1、大跨结构大跨结构国家大剧院国家大剧院 总建筑面积近总建筑面积近1515万平方米，该工程外部围护结构为钢结构网壳，是半椭万平方米，该工程外部围护结构为钢结构网壳，是半椭圆球形，东西长轴圆球形，东西长轴212.2m212.2m，南北短轴，南北短轴143.64m143.64m，总高度，总高度46.285m46.285m。设计为法国。设计为法国巴黎机场公司安德鲁建筑师，整体结构用钢量达巴黎机场公司安德鲁建筑师，整体结构用钢量达67506750吨。吨。大跨结构大跨结构 国家体育场建筑体形上像鸟巢，建筑面积国家体育场建筑体形上像鸟巢，建筑面积25.825.8万万m m2 2。可容纳。可容纳1010万人。万
2、人。平面为椭圆形，长轴平面为椭圆形，长轴340m340m，短轴，短轴292m292m。屋盖中间有一个。屋盖中间有一个146m146m76m76m的开口，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5.35.3万吨。万吨。国家体育馆国家体育馆高层结构高层结构上海环球金融中心上海环球金融中心 位于陆家嘴金融贸易区，毗位于陆家嘴金融贸易区，毗邻金贸大厦，是以日本森大厦株邻金贸大厦，是以日本森大厦株式会社为中心，联合日本、美国式会社为中心，联合日本、美国等等4040多家企业投资兴建的项目。多家企业投资兴建的项目。工程占地面积为
3、工程占地面积为3 3万万m m2 2，总建筑，总建筑面积达面积达38.1638.16万万m m2 2。该工程地上。该工程地上101101层，地下层，地下3 3层，建筑主体高度层，建筑主体高度达达492m492m，总用钢量，总用钢量2600026000吨，采吨，采用钢筋混凝土核心筒，外框钢骨用钢筋混凝土核心筒，外框钢骨混凝土及钢柱结构，混凝土及钢柱结构，20082008年竣工。年竣工。桥梁钢结构桥梁钢结构朝天门大桥朝天门大桥主跨达552米，全长1741米，比世界著名拱桥澳大利亚悉尼大桥的主跨还要长，成为“世界第一拱桥”。汶川地震中都江堰市华夏广场小区，底部两层整体倒塌汶川地震中都江堰市华夏广场小
4、区，底部两层整体倒塌2 2、塑性和韧性好（抗震性能好、塑性和韧性好（抗震性能好）汶川地震中绝大部分钢结构建筑安然无恙汶川地震中绝大部分钢结构建筑安然无恙2 2、塑性和韧性好、塑性和韧性好汶川地震震害反思汶川地震震害反思钢结构房屋具有良好的延性和较强的整体性，具有卓越的抗震性能，在地震中很少发生整体破坏或倒塌现象。混凝土结构砌体结构钢结构2 2、塑性和韧性好、塑性和韧性好3 3、制作简便、施工周期短、制作简便、施工周期短日本装配式钢结构住宅日本装配式钢结构住宅50天施工过程天施工过程第一日第一日堪察现场堪察现场第二日第二日维护现场，拆除旧房维护现场，拆除旧房第十日第十日基础完成基础完成第二十日第
5、二十日房屋单元安装完毕房屋单元安装完毕第二十五日第二十五日门窗安装完毕，内墙安装完毕、石膏板安装完毕门窗安装完毕，内墙安装完毕、石膏板安装完毕天棚、地面开始制作天棚、地面开始制作第三十日第三十日室内外装修基本完毕室内外装修基本完毕第三十五日第三十五日电器、洁具、上下水管道安装调试完毕电器、洁具、上下水管道安装调试完毕完工后的室内完工后的室内完工后的外观完工后的外观4.4.绿色环保绿色环保绿色环保，表1中列出了生命周期分析生命周期分析（LCA）得到的几类建筑结构的环境负担对比，分析中对同一建筑分别采用不同的材料修建，对比了在整个施工、使用及拆除后对环境造成的负担，从表中数据对比看到，钢结构在生命
