钢结构建筑入门

本书分钢结构概念、钢结构的历史、框架结构、桁架与悬挂结构、钢材、焊接与加工等14个章节，采取渐进式学习和了解钢结构的形式，从简单的入门知识逐渐扩大其内容，把读者引向掌握实际操作知识，力求建筑结构知识的趣味性。本书讲解的内容，多数采取图解和漫画的方式进行讲解，非常生动，使读者读起来更有趣味。 当设计、详图、材料、做法、施工、制作为一体时，才能成为建筑钢结构。设计和施工现场，不像在大学授课那样是纵向的和系统性的。现在书店看到的有关钢结构的书籍种类很多。其中，多数书籍要么是过于强调入门，导致其内容肤浅没有学到什么内容；要么过于强调理论知识，道理深奥，门槛较高，提不起读者的学习劲头和对建筑钢结构的兴趣。 本书力求兼顾理论知识的学习、实际设计和施工技术的掌握，一改以往的灌输式书写模式，采取图解、漫画和互动的形式，激起读者学习和掌握钢结构的兴趣和愿望。

序言

1 钢结构概念

钢结构与其他结构

铁的性质

2 钢结构的历史

钢结构的应用

高层建筑的出现

密斯的建筑

密斯以后的建筑

3 框架结构

框架结构基本知识

悬臂结构

4 桁架与悬挂结构

桁架的基本知识

构件承受的应力

张紧梁

带有铰接节点的框架结构

铰接节点

空间桁架

悬挂结构

5 钢材

内力

钢材的性能

钢材的种类

柱与梁的变形

框架结构的弯矩图

6 焊接与加工

焊接方法

焊缝检查

焊缝符号

切割、加工

7 地基与基础

地基土

桩基与复合地基

基础

8 柱脚

柱与柱脚钢板

填充材料

柱脚的连接方法

9 接口与接头

梁柱安装

焊缝

连接（接头）与补强

高强螺栓

水平加劲肋（横隔板）

梁柱的位置

支撑

10 楼地面

跨度

楼板标高

压型钢板

抹灰工程

楼板支撑

ALC楼板

混凝土的浇筑

11 屋顶

折板屋顶

其他屋顶

12 楼梯

楼梯结构

护栏

13 外装

ALC板的特点

挤压成型水泥板

密封材料

ALC板的安装

女儿墙与阳台

14 内装与连接件

石膏板的粘贴方法

龙骨的优先顺序

防火包裹

门

墙面龙骨

吊顶龙骨

窗框 2100433B

作者：[日] 原口秀昭

出版社：中国建筑工业出版社

出版时间：2016年5月1日

上架日期： 201605

征订号：27762

版次：第一版

页数：288

装帧：平膜勒口

开本：异32开

印张：9.000

ISBN：978-7-112-18518-4

钢结构建筑实例

钢结构建筑相比于砖混结构建筑在环保、节能、高效、工厂化生产等方面具有明显优势。深圳高 325米的地王大厦、上海浦东高421米的金茂大厦、北京的京广中心、鸟巢、央视新大楼、水立方等大型建筑都采用了钢结构，北京、上海、山东、辽宁、内蒙等省市已开始进行钢结构住宅试点，其中，北京金宸公寓已被列为建设部住宅钢结构体系示范工程。高层钢结构建筑屡见不鲜人们预料21世纪是金属结构的世纪，钢结构将成为新建筑时代的脊梁。人类自 17世纪70年代开始使用生铁，19世纪初开始使用熟铁建造桥梁和房屋，钢结构发展的历史要比钢筋混凝土结构发展的历史悠久，它的生命力也是越来越强。在美国，低层建筑如两层楼以下的非居住型建筑市场已有70%以上是建筑金属制品。全世界已完成的101幢超高层建筑中，钢筋混凝土结构16幢，纯钢结构 59幢，不同形式的钢砼混合结构27幢；可以看出钢结构的发展必将促使建筑业、冶金工业、机械工业、汽车工业、农业、石油工业、商业、交通运输业得到迅速发展。

