建筑钢结构技术与应用-ding

中国兵器工业集团中国五洲工程设计集团有限公司建筑钢结构技术与应用2013-10-12建筑钢结构技术与应用中国五洲工程设计集团丁大益2013-10-12中国兵器工业集团中国五洲工程设计集团有限公司建筑钢结构技术与应用2013-10-12目录1.建筑钢结构发展概述2.建筑钢结构技术应用3.合肥新桥国际机场航站楼结构设计与研究3.1工程概况3.2结构方案选择3.3结构有限元整体分析3.4转换节点承载性能试验3.5转换节点承载性能分析3.6结构设计概述4.结束语中国兵器工业集团中国五洲工程设计集团有限公司建筑钢结构技术与应用2013-10-12建筑钢结构发展概述1中国兵器工业集团中国五洲工程设计集团有限公司建筑钢结构技术与应用2013-10-12☆铸铁、熟铁构件和建筑1.建筑钢结构发展概述中国早在春秋时期已发明铸铁技术。现代所知的早期铸铁器件如江苏六合铁丸、湖南长沙铁、铁鼎等，其年代都在公元前6世纪左右，比欧洲早约2000年。战国中期以后，铸铁器逐步取代铜、木、石、蚌器，成为主要的生产工具，出土实物有犁铧、铲、镰、锄、斧、锛、凿等。铸铁的出现是社会生产力提高和社会进步的主要标志。1953年河北兴隆燕国冶铸遗址出土的铁范，曾用来铸造铁斧、锄、镰和车具。中国兵器工业集团中国五洲工程设计集团有限公司建筑钢结构技术与应用2013-10-121.建筑钢结构发展概述在湖北省当阳县城西15公里的覆船山东麓玉泉寺门前，全称“如来舍利宝塔”,又称当阳铁塔。始建于北宋嘉祐六年（公元1061年），由玉泉寺僧务本禅师领工铸建，它是我国目前最高（七丈十三层）、最重（十万六千六百斤）和保存最完整的铁塔。工艺精湛，造型挺秀典雅。到汉代，形成了铸铁脱碳钢的生产工艺，可以由生铁经热处理直接生产低、中、高碳的各种钢材，中国成为当时世界上的先进钢铁生产国。☆铸铁、熟铁构件和建筑湖北当阳铁塔中国兵器工业集团中国五洲工程设计集团有限公司建筑钢结构技术与应用2013-10-121.建筑钢结构发展概述1709年，英国人亚伯拉罕·达尔贝（1678-1717，AbrahamDarby）用焦炭代替木炭开创了冶炼生铁技术。由于搅炼工序的技术革新，到1874年，再次用焦炭使生铁转为熟铁，降低了铸铁中的含铅量。早在中世纪欧洲的建筑师们凭着丰富的想象力，用铸铁铸造出形状各异的构件，用于砌体建筑中。佛罗伦萨但丁故居雨棚威尼斯圣·马可教堂柱廊英国温莎城堡巨大窗套☆铸铁、熟铁构件和建筑中国兵器工业集团中国五洲工程设计集团有限公司建筑钢结构技术与应用2013-10-121.建筑钢结构发展概述铸铁建筑的最高成就是英国索福特的工厂（1801年），这座大楼长42米，宽14米，因不少于7层而为当世所罕见。铸铁梁中心距2.7米沿横向布置，以两排铸铁立柱支撑于梁的三分点上，横梁第一次采用工字形截面，由扁平砖块填充。大陆欧洲的第一座钢框架结构的多层建筑是1871～1872年巴黎附近努瓦济埃耳-絮尔-马恩的梅尼尔巧克力工厂（Menierchocolatefactory）☆铸铁、熟铁构件和建筑梅尼尔巧克力工厂中国兵器工业集团中国五洲工程设计集团有限公司建筑钢结构技术与应用2013-10-121.建筑钢结构发展概述1864年西门氏·马丁（Siemens-Martin）法或平炉冶炼法问世，开启了软钢时代。早期纯钢框架结构的典型范例，是1908年的美国芝加哥自由互助保险大楼(LibertyMutualInsuranceBuilding)☆铸铁、熟铁构件和建筑伦敦温莎堡火车站安特卫普，托伦格博（26层）节点1931年美国芝加哥，自由互助保险大楼1908年中国兵器工业集团中国五洲工程设计集团有限公司建筑钢结构技术与应用2013-10-121.建筑钢结构发展概述★现代金属冶炼技术生产出了性能更好的碳素结构钢、低合金钢以及性能更加优良的高强度钢材。