2009年7月14日星期二
高层建筑钢结构
高层建筑钢结构
学时：36
学分：2.0
考核方法：笔试主讲教师：张文元
哈尔滨工业大学土木工程学院
College of Civil Engineering, HIT
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高层建筑钢结构
1、概论
2、结构用钢
3、结构体系和布置
4、荷载和作用效应
5、结构分析
6、构件设计
7、节点设计
8、非结构构件设计9、防灾
10、案例与实践
主要内容：
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高层建筑钢结构1、陈富生等，高层建筑钢结构设计，中国建筑工业出版
社，2004
2、刘大海等，高楼钢结构设计，中国建筑工业出版社，
2003
2、行业标准，高层民用建筑钢结构技术规程，JGJ99-98，中国建筑工业出版社，1998
3、Bungale S. Taranth, Steel, Conctete, &Composite Design
of Tall Buildings, McGraw-Hill, 1998(已有中文译本)4、李国强，多高层建筑钢结构设计，中国建筑工业出版
社，2004
5、F. 哈特等，钢结构建筑资料集，中国建筑工业出版
社，2000
主要参考书：
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高层建筑钢结构
城市化进程加速、人口集中、低价飞
涨，节约用地成为关键；
缩短道路和管线设施长度，节约城市基础设施总投资；
改善城市面貌，体现经济实力和技术水平，成为地标性建筑。
1.1 高层建筑的发展背景
1 概论
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高层建筑钢结构
1）高层建筑的定义
联合国教科文组织世界高层委员会1972年将9层及9层
以上的建筑定义为高层建筑，并分成4类：第一类9～16层（最高50m 俗称小高层）第二类17～25层（最高75m 俗称中高层）第三类26～40层（最高100m 俗称高层）
第四类40层以上（高度100m 以上，称超高层）1.2 钢结构在高层建筑中的地位
高层建筑
我国《高层民用建筑设计防火规范》GB50045-95规定：
≥10层的居住建筑
≥24m 且2层以上的民用建筑
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高层建筑钢结构
我国《钢筋混凝土高层建筑结构设计与施工规程》
JGJ3-91规定≥8层为高层。
主要考虑目前登高消防车的供水高度仅为24m
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高层建筑钢结构2）高层钢结构的地位
1990年统计世界最高的90幢高层建筑中
钢结构(S) 51座56.6％钢-砼混合结构(M) 25座27.8％钢筋砼结构(RC) 14座15.6％ 1998年统计世界最高的28幢建筑中
钢结构(S) 14座50.0％钢-砼混合结构(M) 8座28.6％钢筋砼结构(RC) 6座
21.4％
84.4％
78.6％
国内近15年最高的29幢高层建筑中
钢结构及钢-砼混合结构占2/3，以钢-砼混合结构为主。
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高层建筑钢结构
3）高层钢结构的优势
自重轻，减少地震作用和运输量，便于地基处理
结构所占面积少，可增加使用面积
S 较M 可增加2～3％S 较RC 可增加4～6％
工厂化程度高，施工周期短，早投产、早受益、早
回收
综合经济指标显示：
钢结构最适于高层和超高层建筑
绿色环保、可持续发展
15层以上的高层钢结构造价可达到与混凝土持平，综合造价可超过混凝土
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高层建筑钢结构
全钢结构体系
1.3 高层钢结构体系介绍
?平面框架15～30层?平面框架-支撑结构40～60层?等效筒体结构50～65层?高效筒体结构65～110层(框筒、筒中筒、成束筒)?
巨型结构65～110层以上
(巨型框架、巨型桁架、巨型悬挂、巨型分离式)
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高层建筑钢结构
不同结构体系的对比
框架结构
框架支撑或框架剪力墙
部分筒体
筒体结构
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混合结构体系
?钢筋砼内筒＋外围钢框架?钢筋砼剪力墙＋钢框架?钢管砼结构?
钢骨砼结构
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高层建筑钢结构
1）国外的发展
1.4 高层钢结构在国内外的发展
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形成期西方工业革命时期，铁钢开始用于建筑1872年法国巴黎Menier 巧克力厂采用了钢框架结构
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高层建筑钢结构
1885年美国芝加哥建成了Home Insurance 大楼，开始建成10层，后又追加了2层的钢梁、生铁柱框架
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高层建筑钢结构
?
发展期
20世纪初，技术进步加速，电梯技术的完善。
1931年纽约建成381m(102层)的帝国大厦，钢框架结构，206Kg/m 2, 雄踞世界第一高40多年。
Empire state building
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高层建筑钢结构
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繁荣期
1945年二次大战后，高层在美欧等西方国家快速发展，其中以美国最具代表性
芝加哥Sears 大厦，109层443米，用钢量161Kg/m 2，1974年建成。Sears Tower 成束筒体系。
Sears
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高层建筑钢结构
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高层建筑钢结构
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高层建筑钢结构
纽约世界贸易中心双塔楼，110层412米，用钢量
186Kg/m 2，1973年建成，2001年9月11日被撞倒塌。框筒结构体系。
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高层建筑钢结构
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高层建筑钢结构
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高层建筑钢结构
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高层建筑钢结构
芝加哥Jhon Hancock 大厦，100层344米，用钢量145Kg/m 2，1969年建成。大型支撑框筒体系。
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高层建筑钢结构
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近期发展
目前欧洲最高建筑为德国法兰克福商业银行新大楼，地上63层，高298.7米。平面呈圆角三角形，1997年5月竣工。
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高层建筑钢结构
日本最高建筑为横滨里程碑(Land Mark)大厦，73层，高296米，1993年建成。
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高层建筑钢结构2009年7月14日星期二
高层建筑钢结构
马来西亚号称世界第一高楼的吉隆坡石油双塔，88层450米，1996年建成。实际上没有Sears 大厦高。
z 采用钢-砼混合结构z
采用钢梁和压型钢板组合楼盖,C40砼
z 钢砼内筒23m ×23m z
外筒直径46m ，由16根钢砼柱组成,C80砼
z
41~42层处,58m 跨钢天桥
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高层建筑钢结构
世界第一高的比较
Twin towers
Sears
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高层建筑钢结构
迪拜塔成为世界最高建筑目前高度近1000米(2009/1/5)
超过了高度为６２８．９米的美国北达科他州ＫＶＬＹ－ＴＶ电视发射塔，从而成为世界最高建筑。ＫＶＬＹ－ＴＶ电视发射塔自１９６３年以来保持着世界最高牵索建筑纪录。迪拜塔于２００４年９月动工。为防止竞争者超越，艾马尔公司一直将迪拜塔的最终高度作为商业机密而不予公布。预计1073米，耗资数十亿美元。更令人不可思议的是，全球有4个号称高于千米的“待建大楼”，全部位于中东：科威特2005年策划建一座1001米高的“丝绸城”；巴林于2006年提出要建1022米高的“穆尔詹塔”；2007年3月迪拜“纳克希尔”公司宣布，计划在迪拜建一座高达1200米的“Al-Burj塔”；
2008年2月，沙特亲王阿勒瓦利德掌控的帝国控股公司计划建设1600米的“英里塔”(MileHighTower )，预计投资百亿美元，比台北101高出1000多米，比在建的“迪拜塔”高出800米。
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高层建筑钢结构
美国设计了Miglin Beitler 塔楼，为混合结构，下125层，高453米，为高强砼结构，砼强度C70～C100，上156米为钢结构塔楼，总高度609米。
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未来的空中城市设计
