方法 钢结构的特点和应用范围钢结构的特点和应用范围 钢结构在国内外的发展概况钢结构在国内外的发展概况 课程概要课程概要 8 一、古代 铁塔的建造 我国古代金属结构建筑在世界上处于领先 地位。 镇江甘露寺铁塔、荆州玉泉寺铁塔等等。 9 甘露寺铁塔 位于天王殿东北 ，实际上是唐宝 历元年(825年) 卫国公李德裕建 ，故又称卫公塔 。宋代重铸为铁 塔，原塔为七级 。十九世纪末又 因大风疾雷，倾 倒四层。 10 玉泉寺在湖北当 阳县玉泉山东南麓 。寺前隔溪有宋嘉 佑六年（1061）建 十三级铁塔，高179 米，形式优美。是 我国目前最高（七 丈十三层）、最重 （十万六千六百斤 ）和保存最完整的 铁塔。 11 根据文献记载，中国早在公元前五十年（ 汉宣帝甘露四年）就建成了跨度达百米的铁索 桥，而欧美直到十七世纪尚未出现铁索桥。 1665年徐霞客的铁索桥记详细描述了建于 1629年在贵州境内的一座长约122米的铁索桥 。法国传教士于1667年出版了一本中国奇迹 览胜，书中也介绍了中国铁索桥。世界科技 史学家英国李.约瑟博士指出：这两本书直接 启发了西方人建造铁索桥的尝试。 12 泸定铁索桥、沅江铁索桥 13 1. 建国前 二、现代 19271937年是我国土木工程及金属结构 建设的黄金时代，代表作品有： 沈阳皇姑屯机车厂钢结构厂房（1927） 广州中山纪念堂圆屋顶（19281931） 钱塘江大桥（1937） 14 广州中山纪念堂是为了纪念中国民主革命的伟大先 驱孙中山先生建造的，于1931年10月竣工。纪念堂的设 计初衷是举行纪念周会和大型集会，厅内容积为33300 立方米，容量为5000人。建国后，纪念堂是省、市的重 要集会和大型文艺演出的场所，又是广州市的标志性建 筑，为国家一级文物。 15 由茅以升先生主持兴建的杭州钱塘江大桥。该桥由 他带领一批留学生自行设计和监造(但实际施工仍由丹麦 康益洋行承包下部结构和沉箱基础工程，上部结构钢梁 则由英商道门朗公司承包制造和安装)。 16 2. 建国后 第一个五年计划：以工业厂房（156个大型项 目）、交通工程为主。 第一重型机械厂 第一汽车制造厂 17 1952年政府决定建设第一座长江大桥武汉长 江大桥，使天堑变通途。为此专门设立了铁道部大桥 工程局和铁道部科学研究院，全面学习研究苏联在钢 桥疲劳、焊接、振动，以及桥梁上下结构设计、制造 和施工等方面的科学技术。 武汉长江大桥 18 现代工业是以钢铁产量现代工业是以钢铁产量 作为基础的！作为基础的！ 钢铁产量代表一个国家钢铁产量代表一个国家 的实力！的实力！ 1920 1957年11月，毛泽东第二次访问苏联，参加庆祝十月 革命四十周年的活动，在莫斯科红场，他看到了什么？ 2122 2324 第一汽车制造厂 25 人民大会堂 第二第四个五年计划：以公共建筑为主。 26 第五个五年计划： 以工业厂房、公共建筑、交通工程为主 （宝钢、体育馆和桥梁） 宝钢厂区 27 桥梁钢结构 20世纪中叶，毛泽东主席面对万里长江上正在兴建中 的长江第一桥，发出“一桥飞架南北，天堑变通途”的赞美 。事隔不到半世纪，长江上已经建起了包括4座铁路桥、4 座公路铁路两用桥、16座公路桥在内的24座特大型桥梁。 目前，我国公路桥梁已有23万座，总长度达800万延 米。其中1999年10月建成通车、主跨达1385m的江阴长江 公路大桥，作为我国第一座超千米的悬索桥，不仅主跨长 度居世界第四位，而且也标志我国跻身世界上能建造跨度 千米以上大桥六强。其中，桥梁钢结构功不可没。 中国铁路桥梁也在铁路造桥史上挥就大跨度飞跃的 篇章：桥梁跨度从武汉长江大桥的128米发展到芜湖长江 大桥的312米。所采用桥梁用钢种从Q235低碳钢发展到 14MnNbq低碳中强钢；钢材的屈服强度也从240MPa发展 到350MPa 28 芜湖长江大桥 29 九江长江大桥 30 1997年，我国钢产量达1亿吨，1998 年投产的轧制H型钢系列，有关规范标准 配套出台，给钢结构创造了良好的物质技 术基础。国外钢结构在建筑中应用已经非 常广泛，普遍兴建的高楼大厦，大型公共 建筑体育场、馆，剧场等等，其承重 骨架基本上都是采用钢结构为主。1996年 建成的深圳地王大厦高度325米，是国内 第一幢超高层钢结构大厦，1998年建成的 大连远洋大厦，系钢结构高层建筑（高度 201米，51层），从设计、制造、安装以 及钢材供应，全部由我国自己完成，这标 志着我国高层建筑钢结构完全国产化已经 起步。同样，钢结构在住宅中也将广泛应 用。 