【正文】 1 緒 論 講 課 張卉 Email: 鋼 結(jié) 構(gòu) Steel Structure 1 緒 論 鋼結(jié)構(gòu)的發(fā)展概況 鋼結(jié)構(gòu)的特點及應(yīng)用 鋼結(jié)構(gòu)的設(shè)計方法和發(fā)展趨勢 鋼結(jié)構(gòu)的主要結(jié)構(gòu)形式 鋼結(jié)構(gòu)課程的學(xué)習(xí) 1 緒論 1 緒 論 鋼結(jié)構(gòu)是土木工程的主要結(jié)構(gòu)形式之一。鋼結(jié)構(gòu)與鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)、砌體結(jié)構(gòu)等都屬于按材料劃分的工程結(jié)構(gòu)的不同分支。 鋼結(jié)構(gòu)的發(fā)展概況 由鋼板、熱軋型鋼或冷加工成型的薄壁型鋼以及鋼索通過連接而形成的能夠承擔(dān)預(yù)定功能的結(jié)構(gòu)體系。如房屋、橋梁等，稱為 鋼結(jié)構(gòu) 。 1 緒 論 鋼結(jié)構(gòu)的發(fā)展概況 ? 古代 ? 我國也是較早發(fā)明煉鐵技術(shù)的國家之一，在河南輝縣等地出土的大批戰(zhàn)國時代（公元前 475～前 221年）的鐵制生產(chǎn)工具說明，早在戰(zhàn)國時期，我國的煉鐵技術(shù)已很盛行。 秦始皇年代已有鐵橋墩，公元 60～ 70年代，已建成鐵鏈橋，此外還建有不少鐵塔。 ? 早在公元前 2022年左右，在人類古代文明的發(fā)祥地之一的美索不達(dá)米亞平原（位于現(xiàn)代伊拉克境內(nèi)的幼發(fā)拉底河和底格里斯河之間）就出現(xiàn)了早期的煉鐵術(shù) 。 ? 鋼 (steel)是鐵碳合金，人類采用鋼結(jié)構(gòu)的歷史和煉鐵、煉鋼技術(shù)的發(fā)展是密不可分的。 鋼結(jié)構(gòu)的發(fā)展概況 1 緒 論 ? 公元 65年 ， 漢明帝時代建造了 鐵鏈懸橋 ——云南 “ 蘭津橋 ” ? 1705年建成的 四川瀘定大渡河橋 ， 橋?qū)?， 跨長 100m， 由 9根橋面鐵鏈和 4根橋欄鐵鏈構(gòu)成 ， 兩端系于直徑20cm、 長 4m的生鐵鑄成的錨樁上 。 ? 公元 1061年（宋代）在湖北荊州玉泉寺 建成的 13層鐵塔 1 緒 論 ? 十九世紀(jì)五十年代前為 鑄鐵結(jié)構(gòu) ， 這是鋼結(jié)構(gòu)的前身結(jié)構(gòu) 。 ? 1851年英國倫敦第一屆世博會的 水晶宮 是鑄鐵結(jié)構(gòu)的典型建筑 (9萬 m2,6個月 ， 用 4500噸鑄鐵 、 10t玻璃建成 ， 1936年火毀 )。 它是英國工業(yè)革命時期的最具有代表性的建筑 。 近代 ? 這是一座完全用鋼鐵和玻璃構(gòu)造的“功能主義”建筑，一改維多利亞時代石頭建筑龐大、笨重的建筑風(fēng)格，不管是從外面看還是從里面瞧，都非常透亮，人們因此稱它“水晶宮 1 緒 論 1870年 生產(chǎn)型鋼 ， 標(biāo)志著人類社會開始由 鑄鐵結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)為鋼結(jié)構(gòu) 。 巴黎的標(biāo)志 —— 艾菲爾鐵塔 1889年 為紀(jì)念法國大革命100周年建造的 艾菲爾鐵塔 。 于1887年 11月 26日動工 1889年 3月 31日竣工 ， 歷時 21個月 ， 鐵塔占地 ， 高 ， 重 7000t,由18038個優(yōu)質(zhì)鋼鐵部件和 250 萬個鉚釘鉚接而成 ， 建筑設(shè)計中最著名的是防范強風(fēng)吹襲的對稱鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計 。 以艾菲爾鐵塔為標(biāo)志 ，鋼結(jié)構(gòu)應(yīng)用有 120多年的歷史 。 1 緒 論 第一座依照現(xiàn)代鋼結(jié)構(gòu)框架結(jié)構(gòu)設(shè)計原理建造起來的高層建筑是 芝加哥家庭保險公司大廈 （ 18831885） 共十層 。這是真正意義上世界上建造的第一座鋼結(jié)構(gòu)大廈 。 芝加哥家庭保險公司大廈 Home Insurance Building 芝加哥是美國摩天大樓的發(fā)源地 ，從此人們建造的房屋越來越高，結(jié)構(gòu)和功能都同傳統(tǒng)建筑相比發(fā)生了非常大的改變。 