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高层建筑钢结构
美国还提出了高850米的Erewhon 中心的设想，系大型支撑结构体系，刚度甚大，周期仅为10s 。
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高层建筑钢结构
莫斯科水晶岛
福斯特建筑事务所刚刚获得设计许可，在一半岛上建造。高457米，可供3万人居住，同时拥有3000个酒店房间，设有电影院、剧院、购物中心、健身中心和容纳500名学生的国际学校。
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高层建筑钢结构
福斯特建筑事务所的水晶岛(Crystal Island)项目日前刚刚从莫斯科当局获得初步设计许可，将在离克林姆林只有4英里半的纳加蒂诺半岛上建造。水晶岛高1500英尺(约合457米)，是一座实现自给自足的城市，占地面积0.96平方英里，是美国国防部所在地五角大楼的4倍，将拥有多种用途。这座巨型建筑物有900套公寓，可供3万人居住，同时还拥有3000个酒店房间，设有电影院、剧院、购物中心、健身中心和容纳500名学生的国际学校。从980英尺(约合300米)高的观景平台俯瞰，游客可以看到莫斯科大街小巷。建成后，莫斯科水晶岛将拥有世界上最大的中庭之一，这个中庭将在夏季开放，届时可以调节大楼内500英里高处公共空间的温度。
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高层建筑钢结构
高800米的DIB-200动力智能大厦
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高层建筑钢结构
高800米的东京千年塔(Millenuium tower)
高约840米，170层，外观呈圆锥形，1989年是由福斯特建筑事务所提出，占地0.4平方英里，用于商业和居住，可容纳6万人。每隔13层都设有一个交通中转站，公交系统连接这些交通枢纽。千年塔的风力涡轮机和安装在上层的太阳能电池板可以为整栋建筑提供可持续能源，是目前提出的最环保的城市设计方案之一。
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高层建筑钢结构
日本东京千年塔高2755英尺(约合840米)，外观呈现圆锥形，1989年是由福斯特建筑事务所最早提出，用以解决东京开发用地短缺和人口过剩问题。按计划，千年塔(Millennium Tower)将建在距东京湾1.2英里处的海岸边，有170层楼那么高，占地面积0.4平方英里，可用于商业和居住。千年塔可以容纳6万人，有一条高速地铁网，每次载客量为160人，保证当地居民正常出行。千年塔每隔13层都设有一个交通中转站，公交系统连接这些交通枢纽，乘客可在这些中转站上下车，或转乘电梯和移动人行道。千年塔的风力涡轮机和安装在上层的太阳能电池板可以为整栋建筑提供可持续能源，是目前提出的最环保的理想城市设计方案之一。
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高层建筑钢结构
东京空中之城1000
约1000米高，自给自足，1989年提出，以恢复东京的绿地。由14个玻璃层保护的平台构成，占地面积3.1平方英里，拥有大片绿色空间。多种用途，容纳居民3.6万，工人10万，有学校、商场、建影院等。使用新一代三层电梯，从底层到顶层只需2分钟。或许会成为世界上第一个生态城市。
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高层建筑钢结构
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高层建筑钢结构
空中之城1000(Sky City 1000)是一座3280英尺(约合1000米)高的城市，整座城市可以实现自给自足，最早在1989年由Takenaka公司提出，以帮助恢复东京城市交通拥堵地区的绿地。如果Takenaka公司解决东京交通问题的方案最终通过，我们也许会看到一座完全符合构想的城市在东京拔地而起。空中之城1000由14个玻璃层保护的平台构成，占地面积达到3.1平方英里，将拥有大片的绿色空间。
整幢大楼拥有多种用途，可容纳常驻居民3.6万，工人10万，并有广阔空间可供办学校、开商场、建影院等。目前新一代三层电梯正在研发之中，将成为空中之城1000运输系统的支柱，人们从底层到顶层只需短短2分钟。理论上，空中之城1000可以将土地重新回收利用变成绿化空间，缓解人们经常在东京看到的高温状况。目前，这一项目尚处于提议阶段，但东京当局对其相当重视。空中之城1000或许会成为世界上第一个生态城市。
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高层建筑钢结构
高2001米的空中大都会2009年7月14日星期二
高层建筑钢结构
东京清水TRY 2004巨城金字塔
高度是埃及吉萨大金字塔的12倍，约2003米，占地3平方英里。共有8层，每层都由几个更小的金字塔构成，总面积达34平方英里，一至四层用于住宿和商业活动，五至八层休闲和娱乐场所。
可容75万人，通过55个交通枢纽将整个城市连成一片，交通快捷。实现了零碳排放，外立面覆盖光电涂层，将阳光转换为电。
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高层建筑钢结构
这座“空中城市”的规模简直令人难以置信。如果建成，东京清水TRY 2004巨城金字塔的高度是埃及吉萨大金字塔的12倍。高6574英尺(约合2003米)，占地面积3平方英里。整座建筑共有8层，相互堆叠而成，总面积估计达到34平方英里，每一层都由几个更小的金字塔构成，每个大概相当于拉斯维加斯卢克索酒店那么大，一至四层专门用于住宿和商业活动，五至八层用于休闲和娱乐等社交场所。
清水“空中城市”可容纳75万人，相当于东京1200万总人口的16分之一。解决那么多人的出行问题是一个巨大挑战，不过，便捷的交通运输系统以及快速移动的人行道和电梯网，通过55个交通枢纽将整个城市连成一片，不仅实现了零碳排放，还有效解决了居民出行问题。这座超级结构的外立面覆盖光电涂层，可以将阳光转换为电，从而为更为绿色的城市作出了贡献。
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高层建筑钢结构
东京X-Seed 4000
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高层建筑钢结构
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高层建筑钢结构
X-Seed 4000摩天巨塔是一个建筑学构想，最早于1995年提出，当时的初衷是吸引外界对提出这一宏伟蓝图的设计者的关注。尽管如此，我们仍认为X-Seed 4000堪称非凡的建筑设计，即便它可能永远地停留在绘图板上，无法成为现实。X-Seed 4000摩天巨塔楼高13,123英尺(约合4000米)，即便是富士山也在它面前黯然失色。富士山的标志性外形向来被建筑师们誉为给他们的创作灵感来源。
这座超级结构造价1万亿美元，形似帐篷由巨柱支撑，每根柱子都可以住人。X-Seed 4000摩天巨塔共有800个楼层，占地空间为26平方英里，可以让50万至100万人在此安居乐业。当然，我们还需要开发出各种各样的技术，才能让这种停留于绘图板上的庞大计划成真，这个建设项目包括新一代便捷交通运输网、高速电梯和一套可以减缓整幢大楼内温度、风速和气压等巨大波动的系统。
X-Seed 4000的能量供应完全来自于太阳能，不过目前尚不清楚太阳能是由覆盖于外立面的光电板产生，还是来自于新一代薄膜太阳能电池板。大楼内部确实会遵循的人类与自然和谐共存的建筑原则；正如上图所示，楼内不缺乏绿色植物。问题是有谁愿意长年生活在2.5英里高的庞大建筑物的阴影下面？
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高层建筑钢结构
日本的超高层建筑构想如下
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高层建筑钢结构
旧金山终极塔楼
由美籍华裔建筑规划师崔悦君(Eugene Tsui)提出。高2英里，以应对旧金山人口激增问题。基座直径1830米，共53平方英里的空间，500层，巨大圆锥体。立面安装太阳能吸收板和风力涡轮机，并采用“大气能量转换”技术，利用楼顶和楼底之间的压差发电，提供常年稳定的能源，对环境不会造成任何破坏。高速电梯10分钟就可到顶层。
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高层建筑钢结构
美籍华裔建筑师、城市和区域规划师崔悦君(Eugene Tsui)以他对于未来派巨型建筑体的热情而著称。崔悦君设计的终极塔楼高(Ultima Tower)2英里，可以应对寸土寸金的旧金山的人口激增问题。设计构想中的终极塔楼有一个直径6000英尺(约合1830米)的基座，覆盖总共53平方英里的空间，有500层楼那么高，从远处望去，就像一个巨大的圆锥体。崔悦君的“终极塔楼”展示了一个能容纳100万人口的垂直城市的设计构想，满足甚至超越了之前任何类似的设计方案。
终极塔楼的外立面安装太阳能吸收板和风力涡轮机，并采用一种称为“大气能量转换”的技术，利用楼顶和楼底之间的压差发电，为这座未来派巨型建筑提供常年稳定的能源，同时对环境不会造成任何破坏。一旦建成，终极塔楼在100至165英尺高的楼层设有开放的绿化空间，特有的叠层设计使人身处这样的高度时，有一种开阔、敞亮的感觉。值得一提的是，尽管终极塔楼高达数千米，使用高速电梯，客人用不了10分钟就可以从楼底升到顶层。
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高层建筑钢结构
思考问题：
z
交通空间浪费
z
结构防灾
z
是否越高越好？
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高层建筑钢结构
2）国内的发展
?
解放前高层钢结构建筑甚少，最高的是1934年在上海建成的上海国际饭店，22层，高82.5米。
?
中国大陆自20世纪80年代中期起步修建高层钢结构，先后在上海、北京、深圳、广州、大连、厦门、沈阳、天津等地建造了数十幢高层钢结构建筑。
?
