钢结构体系的主要类型分析
钢结构 重点(2)
1.单层门式钢架结构的组成：檩条、屋脊、屋面墙面、保温层、柱间支撑。
2.单层门式钢架的结构特点：优点：质量轻、工业化程度高，施工周期短、综合经济效益高、柱网布置灵活、门式钢架体系的整体性可以依靠檩条，墙梁及隅撑来保证，从而减少了屋盖的支撑数量，同时支撑多用紧张的圆钢做成，很轻便、门式钢架的梁，柱多采用变截面杆，可以节省材料。
缺点：组成构件的杆件较薄，对制作，涂装，运输，安装的要求高。
构件的抗弯刚度，抗扭刚度比较小，结构的整体刚度也比较柔。
3.门式钢架的结构形式。
按跨度分：单跨、双跨、多跨；按屋面坡脊数分：单脊单坡，单脊多坡，多脊多坡。
4.单脊双坡多跨钢架，用于无桥式吊车房屋时，当钢架柱不是特别高且风荷载也不是很大时，中柱宜采用两端铰接的“摇摆柱”。
但是在设有桥式吊车的房屋时，中柱宜为两端刚接.5.温度分区：纵向温度区段≤300；横向温度区段≤150.6.檩条和墙梁的布置：①屋面檩条一般应等间距布置。
②在屋脊处，应沿屋脊两侧各布置一道檩条。
③在天沟附近应布置一道檩条。
④确定檩条间距时，应综合考虑天窗、通风屋脊、采光带、屋面材料、檩条规格等因素按计算确定。
7.荷载效应组合原则？（解答）①屋面均不活荷载不与雪荷载同时考虑，应取两者中的较大值。
②积灰荷载应与雪荷载或屋面均布荷载中的较大值同时考虑。
③施工或检修集中荷载不与屋面材料或檩条自重以外的其他荷载同时考虑。
④多台吊车的组合应符合《荷载规范》的规定。
⑤当需要考虑地震作用时，所需要考虑的荷载效应组合：用于截面强度和构件稳定性计算；用于锚栓抗拉计算，其永久荷载的抗力分项系数取1.0.8.主要的组合效应：①1.2*永久荷载+0.9*1.4*【积灰荷载+max{屋面均布活荷载，雪荷载}】+0.9*1.4*（风荷载+吊车竖向及水平荷载）；用于截面强度和构件稳定计算；②1.0*永久荷载+1.4*风荷载；用于锚栓抗拉计算。
9.钢架的侧移不满足要求时采取哪些措施？（解答）①放大柱或（和）梁的截面尺寸。
不同类型高层钢结构的优缺点
高层钢构造各种类型的优缺点分析前言随着我国在大中城市住宅建筑中制止使用黏土砖，且混凝土构造施工复杂周期长。
钢构造受到了工程界的青睐，已成为较有竞争力的民用建筑构造体系之一。
与传统的住宅建筑构造体系相比,钢构造不仅具有环保、节能、产业化等特征，而且还具有强度高、自重轻、节约能源、抗震性能好等优点。
国家建筑钢构造产业"十二五〞方案和2020年开展纲要(草案)提出，"十二五〞期间应以多高层钢构造房屋为突破点。
1. 纯框架构造体系纯框架构造是指沿房屋的纵、横两个方向均由框架作为承重和抵抗水平抗侧力的主要构件所组成的构造体系。
框架构造可以分为半刚接框架和全刚接框架两种，框架构造的梁柱宜采用刚性连接。
与其他的构造体系相比，框架构造体系可以使建筑的使用空间增大，适用于多类型使用功能的建筑。
其构造各局部的刚度比拟均匀，构件易于标准化和定型化，构造简单，易于施工，常用于不超过30层的高层建筑。
但该构造体系的弹性刚度较差且属于单一抗侧力体系，抗震能力较弱。
图1 纯钢框架构造三维模型图1.1组成及其特点典型的框架体系多层轻钢住宅由根底、H型或箱形框架梁柱、节点、轻质墙体、屋面板、楼层次梁、压型钢板楼盖等组成，常见柱距为5 m~8 m。
具有以下优势:〔1〕它是一种延性体系;〔2〕在建筑设计和平面布置上具有很大的灵活性;〔3〕各局部刚度比拟均匀，构造简单，易于施工;〔4〕自重周期较长，自重轻，对地震作用不敏感。