6、周期内对环境的负担较小，是名副其实的绿色环保结构。5 5、耐热性较好，耐火性差、耐热性较好，耐火性差 钢结构设计需重视防火问题！钢结构设计需重视防火问题！钢材是不燃烧材料，但耐火性能差。钢材的机械力学性能，如屈服强度、抗拉极限强度以及弹性模量等，随着温度的升高而降低，出现强度下降、变形增加等问题。钢材在温度200以下，材料性能基本不变；当温度超过200后，材料弹性模量开始明显降低；当温度接近600700时，钢材的弹性模量仅为常温下的20%，屈服强度趋近于零。火灾是一种偶然的灾难性荷载（作用）。现代钢结构功能复杂，火灾隐患多，且一旦发生火灾，火势迅速蔓延，人员疏散困难，灭火难度大，若没有很好的防
7、火保护措施，将导致结构温度迅速上升，钢材强度急剧下降，引起结构出现过大的不可恢复的塑性变形，甚至结构倒塌，将造成巨大的人员和财产损失。因此，对钢结构的防火性能应引起足够重视。当建筑采用钢结构而且无防火保护措施时，一旦发生火灾，结构极易遭到破坏，损失巨大。如1996年江苏昆山的一座钢结构厂房发生火灾，30分钟左右造成4320m2的厂房烧毁坍塌；1998年北京某采用钢结构建造的家具城发生火灾，造成该建筑整体倒塌。国内近年来每年发生的建筑火灾多达5万起以上，损失超过几十亿元。2005年4月，南京青少年科技活动中心钢结构屋盖发生火灾，30分钟内造成金属屋面过火面积达6000m2，损失惨重，同时影响了该
8、建筑的按时投入使用，造成巨额经济索赔；幸运的是，由于该建筑承重钢结构在火灾发生时已经敷涂好了防火涂料，因而没有造成结构垮塌和严重的结构安全问题。6 6、耐腐蚀性差、耐腐蚀性差 需要进行防腐处理，并且定期维护需要进行防腐处理，并且定期维护金属的腐蚀遍及国民经济各领域，在工业发达的国家中，腐蚀造成的直接经济损失占国民经济总产值的1%4%，每年腐蚀生锈的钢铁约占产量的20%，约有30%的设备因腐蚀而报废。在我国，由于金属腐蚀造成的经济损失每年高达300亿元以上，约占国民生产总值的 4%。7 7、低温冷脆倾向、低温冷脆倾向 需要选择合适的钢材材质等级需要选择合适的钢材材质等级 A A、B B、C C、
9、D D、E E 元素含量不同、主要是冲击性能元素含量不同、主要是冲击性能指标的试验温度区别指标的试验温度区别钢结构设计规范GB50017-2003规定二、钢结构的发展与应用二、钢结构的发展与应用二、钢结构的发展与应用二、钢结构的发展与应用建筑钢结构建筑钢结构发展可分为四个阶段：初盛阶段（上世纪50年代至60年代）、低潮阶段（上世纪60年代中后期至70年代）、发展时期（上世纪80年代至90年代）、高速发展阶段（2000年至2010年）。1.初盛阶段（上世纪初盛阶段（上世纪50年代至年代至60年代）年代）1949年新中国刚成立，百废待兴，当时钢产量很低，每年仅135万吨（现已达5亿吨以上）。钢结构
10、钢结构建设只有依靠苏联经济及技术援助，当时苏联援建156项重型工业工厂，包括冶金、重型机械、飞机汽车等工业，如鞍山钢铁厂，武汉钢铁厂、大连造船厂、哈尔滨飞机制造厂等。当时还派来一大批苏联专家指导工作。与此同时还在北京、沈阳、华东、华南、中南、西南、西北等地成立6大工业设计院，在北京、武汉、鞍山、重庆、包头、上海成立了6个钢铁设计院，先后成立了22个冶金建设部门及制造安装公司等。短短几年建设了不少钢结构钢结构工业厂房（钢柱、钢屋架、吊车梁），培养一大批设计、制造、安装方面的人才，为今后发展打下了坚实基础。当时，民用建筑钢结构钢结构工程不多，值得提出的有：1954年北京体育馆（57米跨两铰落地拱）