近期随着我国经济的持续增长，在全国各地都有较快发展。
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高层建筑钢结构
国内目前最高的为上海金贸大厦，88层，高421米
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高层建筑钢结构
国内第二高的为深圳地王大厦，81层，高384米
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高层建筑钢结构
深圳赛格广场是国内最高的采用钢管砼结构的高层建筑，72层，高292米。
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高层建筑钢结构目前在建或刚建成的高层钢结构见下表
工程名称高度(层数) 总建筑面积
主要结构体系
总用钢量
设计单位
施工单位
上海环球金融中心492m (B3+101) 25.3万m 2 框筒（巨型框架＋混凝土核心筒） 6.5万t
海华东建筑设计研究院 建升和钢结
构公司
武汉国际证券大厦338 (68) 13.2万m 2 外钢管混凝土框架＋内部框架支撑筒体 1.74万t 武汉市建筑设计院 杭萧钢构上海世贸
广场 333 (B3+60)
17万m 2
框筒(混凝土筒体+钢结构外框架) 0.85万t 上海现代化建筑设计(集团)有限公司 上海建工沪宁钢机中国国际
贸易中心
3期 330m (B3+74)
19.2万m 2
筒中筒（SRC 柱＋钢梁组成外框筒；SRC 柱＋钢梁＋支撑组成内筒）
4.2万t 奥雅纳(香港)工程
顾问，中冶京城工程技术有限公司(原北京钢铁设计院) 北京电视中心
236.4
(41) 18.9万m 2 地下部分钢骨砼结构、
地上部分巨型框架结构体系
3.5万t
北京市建筑设计研
究院、日建设计、国家广播电影电视总局设计院
北京建工沪宁钢机中央电视台新台址
230 (51) 55万m 2
巨型结构体系(悬挑70m) 10.08万t ARUP
北京中关
村金融中
心
150
(39)
6.93万m 2 钢框架-支撑体系 1.16万t 中国建筑设计院 北京中铁建设有限公司，沪宁钢机 2009年7月14日星期二
高层建筑钢结构
?上海环球金融中心
主楼建筑面积：25.3万m 2。
总用钢量：65000t 。
建筑规模：主体建筑物高492米,地上101层，地下3层。
结构形式为同时采用三种体系：a 、巨型柱、巨型斜撑和带状桁架组成的巨型结构；b 、钢筋混凝土的核心筒；c 、构成核心筒和巨型柱之间相互作用的伸臂桁架。
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高层建筑钢结构
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高层建筑钢结构
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高层建筑钢结构
伸臂桁架和带状桁架
B3~56层核心筒
56~78层核心筒
77~90层核心筒
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高层建筑钢结构
?武汉国际证券大厦
建筑面积：1390万m 2 。高度：338 m ；层数：68
总用钢量：17400t 。结构形式：
外钢管混凝土框架＋内部框架支撑筒体
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高层建筑钢结构
?上海世贸广场
建筑面积：17万m 2。总用钢量：8500t 。建筑规模：
主体建筑物高246米,桅杆顶333米；地上60层，地下3层。结构形式：
框筒结构（混凝土筒体＋钢结构外框架）。施工单位：
沪宁钢机（参加）
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高层建筑钢结构
?中国国际贸易中心3期
建筑规模：
地上74层，地下三层，总高330m ，总建筑面积192000m 2；
标准层尺寸：53.3×53.3。结构类型：(筒中筒)
SRC 柱＋钢梁组成外框筒；
SRC 柱＋钢梁＋支撑组成内筒；
在28～30层和55～57层处设有两道伸臂桁架连接内外筒。柱距：
底部11.2m ，中部4.2m(办公层)，上部5.6m (宾馆层) 。钢材：
大部分钢柱Q390－Z25，梁Q345；总重为42000t.
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高层建筑钢结构周边框架三维示意图核心筒三维示意图立面图
2009年7月14日星期二
高层建筑钢结构
腰桁架和伸臂桁架
2009年7月14日星期二
高层建筑钢结构
主楼二十八层平面图
2009年7月14日星期二
高层建筑钢结构
?北京电视中心
建筑面积：18.9万m 2。总用钢量：35000t 。建筑规模：主体建筑物高236.4米,最高层数41层。
平面尺寸：67m ×61m 。结构形式：地下部分钢骨砼结构、地上部分巨型框架结构体系。整体结构在建筑物的四角上布置四个“L 型”巨型柱，巨型柱之间用钢梁与巨型钢桁架相连。
2009年7月14日星期二
高层建筑钢结构整体建筑形式是由四个“L”型复合矩形钢柱。箱形钢柱：板厚80mm ，最大截面800×800；H 型钢柱：板厚80mm ，最大截面800×800；圆形钢管柱：板厚60mm ，直径1000mm ；
矩形桁架：板厚60mm ，截面1000×600×60；材质：Q345CZ15，用钢量39000吨。
2009年7月14日星期二
高层建筑钢结构
北京电视中心安装现场
2009年7月14日星期二
高层建筑钢结构
复杂箱形柱
2009年7月14日星期二
高层建筑钢结构
北京电视中心：钢管柱轴测图
2009年7月14日星期二高层建筑钢结构
北京电视中心：箱型钢柱轴测图
2009年7月14日星期二
高层建筑钢结构
北京电视中心：H 型钢柱轴测图
2009年7月14日星期二
高层建筑钢结构
桁架整体预拼装布置图
桁架最大板厚60mm 、截面H1000*600*40*60
2009年7月14日星期二
高层建筑钢结构
?中央电视台新台址
建设规模：总建筑面积约55万平方米，主楼建筑面积约38万平方米
总投资预算：50亿元人民币用钢量：12万吨钢材：Q420D 、Q460D 特点：倾斜：整体双向倾斜6度
双挑：为70米和60米
最厚钢板：135mm
2009年7月14日星期二
高层建筑钢结构
存在问题：
1.建筑物出现3维结构体不稳定问题和整体抗震问题
2.基础重力抗倾覆问题
3.超长悬挑竖向抗震问题
4.抗风力乱流问题
5.抗击恐怖活动的结构安全度问题
6. 施工难度大(焊接、反变形等)
2009年7月14日星期二
高层建筑钢结构
结构平面图
2009年7月14日星期二
高层建筑钢结构
?北京中关村金融中心
2009年7月14日星期二
高层建筑钢结构
世界第一幢双曲面超高层建筑，39层，用钢量11600吨。结构形式：四层一折线箱形钢柱，箱形柱截面650×650，板厚70－80mm ，最厚100mm 。材料：70—100mm 选用的舞阳钢厂Q345CGJZ15，≤60mm 选用武汉钢铁公司Q345CJZ15、Q345B-JZ15高层建筑用钢。结构形式：钢框架-支撑体系
2009年7月14日星期二
高层建筑钢结构
北京中关村金融中心安装现场
2009年7月14日星期二
高层建筑钢结构
北京中关村金融中心安装现场
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高层建筑钢结构
北京中关村金融中心安装现场
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高层建筑钢结构
箱型柱最大板厚100㎜，截面650*650
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高层建筑钢结构
?上海中心大厦（计划中）
上海中心大厦的建筑结构高度确定为565.6米(原公布为580米)，但其总高度将达到632米有龙形方案和尖顶型两种近期开工，并有望于2013年竣工
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高层建筑钢结构
中标的龙型方案，来自美国GENSLER事务所，建筑外观宛如一条盘旋升腾的巨龙，“龙尾”在大厦顶部盘旋上翘，“其优势在于顶端可以借由天线，进一步攀高”
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高层建筑钢结构
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香港地区是我国高层建筑比较集中的地区，由于不考虑地震，高层以钢筋砼为主，少数采用钢结构。钢结构建筑中，1990年建成的中银大厦70层，高315米，为大型支撑结构。
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高层建筑钢结构
1987年建成的汇丰银行也很有特色，地上43层，高178.8米，为巨型悬挂结构
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高层建筑钢结构
目前香港最高的建筑物为：香港国际金融中心
2003年7月落成高420米，共88层6层地下室,埋深38m 建筑平面48m ×48m 总投资30美元
混凝土：112,000m 3钢筋：18,000t 钢：28,000t
结构方案：超大型结构柱和多个悬臂梁结构组成的结构框架，只有中心结构和8根位于结构外沿的SRC柱，每边的2根柱距离24m，营造出无柱空间的效果。
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高层建筑钢结构
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台湾地区位于地震高发区，近年来高层钢结构逐年增多，其中以台北101层的国际金融中心为最高，达到508米。
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高雄市T&C 大厦，85层，高347.45米。
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超群大厦
Bionic Tower垂直城市，引起了高人口密度的香港和上海两地的浓厚兴趣。高约1200米、300层，总面积达0.8平方英里。将建在一个和内陆相连的，面积约为0.4平方英里的人工岛上，让10万人在此安居乐业。
造价会是多少呢？答案是150亿美元。
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高层建筑钢结构
超群大厦(Bionic Tower)是一个垂直城市的设计构想，引起了香港和上海两地的浓厚兴趣，这两座城市的人口密度都相当高。如果这一设计方案最终通过，那么将有一座高3950英尺(约合1200米)、内部总面积达0.8平方英里的摩天建筑在香港或是上海的土地上拔地而起。超群大厦有300层楼那么高，将建在一个和内陆相连的，面积约为0.4平方英里的人工岛上，让10万人在此安居乐业。香港和上海都是世界上人口密度最高的区域，超群大厦建在这种城市，造价会是多少呢？答案是150亿美元。
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3）今后的发展趋势
单体建筑的发展趋势：
z 构件立体化z 布置周边化z 结构支撑化
z 体形圆锥化或变截面棱柱化
z 材料高强化z 结构巨型化z 外墙蒙皮化z
结构智能化
巨型结构的发展趋势：
z 分离整体式结构z
空中城市
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1）高钢的优缺点
1.5 高层钢结构的技术经济分析
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优点
承载能力高，自重轻，结构所占面积和空间小，抗震性能好，工厂化程度高，建设周期短，钢材可回收，对环境污染小。
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缺点
钢材的抗火性能差，用钢量稍大，造价偏高。
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2）高钢的技术经济分析
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关于用钢量
高钢的用钢量随技术进步在降低113
139
平均
13816343层以上9714431~4210311020~30Kg/m 2Kg/m 2层数1966年以后1965年以前国外2009年7月14日星期二
高层建筑钢结构
我国：
90年代以前建成的11栋钢结构建筑(26~53层)，用钢量为95～160Kg/m 2，平均128Kg/m 2。
同期9栋钢砼(18~62层)，用钢量为68～120Kg/m 2，平均91Kg/m 2。
通过采用轻质围护材料，先进结构体系，用钢量还会进一步下降。
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关于造价
工程造价工程总造价50~70%
动迁费征地费30~50%
工程造价
结构造价30%
装修费设备费
70%结构造价
60~70%
上部结构造价基础造价30~40%
8~15%上部结
构造价
工程总造价上部高层钢结构的造价一般为高层钢筋砼结构造价的1.5～2.0倍，因此钢结构较钢砼结构的差价约为工程总投资的4～8％。
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这一差价可由下述4项节约来弥补：
?减轻结构自重
钢砼标准层自重约为1.3～1.8t/m 2
钢结构标准层自重约为1.0t /m 2
可同时减少地震作用和基础费用?节约建筑物面积
建筑物面积/总面积＝故钢结构可较钢砼结构增加使用面积4～6％?缩短施工周期
钢结构较钢砼结构缩短周期20～50％?回收效率高，成本低
考虑以上4项带来的附加效益，高层钢结构的综合经济效益高于钢砼结构。
自重减少1/3~1/2
钢结构≈3％
混合结构≈3.5～4％
钢砼结构≈7～9％
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3）高层钢结构的适用范围
?公共建筑，商业建筑，多层工业建筑，住宅等。?