★钢材的特点是强度高、自重轻、刚度大，特别适用于建造大跨度和超高、超重型的建筑物；★其材料匀质性和各向同性好，属理想弹性体，最符合一般工程力学的基本假定；★其材料塑性、韧性好，可有较大变形，能很好地承受动力荷载；★其缺点是耐火性和耐腐性较差。弹性模量E(N/m2)剪变模量G(N/m2)线膨胀系数（/C）质量密度（kg/m3）2.0610117.910101.210-57850中国标准钢材的物理性能指标☆铸铁、熟铁构件和建筑中国兵器工业集团中国五洲工程设计集团有限公司建筑钢结构技术与应用2013-10-12☆现代建筑钢结构1.建筑钢结构发展概述随着材料工业的发展、成熟，建筑钢结构得到广泛的应用。西尔斯大厦位于美国伊利诺伊州的芝加哥市，是上个世纪世界最高的建筑之一。它是为西尔斯―娄巴克公司建造的，于1973年竣工。443米高，地上110层，地下3层。北京工人体育馆。建成于1961年，建筑面积约4万平方米，地下一层，地上四层，整体形式为圆形，顶棚为辐轮式悬索结构，跨度94米。中国兵器工业集团中国五洲工程设计集团有限公司建筑钢结构技术与应用2013-10-121.建筑钢结构发展概述由于钢材的优异特性，使得大跨度、超高层钢结构建筑得以实现。大型体育比赛对场馆功能提出了更高的要求，建筑钢结构技术满足了建筑师们的欲望。☆现代建筑钢结构韩日2002世界杯首尔体育场意大利1990世界杯都灵体育场中国兵器工业集团中国五洲工程设计集团有限公司建筑钢结构技术与应用2013-10-121.建筑钢结构发展概述建筑钢结构在我国近30年得到了快速的发展。安全适用、技术先进、经济合理、确保质量—建设方针。☆现代建筑钢结构国家体育馆—经济适用国家大剧院—美仑美奂中国兵器工业集团中国五洲工程设计集团有限公司建筑钢结构技术与应用2013-10-121.建筑钢结构发展概述建筑钢结构技术在我国也得到了超常规的发展。结构自重占其承受外荷载的比例是衡量结构设计成功与否的重要指标。☆现代建筑钢结构CCTV新址—有点怪异的建筑鸟巢—伟大的工艺品中国兵器工业集团中国五洲工程设计集团有限公司建筑钢结构技术与应用2013-10-12建筑钢结构技术应用2中国兵器工业集团中国五洲工程设计集团有限公司建筑钢结构技术与应用2013-10-122.建筑钢结构技术应用建筑钢结构☆结构系统划分适用于任何结构体系钢框架-支撑钢框架网架、网壳结构张弦结构（张弦梁、桁架等）钢框架-剪力墙钢框架-筒体束筒结构斜拉结构中国兵器工业集团中国五洲工程设计集团有限公司建筑钢结构技术与应用2013-10-122.建筑钢结构技术应用钢框架结构结构构件主要为钢梁和钢柱，梁柱可以是刚接也可以是铰接。是一种最常见的结构形式，适用于单层、多层和高层房屋建筑。天下第一城--佛堂河北香河-2002年四层钢框架-H型钢梁、十字型柱刚性节点☆结构系统划分典型框架刚性连接节点中国兵器工业集团中国五洲工程设计集团有限公司建筑钢结构技术与应用2013-10-122.建筑钢结构技术应用钢框架-支撑结构带支撑的钢框架结构，适用于单层、多层和高层房屋建筑。天水新华门小学甘肃天水-2009年汶川地震后捐建项目四层钢框架、箱型柱、H型钢梁、箱型截面中心支撑箱型截面支撑现场拼接☆结构系统划分中国兵器工业集团中国五洲工程设计集团有限公司建筑钢结构技术与应用2013-10-122.建筑钢结构技术应用网架、网壳结构网架是由多根杆件按照一定的网格形式通过节点连接而成的平面空间结构。网壳是曲面状的网架结构。网架、网壳适用于各类大跨度建筑。世界花卉大观园北京-2007年双层网壳直径（跨度）40米☆结构系统划分中国兵器工业集团中国五洲工程设计集团有限公司建筑钢结构技术与应用2013-10-122.建筑钢结构技术应用斜拉结构斜拉结构由刚性柱与柔性索组合而形成的混合结构体系。其特点是以拉索代替立柱，只承受拉力，充分利用材料强度。拉索吊点为结构提供弹性支撑，可以跨越更大跨度，多用于体育场馆等建筑。呼和浩特体育场罩棚内蒙古呼和浩特-2006年圆钢管混凝土柱正三角形立体桁架+钢缆索悬臂42米高强螺栓节点缆索节点☆结构系统划分中国兵器工业集团中国五洲工程设计集团有限公司建筑钢结构技术与应用2013-10-122.