1.2 设计原则及注意问题1)强柱弱梁的设计原则。
这个设计原则是为了保证构造在最终破坏的时候具有较好的延性及耗能效果，保证构造的平安性，使塑性铰出现在梁端而不是发生在柱端。
2)框架节点域的验算。
节点域是钢构造框架体系的关键，其强度及刚度都要根据规要求进展保证。
主要是通过验算保证腹板厚度,防止在非线性剪切变形下发生局部失稳。
同时对柱设置加劲肋保证其翼缘不发生失稳。
3)稳定验算和二阶效应。
钢构造构件强度一般都可以满足，在设计中主要是保证其稳定性。
钢结构种类
钢结构种类钢结构是指利用钢材制作的建筑结构，它具有高强度、抗震性好、便于施工和可持续使用等优点，因此在现代建筑中被广泛应用。
下面将介绍几种常见的钢结构种类：1.钢筋混凝土框架结构（RCF）：这是一种使用钢筋混凝土柱、梁和板构成的结构，通过将钢筋与混凝土结合，既能发挥钢材的高强度特性，又能借助混凝土的耐久性和防火性能，提高整体结构的抗震性能。
2.钢桁架结构（RSF）：钢桁架结构主要由钢材构成的平面或空间网格状桁架组成，具有良好的刚性和稳定性。
这种结构常用于大跨度建筑和展览馆等场所，在空间布置上具有较大的灵活性。
3.钢管混凝土结构（SRC）：钢管混凝土结构是一种将钢管作为框架柱或梁的结构形式。
钢管与混凝土形成一体，充分利用了钢材的刚度和混凝土的耐久性，常用于高层建筑和大跨度悬索桥等。
4.钢框架结构（RS）：钢框架结构是一种由钢材构成的框架结构，主要由水平梁和竖向柱构成。
它具有较好的刚性和可扩展性，适用于不同类型的建筑，如厂房、商业建筑和住宅等。
5.轻钢结构（LSF）：轻钢结构主要由冷弯薄壁钢材构成的轻质结构系统，常用于住宅和轻型建筑。
由于其重量轻、施工方便和可回收利用的特点，成为可持续发展的建筑选择。
6.钢空间网架结构（SSH）：钢空间网架结构是一种由钢材构成的三维网格结构，可以形成空间结构体系。
它具有良好的刚度和承载能力，广泛应用于大型体育馆、会展中心和机场等。
7.钢索结构（SS）：钢索结构是利用钢索作为主要受力构件的一种结构形式。
其特点是轻量化、高强度和柔性，适用于大跨度悬索桥、索承式屋盖和悬挂装饰等。
以上是几种常见的钢结构种类，每种结构都具有特定的应用领域和优势。
随着科技的进步和设计理念的变化，未来可能会出现更多创新的钢结构形式，以满足不断发展的建筑需求。
约束屈曲支撑-框架结构体系分析
约束屈曲支撑-框架结构体系分析约束屈曲支撑框架结构体系（CFT）是一种新型的钢结构体系，它具有承载能力强、刚度大、寿命长等优点。
该体系首次出现于日本土木工程领域，在地震频繁发生的日本，CFT体系得到了广泛的应用，成为建筑抗震设计的重要手段之一。
本文将以CFT框架结构为研究对象，对其结构体系进行分析与总结。
1.结构原理CFT框架结构由端柱、梁和中柱组成，整个结构被钢管约束以增强其承载力和刚度。
CFT框架结构中，端柱和梁受到外力作用时，钢管将其受力情况转化为轴向力、剪力和弯矩，进而通过约束作用将外力传递到中柱，使得整个结构具有良好的抗震能力和抗弯刚度。
2.主要组成部分CFT框架结构的主要组成部分包括钢管、端柱、梁和中柱等。
其中，钢管作为整个结构的约束层，起到了增强结构承载力和刚度的作用。
端柱作为结构的受力支撑，不仅负责承担外力作用，还承担着约束钢管的作用。
梁作为结构的横向支撑构件，防止整个结构产生侧移或变形。
中柱则作为结构的传力构件，将外力传递到地基或者下层结构上，起到承受压力的作用。
