鋼結(jié)構(gòu)概況鋼結(jié)構(gòu)建模與應(yīng)用目錄鋼結(jié)構(gòu)發(fā)展簡(jiǎn)史與現(xiàn)狀鋼結(jié)構(gòu)的應(yīng)用鋼結(jié)構(gòu)發(fā)展簡(jiǎn)史與現(xiàn)狀內(nèi)容11.1

鋼結(jié)構(gòu)發(fā)展的簡(jiǎn)史鋼是鐵碳合金，人類采用鋼結(jié)構(gòu)的歷史與煉鐵、煉鋼技術(shù)的發(fā)展密不可分。早在春秋時(shí)期，中國(guó)已發(fā)明鑄鐵技術(shù)。商周時(shí)期高度發(fā)展的青銅冶鑄業(yè)，從生產(chǎn)能力到礦石燃料整備、筑爐、制范技術(shù)，為鑄鐵技術(shù)的發(fā)明和迅速發(fā)展提供了前提。公元65年(漢明帝時(shí)代)，中國(guó)已成功地用鍛鐵為鐵環(huán)，環(huán)環(huán)相扣成鏈，建成了世界上最早的鐵鏈懸橋一霽虹橋(圖1)。霽虹橋是云南省博南古道上的重要橋梁，橫跨于永平縣西部杉陽鎮(zhèn)巖洞村和保山市水寨鄉(xiāng)平坡村之間的瀾滄江上。霽虹橋全長(zhǎng)106m,寬3.7m，凈跨60余米，由18根鐵索組成，鐵索兩端固定在瀾滄江兩岸的峭壁上，橋的兩端建有一亭和兩座關(guān)樓。圖1霽虹橋(又名蘭津橋）公元1061年(宋代)在湖北荊州玉泉寺建成的鐵塔(圖2)，目前依然存在。這些結(jié)構(gòu)都表明，中國(guó)對(duì)鐵的應(yīng)用，曾處于世界領(lǐng)先地位。1.1

