《金属框架构造》课件

金属框架构造现代建筑结构技术核心课程探索金属框架的设计、构造与施工金属框架构造课程导入金属结构价值学习意义轻质高强掌握结构类型跨度大理解节点构造施工周期短应用工程实践金属框架的基本概念框架定义受力特征由梁、柱等构件组成的承重体主要承受弯矩和轴力系结构特点刚度大、变形小金属框架发展简史世纪119铁桥与铁塔诞生世纪初220摩天大楼兴起世纪中期320焊接技术普及现代4复杂结构与智能化金属框架的主要类型门式刚架框架支撑屋架结构-厂房常用高层建筑大跨度空间金属材料概述结构钢铝合金碳素结构钢轻质高强••低合金高强钢耐腐蚀性好••耐候钢装饰性强••特种金属不锈钢•钛合金•铜合金•结构钢的性能指标强度延性抗拉、抗压、抗弯能力变形能力与韧性耐腐蚀性可焊性环境适应能力焊接接头质量保证金属框架的受力分析荷载传递屋面楼面梁柱基础/→→→水平力风荷载、地震作用内力分析弯矩、剪力、轴力分布结构体系对比比较项目钢结构混凝土结构自重轻重施工速度快慢跨度能力大中防火性能差好造价较高较低金属框架的构造原则结构安全承载力与稳定性节点可靠连接强度构件强度≥施工便捷简化拼装流程经济合理材料用量最优化构造节点分类铰接连接不传递弯矩刚性连接半刚性连接完全传递弯矩部分传递弯矩刚性连接节点详解完全约束各向位移与转动，传递力矩，适用于主要承重点螺栓连接构造螺栓选型普通螺栓承受静荷载•高强螺栓动力荷载•连接板设计厚度螺栓直径•≥/2边距•≥

2.5d螺栓排布间距•≥3d均匀分布受力•焊接连接构造对接焊构件直接相接，强度高角焊缝构件垂直相交，施工简便塞焊与槽焊特殊情况下使用金属柱的构造要点截面形式构造要求型钢柱刚度满足限值•H•箱型柱稳定性验算••圆管柱截面合理布置••格构式柱柱脚锚固牢固••金属梁的构造要点梁的选型取决于跨度、荷载类型与布置方式，深度通常为跨度的1/15-1/20梁柱节点连接种4100%典型连接抗弯要求端板连接、翼缘连接板、腹板连接、刚接梁柱节点须传递全部弯矩全焊接300mm最小高度型钢梁柱连接腹板加劲肋最小高度H支撑体系构造交叉支撑抗侧刚度最大单向斜撑施工便捷形支撑K留出通道空间屋架结构形式钢结构楼层系统主次梁布置主梁跨度，次梁间距8-12m

1.5-3m楼承板选型开口或闭口型，厚度

0.8-

1.2mm混凝土浇筑厚度，配合箍筋80-120mm剪力钉连接确保组合作用，间距300-600mm墙体支撑与挂板系统金属框架外围护结构通过专用连接件与主体结构连接，确保受力传递与变形协调金属框架的防腐措施热浸镀锌防腐涂料耐候钢复合防护寿命年多层涂装系统表面形成保护锈层镀锌涂装15-50+防火措施与防火涂料膨胀型防火涂料喷涂型防火材料防火板包覆高温膨胀隔热保护时间长美观耐久构造安全与质量控制施工监测常见质量问题防范措施变形监测螺栓松动严格工艺控制•••应力监测焊缝缺陷专业检测验收•••焊缝质量检测构件变形定期维护检查•••金属框架基础连接预埋锚栓底板设计灌浆层预先埋设，位置精厚度与尺寸满足受保证受力均匀传递确力垫板调平确保柱脚标高准确基础节点耐久性设计防水设计加固措施柱脚防水密封基础混凝土强度等级提高••排水坡度设置配筋加密••防水涂层处理地基处理与加固••长跨度金属框架构造大跨度结构通常采用空间网架、索支撑系统或特殊节点球铰连接，满足变形控制要求桥梁用金属框架桥梁桁架特点节点构造动载荷大，疲劳设计控制高强螺栓为主，减少焊接耐久性要求抗疲劳、抗腐蚀设计工业厂房金属框架门式刚架檩条系统墙面支撑经济实用，施工速度快型或型轻钢，间距水平支撑与斜撑结合Z C

