多层钢结构房屋ppt

多层民用钢结构房屋的应用和发展杨芳09建筑工程技术二班2009050302013目录1.钢结构房屋的分类(P3)2.钢结构房屋的优点(P5)3.发展多层结构房屋的发展现状(P10)4.多层民用钢钢结构房屋的工程实例(P12)5.多层民用民用钢结构房屋需要解决的问题(P17)1.钢结构房屋的分类钢结构房屋是从承重骨架的材料角度定义的，即指结构体系中主要受力构件由钢材做成的房屋建筑,出钢结构房屋外,还有木结构房屋、砌体结构房屋、混泥土结构房屋和混合解雇房屋。按照使用性质不同，钢结构房屋可分为生产性建筑和非生产型建筑两大类。前者包括工业建筑和农业建筑，后者主要指民用建筑。民用根据房屋使用功能可分为居住建筑和和公共建筑两类。公共建筑是为人们提供生活起居用的建筑，如住根据房屋层数和高度的不同，大致可分为单层建筑，多层建筑，高层建筑及超高层建筑。但他们之间并没有严格的界限和统一的划分标准，不同的规范从不同的角度作了规定。。根据房屋层数和高度的不同，大致可分为单层建筑，多层建筑，高层建筑及超高层建筑。但他们之间并没有严格的界限和统一的划分标准，不同的规范从不同的角度作了规定。•《建筑设计防火规范》(GBJ16)规定的多层民用建筑界限为：九层及九层以下的住宅（包括底层设置商业服务网点的住宅）和建筑高度不超过24m的其他民用建筑。•从结构角度上，多层和高层之间并没有明确的界限，根据房屋的荷载特点和力学行为，特别是对地震作用的反应，《建筑设计抗震规范》（GB50011）和《全民建筑工程设计技术措施—结构》（2003）中都以12层为界限，12层及12层以下的结构与12层以上的结构在设计方法和抗震构造措施上都有些区别。2.钢结构房屋的优点钢结构房屋的结构体系主要是由钢板、热轧型钢和冷加工成型的薄壁型钢通过连接、制造组装而成，和其他材料的房屋结构相比，具有以下优点：1.强度高，质量轻钢材与其它建筑材料如混凝土、砖石和木材相比，强度要高得多，弹性模量也高，因此结构构件质量轻且截面小，特别适用于跨度大、荷载大的构件和结构。即使采用强度较低的钢材，其强度与密度的比值也比混凝土和木材大的多，从而在同样受力条件下的钢材结构自重轻。研究表明，多高层钢结构的自重一般为混凝土结构自重的1/2-3/5。此外，构件轻巧也便于运输。（2）构件截面小，有效空间大由于国内钢材的强度高，构件截面小，所占空间也就小。以相同受力条件的简支梁为例，钢筋混凝图的高度通常是跨度的1/10-1/8，而钢梁约是1/16-1/12，如果钢梁有足够的侧向支撑，甚至可以达到1/20，有效增加了房屋的层间净高。在梁高相同的情况下，钢结构的开间可比混凝土结构的开间大50%，能更好的满足结构大开间、灵活分割的要求。另外，多层民用建筑中的管道很多，如果采用钢结构，可在梁腹板上开洞以穿越管道，而混凝土结构则不宜开洞。柱子的截面尺寸也类似，在多高层建筑中，钢柱的截面面积占建筑面积的3%-5%，而混凝土柱则占6%-9%，并且由于梁截面较小，避免了“粗柱笨梁”现象，室内视觉开阔，美观方便。•（3）材料均匀，塑性、韧性好，抗震性能优越•由于钢材组织均匀，接近各向同性，钢结构的实际工作性能比较符合目前采用的理论计算模型，因此可靠性高。同时因钢材塑性韧性好，耗能能力强，一般不会因超载而发生突然断裂，适用于承受动力合载和冲击荷载，抗震性能非常优越。下表为1985年墨西哥8.1级大地震中，钢框架与混凝土框架的破坏对比情况，即能说明这一点。结构类型建造年代破坏程度19871957-19761976合计钢结构倒塌73010严重破坏1102混凝土结构倒塌2751482严重破坏1623645（4）制造简单，施工周期短钢结构所用的材料单纯，且多是成品和半成品材料，加工比较简单，并且能够使用机械操作，易于定型化、标准化，工业化生产程度高，质量稳定，劳动力强度低。