3.结构特点CFT框架结构具有很多优点，主要特点如下：3.1 承载能力强由于钢管的约束作用，CFT框架结构具有很强的承载能力。
在地震等极端情况下，CFT 框架结构可以有效抵御外力的作用，保证建筑整体的安全性。
3.2 刚度大CFT框架结构具有很大的抗弯刚度和抗剪刚度，可以有效抵抗外力作用，保证建筑的稳定性和安全性。
3.3 寿命长由于钢管的保护作用，CFT框架结构具有良好的耐久性。
相比于其他传统的结构体系，CFT框架结构的使用寿命更长，更稳定。
4.典型应用案例CFT框架结构在国内外有很多成功的应用案例，在建筑抗震设计中具有重要作用。
其中一些典型的应用案例包括：4.1 昆明国贸天阶昆明国贸天阶是一座标志性高层建筑，采用CFT框架结构体系。
其主要结构构件采用Φ711×25mm大口径钢管，整座建筑共有135层，高达528米。
结构抗震第七章
中心支撑的类型 a.X形支撑；b.单心支撑类型 （a）门架式 1；（b）门架式 2 ；（c）单斜杆式； （d）人字形式；（e）V 字形式
（3）框架－剪力墙板体系 ☺ 框架－剪力墙板体系是以钢框架为主体，并配置一定数量 的抗震墙板。 ☺ 剪力墙板主要类型：① 钢抗震墙板② 内藏钢板支撑的混 凝土墙板③ 带竖缝的钢筋混凝土剪力墙板
第三节 钢结构房屋抗震计算要求和抗震构造措施
一、钢结构房屋抗震计算要求 （一）计算模型的选定 结构规则，质量及刚度沿高度分布均匀，不计扭转效应 时，采用平面结构计算模型；否则采用空间计算模型。 （二）地震作用的计算 不超过12层的多高层钢结构民用建筑规则结构，可按底 部剪力法计算。底部剪力法计算水平地震作用适用于高度 小于等于60 m且平面和竖向较规则的高层建筑。 1.结构自振周期的计算 一般采用顶点位移法计算（考虑非结构构件影响的折减 系数取0.9）。但初步设计时，可按经验公式估算： T1=0.1n 式中，n—建筑物层数（不包括地下部分及屋顶塔楼）。
2.设计反应谱 钢结构房屋的阻尼比小于钢筋混凝土结构，对 于超过12层的钢结构可采用0.02，对于不超过12层 的钢结构可采用0.035，对于单层钢结构和罕遇地震 下采用0.05。设计反应谱中，衰减指数取0.95，斜 率调整系数取0.024，阻尼调整系数取1.32。 （三）地震作用下钢结构的内力与位移计算 1.多遇地震作用下内力和位移计算 一般采用矩阵位移法计算。 2.罕遇地震作用下内力和位移计算 采用时程分析法对结构进行弹塑性时程分析。
３.构件的内力组合与设计原则 （1）内力组合 在抗震设计中，一般高层钢结构可不考虑风荷载及 竖向地震的作用，对于高度大于60m的高层钢结构须考虑 风荷载的作用，在9度区尚须考虑竖向地震作用。 （2）设计原则 框架梁、柱截面按弹性设计。将框架设计成强柱弱 梁体系。 ４.侧移控制 在小震下（弹性阶段），过大的层间变形会造成非 结构构件的破坏，而在大震下（弹塑性阶段），过大的 变形会造成结构的破坏或倒塌，因此，应限制结构的侧 移，即多遇地震作用下结构的弹性层间位移角和罕遇地 震作用下结构的弹塑性层间位移角，使其不超过限值。
第11讲多高层房屋钢结构——结构体系类型及其特点1多层
第11讲多（高）层房屋钢结构——结构体系类型及其特点（一）1、多层房屋钢结构的结构体系类型有哪些?阐述各自的抗侧力单元。
答：多层房屋钢结构常见结构类型有纯框架体系、柱-支撑体系和框-支撑体系。
如果抗侧刚度不满足，还可采用双重抗侧力体系,主要采用钢框架-支撑体系、钢框架-剪力墙体系以及钢框架-核心筒体系。