1 緒 論 ? 我國鋼結(jié)構(gòu)的發(fā)展概況 ? 50年代 , 為 初盛時期 （ 156項援建工程大部分為重型鋼結(jié)構(gòu)） 。 ? 6070年代 ,為 限制使用 時期 ， 當(dāng)時中國鋼產(chǎn)量僅 1～ 2千萬噸，主要用于國防 .機械業(yè)。當(dāng)時國家政策建筑業(yè)中 “ 凡是可用其它材料代替的，均不用鋼結(jié)構(gòu)建造 ” 。由于受到鋼產(chǎn)量的制約， 鋼結(jié)構(gòu)僅在 重型廠房、大跨度公共建筑、鐵路橋梁以及塔桅結(jié)構(gòu) 中采用 。 二十世紀(jì)鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)成為中國主導(dǎo)結(jié)構(gòu)。 ? 8090年代 后 , 出現(xiàn)了 新的發(fā)展時期 （ 鋼產(chǎn)量自 1996年（實現(xiàn) 1億噸）起連續(xù)多年超億噸 ),國家 鼓勵建筑用鋼 。 建國以來 我國鋼結(jié)構(gòu)應(yīng)用發(fā)展的三個時期 ? 剛解放時鋼產(chǎn)量幾乎是零 20世紀(jì) 50~70年代 ： 應(yīng)用較少 20世紀(jì) 80年代以來 ： 飛速發(fā)展，廣泛應(yīng)用 。 自 1996年以后，鋼產(chǎn)量世界第一；到 2022年我國粗鋼產(chǎn)量達(dá) 7億噸。 1 緒 論 應(yīng)用范圍擴張 高層建筑 體育場館 機場航站樓 會展中心 劇院 火車站 飛機庫 工業(yè)廠房 電視塔 結(jié)構(gòu)體系豐富 純框架 帶支撐框架 框筒 網(wǎng)架網(wǎng)殼 空間桁架 剛架、拱架 懸索、張弦梁 索膜結(jié)構(gòu) 塔桅結(jié)構(gòu) 20世紀(jì) 80年代以來 ： 飛速發(fā)展，廣泛應(yīng)用。 自 1996年以后，鋼產(chǎn)量世界第一；如：網(wǎng)架結(jié)構(gòu)的飛速發(fā)展；如：輕型門式剛架結(jié)構(gòu)的飛速發(fā)展。 1949 十幾萬噸 1990 5000萬噸 1995 7000萬噸 1996 1億噸 2022 2022 2022 2022 2022 2022 2022 2022 7億噸 2022 2022年中國粗鋼產(chǎn)量占全球 %,不銹鋼產(chǎn)量占 %。 1 緒 論 ? 建筑用鋼占各國鋼材消費的比例都很高。 ? 中國的建筑用鋼總量約占全部鋼產(chǎn)量的 20％－ 25％； ? 中國用于鋼結(jié)構(gòu)房屋建筑僅占 3%左右 。2022年達(dá)到 6%。 ? 歐盟 15國占 41%。 ? 美國占 21%。 ? 日本占 %。 中外建筑鋼結(jié)構(gòu)應(yīng)用比較 國家 中國 韓國 日本 美國 鋼結(jié)構(gòu)建筑總量/建筑總量 6％ 20％ 50％ 68％ ? 我國鋼結(jié)構(gòu)應(yīng)用現(xiàn)狀，與發(fā)達(dá)國家比較 鋼結(jié)構(gòu)的發(fā)展概況 從發(fā)達(dá)國家來看，鋼結(jié)構(gòu)建筑已成為主流。 世界各國建筑業(yè)都是鋼材的主要用戶之一，工業(yè)發(fā)達(dá)國家在其建筑業(yè)的增長時期基本建設(shè)用鋼量一般占鋼材總量的30%以上。 1 緒 論 我國各類鋼結(jié)構(gòu)工程建設(shè)消費鋼材比例 1 緒 論 我國建設(shè)部建筑用鋼發(fā)展規(guī)劃 “十五 ” 期間建筑鋼結(jié)構(gòu)用鋼達(dá)到總鋼產(chǎn)量 3％ 2022年建筑鋼結(jié)構(gòu)用鋼達(dá)到總鋼產(chǎn)量 6％ 節(jié)約用鋼 開始轉(zhuǎn)向 鼓勵用鋼 鋼結(jié)構(gòu)的發(fā)展概況 鋼結(jié)構(gòu)建筑已經(jīng)成為二十一世紀(jì)建筑結(jié)構(gòu)的總趨勢，成為一個國家國力和建筑水平、文明水平的重要標(biāo)志。 1 緒 論 鋼結(jié)構(gòu)的特點及應(yīng)用 鋼結(jié)構(gòu)的特點 鋼結(jié)構(gòu)的特點及應(yīng)用 輕質(zhì)高強，塑性好； 材性均勻可靠； 工業(yè)化程度高，施工工期短； 密閉性好； 抗震及抗動力性能好； 穩(wěn)定性問題突出； 耐火性較差； 易腐蝕； 單價高。 1 緒 論 60年代 80年代 90年代 未來 0 250 500 750 1