第1章：钢结构的特点和应用范围

大连西太平洋石化有限公司 1500立方米CF-62钢球罐
陕西铜川天然气公司 1000立方米天然气球罐
（8）可拆卸或移动结构
可拆卸：临时建筑物 移动结构：履带式起重机吊臂、塔吊
主要是由于其承重结构的构件之间的连 接可用螺栓，便于拆卸，并且构件可以重复 使用。
（9）轻型钢结构
1.2 钢结构的设计原则
第1章 绪 论
1.1 钢结构的特点和应用范围
1.1.1 钢结构的特点
力学性能好（强度、塑性、韧性） 材质均匀，与力学计算假定吻合较好。内部组
织接近匀质和各向同性体，在弹性范围内符合 虎克定律。 质量轻（强度与密度之比）。比值越大，自重 越轻，地震作用越小，震害较轻，同时对地基 土要求较低，减少基础造价。
技术先进 经济合理 安全适用 确保质量
1.2.1 概率极限状态设计方法
极限状态：承载能力极限状态和正常使用极限 抗力（R）和荷载效应（S）： 设计表达式：
Rk
R
GSGk
QSQk
1.3 钢结构的发展
高强钢材的应用：Q235 、 Q345、 Q390 、Q420 对极限状态的了解：近似概率法 全概法 结构体系的发展：薄壁结构、索张拉结构、索-膜
央视新台址
央视新台址建设 工程位于北京朝 阳区东三环中路、 北京商务中心区 的核心地段，占 地面积18.7万平方 米，总建筑面积 55万平方米, 高度 230m。央视新台 址建设工程总投 资约50亿元人民 币，2003年10月 开工建设，2008 年正式运行 。
长宽各150m，总面积 30277m2，塔高508m，世 界第一高，26层以上以8层 为一单元。主要由巨柱、核
上海环球金融中心
由日本森大厦株式会社的全额 子公司森海外株式会社及日本 具有代表性的银行、保险公司、 商社等36家企业，偕同政府系 统机构日本海外经济协力基金 (OECF)联合投资的上海环球 金融中心，总投资逾750亿日 元。位于陆家嘴金融贸易区， 建筑总面积335,420平方米， 地下3层，地上94层。建成后 的高度达460米 。总用钢量 26000t，钢筋混凝土核心筒， 外框钢骨混凝土及钢柱。
（4）多层和高层建筑
由于钢结构具有优越的抗震抗风性能，多层和高 层建筑的骨架可采用钢结构或钢和混凝土组合成的组 合结构，如刚架-支撑结构、筒体结构、钢管混凝土结 构、型钢混凝土组合结构等。
帝 王 大 厦
上海金茂大厦
金茂大厦是由中国上海 对外贸易中心股份有限 公司独家投资5.6亿美元 建设的一座88层的超高 层大厦，建筑高度 420.5米，建筑面积28.9 万平方米，于1998年8 月28日竣工。 总用钢量 14000t，钢筋混凝土核 心筒，外框钢骨混凝土 及钢柱。设计者为美国 S.O.M事务所。
60年代中后期~70年代（低潮期）：冷弯薄壁 型钢结构、轻钢屋盖；
80年代以后~至今（发展时期）：向高、大、 重方向发展。
应用范围：
（1）工业厂房
（2）大跨度结构：桥梁、体育馆、展览馆
国家体育场
国家体育场建 筑体形上像鸟 巢。可容纳8 万人。平面为 椭圆形,长轴 340m短轴 292m。屋盖 中间有一个 146m×76m 的开口，这部 分将设计成开 合屋盖。采用 加肋薄壁箱形 截面 ，总用 钢量达16万t 。
结构、膜结构 钢-混凝土混合结构的研究和应用
韧性——承受动力荷载时，材料吸收能量的多
少。韧性好，说明材料 具有良好 的动力工作 性能。
1.1.2 钢结构的应用范围
钢结构的合理应用范围不仅取决于钢结 构本身的特性，还受到钢材的品种、产量和 经济水平的影响。
钢结构发展从建国以来分三阶段：
50~60年代（初盛时期）：借助苏联的经济和 技术支援，有百十个项目，都是重型工业厂房；
该工程外部围护结构为
钢结构网壳，是半椭圆球形， 东西长轴212.2m，南北短轴 143.64m，总高度46.285。 内设歌剧院（2416席）、音 乐厅（2017席）及戏剧院 （1040席）及公共大厅等。 屋面采用钛金属板，整个网 壳外环绕人工湖35500m2,各 种通道及入口均设在水下 。
设计为法国巴黎机场公司安 德鲁建筑师，北京市建筑设 计研究院参与主体设计 ，整 体结构用钢量达6750t， 195kg/m2。
心系统及外伸桁架梁。巨柱 自地下5层至地上90层，最 大尺寸为2.4mx3m。
台北101
直径5.5m，中670t的阻尼器
（5）承受振动荷载影响及地震作用的结构
主要利用钢材的韧性性能，当厂房内设有 产生动力作用的设备如：锻锤、电机、风 机、吊车等，厂房的承重结构用钢结构。
（6）板壳结构
如油罐、煤气柜、高炉炉壳、热风炉、漏斗、 烟囱、水塔以及各种管道等。
（3）高耸结构
塔架结构 桅杆结构
东方明珠电视塔
东方明珠广播电视塔座 落在上海浦东新区黄浦江 畔，以其468米的高度成 为亚洲第一高塔。于1991 年3月开始建造，1994年 11 月完工，总重量达12万 吨，总投资8.3亿元人民币。
东方明珠塔由三根直径 为九米的擎天立柱、太空 舱、上球体、下球体、五 个小球、塔座和广场组成。
“绿色奥运”、“科技奥运”、“人文奥运” 建筑底面面积为80,000m2，屋顶面积76,719m2，地上层数6 层，最高点高度53.00m，可容纳观众数60,000。 屋顶结构采用钢桁架悬挑结构 。屋面桁架落地，形似露珠 。
天津奥林匹克体育场俯瞰效果图
国家大剧院
位于北京人民大会堂西
侧，西长安街以南，总占地 面积近12公顷，总建筑面积 近15万平方米，总投来自百度文库26.88 亿元，目前已进行过网壳部 分设计与施工验收审查会议。
制造简单、施工周期短。材料单一且为成才， 宜加工和安装。
钢材耐腐蚀性差：需定期维护，维护费用较高。
钢材耐热但不耐火: 100℃时强度无变化， 600℃时强度约为0。超过150℃时需采取防火 措施。
塑性和韧性是概念上完全不同的两个物理量
塑性——承受静力荷载时，材料吸收变形能
的能力。塑性好，会使结构一般情况下不会由 于偶然超载而突然断裂，给人以安全保证；