纯框架体系的抗侧力单元为平面框架，柱-支撑体系的抗侧力单元为支撑，框-支撑体系的抗侧力单元为无支撑的平面框架和支撑；钢框架-支撑体系、钢框架-剪力墙体系以及钢框架-核心筒体系的抗侧力单元除了钢框架外，还分别由支撑、剪力墙以及核心筒作为抗侧力单元。
2、试述纯框架体系在水平荷载作用下的受力和变形特征?答：水平荷载作用下梁柱刚接的框架结构如同空腹桁架结构，结构一侧的部分柱脚产生轴向拉力，另一侧的部分柱脚则产生轴向压力，这些轴向力将形成力偶，平衡外部水平荷载产生的倾覆力矩；另外，楼层剪力使该层框架柱产生弯矩和剪力，而柱端弯矩又使框架梁两端产生反对称的梁端弯矩和剪力。
平面框架结构在水平荷载作用下的变形包括两部分，一部分是由于水平荷载作用下的倾覆力矩使竖向构件(柱)承受轴向拉力或压力，进而使结构整体产生弯曲变形；另一部分为各层梁、柱在剪力作用下引起的框架整体剪切变形。
因此，框架整体侧移曲线呈剪切型。
3、框架结构有哪些优点？适于多少层的钢结构房屋？答：优点：无承重墙，使建筑设计具有一定的自由度；外墙采用非承重构件，可使建筑立面设计灵活多变；轻质墙体的使用还可以大大降低房屋自重，减小地震作用，降低结构和基础造价；构件易于标准化生产，施工速度快，而且结构各部分的刚度比较均匀，自振周期长，对地震作用不敏感。
适用层数：因框架结构的抗侧刚度较小，适于30层以下的房屋建筑。
在地震区，一般不超过15层。
4、试述框架-支撑体系在水平荷载下的变形特点？答：在框架-支撑体系中，框架属于剪切型构件，支撑近似于弯曲型构件。
当楼板可视为刚性体且结构不发生整体扭转时，在刚性楼盖的协调下，使各榀框架与各个支撑的变形相互协调—致，因此，框架-支撑体系可以简化成用刚性连杆将框架与支撑并联，其侧移属于弯剪型变形。
钢结构体系类型
钢结构体系类型
钢结构体系类型是建筑设计中常用的一种结构形式，由钢材构成的梁、柱和框架等构件组成。
钢结构体系类型可以根据其构造形式和应用领域的不同进行分类和描述。
首先，根据构造形式的不同，钢结构体系可以分为以下几类：
1. 钢框架结构：由钢材制成的框架组成，其中框架的主要承载力由悬挂的柱和梁来支撑。
这种结构形式常用于高层建筑、工业厂房和体育场馆等建筑物。
2. 钢筋混凝土组合结构：结合了钢材和混凝土的优势，利用钢材的高强度和混凝土的良好抗压性能，形成一种高效的结构体系。
这种结构形式常用于桥梁、大跨度建筑和高速铁路等工程。
3. 薄壳结构：由单层或多层薄钢板构成的结构体系，可以形成曲面、球面或双曲面等形状。
薄壳结构具有良好的承载能力和美观性，常用于体育场馆、展览馆和大型建筑群中的屋顶结构。
其次，根据应用领域的不同，钢结构体系可以分为以下几类：
1. 工业钢结构：主要用于工业厂房、仓库和物流中心等建筑，具有
较大的跨度和承载力，能够满足大空间内部布局和设备安装的需求。
2. 商业钢结构：主要用于商业综合体、购物中心和办公楼等建筑，
具有较高的空间利用率和可塑性，可以实现多功能和灵活布局。
3. 桥梁钢结构：主要用于公路桥梁、高速铁路桥梁和城市轨道交通
桥梁等建筑，具有较大的跨度和抗震性能，能够承受车辆和人流的重载荷。
总之，钢结构体系类型的选择应根据具体的项目需求和设计要求进行，结构工程师和建筑师可以根据不同的场景和目标来选择最合适的钢
结构类型，以确保建筑的安全性、经济性和功能性。
国内钢结构建筑十例
国内钢结构建筑十例以下为搜集到的十例国内钢结构建筑，同时简述其结构体系和设计特点。
