(房屋钢结构设计课件)绪论

1
静力分析
通过静力学原理计算结构的受力和变形。
2
热力学分析
考虑温度变化对结构的影响，例如热膨胀。
3
动力学分析
分析结构在地震和风力等动力荷载下的响应。
钢结构设计的构造细节
连接方式
桁架
钢结构的连接是关键，不同的连 接方式会影响结构的强度和刚度。
桁架是一种常见的钢结构构造， 用于大跨度建筑和桥梁。
钢层板
《钢结构设计》PPT课件
钢结构设计是现代建筑中重要的一部分，本课件将介绍钢结构设计的概述和 基本原则，以及常用材料和构件。让我们深入探索这个令人着迷的领域。
钢结构设计的概述
历史悠久
钢结构设计可以追溯到19世纪末，随着技术的 发展，它变得越来越重要。
高强度
钢材具有出色的强度和刚度，使得钢结构在抵 抗自然灾害和荷载方面表现出色。
钢结构设计的基本原则
1 强度和稳定性
设计钢结构时，必须考虑 结构的强度和稳定性，以 确保其在使用条件下的安 全性。
2 刚度和变形
钢结构的刚度和变形特性 决定了其能否支撑所需荷 载，并抵抗风力和地震等 外部力。
3 耐用性和可维护性
钢结构应具有足够的耐久 性和易于维护的特性，以 确保长期使用。
钢结构设计的计算方法
造型灵活
钢结构能够创造出各种各样独特的建筑形式， 从摩天大楼到桥梁。
可持续发展
钢结构的可循环利用性使其成为可持续发展建 筑领域的重要组成部分。
常用的钢结构材料和构件பைடு நூலகம்
结构钢
钢梁
结构钢是钢结构中最常用的材料 之一，具有出色的强度和可塑性。
钢梁是钢结构的重要构件，用于 承担荷载和支撑建筑。
钢柱

受力状态
主要包括受压、受拉、弯曲、 扭转、剪切、腰筋和固定支承 等状态。
设计处理方法
包括材料选择、构造设计、加 固和防护设计等处理方法。
应用广泛
钢结构设计在地震、风灾和火 灾等自然灾害中具有较好的抗 震、抗风和防火性，受到广泛 应用。
节点设计和连接方式
节点设计和连接方式是钢结构设计中的重要一环。设计应充分考虑各种复杂 实际情况，如材料、结构体系等因素，并通过合理的设计和施工来实现节点 的可靠连接。
防腐处理和防火处理
钢结构的防腐和防火处理是确保其使用寿命的重要措施。在材料选择、施工工艺和材料使用等方面，进 行全面考虑和处理。
施工的注意事项和安全措施
在施工钢结构设计时，应严格按照施工图纸规定的要求进行操作，安全措施 必须到位，例如安全网、安全防护设施和检测监测系统等。
未来发展趋势
随着建筑和城市化的快速发展，钢结构设计越来越多地应用于各种项目和领 域。在未来，随着科技和材料的不断更新，钢结构设计将在更大程度上发挥 其功能。
与传统建筑的对比
美观性
钢结构建筑通常拥有先进的外 观设计，典雅大方，风格独特。
施工速度
模块化结构和钢材加工工艺的 发展使钢结构建筑的施工速度 大大加快。
施工噪音
相对于传统建筑，钢结构建筑 的施工过程噪音更小，对周边 环境影响更小。
能源节约
使用节能材料和高效绝缘材料， 大大提高建筑的节能效率。
钢材的物理特性
1 应力计算
包括弯矩应力、剪切应力、腰筋应力和轴向应力等，进行场地分析和 材料选择。
2 构件设计
构件设计包括预应力设计、腕式和针对性细节设计等。
3 桥梁计算
主要进行静力学和动力学的计算，确定钢桥梁的质量和安全性。

(1) 极限状态：当结构或其组成部分超过某一特定状 态就不能满足设计规定的某一功能要求时，此特定 状态称为结构的极限状态。
(2) 极限状态分为两类： a.承载能力极限状态: 包括：强度破坏、疲劳破坏、不适于继续承载的 变形、失稳、倾覆、变为机动体系等状态。
b.正常使用极限状态:
包括：影响正常使用或外观的变形、影响正常使
笨，没有学问无颜见爹娘 ……” • “太阳当空照，花儿对我笑，小鸟说早早早……”
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6.理解构件间的连接方法、力的传递方式和过程以及 构造原则； 7.熟悉与土木工程相关的钢结构设计规范。
教学参考书及规范:
1.钢结构 魏明钟 主编 武汉工业大学出版社 2.钢结构设计规范 （GB50017-2003) 3.钢结构工程施工质量验收规范 （GB50205-2001)
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主要分析软件： LUSAS Bridge analysis software
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• 建筑+机械的创举，多学科的融合也许是未来结构发展应 用的一个方向。
作为世界第一个旋转式船舶吊桥，耗资2600万美元的 Falkirk Wheel 的开通使苏格兰中部连接大西洋和北海的 水道再度畅通。旋转吊桥的巨大起重机配备10个水压马达， 能在15分钟内，将4艘船（包括水）起吊到33米高度。与 此同时，另一只吊臂将4艘船放下。转轮位于格拉斯哥和 爱丁堡两个城市的中央，一条100米水渠的顶端 。
（1-4）
在实际工程结构中，可能出现下列三种情况：
Z＞0表示结构处于可靠状态；
Z＝0表示结构处于极限状态
Z＜0表示结构处于失效状态；
判断结构是否可靠，要看结构是否达到极限态，为此，通常将下式：
Z＝g(R，S)＝R－S＝0