特别适用于40层以上的超高层建筑，烈度为8度及以上地震区的高层建筑和软弱地基上的高层建筑。?
近年来多层和小高层住宅也已开始采用钢结构，形式喜人。如试点工程：天津市梨园小区等。
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1.6 高层建筑设计中的问题
?要求外形美观，平面空间划分合理，能与环境相协调?对结构的安全和稳定性有更高的要求?对防火要求更高
?要有良好的垂直交通，尤其是电梯?要按建筑电气设计技术进行防雷设计?要保证水电的供应
?要采用现代化的施工机械设备和先进的施工技术?
要求的投资较大
高层建筑施工有哪些特点？ 在当今建筑领域，超高层建筑比比皆是，按照规范的定义，建筑高度超过100m的建筑物就属于超高层建筑。如由深圳分公司施工的诺德中心、新世界中心、重庆国际大厦工程等。超高层建筑除了高度高以外，在施工过程中还有以下特点，本文将作一简述。（1）超高层基础采用深基础。由于建筑高，体量大，支撑高层的地基必须达到足够的强度，所以多采用深基础，持力层嵌入微风化岩层。（2）超高层地下室地下室深、层数多、面积大。一是要满足建筑功能方面的要求，比如人防面积、停车位数量等；二是要解决在施工过程中的结构抗浮问题。（3）超高层结构结构形式多为混合型。如型钢砼、钢管砼、钢钢砼结构或全钢结。它们的共同特点是：施工简便、工期短、结构性能好且大大节约建筑材料，目前已成为超高层建筑群最为实用和主要的结构形式。（4）超高层装饰工程装饰富于变化，工程量大，技术含量高、要求高。超高层建筑的装饰工程的安全性功能尤其重要，抗风压，风、水、气的密闭性要求高。（5）建筑功能复杂，子系统多，安装工程工程量大，要求精度高。（6）新技术、新材料、新工艺大量采用。针对超高层建筑的特点，在施工中应当采取如下对策。 1 施工技术必须有新突破超高层建筑绝不仅简单是建筑楼层数量上的叠加、施工的延长，而在施工技术方面必须注入新的元素，必须有新突破。（1）深基础施工技术。根据地质条件，深基础一般采用大直径人工挖孔桩，冲（钻）孔灌注桩，预制混凝土管桩或预制钢管桩，为一种或两种同时采用。对于施工总承包来说，按照设计的桩类型进行施工，主要考虑的是技术能力、设备能力、安全和质量控制能力。工程总承包项目就需要考虑成本因素以及获得这些能力的难易程度。（2）大基坑土方开挖和支护技术。按照我国现行的政策和建筑本身的需要，超高层建筑必然有一个超大、超深的地下室结构部分，这部分工程施工的最大难点在于土方开挖和基坑支护。超高层建筑一般在城市的主要路段，场地狭窄，周围环境复杂而且重要。土方开挖的方案至少应该解决以下几个问题：①进出土路线的选择。②挖运土方设备数量和性能的选择以及进退场安排。③最后土方的挖、运的具体措施。④基坑支护技术的优化和周围环境建（构）筑物以及基坑边坡的变形监测。⑤土方开挖和基坑支护，乃至桩基础施工的配合。（3）降水排水措施在超高层建筑施工中的作用很重要，它主要体现在以下几个方面：①土方工程开挖期间的降水——为土方开挖创造条件。②主体结构施工期间保持降水，减轻地下水浮力，保证施工期间的结构安全。③合理、科学地选择降水方案还应与回灌补水方案相结合，保证周边环境的安全和正常使用。④降水方案还应有对应的防水处理措施解决结构后置的缺陷问题。 ⑤最好能达到循环或有效使用废水的效果，从而降低工程成本。（4）混合结构施工技术。钢结构制作和安装技术以及钢结构与钢筋混凝土结构的结合处理、控制等，都要因设备配备和现场特点，发挥企业的自身优势，回避自身的技术不足。（5）设计总集成或综合布线十分重要。随着总承包模式的出现，或者是总包管理，建设单位更多地对总包企业提出了审核或设计综合布线系统图的要求（在港资、外资的项目尤其如此）。综合布线的重要性在于可以减少施工中的“打架”现象，减少安装期间的大量剔凿、改线、修补，有效地控制工期和成本计划。2 施工组织要有新思维超高层建筑的竖向跨度非常大，在施工组织中首要解决垂直运输效率的问题。利用有限的机械设备解决庞大的人员、材料的上下，怎么样才能做到有序并且有效？（1）合理配置大型机械设备。要核算现场人员流量，在施工高峰期有多少人需要乘电梯到达现场，全部输送完需要多少时间。结合工期计划，核算和分析需要使用人货电梯运输的原材料、周转材料、成品、半成品的总用量以及周转率要求，核算工作时间。在此基础上，合理确定塔吊、人 2 货电梯的规格型号和数量；选择混凝土输送泵的性能和数量。在实际中，超过150m的建筑应考虑布置一台高速施工电梯和一台普通施工电梯，分别服务不同的施工区域。应选用一次泵送到位的混凝土输送泵，油泵和电泵均要配备。塔吊的性能和布置不仅要满足钢筋、模板、钢管等材料运输，而且必须考虑钢结构件的吊装和安装需要。慎密规划，紧贴实际，科学统筹大型机械平面布置。分析现场条
浅谈我国高层建筑钢结构现状和发展 摘要：近些年，我国经济飞速发展，人们对生产和生活水平的有了的较高的要求。这就给钢结构带来了巨大的机遇和挑战。在我国钢结构起步比较晚，但是我国钢结构发展迅速。随着经济的发展，社会对钢结构提出的要求越来越高。 关键词：钢结构优势钢结构现状发展 1高层建筑钢结构的优势 钢材的种类比较多，其主要是含铁和碳，碳的含量影响着钢材的韧性。我国钢建筑起步晚，它的建造规模、数量与我国整体经济实力是不相称的。钢固有的高抗压、施工速度快、延展性好、污染小，可以称得上是绿色环保建筑。钢结构建筑主要材料从国内采购，价格相对从国外采购的少，质量也有保证，加上钢的施工速度快，质量也有保证，导致我国钢结构建筑发展异常迅速。 1.1抗压、抗震延展性好 钢材的质量相对比较小，而韧性强面积大，所以能承担较大量的荷载，使其抗压能力比较强。由于采用了弯型钢构件做成的三角型屋架体系。构成了牢同的钢结构体系，发生地震时，房屋的地震作用可以减少一半，所以钢结构的建筑之所以有良好的抗震能力。在高烈度地震区，人们对房屋的抗震能力要求高，这种结构体系在那里得到充分的利用。另外，钢结构的延展性好，使部分构件易进入塑性，更能提高抗压抗震能力。 1.2施工速度较快 钢结构在施工过程中由于其有着较大的空间，所以施工起来非常的方便。如建造柱子时，工人可同时安装柱、框架及柱子进行装修，这样既减少了工作时间，又提高了工作效率。 1.3较高的质量 钢的构件一般是在工厂由专门的员工制造，加丁精度高，增加了制造钢的专业性。另外在工厂制造．减少了工地模板储运等作业时间及砂石堆放所需要的场地，这些都使得钢的质量得到很好的保证。 1.3使用中易改造而且污染小 钢结构建筑在使用中易接高，扩大楼面时割，变动的灵活性大，在进行房屋部分微调时，也减少了工人的工作，使用过程中很容易改造。其次钢结构可以重复利用，减少了矿产资源的开发，节约了社会资源。钢结构施工时，无粉尘污染，噪音小等特点使得钢结构的建筑成为了绿色环保性建筑，它的使用得到国
模拟试题一： 一、填空题（每空 1 分，共计 32） 1．钢结构防火常采用 的方法有 _________________ 答：涂防火漆、混凝土包裹 2．建筑钢材的主要性能指标有伸长率、屈服强度、抗拉强度、冷弯性能、 冲击韧性、Z 向收缩率，其中伸长率是衡量钢材 _______________________ 能力的指标； __________ 是衡量钢材抗层状撕裂能力的指标。 [ 点击查看答案 ] 答：塑性变形、 Z 向收缩率 3.高强度低合金钢的焊接性能可以通过 ______________________ 值来衡量。 [ 点击查看答案 ] 答：碳当量（ CE ） 4．钢材受三向同号拉应力 作用时， 即使三向应力绝对值很大， 甚至大大 超 过屈服点， 但两两应力 差值不大时， 材料不易进入 _____________________ 状态， 此时 发 生的破坏为 ____________ 破坏。 [ 点击查看答案 ] 答：塑性、脆性 5.在温度250 C 左右时，钢材的性能与在常温时相比较，强度更 _______________________ 、 塑性更 _________ 。 [ 点击查看答案 ] 答：高（好） 、差（坏） 6．Q235A 级 钢不 能用于主要焊接结 构， 原因 在于不 能保 证 _________________ o [ 点击查看答案 ]