建筑钢结构技术应用张弦结构张弦结构是用撑杆连接上部抗弯受压构件和下部受拉构件（索）而形成的自平衡结构，适用于跨度较大、荷载较大的建筑。北京农展馆新馆北京-2005年屋面张弦桁架结构跨度76米下弦钢缆索Φ5x163撑杆与索采用索球节点连接单向索球节点☆结构系统划分中国兵器工业集团中国五洲工程设计集团有限公司建筑钢结构技术与应用2013-10-122.建筑钢结构技术应用钢框架剪力墙结构钢框架-剪力墙结构是在钢框架结构中布置一定数量的剪力墙构成。其受力特点是框架和剪力墙共同组成抗侧力体系。菏泽市立医院病房楼山东菏泽-2004年钢筋混凝土剪力墙钢管混凝土柱+H型钢梁框架地上22层，地下2层建筑高度90米☆结构系统划分中国兵器工业集团中国五洲工程设计集团有限公司建筑钢结构技术与应用2013-10-122.建筑钢结构技术应用钢框架筒体结构钢框架-筒体结构是在钢框架结构中布置闭合的筒体构成。筒体可以是钢筋混凝土也可以是支撑钢框架，其受力特点是框架和筒体共同组成抗侧力体系。阿布扎比运河大厦-钢结构阿联酋阿布扎比-2009年支撑钢框架筒体钢管混凝土柱+H型钢梁框架地上27层，地下4层建筑高度115米☆结构系统划分中国兵器工业集团中国五洲工程设计集团有限公司建筑钢结构技术与应用2013-10-122.建筑钢结构技术应用钢框架筒体结构国家金融信息大厦-混合结构北京-2013年★钢筋混凝土筒体（组合钢板剪力墙）★巨型柱外框架（钢管混凝土柱+钢梁）★密柱筒体（钢柱+钢梁）★环带桁架、转换桁架、帽桁架和伸臂桁架★约束屈曲支撑★建筑高度360米★地上81层，地下5层☆结构系统划分中国兵器工业集团中国五洲工程设计集团有限公司建筑钢结构技术与应用2013-10-122.建筑钢结构技术应用7.56亿吨钢（2012年我国钢产量）15%为建筑用钢中国发达国家30～40%以上钢板、型材钢筋、钢绞线、门窗等6%为钢结构用钢中国钢板、型材等发达国家18～24%以上☆钢结构应用前景应用前景中国兵器工业集团中国五洲工程设计集团有限公司建筑钢结构技术与应用2013-10-122.建筑钢结构技术应用国家目标：“十二五”期间新建绿色建筑10亿平方米、2015年城镇新建建筑中绿色建筑比例要达到20%《绿色建筑评价标准》重新颁布每年我国新建房屋20亿平方米利好！钢结构建筑现场施工垃圾少，建筑可回收采用钢结构体系比例提升10%2亿平方米2000万吨☆钢结构应用前景应用前景中国兵器工业集团中国五洲工程设计集团有限公司建筑钢结构技术与应用2013-10-12合肥新桥国际机场航站楼结构设计与研究3中国兵器工业集团中国五洲工程设计集团有限公司建筑钢结构技术与应用2013-10-123.合肥新桥国际机场航站楼结构设计与研究3.1工程概况★国际定期航班机场和国内干线机场，是安徽省的中心机场、上海备降机场。★航站楼共设有19个近机位、8个远机位。机场位于合肥市肥西县高刘镇，距合肥市中心31.8km。★航站楼本期建设可满足设计目标年2,020年，年旅客吞吐量1,100万人次、高峰小时旅客量4,031人需求。中国兵器工业集团中国五洲工程设计集团有限公司建筑钢结构技术与应用2013-10-123.合肥新桥国际机场航站楼结构设计与研究★航站楼位于基地北侧，总建筑面积约125,000平方米。铝镁合金屋面，玻璃幕墙、石材幕墙。★飞行区近期按4E级标准建设，跑道长3400m，道面宽45m，两侧道肩各宽7.5m。3.1工程概况中国兵器工业集团中国五洲工程设计集团有限公司建筑钢结构技术与应用2013-10-123.合肥新桥国际机场航站楼结构设计与研究★航站楼长860米，宽161米，地上3层（局部4层），局部地下一层，属于超长建筑。★为解决混凝土结构温度影响，沿航站楼纵向设置4道伸缩缝，分别为1、2、3、4、5段。★温度区段长度分别为122米、153米、180米、153米、122米。上部钢结构在