一般情况下，多高层钢结构平均4天一层，而混凝土结构平均6天一层，即钢结构的施工速度是混凝土结构的1.5倍。结构施工周期短，使整个建筑更早投入使用，可节约投资18%。（5）环保节能与传统的混凝土结构和砌体结构相比，钢结构属于绿色建筑结构体系。钢结构房屋的墙体均采用新型轻质复合墙板和轻质砌块，符合建筑节能和环保的要求，可以达到节能50%的目标，极大节约了我国人均相对短缺的资源。•钢结构的施工方式为干式施工，可避免混凝土湿式施工所造成的污染。另外，对于已建成的钢结构也比较容易进行改建和加固，用螺栓连接的钢结构还可以根据需要进行拆迁，也有利于环境保护。2.多层民用钢结构房屋的发展现状我国是最早用特建造结构的特别是在解国家之一，比较著名的是铁链桥和一些纪念性建筑，比西方国家早数百年。但在18世纪末的工业革命革命兴起后，西方国家的冶金技术和土木工程得到了快速发展，而此时的中国，由于封建制度下的生产力发展极其缓慢，放前的百年历史中，钢结构发展几乎完全停滞。自20世纪五十年代以来，在前苏联的经济技术援助下，我国的钢结构才迎来了初步发展，在工业厂房、桥梁、大型公共建筑和高耸构筑物等方面都取得了卓越的成就，至今仍发挥着巨大作用，如鞍钢、包钢、武钢、沈阳飞机制造厂、大连造船厂、北京体育馆（跨度57m的两铰拱）、人民大会堂（跨度60.9m的钢屋架）、武汉长江大桥（全长1670m)等，并编制了我国第一部钢结构行业规范，缩小了与发达国家的差距，但多高层民用钢结构建筑仍然空白。自20世纪九十年代至今，我国钢结构行业步入快速发展阶段，钢结构的发展日新月异，规模更大，技术更新，出现数百年来未曾有过的兴旺现象，被称为建筑行业的“朝阳产业”。代表建筑有深圳帝王大厦（325m）、上海金茂大厦(460m)、上海东方明珠电视塔（468m)等等。多层民用钢结构房屋也开始出现。我国的钢结构主要用于工业厂房、大跨度和高层民用建筑中，钢结构建筑在全部建筑中的应用比例非常低，还不到百分之一，而瑞典、美国、日本等国的钢结构房屋面积已达到总建筑面积的40%以上。我国建筑用钢在钢材产量中的比值也仅为20%-30%，低于发达国家的40%-55%。因此，我国钢结构还是一个很年轻的行业，特别是多层民用钢结构建筑，应用前景十分广阔，有待于大力发展和支持。多层民用钢结构的工程实例尽管我国多层民用钢结构房屋才仅仅出现几十年，仍处在初级阶段，但是各地陆续建造了数百万平方米的多层钢结构民用房屋，取得了显著的成绩。如中国工商银行总营业办公楼、北京金辰公寓、上海现代集团在新疆库勒尔建造的8层钢结构住宅、天津丽苑小区11层钢结构住宅、杭州天城六层钢结构综合楼、上栋建筑工程学院土木馆、厂商噶远大集成住宅楼、河北唐山的几栋3-5层钢结构住宅、福建师大学生公寓、武汉国际会展中心、四川攀枝花市迎宾苑小区钢结构住宅等等。中国工商银行总行营业办公楼•位于北京市复兴门内大街的中国工商银行总行营业办公楼，见右图。总建筑面积9.6万平方米，纯钢结构体系。结构总用钢量8500t，以美国产A572宽翼缘H型钢和国产16Mn钢为主，钢板最厚达100mm。北京市亦庄青年公寓•北京市亦庄青年公寓（右图）总建筑面积12万平方米。主体结构形式为钢框架、钢框架-混凝土核心筒体系，梁柱截面为H型钢，楼盖采用压型钢板混凝土组合楼板。工程总造价1150元/平方米，和砖混结构造价基本持平，但施工工期仅是砖混结构的1/2，现场用工是砖混结构的1/3.结构总用钢量仅为37千克/平方米，不到总造价的18%。