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2024年6月7日发(作者：)
潍坊学院本科毕业设计（论文）
浅谈钢结构
现在，钢以一种或者形式逐渐成为全球应用最广泛的建筑材料。对于建筑构架，除
了很特殊的工程之外，钢材几乎已经完全取代了木材，总的来说，对于桥梁和结构骨架，
钢也逐渐代替了铸铁和炼铁。
最为现代最重要的建筑材料，钢是在19世纪被引入到建筑中的，钢实质上是铁和
少量碳的合金，一直要通过费力的过程被制造，所以那时的钢仅仅被用在一些特殊用途，
例如制造剑刃。1856年贝塞麦炼钢发发明以来，刚才能以低价大量获得。刚最显著的特
点就是它的抗拉强度，也就是说，当作用在刚上的荷载小于其抗拉强度荷载时，刚不会
失去它的强度，正如我们所看到的，而该荷载足以将其他材料都拉断。新的合金又进一
步加强了钢的强度，与此同时，也消除了一些它的缺陷，比如疲劳破坏。
钢作为建筑材料有很多优点。在结构中使用的钢材成为低碳钢。与铸铁相比，它更
有弹性。除非达到弹性极限，一旦巴赫在曲调，它就会恢复原状。即使荷载超出弹性和
在很多，低碳钢也只是屈服，而不会直接断裂。然而铸铁虽然强度较高，却非常脆，如
果超负荷，就会没有征兆的突然断裂。钢在拉力（拉伸）和压力作用下同样具有高强度
这是钢优于以前其他结构金属以及砌砖工程、砖石结构、混凝土或木材等建筑材料的优
点，这些材料虽然抗压，但却不抗拉。因此，钢筋被用于制造钢筋混凝土——混凝土抵
抗压力，钢筋抵抗拉力。
在钢筋框架建筑中，用来支撑楼板和墙的水平梁也是靠竖向钢柱支撑，通常叫做
支柱，除了最底层的楼板是靠地基支撑以外，整个结构的负荷都是通过支柱传送到地基
上。平屋面的构造方式和楼板相同，而坡屋顶是靠中空的钢制个构架，又成为三角形桁
架，或者钢制斜掾支撑。
一座建筑物的钢构架设计是从屋顶向下进行的。所有的荷载，不管是恒荷载还是
活荷载（包括风荷载），都要按照连续水平面进行计算，直到每一根柱的荷载确定下来，
并相应的对基础进行设计。利用这些信息，结构设计师算出整个结构需要的钢构件的规
格、形状，以及连接细节。对于屋顶桁架和格构梁，设计师利用“三角剖分”的方法，
因为三角形是唯一的固有刚度的结构。因此，格构框架几乎都是有一系列三角形组成。
钢结构可以分成三大类：一是框架结构。其构件包括抗拉构件、梁构件、柱构件，以及
压弯构件；二是壳体结构。其中主要是轴向应力；三是悬挂结构。其中轴向拉应力是最
主要的受力体系。
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潍坊学院本科毕业设计（论文）
网架结构 这是刚结构最典型的一种。多层建筑通常包括梁和柱，一般是刚性连
接或是简单的通过沿着提供稳定性的斜向支撑方向在端部连接。尽管多层建筑是三维
的，但通常某个方向即某一维度要比其他维度刚度更大，所以，其有理由被当做是一系
列的平面框架。然而，如果一个框架中某一平面上的构建的特性可以影响其他平面的特
性，这个框架就必须当做一个三维框架来考虑。
网壳结构 在这类结构中，壳体除了参与传递荷载外，还有其他实用功能。许多
壳体结构中，框架结构也会与壳体一起组合使用。再强和平屋顶上“外壳”构件也和框
架结构一起承担压力。
悬挂结构 在悬挂结构中，张拉索是主要的受力构件。屋面也可以有索支撑。这
种形式的结构主要是吊桥。这种结构的子系统，是有框架结构组成，就像加劲桁架支撑
索桥。由于这种张拉构建能够最有效的承担荷载，结构中的这种设计理念被越来越广泛
的应用。
很多不寻常的结构，是由框架、壳体以及悬挂结构的不同组合形式建造。
在美国，钢结构的设计主要依据是美国钢结构协会颁布的规范。这些规范是很多学
者和一线工程师的经验所得。这些研究成果被综合处理成一套既安全又经济的设计理念
的设计程序。设计过程中数字计算机的出现促使更加精妙可行的设计规则产生。
规范包括一系列保证安全性的规则，尽管如此，设计者必须理解规则的适用性，否
则，很可能导致荒谬的、非常不经济的、有时甚至是不安全的设计结果。
建筑规则有时等同于规范。这些规则涉及所有有关安全性的方面，例如结构设计、
建筑细节、防火、暖气和空调、管路系统、卫生系统以及照明系统。
结构和结构构件必须具有足够的强度、刚度、韧性，以在结构的使用中充分发挥其
功能。设计必须提供足够的强度储备，以承当使用期间的荷载，也就是说，建筑物不需
承担可能的超负荷。改变某一结构原来的使用用途，或者由于在结构分析中采用了过度
简化的方法而低估了荷载作用，以及施工程序的变更会造成结构的超载。即使在允许范
围内，构建尺寸的偏差也可导致某个构件低于他所计算的强度。
不管采用哪些设计原理，结构设计必须提供足够的安全性。必需预防超负荷和强度
的不足情况。在过去的三十年里，如何保证设计安全性的研究一直在继续。使用各种不
同的概率方法来研究构件、连接件或者系统的失效可能性。
此外，由于结构钢构件相当高的造价，与人工安装费用相比，材料采购成本是巨大
的。与其他总承包合同中所涉及的混凝土工程、砌筑工程以及土木工程不同，与人工安
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