[ 点击查看答案] 答：含碳量 7 、采用手工电弧焊，材料为Q345 的钢构件相焊接时，应选择型 焊条；材料为Q235 和Q345 的构件相焊接时，应选择____________________ 型焊条。 [ 点击查看答案] 答：E50、E43 8、板厚为t 宽度为b 的板采用对接焊缝连接，施焊时未设引弧板，则计算长度取为 _______________________ 。 [ 点击查看答案] 答：b-2t 9 、两钢板厚度分别为10mm 和16mm，采用双面T 型连接，手工焊，其最小焊脚尺寸可取__________ m m 。 [ 点击查看答案] 答：6 10 、承压型高强螺栓依靠_____________ 和____________ 共同传力，以 ___________ 为承载力的极限状态。 [ 点击查看答案] 答：摩擦阻力、栓杆、栓杆被剪断或板件被挤压破坏 11、普通螺栓连接受剪时的四种破坏形式为螺栓受剪破坏、___________________ 破坏、板件被冲剪破坏、板件被拉断破坏，其中板件被冲剪破坏是由于不满足构造要求而引起的。 [ 点击查看答案] 答：板件被挤压、端距（端距<2d0）
毕业设计（论文）题目钢结构七层住宅楼 专业土木工程 学号1093310211 学生周鹏 指导教师黄锰、张有闻、胡庆立 答辩日期2013年7月1~2号
摘要 钢结构住宅是目前我国重点推广的建设项目，是我国住宅工业化的发展方向，钢结构在多层住宅中的推广应用是非常有意义的。本设计为一多层钢结构住宅楼，进行了以下两部分的设计工作： 第一部分为建筑设计建筑设计是在总体规划的前提下，根据任务书的要求，综合考虑地基环境，使用功能，结构施工，材料设备，建筑设计及建筑艺术问题，解决建筑物的使用功能和空间的安排。依据建筑物的概念，建筑方针的原则，完成了拟建住宅楼以下几方面的设计：建筑布局，基本户型确定，空间组合设计，屋面设计及建筑立面设计等等。 第二部分为结构设计根据设计任务书的要求和《钢结构设计规范》的规定，本设计采用钢结构框架结构体系，结构设计由荷载计算框架结构的受力分析，计算和设计，楼板设计，楼梯设计和基础设计等组成。考虑风荷载对横向框架的影响，采用D值法计算内力。竖向荷载作用下，横向框架内力计算采用弯矩分配法计算，而内力组合比较了竖向荷载组合和竖向荷载与地震力组合时对框架梁、柱产生的不利影响，取两者中较大值对框架梁、柱进行截面设计。 第三部分为基础设计根据设计任务书的要求和《地基基础设计规范》的规定，本工程采用柱下独立基础，部分柱距较小的地方采用联合基础。基础设计主要依据上部结构形式，传至基础顶端的内力以及建筑地点地质条件，对本工程进行基础计算、基础布置以及地基沉降计算。 关键词：钢结构多层住宅建筑设计结构设计基础设计
Abstract The concrete frame living building is a kind of construction project that is energetically popularized by the country. It shows the direction of living building industrialization and it make sense the development. This design is for such a concrete frame building . The first part is the architectural design.The architectural design is on the premise of master plan, according to the request of book, considering the base environment synthetically, the function of use, the structure constructs, material equipment, architectural design and artistic question of the building , solve the function of use of the building and arrangement in the space. Whether according to concept design of building, principle policy of building,the design should finish the following aspects. The overall arrangement of the building , the elementary cell is designed, the public part is designed, the space is made up and designed, the roofing is designed, the elevation design of the building and building fire prevention and design etc.. The second part is structural design. Structural design is consisted by calculation of wind load ,design of frame, stair design, board design with the foundation designing etc. making up. Should build provide fortification against earthquake intensity 7 , antidetonation grade for being tertiary , consider horizontal earthquake function impact on horizontal frame and apply the method of for force calculate ,Vertical to load function, horizontal frame internal force calculate and adopt the method of to assign France, and internal force makee up vertical to is it make up and not vertical to load with earthquake strength setting a roof beam in place to frame. The third part based on the design according to the requirement of the design specification and code for design of building foundation "regulation, this project adopts the independent foundation under column, column spacing smaller place connected with the joint base. Foundation design main basis upper structure form, the foundation to the top of the internal force and construction site geological conditions, this project on the basis of calculation, foundation and foundation settlement calculation. Keywords: concrete frame living building; Multi-storey residential; the design of the Architecture;the design of the structure; the design of the foundation
高层建筑施工的特点 1、基础埋置深度深 在对高层建筑进行施工的过程中，为了确保高层建筑的安全性与稳定性，通常情况下，地基的埋置深度一般要超过高层建筑高度的1/12。如果是桩基，那么地基的埋置深度要超过建筑物高度的1/15，并且至少配备一层地下室。所以，在对高层建筑的地基深度进行处理的过程中，需要在地面以下5m;如果建筑物的高度过高，那么其地基埋置深度甚至超过20m。在地基施工过程中，如果地基越深，处理地基的复杂程度就会相应的增加。尤其是软土地基，可以选择的基础施工方案比较多，进而对造价和工期产生较大的影响。 2、建筑物高度高 高层建筑物比一般建筑要高很多，因此，在实际施工过程中会增加一定的技术难度。在高层建筑物中，高有两层含义，一是建筑物本身比较高，因此在实际施工的过程中，增加了施工的工作量。在高层建筑中，作业的项目比较多，比如高空材料的运输，高空建筑物的浇注等一些作业项目都增加了高空作业的难度。另一方面就是高层建筑的技术要求比较高，随着安全生产的不断开展，人们对安全生产的要求也越来越高，对建筑中的施工标准等方面有了新的规定。在高层建筑中，一般采用钢筋混凝土材料等材料进行修建，但是钢筋混凝土和普通材料的一些标准不同。因此，在实际施工的过程中容易出现一些问题，钢筋混凝土比一般材料的标准要高一些，这样才能满足高层建筑安全