山东建筑工程学院土木馆钢结构公寓发展多层民用钢结构需要解决的问题•虽然钢结构房屋具有很多优点，我国钢材产量及国家政策都已到位，但毕竟还处于发展的初期阶段，目前需解决的问题还很多，主要有以下几个方面：•多层钢结构技术及配套技术有待于进一步开发研究和完善钢结构应用于大跨度、重型工业厂房或大跨度高层民用建筑时，能充分发挥钢材的力学性能，我国在这方面的技术也比较成熟。但应用于多层民用钢结构房屋时，由于构件截面小，刚度弱，纯钢结构的侧移较大，对抗力体系、楼板、墙体的要求较高。因此，结构体系、抗震技术、连接节点、楼盖技术等仍需进一步完善理论研究，如何发挥钢结构的优势，为用户创造安全舒适经济的建筑环境，还有很长的路要走。•需解决防腐、防火问题钢材的耐腐蚀性比较差，必须采用适当措施予以保护，所以钢材的维护费用比混凝土高。不过多层民用钢结构室内属于一类环境，构建经过彻底除锈并涂上合格的防腐涂料，锈蚀问题并不严重，加上防火材料的包裹，可以减小涂层。“9.11”事件使人们目睹了钢结构垮塌的惨景，愈发关注国内钢结构的防火问题。由于多层民用建筑内的火源多，火灾荷载密度大，很容易失火，并且失火后容易成灾，因此钢结构的防火非常重要。目前耐火等级为二级的防火涂料的造价在每平方50元以上。如何能够在防腐防火上做到成本低而效果好，组使建筑师和结构师动一番脑筋。•一步降低工程造价目前，多层钢结构房屋体系的造价比混凝土结构的略高，因此，人们的一般概念是钢结构工程造价很高，有些甚至是钢材紧缺年代的概念，这也是影响我国钢结构推广应用的一个主要因素。钢结构造价偏高的主要原因有两个：首先，钢材比混凝土贵得多，其次，在工程实践中，由于经验不足，专业技术人才缺乏，配套体系不完整，使得工程造价进一步升高。统计资料表明，建筑高度为6-12层时比较经济，在中低层民用建筑中，钢结构还缺乏竞争力。对待造价问题，不宜孤立的看待，应予以全面分析。一栋建筑的总投资除用于建筑本身的造价外，还要用于征地和动迁。随着城市化的发展，征地和动迁费用越来越大，一般情况下工程造价约占项目总投资的60%，征地动迁费用为40%，还有，随着生活水平的不断提高，建筑装修和室内装饰的费用越来越高，在造价中的比例增大，即•意味着工程造价的比例越来越低。目前，在办公楼、宾馆和高档建筑工程中，结构造价不超过工程造价的30%。•因此，结构造价单一因素不应作为决定采用钢结构材料的主要依据。如果再考虑钢结构建筑有效空间大、施工速度快、抗震性能好、环保节能等有利因素，其综合效益依然很显著在市场经济条件下，依据现有的材料和技术，因地制宜，进行优化组合，走过与混凝土结合的道路，完全能够做到与现有其他结构体系造价相持平甚至更低，前面的北京市以亦庄青年即使典例。•专业人才缺乏，观念有待于更新我国的钢结构工程持续高速发展了近二十年，出现了许多从事钢结构设计、制作、施工的企业，并积累了一些宝贵的经验，但应当清醒看到，钢结构行业从业人员的平均水平还比较低，管理有些混乱，部分工程属于低水平重复别人已经做过的工程，缺乏技术创新和突破，甚至出现了很多工程事故，在一定程度上还给刚兴起的钢结构行业带来了负面影响，应当及时总结经验，并予以疏导和改正。结束语•发展民用钢结构建筑是大势所趋，特别是我国在加入WTO之后，建筑业也面临着与国际接轨，如不解决上述问题，必将落伍甚至遭到淘汰。当然解决上述问题还需要一个相当长的时间，既要引进国外先进的钢结构技术及配套产品，吸取精华，也需要培养自己的设计、生产施工技术人员和企业，并完善相应的技术标准体系。相信在各方面的共同努力下，一定会将我国钢结构行业培养成一个适合国情的、有特色的建筑分支产业。谢谢参考资料《多层民用钢结构房屋》（中国工业出版社）请老师多加指教