亚洲最大钢结构植物馆——2013年1月23日，中国青岛世园会植物馆主体封顶，外形规划设计为树叶形状。植物馆工程位于天水路以北，百果山森林公园内，占地面积2.44公顷，总建筑面积22749平方米，其中，地上建筑面积13522平方米，地下建筑面积9227平方米，是亚洲最大的钢结构植物馆之一，工程总造价为2.93亿元 。

因其外形为树叶形状，共所需钢结构约3000吨，拼装杆件14000多根，焊缝总长17000多米，特制玻璃15000多块，因此施工难度大，工序极其严格。结构现场拼接及焊接任务特别重，吊装难度特别大，仅现场拼接的钢结构焊缝总长度就有17000多米，相当于1万吨常规钢结构工程的焊接量。

钢结构建筑优势

钢材的“容重与强度比”一般小于木材、混凝土和砖石，因此钢结构比较轻，与钢筋混凝土结构相比要轻 30%-50%；另外钢结构断面小，与钢筋混凝土结构相比可增加建筑有效面积8%左右。我国二十世纪初建造的松花江钢桁桥、黄河大桥、上海国际饭店等就采用了钢结构；新中国成立后，我国民用高层建筑钢结构发展速度进一步加快，全国十几幢高层钢结构建筑中北京就占了六幢：京广中心(208米高)、京城大厦 (182米高)、国贸大厦(155.2米高)、长富宫饭店(90.9米高)、香格里拉饭店(82.7米高)、中国工商银行总行(48.3米高)，还有正在建设中的国家大剧院工程。全国上百个大小机场都将设计采用钢结构，以加快建设速度和增大空间。由此可见，高速度发展的经济需要钢结构。

钢结构建筑条件

政策、技术条件已经具备。年初，建设部、国家冶金工业局联合组织建筑用钢技术协调组制定《国家建筑钢结构产业“十五”计划和2015年发展规划纲要》。纲要中明确阐述：钢结构具有强度高、自重轻、抗震性能好、施工速度快、地基费用省、占地面积小、工业化程度高、外形美观等一系列优点，此外，钢结构建筑还具有良好的空间感，可设计成大量开放型办公室围绕着空中花园、中央天井加上合理的电梯设计可达到最低的能源消耗。因此钢结构又是环保型和节能型建筑结构。与混凝土结构相比它是环保型和可再次利用的、易于产业化的结构，发达国家在房屋建筑中广泛采用钢结构。金融街是北京最具现代化气息的街区，鉴于钢结构住宅有上述诸多优势，作为金融街上唯一的高档公寓，为了创造更舒适的空间感和更加节约能源，金宸公寓设计成了钢结构高品位住宅，并被评为纲要公布后北京首家建设部住宅钢结构体系示范工程，也是北京唯一的小高层钢结构住宅项目。

钢结构建筑基础

钢产品和建筑钢材品种的增加为钢结构的发展打下了良好的基础。我国从1996年钢产量突破1亿吨，已成为世界的钢铁大国，随着国家二十一世纪狠抓冶金科技进步，提高我国钢铁工业的技术水平和装配水平，到2020年前后我国有望成为世界的钢铁强国。过去长期不能生产的H型钢，已可以在“马钢”、“莱钢”和鞍山第一轧钢厂生产了。 H型钢的最大截面已达700mm，年产能力可达140万吨，轻钢结构用的彩色钢板年生产能力已达70—90万吨，冷弯型钢年生产能力约120万吨。这为钢结构建筑的发展奠定了基础。“十五”期间建筑钢结构的发展目标，是争取达到每年建筑钢结构用钢材占全国钢材总产量的3%。2015年建筑钢结构的发展目标，是争取每年全国建筑钢结构的用钢量达到钢材总量的6%。由此可见，我国建筑钢结构的发展将上一个新台阶。高效的焊接工艺和新的焊接、切割设备的应用。如各种反面衬垫方法的双面成型单丝和多丝埋弧焊、龙门架工字梁双侧双丝快速焊接生产线、各种数控火焰机和激光切割机，为钢结构高效制作和生产高质量产品创造了良好条件。高效焊接材料的使用，如气体保护焊和自保焊药芯焊丝以及各种高效焊条，到 2005年要占焊接材料总产量的40%左右；摩擦型强力螺栓和采用扭力自动控制方法以及防腐、防火等新工艺、新材料的开发等都为深入发展钢结构工程创造了良好的条件。