的标准。 3、施工周期长 由于高层建筑物的技术难度要大，因而施工周期也比较长。同时在施工的过程中，难免会碰到一些比较恶劣的天气，比如雨季等，容易延长施工期。一般情况而言，高层建筑物的施工期为两年。因此，在实际施工的过程中，我们可以采用一些方法来缩短施工的工期，比如缩短结构，不同建筑物的结构是不同的。因此根据建筑物不同的结构，我们可以采用不同的施工方法来缩短施工期。 4、施工条件比较复杂 一般的城市而言，高层建筑物修建在城市的中心，在密集的建筑群中，用地比较紧张。因此，在实际施工的过程中，我们需要尽量缩短施工现场摆放的设备，一些材料的储备等。同时我们可以根据施工现场的条件，合理选择一些设备，比如利用一些商品化的产成品等。在施工的过程中，我们还需要保护建筑物周围的一些基本设施。一般在实际施工的过程中，采用挡土或者加固。特别是开挖基坑的时候，要保护周围的一些基础设施。
2009年7月14日星期二 高层建筑钢结构 高层建筑钢结构 学时：36 学分：2.0 考核方法：笔试主讲教师：张文元 哈尔滨工业大学土木工程学院 College of Civil Engineering, HIT 2009年7月14日星期二 高层建筑钢结构 1、概论 2、结构用钢 3、结构体系和布置 4、荷载和作用效应 5、结构分析 6、构件设计 7、节点设计 8、非结构构件设计9、防灾 10、案例与实践 主要内容： 2009年7月14日星期二 高层建筑钢结构1、陈富生等，高层建筑钢结构设计，中国建筑工业出版 社，2004 2、刘大海等，高楼钢结构设计，中国建筑工业出版社， 2003 2、行业标准，高层民用建筑钢结构技术规程，JGJ99-98，中国建筑工业出版社，1998 3、Bungale S. Taranth, Steel, Conctete, &Composite Design of Tall Buildings, McGraw-Hill, 1998(已有中文译本)4、李国强，多高层建筑钢结构设计，中国建筑工业出版 社，2004 5、F. 哈特等，钢结构建筑资料集，中国建筑工业出版 社，2000 主要参考书： 2009年7月14日星期二 高层建筑钢结构 城市化进程加速、人口集中、低价飞 涨，节约用地成为关键； 缩短道路和管线设施长度，节约城市基础设施总投资； 改善城市面貌，体现经济实力和技术水平，成为地标性建筑。 1.1 高层建筑的发展背景 1 概论 2009年7月14日星期二 高层建筑钢结构 1）高层建筑的定义 联合国教科文组织世界高层委员会1972年将9层及9层 以上的建筑定义为高层建筑，并分成4类：第一类9～16层（最高50m 俗称小高层）第二类17～25层（最高75m 俗称中高层）第三类26～40层（最高100m 俗称高层） 第四类40层以上（高度100m 以上，称超高层）1.2 钢结构在高层建筑中的地位 高层建筑 我国《高层民用建筑设计防火规范》GB50045-95规定： ≥10层的居住建筑 ≥24m 且2层以上的民用建筑 2009年7月14日星期二 高层建筑钢结构 我国《钢筋混凝土高层建筑结构设计与施工规程》 JGJ3-91规定≥8层为高层。 主要考虑目前登高消防车的供水高度仅为24m
高层建筑施工作业1 第1、2章 一、填空题 1、集水坑排水的特点是设置集水坑和排水沟，根据工程的不同特点具体有以下几种方法：（明沟与集水井排水）、（分层明沟排水）、（深层明沟排水）、（暗沟排水）和（利用工程设施排水）。 2、作为保证基坑开挖稳定的支护体系包括（挡墙）和（支撑）两部分。 3、钢板桩一般分为（槽钢）和（热轧锁口）两种。 4、当基坑深度较大，悬臂的挡墙在强度和变形方面不能满足要求时，即需增设支撑系统，支撑系统分为（基坑内支撑）和（基坑外支撑）两类。 5、根据墙体材料的特点，可以把地下连续墙分为以下三类，即（现浇墙）、（预制墙）和（预应力墙）。 6、钢筋混凝土地下连续墙施工方法通常都要经（挖槽）、（固壁）、（浇筑）和（联接）等工序才能建成。 7、钢筋混凝土地下连续墙施工与槽壁稳定有关的因素可以归纳为（泥浆）、（地质条件）和（施工）三个方面。 8、钢筋混凝土地下连续墙施工中清底的方法一般有（沉淀法）和（置换法）两种。 9、地下连续墙段间的接头一般分为（柔性接头）、（刚性接头）和（止水接头）。 10、逆做法施工又分为（全逆作）和（半逆作）两种方法。 二、选择题 1、某基坑土层由多层土组成，且中部夹有砂类土，其集水坑排水方式宜选用（B）。 A明沟与集水坑排水B分层明沟排水C深层明沟排水D暗沟排水 2、某基坑要求降低地下水位深度不小于10m，土层渗透系数K=24m/d，其井点排水方式家选用（B） A单层轻型井点B多层轻型井点C喷射井点D管井井点 3、机械开挖大型土方，基坑深度4m，开挖机械宜选用（B） A正铲挖土机B反铲挖土机C抓铲挖土机D挖空心思土机 4、下列对土方边坡稳定没有影响的是（C）。 A开挖深度B土质C开挖宽度D开挖方法 5、钢板桩一般分为（D）两类。 A槽型钢板和U型钢板桩B槽型钢板和T型钢板桩 C槽型钢板桩和T型钢板桩D槽型钢板桩和热轧锁扣钢板桩 6、由于钻孔灌注桩挡水效果差，帮有时将它与（B）组合使用，前者抗弯，后者挡水。 A钢板桩挡墙B深层搅拌水泥土桩C地下连续墙D环梁支护 7、由于（B）的挡水交果差，帮有时将它与深层搅拌水泥土桩组合使用，前者抗弯，后者挡水。 A钢板桩挡墙B钻孔灌注桩挡墙C地下连续墙D环梁支护 8、钢板桩的打设家采用（C）。 A轻锤重击B轻锤高击C重锤轻击D重锤低击 9、钢板桩施工中，由于钢板桩之间的连接采用铰接锁口，容易产生（A）现象。 A扭转B共连C水平伸长D倾斜 10、支撑的监测项目主要有（D） A侧压力、弯曲应力B轴力、变形C弯曲应力D弯曲应力、轴力 11、（D）刚度大，易于设置埋件，适合逆作法施工。
钢结构在高层建筑物中的应用 【摘要】文中从钢结构高层建筑物的发展过程，介绍了钢结构高层建筑物设计特点，包括钢结构建筑的“柔性”特点、钢结构建筑物“轻”的特点、钢结构的“宽敞”特点和钢结构建筑的设计思想；并对钢结构设计过程进行了探讨，提出我国钢结构在高层建筑中要体现时代的特色，促进我国建筑领域的发展。 【关键词】建筑设计；钢结构；设计特点；设计过程 高层钢结构一般是指六层以上(或30m以上)的建筑物，它主要采用型钢、钢板连接或焊接成构件，再经连接、焊接而成的结构体系。高层钢结构常用钢框架结构、钢框架―混凝土核心筒结构形式。后者在现代高层、超高层钢结构中应用较为广泛。中国的上海金茂大厦在世界各大高层建筑物排名第四名。它是具有中国传统风格的超高层建筑，是上海迈向21世纪的标志性建筑之一，由美国SOM 设计事务所主设计。1998年8月建成。占地236万平方米，建筑面积28.95万平方米。高420.5米，共有88层。金茂大厦充分体现了中国传统的文化与现代高新科技相融合的特点，它既是中国古老塔式建筑的延伸和发展，又是海派建筑风格在浦东的再现。 1.钢结构高层建筑物的设计特点 改革开放以来，高层建筑行业的发展最为时代标志，在城市建设的发展中独领风骚，这是源于钢结构的建筑具有很多独特之处。 1.1钢结构高层建筑的“柔性”特点 由于钢结构于混凝土结构的基础理论的区别，钢结构的设计思想与混凝土的结构设计思想不同，钢结构的设计思想是“柔性”的，为了充分的体现设计理念和设计师的创意，钢结构允许有变形存在，而这一点变形在混凝土结构中是根本不行的。因此，在钢结构设计过程中一定要将钢与其他材料的性质加以区分。充分考虑到钢材料的延展性和弹塑性，利用钢结构的变形性能，使钢结构建筑独具特色。同时钢结构还具有热导率比较大的特性，也存在明显的热变形。这些钢材料的特殊性质，可能会引起钢建筑物的变形，因此，必须采用科学的手段加以控制，消除建筑结构内部产生应力，避免使建筑物局部或者整体造成危害。 1.2钢结构高层建筑具有“轻”的特点 由于钢结构对荷载有敏感的反应。在采用钢结构建筑的设计中首先要选择强度高、质量轻的材料，尽可能的减轻建筑物整体的质量。严格控制钢结构建筑的荷重，这不仅仅是出于钢结构本身材料的性质才应该的考虑，同时建设成本的经济原因也是影响荷重的因素，与其他材料相比，同样是增加一个荷重，钢结构增加的费用是钢筋混凝土结构增加费用的15-20倍。钢结构建筑在装饰时往往选用玻璃幕墙、金属幕墙，除了美观的原因外，选择的原因还在于幕墙质量轻，与墙面相比，玻璃幕墙的质量只占砖墙的1/7，这可以极大控制钢结构建筑的荷重。 1.3钢结构高层建筑的“宽敞”特点 高层建筑在选用材料强度对比上，金属的强度要比混凝土强度大很多，合金的强度更高。由于材料强度越高，可承载的外力就越大，显然，钢结构建筑承受同样荷载的构件截面要小很多。从节约投资成本的角度考虑，由于钢的价格比混凝土要高很多，同样的荷载用钢量少就会使建筑成本更经济。同样的建筑面积，柱距的大小与柱子数量成反比。柱距数值越大，柱子所用的数量就越少。从经济性的角度出发，框架结构中一般选用10-15米的柱距。另外，在梁柱节点的设计