1.5-2m超高层建筑框架核心筒提供主要侧向刚度外框架与核心筒共同抵抗侧力伸臂桁架3连接核心筒与外框带状桁架加强整体刚度金属框架的设计规范结构分析软件辅助设计常用软件建模要点、、准确定义节点特性与约束条件PKPM SAP

2000、MIDAS ETABS分析内容静力、动力、非线性分析构造图纸识读钢结构图纸包括总体布置图、构件详图、节点大样图及加工图，需特别注意标注符号与尺寸标注金属框架的下料工艺型材下料等离子切割•数控锯床切割•钻孔与冲孔螺栓孔径螺栓直径•=+1~3mm数控钻床保证精度•拼装校正工装夹具辅助•三维激光扫描检测•制作与运输环节厂内预制质量检验分段制作，标识清晰尺寸、焊缝、涂装检查现场存放运输安排防变形、防雨雪超长构件特殊运输方案框架结构安装流程基础准备测量放线，预埋件复核立柱安装先角柱，后中间柱安装主梁临时固定，确保标高次梁安装4完成框架体系调整校正垂直度、标高复核节点最终连接拧紧螺栓或焊接施工现场安全管理高空作业防护吊装安全安全带正确使用吊装方案审核••临边防护设施完善起重设备检验••攀爬通道规范设置吊索具完好检查••专项措施大风天气停工•雨雪天气防滑•电焊防火措施•金属框架与绿色建筑材料回收装配化程度高结合绿色技术以上可循环利用减少现场废弃物支持屋顶绿化与光伏系统95%新型金属结构材料高性能钢材特种合金高强钢钛合金轻质高强，耐腐蚀•Q460-Q690•耐火钢高温强度保持率高铝合金轻质，易加工••超高强钢屈服强度＞镁合金密度更低•700MPa•基于的金属框架设计BIM三维建模精确构建几何模型•节点细节完整表达•参数化设计自动生成构件清单•快速调整优化•碰撞检查结构与设备管线•预留孔洞协调•信息共享设计信息无缝传递•施工模拟与指导•金属框架隔震与消能技术基础隔震钢阻尼器粘滞阻尼器橡胶支座或滑移支座塑性变形消耗地震能量流体阻尼减小结构振动抗震节点设计海外典型工程案例国际标志性建筑通常采用创新型金属框架，实现复杂形体与极限跨度，成为技术展示窗口国内高层钢结构案例上海中心大厦中央电视台总部平安金融中心超高层钢混凝土混合结构非常规钢框架结构巨型框架核心筒结构--金属框架改造与加固结构检测承载力评估，变形测量构件加固截面加大，补强板焊接节点增强增设连接板，加固节点板体系改造增设支撑，改善受力路径常见病害与维修技术病害类型原因维修方法螺栓松动动力荷载重新紧固或更换焊缝裂纹应力集中打磨重焊或加强板涂层脱落环境侵蚀表面处理后重涂构件变形超载或碰撞矫正或局部更换锈蚀防护失效除锈防腐处理金属框架结构未来趋势智能制造模块化设计机器人焊接与自动化生产标准化构件与快速装配2数字化建造新材料应用全生命周期信息管理高性能复合材料课程学习要点回顾实际应用能力解决工程实际问题分析能力结构受力与构造分析基本原理构造规律与设计原则基础概念术语、类型与材料课程考核与作业要求30%30%平时成绩设计作业课堂参与度与作业完成质量完成一个金属框架构造设计案例40%期末考试闭卷笔试，综合应用能力考核课堂答疑与结束语疑难解答工程实践课程重点难点答疑理论联系实际，参观工地继续学习相关课程与深入学习途径。