特殊环境下的钢结构设计需要考虑环境因素对结构的影响。
特殊环境如海洋环境、极寒地区等，对钢结构的设计提出了更高的要求。在这些环境下，需要考虑环境因素如腐蚀、温差等对结构的影响，并采取相应的防护措施。同时，还需要考虑结构的施工方法、材料选择等因素，以确保结构的安全性和稳定性。
总结词
详细描述
THANKS
轻型钢结构设计需要考虑的因素包括结构体系、支撑形式、节点构造、防腐防锈等，以确保结构的稳定性和安全性。
轻型钢结构设计需要遵循相关的规范和标准，如《轻型钢结构设计规范》等，同时需要进行详细的结构分析和计算。
轻型钢结构设计是指采用轻型钢材组成的结构物的设计，通常用于小型工业厂房、仓库、民用住宅等建筑。
04
CHAPTER
钢结构设计软件与技术
03
Revit
建筑信息模型（BIM）软件，适用于多专业协同设计和钢结构详图绘制。
01
AutoCAD
用于二维绘图和基本三维设计，广泛应用于钢结构设计中的绘图和建模。
02
Tekla Structures
专业钢结构详图设计软件，支持3D模型构建、材料统计和碰撞检测等功能。
详细描述
总结词
大跨度桥梁钢结构设计需要注重结构跨度、稳定性、耐久性和景观设计。
详细描述
大跨度桥梁如悬索桥、斜拉桥等，其钢结构设计需要充分考虑结构的跨度、稳定性、耐久性和景观设计等因素。在设计中，需要采用先进的计算和分析方法，确保结构的承载能力和稳定性。同时，还需要考虑桥梁的耐久性和景观设计，以满足桥梁长期使用和美观的需求。
总结词
高层建筑钢结构设计需要注重结构体系、抗震性能和施工方法的选择。
总结词
高层建筑由于楼层高度较高，对结构的强度、刚度和稳定性要求更高。在钢结构设计中，需要选择合理的结构体系，如框架-核心筒结构、筒中筒结构等，以提高结构的承载能力和抗震性能。同时，还需要考虑施工方法的选择，如预制装配式施工、高空拼装施工等，以确保施工的可行性和安全性。

特点
钢结构房屋具有自重轻、强度高、抗 震性能好、施工速度快、绿色环保等 优点，广泛应用于工业、商业、民用 等领域。
钢结构房屋的应用领域
工业厂房
民用住宅
由于钢结构厂房具有较大的跨度和高 度，适合用于大型工业厂房的建设。
随着钢结构技术的发展，越来越多的 民用住宅也开始采用钢结构体系，具 有建造速度快、节能环保等优点。
行详细分析。
结构优化设计
根据分析结果，对结构 进行优化设计，提高结
构效率。
结构抗震设计
考虑地震因素，采取抗 震措施，提高结构抗震
性能。
节点设计
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02
03Leabharlann 04节点分类根据连接方式，将节点分为焊 接、螺栓连接、铆钉连接等类
型。
节点设计原则
确保节点安全、可靠、经济、 易于施工。
节点构造要求
根据不同连接方式，制定相应 的节点构造要求。
常见的钢结构房屋加固方法包括增加 支撑结构、焊接加强板、更换损坏的 连接件等。应根据具体情况选择合适 的加固方法，并确保加固施工符合相 关规范和标准。
案例分析
可以列举一些典型的钢结构房屋加固 案例，分析原因、加固方案和实施效 果等。这些案例可以为其他钢结构房 屋的加固提供参考和借鉴。
04
CATALOGUE
总结词
总结案例分析中的关键点，提出对未来钢结构房屋发展的 启示。
要点二
详细描述
在总结国内外知名钢结构房屋项目和抗震性能优越的钢结 构房屋案例的基础上，提出对未来钢结构房屋发展的启示 ，如加强技术创新、提高施工质量、推广绿色建筑等方面 ，以推动钢结构房屋的可持续发展。
THANKS
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挑战与机遇
面对激烈的市场竞争和不断变化的市场需求，钢结构房屋企业需要不断创新、提高产品 质量和服务水平，抓住机遇，迎接挑战。