钢结构建筑发展模式

节能、高效、环保与产业化。20世纪后几年，我国城镇住宅建设以每年竣工面积4.4亿平方米，总产值 6000亿元(约占GDP9%)的建设迅猛发展，住宅产业成为国民经济中新世纪的新的增长点。实现住宅产业现代化，解决住宅建设中存在工业化水平低，部品化率低以及住宅用材档次低，寿命低，实心黏土砖能耗高，不利于环保等问题，已被列入新世纪急待解决的问题。我国建筑行业要求全行业研究钢结构在各类建筑中应用的新体系，扩大其应用范围，发展多层钢结构建筑。国际上，美国设计师和结构师非常重视研究金属结构及其耐用性、实用性和经济性，欧洲专家们提出，钢结构具备绿色建筑的条件，即为有利于保护环境，节约能源的建筑。他们认为金属结构建筑具有良好的空间感，能够实现创新的规划和空间设计，建筑，不光是居住、使用，更应考虑为人创造更舒适的空间，节约能源的空间。日本1998年钢产量5900万吨，建筑结构用钢量占13%，而钢结构住宅在建筑结构用钢中占了相当大的比例，香港更是高楼大厦到处林立。台湾地震，明显看出钢结构建筑优于钢筋混凝土建筑；从地震破坏情况看，一般的多层住宅基本全部塌为平地，而钢结构建造的住宅没有倒塌的，因此台湾当局要求多层房屋建筑一律要用钢结构。我国多层住宅和小高层住宅采用钢结构的试点，从天津开始。天津市采用三种不同结构，不同墙体材料，不同施工方法的方案。启动20万平方米以上的规模试点工程。其一是采用方钢管混凝土柱大开间结构形式；其二采用钢骨桁架结构形式；其三采用钢管混凝土结构形式。三种结构的平方米用钢量都小于钢筋混凝土结构的用钢量。在青岛、上海及新疆都列出一定面积的房屋住宅工程进行试点。由于我国 “钢住宅”刚刚起步，很多结构都无法批量生产，因此，钢结构会要比混凝土结构贵一些。北京金宸公寓的建设单位经过计算认为，尽管总体上钢结构的价格还比较高，但由于工期短、能耗少、使用率高、品质档次提高，因此综合造价并不高，同时，由于这是北京首座钢结构住宅示范工程，因此，供应商都以最优惠的价格提供钢结构部品，总造价与混凝土结构差不多。

钢结构建筑优点

1.大大节约施工时间，施工不受季节影响

2.增大住宅空间使用面积，减少建筑垃圾和环境污染

3.建筑材料可重复利用，拉动其他新型建材行业的发展

4.抗震性能好，使用中易于改造、灵活方便,给人带来舒适感等等

5.强度高、自重轻，构件安全富裕度高，降低建筑物造价

6.符合国家可持续发展战略，低碳、绿色、环保、节能等是国家重点支持的产业

钢结构建筑缺点

由于土地资源不可再生，建设部已下令禁止使用传统的粘土砖，同时，我国的钢产量已达10亿吨，严重供过于求的状况已迫使钢铁企业另辟蹊径，引进国外已经成熟的钢结构住宅建筑体系，同时为建筑业和钢铁业找到了新的出路，因此，钢厂和建材企业走在了钢结构住宅的前列。

1.耐热不耐火，需要表面涂装防火涂料

2.易受腐蚀，表面需涂装防腐涂料，减少或避免腐蚀，提高耐久年限