钢结构平台设计计算书 Prepared on 22 November 2020
哈尔滨工业大学（威海）土木工程钢结构课程设计计算书 姓名：田英鹏 学1 指导教师：钱宏亮 二零一五年七月 土木工程系
钢结构平台设计计算书 一、设计资料 某厂房内工作平台，平面尺寸为18×9m 2（平台板无开洞），台顶面标 高为 +，平台上均布荷载标准值为12kN/m 2，设计全钢工作平台。 二、结构形式 平面布置，主梁跨度9000mm ，次梁跨度6000mm ，次梁间距1500mm ，铺 板宽600mm ，长度1500mm ，铺板下设加劲肋，间距600mm 。共设8根柱。 图1 全钢平台结构布置图 三、铺板及其加劲肋设计与计算 1、铺板设计与计算 （1）铺板的设计 铺板采用mm 6厚带肋花纹钢板，钢材牌号为Q235，手工焊，选用E43 型焊条，钢材弹性模量25N/mm 102.06E ?=，钢材密度 33kg/mm 1085.7?=ρ。 （2）荷载计算 平台均布活荷载标准值： 212q m kN LK =
6mm 厚花纹钢板自重： 2D 0.46q m kN K = 恒荷载分项系数为，活荷载分项系数为。 均布荷载标准值： 2121246.0q m kN k =+= 均布荷载设计值： 235.174.1122.146.0q m kN k =?+?= （3）强度计算 花纹钢板0.25.26001500a b >==，取0.100α=，平台板单位宽度最大弯矩设计值为： （4）挠度计算 取520.110, 2.0610/E N mm β==? 设计满足强度和刚度要求。 2、加劲肋设计与计算 图2 加劲肋计算简图 （1）型号及尺寸选择 选用钢板尺寸680?—，钢材为Q235。加劲肋与铺板采用单面角焊缝，焊角尺寸6mm ，每焊150mm 长 度后跳开50mm 。此连接构造满足铺板与加 劲肋作为整体计算的条件。加劲肋的计算截面为图所示的T 形截面，铺板计算宽度为15t=180mm ，跨度为。 （2）荷载计算 加劲肋自重: m kN 003768.05.7866.008.0=?? 均布荷载标准值： m kN k 51.7003768.06.05.12q =+?= 均布荷载设计值： m kN d 455.1003768.02.16.035.17q =?+?= （3）内力计算 简支梁跨中最大弯矩设计值 支座处最大剪力设计值
高层建筑的施工特点 高层建筑的施工特点 工程量大、工序多、配合复杂 高层建筑的施工，土方、钢筋、模板、混凝土、砌筑、装修、设备管线安装等工程量都要增大，同时工序多，十多个专业工种交叉作业，组织配合十分复杂，同时，由于工程量大引起的对技术提出了更高的要求，比如大体积混凝土裂缝控制技术，粗钢筋连接技术、高强度等级混凝土技术，新型模板应用技术等。 施工准备工作量大 高层建筑体积、面积大，需用大量的各种材料、构配件和机具设备，品种繁多，采购量和运输量庞大。施工需用大量的专业工种、劳动力，需进行大量的人力、物力以及施工技术准备工作，以保证工程顺利进行，同时，由此引起的施工场地狭小一般都是施工难点，如何有效分配调整施工现场平面布置以保证施工顺利进行也可以考验施工企业现场管理水平。 施工周期长，工期紧 高层建筑单栋工期一般要经历2～4年，平均2年左右，结构工期一般为5～10d一层，短则3d一层，常常是两班或三班作业，工期长而紧，且需进行冬、雨期施工，为保证工程质量，应有特殊的施工技术措施，需要合理安排工序，才能缩短工期，减少费用，同时，还需制定一系列安全防范措施和预案以保证安全生产。
基础深、基坑支护和地基处理复杂 高层建筑基础一般较深，大多1～4层地下室，土方开挖、基坑支护、地基处理以及深层降水，安全和技术上都很困难复杂，直接影响着工期和造价，采用新技术较多，如逆作法、复合地基成套技术。 高处作业多，垂直运输量大 高层建筑一般为45～80m，甚至超过100m，高处作业多，垂直运输量大，施工中要解决好高空材料、制品、机具设备、人员的垂直运输，合理地选用各种垂直运输机械，妥善安排好材料、设备和工人的上下班及运输问题，用水、用电、通讯问题，甚至垃圾的处理等问题，以提高工效。 层数多、高度大、安全防护要求严 高层建筑层数多，高度大，一般施工场地较窄，常采取立体交叉作业、高处作业多，需要做好各种高空安全防护措施，通讯联络以及防水、防雷、防触电等。为保证施工操作和地面行人安全，不出各类安全事故，相应也要求增加安全措施费用。 结构装修、防水质量要求高，技术复杂 为保证结构的耐久性，美化城市环境，对高层建筑主体结构和建筑物立面装饰标准要求高；基础和地下室墙面、厨房、卫生间的管道和防水都要求不出现任何渗漏水，对土建、水、电、暖通、燃气、消防的材质和施工质量要求都相应提高，施工必须采用有效的技术措施来保证，特别是常采用大量的新技术、新工艺、新材料和新机具设备和各
一、填空题：(每空1分，共22分) 1、《建筑钢结构焊接技术规程》（JGJ－2002）推荐使用碳当量(或C E) 来衡量 低合金钢的焊接性能。 2、硫、磷、氮、氧和氢均为有害元素，其中磷和氮易引起 钢材的 低温冷脆。 3、影响结构疲劳寿命的最主要因素是构造状态、循环荷载和循环次 数。 4、钢材的机械性能指标为屈服强度、抗拉强度、伸长率、冷弯性 能、 Z向收缩率和冲击韧性。 5、主要焊接结构不能采用Q235 A 级钢，因含碳量不作交货条件，无法 保证含 碳量。 6、将一块Q235B级钢板与Q345B级钢板通过焊接进行连接时，宜选择 E43 型焊条。 7、?钢结构设计规范?（GB50017－2003）规定：质量属于三级的焊缝， 焊缝的 抗拉设计强度等于母材抗拉设计强度的0.85 倍。 8、单轴对称的T形截面轴心受压构件，绕对称轴失稳时易发生弯扭失 稳， 绕非对称轴时易发生弯曲失稳。 9、轴心受压构件失稳时可能绕两主轴屈曲，设计时应遵循等稳定原则，如进 行梯形钢屋架设计时屋架端斜杆应采用不等边角钢长肢相连的截面型式。 10、在轴心受压构件中，确定箱形截面板件满足局部稳定的宽（高）厚比限值 的
原则是构件应力达到屈服前其板件不发生局部屈曲（或局部屈曲临界应力不低于屈服应力，或不先于屈服），确定工字形截面确定板件宽（高）厚比限 值的原则是构件整体屈曲前其板件不发生局部屈曲（或局部屈曲临界应力不 低于整体屈曲临界应力或等稳定或不先于整体失稳）。 11、荷载作用点的位置对梁的整体稳定有影响，相对于荷载作用于工字形截面简 支梁受拉翼缘，当荷载作用于梁的受压翼缘时，其梁的整体稳定性将降低。 12、某梯形钢屋架，下弦支座处应设置刚性系杆，该系杆需要按受压杆 设计。 13、某工字形组合截面简支梁，若腹板的高厚比为100，应设置横向加 劲肋， 若腹板高厚比为210，应设置纵向加劲肋。 二、单项选择题(每题2分，共14分) 1、最易产生脆性破坏的应力状态是B 。 (A) 单向压应力状态 (B) 三向拉应力状态 (C) 单向拉应力状态 (D) 二向拉一向压的应力状态 2、采用摩擦型高强螺栓连接的两块 所受的力为 B 。 (A) N (B) 0.875N (C) 0.75N (D) 0.5N 3、如图所示，两块钢板焊接，根据手工焊构造要求，焊角高度h f应满足 A