11、、1954年重庆人民礼堂（40.6米肋环形钢穹顶）、1956年天津体育馆（50米柱面联方钢网壳）、1959年北京人民大会万人礼堂（60.9米大钢桁架）等。低潮阶段（上世纪低潮阶段（上世纪60年代中后期至年代中后期至70年代）年代）这个时期国家各部门钢材需求量增大了，但钢产量仍然不多，每年也只有2000万吨，国家提出节约钢材的政策，当时有人片面理解为不用钢结构钢结构，于是钢结构钢结构工程数量少了。在文化大革命时期更是一切都停了下来。通过科研及工程技术人员的积极努力，才把使用多年的1955年版钢结构钢结构规范用自己编写的1974年版钢结构钢结构规范代替。同时，也建造了一些大型的钢结构钢结构工程，当
12、然和当前相比数量少多了。在提倡节约钢材的同时，国家又提出取消肥梁、胖柱、深基础的方针，于是出现了一批冷弯薄壁型钢的工程：如上海、韶关、桂林、十堰等地建造了数十万平方米的厂房、仓库等。由于节约钢材政策，平板网架工程得到了推广应用，特别是焊接空心球节点研究成功，全国各地中小跨度的焊接球节点平板网架比比皆是，与此同时，螺栓球节点网架也推广起来了。二、钢结构的发展与应用二、钢结构的发展与应用二、钢结构的发展与应用二、钢结构的发展与应用发展阶段（上世纪发展阶段（上世纪80年代至年代至90年代）年代）这20年应当是钢结构钢结构发展的兴盛时间，由于钢结构钢结构具备了一些独特优点，已成为建设工程中的主要结构，
13、特别是钢产量持续上升，在1997年达到了1亿吨，给我们发展钢结构钢结构创造了有利条件。1998年我国已能生产轧制H型钢，为钢结构钢结构提供了新的钢型系列。钢结构钢结构工程这段时间得到了长足发展：工程这段时间得到了长足发展：1.空间型结构。空间型结构。平板网架已广泛应用大型体育场馆、会展中心、商场、航站楼、车站、仓库、工厂等。1990年亚运会场馆中大多数采用了焊接空心球节点平板网架。1996年北京首都机库（153米153米,进深90米），焊接球节点四角锥三层网架。同年，厦门太古机库（150米70米）建成，大门口采用无粘结预应力索拉杆拱。2.采用网壳网壳的几项工程有：1994年天津体育馆（D=10
14、8米）采用双层球面网壳；1997年长春体育馆（146米191.8米）采用双层方钢管网壳、1995年黑龙江滑冰馆（86.2米191.2米）采用中央柱面网壳两端半球壳。1995年四川攀枝花体育馆采用八边花瓣型双层网壳，跨度60米，采用多次预应力。这是国内首次采用多次预应力工程。1998年还建成上海国际体操中心主馆，采用铝合金球面网壳，直径68米。网架与网壳都有相应的设计规程3.单层厂房框架结构单层厂房框架结构。规模较大的有钢铁厂、无缝钢管厂、火力发电厂等。其特点有面积大（20万平方米）、柱高度大（50米）、柱距大（48米）、连跨多（8跨）、吊车起重量大（450吨）等。但维护结构轻，采用彩色涂层压型钢板或铝合金压型板。部分厂房也有采用平板网架屋盖、钢管混凝土柱。4.空间结构与拱、钢架组成的混合体系也得到发展。空间结构与拱、钢架组成的混合体系也得到发展。如：亚运会的北