31 上海金茂大厦 上海证券大厦 32 奉节梅溪河大桥，为上承式钢管混凝土拱桥，是国家重点 工程三峡移民工程，在同类钢管拱梁中属亚洲第一 33 主跨602米的结合梁斜拉桥在1994年建成时居世界斜拉桥跨度 之首，现名列第三。它是中国大跨度桥梁的又一里程碑，标志着中 国正在走向世界桥梁强国之列。 上海杨浦大桥 34 跨海斜拉桥舟山连岛工程桃夭门跨海大桥主桥合龙 钢箱梁钢箱梁 35 当前，大跨度公路悬索桥的主梁常采用钢制扁箱 梁结构形式。 36 37 钢结构在国外的发展史简介 38 1851年举办的伦敦国际博览会的巨型展厅，即后来被 人们称为“水晶宫”的建筑，使建筑走向具有前所未有的面 貌工业化生产，装配式施工。因此，一座新设计、新 工艺、新材料的水晶宫展现在人们面前。水晶宫长563米 ，宽124.4米，高20.13米，建筑面积7.2万平方米，相当于 梵蒂冈彼得大教堂的四倍，而全部支柱的截面积只占总建 筑面积的1，9个月全部完工，成为当时世界上最大的单 层建筑。 39 1851年5月1日伦敦世界博览会开幕，来自世界各地的 600万参观者都异口同声地赞扬钢框架玻璃形成的广阔 透明空间，不辨内外，目极天际以及莫测远近的气氛。 这种特色是任何传统建筑所达不到的境界，无人不欣赏 这一奇观。 40 “水晶宫”虽然功能简单，但在建筑史上具有划时代的 意义： 第一、 它所负担的功能是全新的：要求巨大的内部 空间，最少的阻隔； 第二、 它要求快速建造，工期不到一年； 第三、 建筑造价大为结省； 第四、 在新材料和新技术的运用上达到了一个新高 度； 第五、 实现了形式与结构、形式与功能的统一； 第六、 摈弃了古典主义的装饰风格，向人们预示了 一种新的建筑美学质量，其特点就是轻、光、透、薄，开 辟了建筑形式的新纪元。 有人描写在“水晶宫”里的感觉如同“仲夏夜之梦”，清 朝官员张德彝说：“一片晶莹，精彩眩目，高华名贵，璀 璨可观。”相信是贴切精当的描写！ 41 框架结构最初在美国得到发展，其主要特点是以生 铁框架代替承重墙，外墙不再担负承重的使命，从而使 外墙立面得到了解放。1858-1868年建造的巴黎圣日内 维夫图书馆，是初期生铁框架形式的代表。 42 英国利兹货币交易所 43 伦敦老火车站 44米兰埃曼尔美术馆利物浦议院 45 伦敦老天鹅院 耶鲁大学法尔南厅 46 美国1850-1880年间“ 生铁时代”建造的大量商 店、仓库和政府大厦多应 用生铁构件门面或框架， 如圣路易斯市的河岸上就 聚集有500座以上这种生 铁结构的建筑，在立面上 以生铁梁柱纤细的比例代 替了古典建筑沉重稳定的 印象，但还未完全摆脱古 典形式的羁绊。 47 在新结构技术的条件 下，建筑在层数和高度 上都出现了巨大的突破 ，第一座依照现代钢框 架结构原理建造起来的 高层建筑是芝加哥家庭 保险公司大厦（1883- 1885，William Le Baron Jenney）,共十层，它的 外形仍然保持着古典的 比例。 48 巴黎的埃菲尔铁塔， 在1889年为纪念法国大 革命一百周年而建造， 落成之日，设计者埃菲 尔骄傲地向世人宣称， 世界上只有法国的国旗 具有300米高的旗杆。 49 英国福斯桥,建于1889年，是世界上第一座现代化钢桥。 50 各 种 钢 结 构 桁 架 桥 51 钢拱桥是二十世纪早期常见的桥梁形式。 52 美国旧金山的金门大桥，建于20世纪30年代，用 了二万多根钢丝缆绳组成。 旧金山金门大桥 53 内内容容 未来钢结构的发展方向未来钢结构的发展方向 钢结构的设计方法钢结构的设计方法 钢结构的特点和应用范围钢结构的特点和应用范围 钢结构在我国的发展概况钢结构在我国的发展概况 课程概要课程概要 一、什么是钢结构一、什么是钢结构 1）定义：）定义：钢结构是钢材经过设计、制作和安装而形成 的工程结构形式。 钢结构是钢材经过设计、制作和安装而形成 的工程结构形式。 2)钢结构与其它工程结构的异同2)钢结构与其它工程结构的异同 钢筋混凝土结构（钢 钢筋混凝土结构（钢-混凝土组合结构） 木结构（竹结构） 砌体结构 混凝土组合结构） 木结构（竹结构） 砌体结构 3 3)钢结构课与其它专业课之间的关系)钢结构课与其它专业课之间的关系 钢结构设计需要: 理论基础+工程经验 设计过程： 钢结构设计需要: 理论基础+工程经验 设计过程：整体结构整体结构分析分析结构力学结构力学为基础 单个 为基础 单个构件构件分析分析材料力学材料力学为基础为基础 连接连接分析分析结合工程实际结合工程实际 56 1. 轻质高强轻质高强