（1）设计领域：
第一、建筑设计与结构设计一体化，原来的设计都是先 建筑设计后结构设计，而钢结构建筑由于其特殊的材料 和先进的设计软件，得以使设计程序实现建筑结构设计 一体化 ；
第二、围护系统和主体结构设计一体化，原来分为两个 阶段，现在是同时设计一次完成。
第三、配件系统与整体建筑系统设计一体化，因而基本 可以保证安装结束的时候，地上没有多余的配件。
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（3）制造领域
这是钢结构建安企业与传统建安企业产生最大不同的地 方，钢结构企业能不能盈利？在于你的产品如何体现出 标准化、装配式的特点，如何保证质量体现精确施工快 速装配的特点，这是我国建筑钢结构大力发展的瓶颈。
我国钢结构制造有非常好的机悈工业多年打下的基础，
但这仅指共性的东西，既然钢结构建筑是通过机械工业
2）在牌号组成表示方法中，“Z”和“TZ”符号可予以省 略。
3）行业标准Y8 4104-2000规定，高层建筑结构用钢板 的牌号表示为Q345GJC,它ppt课是件 由以下四部分按顺序组成47 ：
③代表高层建筑的汉语拼音字母“GJ”；④质量等级符 号“C, D, E”,对于厚度方向性能钢板，则在质量等级符 号之前加上厚度方向性能级别“Z15、Z25、Z35”，如 Q345GJZ15C。
与钢结构的迅速发展形成鲜明对照的是人才培养的严重
滞后。 土木工程课程设置中，钢结构课时少，局限于
一些基本理论的讲授，相应的教师和科研人员也少；同
样设计单位和施工单位钢结构的设计和施工人员缺乏钢
结构工程经验，不熟悉基本理论和现行规范的要求。
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钢结构作为一个行业的发展趋势，主要集中在以下领域： （1）设计领域；（2）配套技术领域；（3）制造领域。

实腹式檩条：构造简单，制造及安装方便，常用于3～6m的跨度。截面形式： 普通工字钢（因较重、不易安装，用的不多）、角钢（用于荷载跨度小的屋 盖）、槽钢（常用）和Z形（为冷弯薄壁型钢、省钢）（图3－9）。檩条的截 面高度取决于跨度、檩距和荷载大小等因素，一般取檩条跨度的1／35～1／ 50。
实腹式檩条通过檩托与屋架上弦连接，檩托用短角钢做成，先焊在屋架上弦， 屋架吊装就位后用螺栓或焊缝与檩条连接（图3－10）。
无棱屋盖实例
有檩屋盖：当屋面采用轻型材料如石棉瓦、瓦楞铁、压型钢板和铁丝网水泥槽板等
时，屋面荷载要通过檩条再传递给屋架（图3－3）。 优点：构件重量轻，用料省；
缺点：屋盖构件数量较多，构造较复杂， 整体刚度较差。
有棱屋盖实例
第二节 屋盖支撑体系
一、屋盖支撑作用 主要作用：①保证屋盖结构的整体稳定；②增强屋盖的刚度；③增强屋 架的侧向稳定；④承担并传递屋盖的水平荷载；⑤便于屋盖的安装与施 工。 屋架是屋盖的主要承重结构。需要用支撑连接屋架。长的屋盖结构， 在中间设置横向支撑。 横向支撑是屋架弦杆的侧向支承点，减小弦杆在平面外的计算长度， 减小动力荷载作用下的屋架平面外的受迫振动。屋盖支撑将作用于山墙 的风荷载、悬挂吊车水平荷载及地震作用传递给房屋的下部支承结构。 钢屋架安装：首先吊装有横向支撑的两榀屋架，将支撑和檩条与之连 系形成稳定体系，然后再吊装其他屋架与之相连。
设置位置：设在屋架下弦端节间内，与下弦横向水平支撑组成封闭的支撑体 系，提高屋盖的整体刚度。
问：什么情况下应布置上弦纵向水平支撑？
当房屋较高、跨度较大、空间刚度要求较高时，设有支承中间屋架的托架，或 设有重级或大吨位的中级工作制桥式吊车等较大振动设备时，均应在屋架端节间平 面内设置纵向水平支撑。屋架间距<12m时，纵向水平支撑通常布置在屋架下弦平面 ,但三角形屋架及端斜杆为下降式且主要支座设在上弦处的梯形屋架和人字形屋架， 也可以布置在上弦平面内。屋架间距≥12m时，纵向水平支撑宜布置在屋架的上弦平 面内。