一、武汉站结构体系：首层为铁路桥梁结构，上层则为大跨度空间流线型金属钢结构，主拱最大跨度为116m，高度为50m，最高点距离地面58m。
中央站房屋面的支撑结构由五榀主拱、半拱和斜立柱组成，屋面和雨棚都采用正交正放式网壳结构，采用钢框架结构作为楼面结构的基本形式，楼板采用以压型钢板为模板的非组合楼板。
设计特点：武汉站站房设计有如一只展翅的大鸟，寓意千年鹤归、九省通衢及中部崛起。
二、国家体育馆结构体系：国家体育馆是典型的复杂空间混合结构体系，主体结构主要由看台部分的钢筋混凝土框架-剪力墙结构、外围支撑屋面的型钢混凝土框架-钢支撑结构、大跨度双向张弦空间网格钢屋盖结构等三大体系。
设计特点：国家体育馆以中国“折扇”为设计灵感，充分体现“绿色奥运、科技奥运、人文奥运”的奥运理念和“节俭办奥运”的原则，注重功能设计、环保设计和美感设计相结合，体现了功能第一、技术第一、满足比赛、遵守规范、节能环保、赛后利用的设计原则。
三、国家体育场（鸟巢）结构体系：国家体育馆为大跨度钢结构，主场看台部分采用钢筋混凝土框架-剪力墙结构，与主体大跨度钢结构完全脱开。
设计特点：大量采用由钢板焊接而成的的箱型构件，交叉布置的主结构与屋面及立面的次结构一起形成了“鸟巢”的特殊建筑造型。
四、国家游泳中心（水立方）结构体系：屋面及支撑墙结构为新型多面体空间钢架结构，建筑外围采用世界上最先进的环保节能ETFE(四氟乙烯)膜材料。
结构类型为膜结构和空间钢架结构。
设计特点：“水立方”是世界上最大的膜结构工程，墙身和顶棚都是用细钢管连接而成的，有1.2万个节点。
节能而且环保！五、南京国际展览中心结构体系：建筑主体结构为大跨度钢管架和大柱网钢筋混凝土预应力体系。
设计特点：展厅由75m大跨度的钢桁架承托的弧形屋面所覆盖。
六、苏州东方之门结构体系：东方之门为非对称刚性连体超高层建筑。
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钢结构体系的主要类型分析
钢结构是由钢制材料组成的结构，是主要的建筑结构类型之一。
结构主要由型钢和钢
板等制成的钢梁、钢柱、钢桁架等构件组成，各构件或部件之间通常采用焊缝、螺栓或铆
钉连接。
因其自重较轻，且施工简便，广泛应用于大型厂房、场馆、超高层等领域。
按不
同分类标准分类如下：
一、钢结构按用途包括四个类型：高耸钢结构、板壳钢结构、工业厂房钢结构、轻型
钢结构。
1、高耸钢结构
高耸结构包含电视塔、微波塔、通讯塔、高压输电线路塔、石油化工塔、大气监测塔、火箭发射塔、旅行嘹望塔、钻井塔、排气塔、水塔、烟囱等，而大多数高耸结构均选用钢
结构。
336m高的黑龙江电视塔是中国当前最高的钢结构多功能电视塔，同一类型200～
300m的钢塔还有许多。
中国在20世纪60—-70年代建成的大型钢塔桅结构有200m广州电视塔、210m上海电视塔、194m南京跨过长江输电线路塔、325m北京环境气候桅杆。
1990
年完工的212m汕头电视塔、260m大庆电视塔等也都是钢结构。
量大而面广的高耸结构是
通讯塔和输电塔，跟着信息和电力开发，这种50m左右的钢塔将遍及神州大地。
2、板壳钢结构
需求密闭的容器，如大型储油库、煤气库、炉壳等需求能接受很重庆钢结构大内力及
温度急剧改变的高炉结构、大直径高压输油管道都是板壳钢结构，还有一些大型水工结构
的船闸闸口也是板壳结构。
3、工业厂房钢结构