鋼結(jié)構(gòu)發(fā)展的簡(jiǎn)史英國(guó)是最早將鐵做為建筑材料，但在1840年以前，還只采用鑄鐵來建造拱橋。1840年以后，隨著鉚釘連接和鍛鐵技術(shù)的發(fā)展，鑄鐵結(jié)構(gòu)逐漸被鍛鐵結(jié)構(gòu)取代，1846~1850年間在英國(guó)威爾士修建的布里塔尼亞橋是這方面的典型代表。該橋共有4跨，跨長(zhǎng)分別為70+140+140+70m,每跨均為箱型梁式橋，由鍛鐵型板和角鐵經(jīng)鉚釘連接而成。圖2玉泉寺建成的13層鐵塔隨著1855年英國(guó)人發(fā)明貝氏轉(zhuǎn)爐煉鋼法和1865年法國(guó)人發(fā)明平爐煉鋼法，以及1870年成功軋制出工字鋼之后，形成了工業(yè)化大批量生產(chǎn)鋼材的能力，強(qiáng)度高且韌性好的鋼材才開始在建筑領(lǐng)域逐漸取代鍛鐵材料，自1890年以后成為金屬結(jié)構(gòu)的主要材料。1.2鋼結(jié)構(gòu)發(fā)展的現(xiàn)狀新中國(guó)成立以后，鋼結(jié)構(gòu)在重型廠房、大跨度公共建筑、鐵路橋梁以及塔桅結(jié)構(gòu)中得到一定程度的發(fā)展。例如我國(guó)幾個(gè)大型鋼鐵聯(lián)合企業(yè)如鞍山、武漢和包頭等鋼廠的煉鋼、軋鋼和連鑄車間等都采用鋼結(jié)構(gòu)。在公共建筑方面，1962年建成直徑為94m的圓形雙層輻射式懸索結(jié)構(gòu)北京工人體育館(圖3)。在橋梁方面，1968年建成的南京長(zhǎng)江大橋均采用了鐵路公路兩用雙層鋼桁架橋(圖4)。圖4南京長(zhǎng)江大橋圖3北京工人體育館改革開放以來，我國(guó)經(jīng)濟(jì)建設(shè)有了日新月異的發(fā)展，鋼鐵產(chǎn)量逐年增加。自1996年超過1億噸以來，一直位列世界鋼產(chǎn)量的首位，成為鋼鐵大國(guó)。我國(guó)的建筑結(jié)構(gòu)用鋼政策，也從“限制使用”改為積極合理地推廣應(yīng)用。鋼結(jié)構(gòu)才有了前所未有的發(fā)展，應(yīng)用的領(lǐng)域有了較大的擴(kuò)展。1.2鋼結(jié)構(gòu)發(fā)展的現(xiàn)狀圖6央視大樓圖5國(guó)家體育場(chǎng)圖8長(zhǎng)安書院圖7國(guó)家大劇院圖10廣州白云站圖9雄安站1.2鋼結(jié)構(gòu)發(fā)展的現(xiàn)狀鋼結(jié)構(gòu)的應(yīng)用內(nèi)容22.鋼結(jié)構(gòu)的應(yīng)用鋼結(jié)構(gòu)行業(yè)主要分為工業(yè)鋼結(jié)構(gòu)、住宅鋼結(jié)構(gòu)、高層鋼結(jié)構(gòu)、空問鋼結(jié)構(gòu)和橋梁鋼結(jié)構(gòu)5大子類。鋼結(jié)構(gòu)是指用鋼板和熱扎、冷彎或焊接型材通過連接件連接而成的能承受和傳遞荷載的結(jié)構(gòu)形式。鋼結(jié)構(gòu)由于其自身的特點(diǎn)和結(jié)構(gòu)形式的多樣性，隨著我國(guó)國(guó)民經(jīng)濟(jì)的迅速發(fā)展，應(yīng)用范圍越來越廣。吊車起重量較大或工作較繁重的車間的主要承重骨架一般采用鋼結(jié)構(gòu)(圖11)。結(jié)構(gòu)形式多為由鋼屋架和階形柱組成的門式剛架或排架結(jié)構(gòu)，也有采用網(wǎng)格結(jié)構(gòu)做屋蓋的結(jié)構(gòu)形式。2.1鋼結(jié)構(gòu)廠房圖11鋼結(jié)構(gòu)廠房2.2大跨結(jié)構(gòu)結(jié)構(gòu)跨度越大，結(jié)構(gòu)自重在荷載中所占的比例就越大，減輕結(jié)構(gòu)的自重就更加重要。鋼材強(qiáng)度高而結(jié)構(gòu)自重輕的優(yōu)勢(shì)特別適用于大跨結(jié)構(gòu)(圖12)。2.3高聳結(jié)構(gòu)高聳結(jié)構(gòu)包括各種塔架和桅桿結(jié)構(gòu)，如廣播、通信和電視發(fā)射用的塔架(如上海的東方明珠電視塔)，高壓輸電線路的塔架(圖13)和桅桿等。2.鋼結(jié)構(gòu)的應(yīng)用圖12火車站站臺(tái)圖13輸電塔、廣播塔2.4多層和高層建筑由于鋼結(jié)構(gòu)的綜合效益指標(biāo)良好，在國(guó)外多、高層民用建筑中得到了廣泛的應(yīng)用，國(guó)內(nèi)也正在逐步擴(kuò)大應(yīng)用。(圖14)。2.5容器和其他構(gòu)筑物工業(yè)生產(chǎn)中大量采用鋼板做成的容器結(jié)構(gòu)(圖15),包括油罐、煤氣罐、高爐、熱風(fēng)爐等。經(jīng)常使用的皮帶通廊棧橋、管

道支架、鍋爐支架、海上采油平臺(tái)等結(jié)構(gòu)也常采用鋼結(jié)構(gòu)。2.鋼結(jié)構(gòu)的應(yīng)用圖14多層和高層建筑圖15容器和其他構(gòu)筑物2.6可拆卸的結(jié)構(gòu)鋼結(jié)構(gòu)不僅重量輕，可用螺栓來連接，因此適用于需要搬遷的結(jié)構(gòu)，如各種野外作業(yè)的生產(chǎn)和生活臨時(shí)用房的骨架等。建筑施工中，鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)施工用的模板和支架，以及建筑施工用的腳手架

等也大量采用鋼材制作。2.7受動(dòng)力荷載影