高层建筑施工技术及建筑特点 发表时间：2018-11-21T17:18:38.543Z 来源：《建筑学研究前沿》2018年第22期作者：沈小明 [导读] 现阶段，我国现代化城市的建设正在不断的发展，为了适应现代化城市建设的需要。 中国建筑第二工程局有限公司北京 100071 摘要：随着我国现代化城市的不断发展，很多的高层建筑也在不断的施工建设中。由于高层建筑的施工非常的复杂，而且对施工要求也很严格，在施工过程中包含着很多的工序，因此对于高层建筑的设计和施工来说，都是非常的复杂的。在现代化的高层建筑中，由于建筑层数多，施工难度较大，因此需要在施工中不断的结合现代化的施工技术以及先进的科学机械设备，这样可以有效的确保建筑工程的施工质量以及施工的顺利进行，保证施工人员的施工安全。 关键词：高空施工；施工技术；施工水平； 引言：现阶段，我国现代化城市的建设正在不断的发展，为了适应现代化城市建设的需要，一些现代化的城市建设基础设施正在不断的加快建设，其中的高层建筑就是建设中的重点。由于高层建筑施工的特殊性，在建筑施工的过程中，对于安全施工的要求也特别的严格。只有严格的按照高层建筑的施工要求，运用现代化的施工技术，才能在一定程度上确保建筑工程的施工质量，提高我国高层建筑的施工水平。 1 高层建筑的建筑特点 1.1 高层建筑的施工准备工作量大 高层建筑面积大，面积大，需要种类繁多的材料，部件和设备，产品种类繁多，运输量大。施工需要大量专业的工作和劳动力，需要大量的人力，物力和施工技术准备工作，以确保项目的顺利进行。同时，在中心城市建设中，现场一般难以建设，如何有效地分配和调整施工现场。进行有效的平面布置是为了确保施工的顺利进行，并测试施工企业的现场管理水平。 1.2 高层建筑的施工周期较长 由于高层建筑自身的施工特点，因此在施工前，应进行严格的设计和准备。制定科学合理的施工方案，确保建筑工程的施工工期，这样才能有效的保证建筑工程的顺利施工，以及后期的顺利竣工。 1.3 地基设置较深，施工难度较大 由于高层建筑中的地面建筑数量众多，整栋建筑的重量很大。近年来，地震等自然灾害频繁发生，坚实的基础不仅可以很好地支撑上层建筑，而且在抵御自然灾害方面也发挥着重要作用。施工期间，不仅要考虑地基的坚固性，还要考虑综合利用问题，现代高层建筑通常有多个地下室，可用作商业或停车场。地基建设的预算应该编入预算。不仅可以专注于标志性建筑的建设，地基施工质量直接影响整个施工质量。 1.4 建筑高，施工技术难度较大 由于高层建筑的楼层较高，随着施工高度的增加，自然环境中的风俗也会逐渐的增加，这会在很大程度上增加建筑施工的难度。由于建筑高度的增加，同时也会在一定程度上影响建筑工程原有的设计形状，因此，这对于施工来说是比较困难的。在高层建筑的施工过程中，建筑材料的运输也很困难，施工过程较为复杂，需要利用一些先进旳立式的起重机进行材料的运输，这不同与地面运输，这会在一定程度上延长建筑工程的施工工期，同时这样的运输方式也在很大程度上受到天气的影响，这也会给施工人员增加一定的施工难度和安全风险性。 2 高层建筑施工技术 2.1 高层建筑桩基础施工技术 高层建筑需要更强的水平承载能力。为了防止建筑物倾斜，水平滑移，地基沉降等问题，对高层建筑的基础施工质量提出了更高的要求。高层建筑的基础施工主要包括土方开挖，基坑支护和基础混凝土浇筑。（1）在开挖前，应对地形，地质，水文等信息进行处理，以选择最合适的开挖方法，制定最佳施工方案，合理安排施工顺序，根据开挖规模，土石方特点，工作情况条件等选择最合适的施工机械和设备。处理渣渣和弃土，不要随意倾倒，最好用于铺路，回收土地，废物回收，施工排水措施，施工用水，地下水等应及时排放，以避免基坑，创造水以创造最佳的施工条件。（2）基坑支护可以减少基础回弹，节省建筑空间，保护建筑物和地下设施，当支撑结构的承载能力存在极限状态时，必须要求施工人员满足安全标准。挡板的质量应高，以避免结构弯曲损坏，挡板的嵌入深度应符合标准要求，并增强挡土结构的抗压力，为不同类型的支持土壤选择合理的支撑结构。 2.2 高层建筑混凝土施工技术 在高层建筑施工过程中，混凝土的施工技术很重要，因为由于高层建筑施工周期长，混凝土会因气候和工作条件的影响而出现质量问题，需要强度高。在施工过程中要控制的混凝土，项目开工前，应根据高层建筑的设计要求，准备不同强度等级的混凝土，并进行强度试验。试验结果取得后，调整混凝土配合比，达到高层建筑施工标准。主要调整是砂砾混合比，水混合和含水量。在调整过程中，应根据实际情况进行调整，严格控制混合比的计算，以保证工程的施工质量。在泵送混凝土的过程中，应在比例，原料和混合控制严格的条件下进行仔细检查。浇筑混凝土后，应及时固化（绝缘材料和厚度待确定）。在混凝土表面平整后，先在混凝土表面洒水，然后盖上一层塑料薄膜，然后用保温材料覆盖塑料薄膜进行维护。绝缘材料应在夜间盖紧，以防止混凝土暴露。当中午温度较高时，可以露出绝缘层。材料适当冷却。预设的保湿软管位于底部塑料片下方，保湿软管的间距为6~8m，水管沿管长度每100mm打开5mm。根据底面的潮湿状态将水注入管中，维护过程由负责人负责。将混凝土浇注12小时。严禁踩到这个人。浇注后24小时内，温度测量设备和覆盖材料的任何部分都不能踩踏。当混凝土达到所需强度并且表面温度和环境温度之间的差异小于20℃时，可以去除绝缘层，并且只有在中午温度相对较高时才能设置保温层。 2.3 施工后浇带的施工技术 在高层建筑中，由于需要功能和造型，高层主楼和低层裙楼通常连接在一起，裙楼环绕着主楼的大部分。从传统的结构角度来看，希望将高层与裙楼脱开，这需要变形接头；但是，不希望根据建筑要求设置接缝。由于接缝处出现双梁，双柱和双壁接缝，平面布局有限，
哈工大2008 年 春 季学期 钢结构基本原理及设计 试 题 一、 填空题：(每空1分，共20分) 1、 计算结构或构件的强度、稳定性以及连接的强度时，应采用荷载的 设计值；计算疲劳时，应采用荷载的 标准 值。 2、 钢材Q235B 中，235代表 屈服点 ，按脱氧方法该钢材属于 镇静 钢。 3、 对于普通碳素钢，随含碳量的增加，钢材的屈服点和抗拉强度 增高 ， 塑性和韧性 下降 ，焊接性能 变差 。 4、当采用三级质量受拉斜对接焊缝连接的板件，承受轴心力作用，当焊缝轴 线与轴心力方向间夹角满足 tan 1.5θ≤ ，焊缝强度可不计算 。 5、钢材的选用应根据结构的重要性 荷载特征、连接方法、工作环境、应力状态、钢材厚度 等因素综合考虑，选用合适的钢材。 6、钢材受三向同号拉应力作用，数值接近，即使单项应力值很大时，也不易 进入 塑性 状态，发生的破坏为 脆性 破坏。 7、 某梯形钢屋架，屋脊处应设 刚性 性系杆，该系杆按 受压 杆设计。 8、 轴心受压柱的柱脚底板厚度是按底板的 受弯 受力工作确定的。 9、 如下图突缘式支座加劲肋，应按承受支座反力的轴心受压构件计算梁平面外 （绕Z 轴）稳定，钢材Q235钢， 此受压构件截面面积值为 2960mm 2 ， 其长细比为 21.07 10、 格构式轴心受压构件绕虚轴的稳定计算采用换算长细比是考虑剪切变形 的影响。 11、实腹式单向偏心受压构件的整体稳定，分为弯矩 作用平面内 的稳定和 弯矩 作用平面外 的稳定。 二、 单项选择题(每题2分，共16分) 1、对于Q235钢板，其厚度越大 D 。 1 1 10
哈尔滨工业大学（威海）土木工程 钢结构课程设计计算书 姓名：田英鹏 学1 指导教师：钱宏亮 二零一五年七月 土木工程系
钢结构平台设计计算书 、设计资料 某厂房内工作平台，平面尺寸为18X 9m2（平台板无开洞），台顶面标高为+4.000m,平台上均布荷载标准值为12kN/mf,设计全钢工作平台。 二、结构形式 平面布置，主梁跨度9000mm次梁跨度6000mm次梁间距1500mm铺 板宽600mm长度1500mm铺板下设加劲肋，间距600mm共设8根柱。 图1 全钢平台结构布置图 三、铺板及其加劲肋设计与计算 1、铺板设计与计算 （1）铺板的设计 铺板采用6mm厚带肋花纹钢板，钢材牌号为Q235，手工焊，选用E43型焊条，钢材弹性模量E 2.06 105N/mm 2，钢材密度 7.85 103kg/mm3。 （2）荷载计算 平台均布活荷载标准值：q LK12 kN m2
6mn厚花纹钢板自重：q D I K 0.46 kN m2 恒荷载分项系数为1.2，活荷载分项系数为 1.3。 均布荷载标准值：q k0.46 1212kN m2 均布何载设计值：q k0.46 1.212 1.4 17.35kN m2 (3)强度计算 花纹钢板ba 1500 600 2.5 2.0，取0.100，平台板单位宽度最大 弯矩设计值为： (4)挠度计算 取0.110,E 2.06 105N /mm2 设计满足强度和刚度要求。 2、加劲肋设计与计算 图2 加劲肋计算简图 (1)型号及尺寸选择 选用钢板尺寸一80 6，钢材为Q235加劲肋与铺板采用单面角焊缝， 焊角尺寸6mm每焊150mn长度后跳开50mm此连接构造满足铺板与加劲肋作为整体计算的条件。加劲肋的计算截面为图所示的T形截面，铺板计算宽度为15t=180mm跨度为1.5m。 (2)荷载计算 加劲肋自重：0.08 0.66 78.5 0.003768kN m 均布荷载标准值：q k12.5 0.6 0.003768 7.51kN m 均布荷载设计值：q d17.35 0.6 1.2 0.03768 10.455kN. m (3)内力计算 简支梁跨中最大弯矩设计值 支座处最大剪力设计值