钢结构通常用于重型车间的承重骨架，例如冶金工厂的平炉车间、初轧车间、混铁炉
车间，重型机器厂的铸钢车间、水压机车间、锻压车间，造船厂的船台车间，飞机制造厂
的装配车间，以及其他工厂跨度较大车间的屋盖、吊车梁等。
中国鞍钢、武钢、包钢和上
海宝钢等几个闻名的冶金联合企业的许多车间都选用了各种规划的钢结构厂房，上海重型
机器厂水压机车间、上海江南造船厂中也都有巨大的钢结构厂房。
4、轻型钢结构
轻型钢结构通常指由圆钢、小角钢、薄壁型钢或薄钢板焊接而成的结构。
轻型钢结构
的长处是自重轻、造价低、出产制造工厂化程度高、现场装置工作量小、建造速度快，一
起外型漂亮、内部空阔、修建面积及空间利用率高，因此在修建商场极具竞争力。
近几年
来轻型钢结构在中国开展迅速，其使用规模已从工业厂房、中小型房屋修建、体育场看台
雨篷、小型库房等向住所、别墅开展。
二、建筑钢结构类型按照结构形式划分，又可分为加层钢结构、塔架钢结构、楼梯钢
结构等七种常见的钢结构类型：
1、加层钢结构
型钢作为主要承重梁，连接主墙或梁两端支撑点，主体结构上面应铺设压型钢板，再
铺设钢筋，与原结构周边进行植筋连接，最后浇筑混凝土。
2、别墅扩建钢结构
钢结构别墅主体结构梁、柱、层架支撑由冷弯薄壁型钢结构或组合梁构成。
采用钢结
构构件质量较轻，便于运输、安装，便于装拆、扩建。
3、塔架钢结构
塔架属于高耸钢结构，主要结构材料是钢管，塔架用途广泛，可用于工厂烟囱的支撑、大型建筑物支撑、水塔塔架、监控工程、通讯工程等其他特殊用途。
4、楼梯钢结构
钢结构楼梯的支撑体系是楼梯的钢斜梁为主要结构构件，楼梯梯段以钢板踏板为主，
其栏杆形式多以平行楼梯斜梁的斜线形式。
其特点占地小，施工便捷，造型随意，实用性强。
5、车库出钢结构
工厂制造、工地安装、加工精度高、制造周期短、生产效率高、建造速度快、外观整洁、造型随意。
6、商场出钢结构
采用相应合理的结构体系，做到技术先进、结构新颖、达到建筑和结构的完美统一。
钢质材料表面采用热镀锌、氟碳喷涂工艺，特点是经久耐用、明亮、美观。
7、层面平改坡钢结构
通过在原有建筑钢结构层需要拆除部分防水保温层及女儿墙上新浇筑钢筋混凝土卧梁，将钢层架与原结构相连接，在其上布置钢檩条或木檩条后铺设层面瓦或彩钢板，并在新建
的坡层顶上设置老虎窗，以达到通风及装饰的作用。
钢结构分为以下形式：
结构型式：框架——框架梁、框架柱组成多层框架，用于高层超高层民用、公用建筑。
排架——钢屋架、钢桁架，钢柱或砼柱组成，用于单层厂房工业建筑中型、重型。
刚架——钢柱、钢梁组成，用于单层厂房工业建筑。
网架——钢或砼柱、标准杆件连续结合组成，用于大开间公用建筑。
其它型式——特殊房屋例如奥运鸟巢等等。
钢结构是主要由钢制材料组成的结构，是主要的建筑结构类型之一。
结构主要由型钢和钢板等制成的钢梁、钢柱、钢桁架等构件组成，各构件或部件之间通常采用焊缝、螺栓或铆钉连接。
因其自重较轻，且施工简便，广泛应用于大型厂房、场馆、超高层等领域。
1、单层：只有一层的地面上建筑物就是单层建筑物，它包括工业厂房单层高在6-8米以上民用建筑2.2到3米以上,农业的厂棚2.2米以上等建筑物。
2、多层：指4-6层建筑物。
3、高层：指10层以上，总高度小于100米的建筑物。
4、超高层：指40层以上高度100米以上建筑物。
5、高层，超高层，主要采用钢混结构，如，十字柱。
箱型柱，等结构形式。
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