钢结构建筑主要结构体系的特点及适用范围

房屋建筑中使用的结构系统包括：

1、平面承重结构体系

平面结构系统由两部分组成：承载系统和附加构件。 承重系统由一系列相互平行的平面结构组成，承受结构平面内的竖向荷载和横向水平荷载并传递至基础。 附加构件由纵向构件和支撑组成，将各个平面结构连接成一个整体，同时也承受结构平面外的纵向水平力。 轻型刚架结构（图1）是近年来得到广泛应用的平面承重结构体系。 除厂房外，还有商业建筑（如超市等）、汽车展厅、体育场馆等。常用的有二铰刚架、三铰刚架和无铰刚架。 梁和柱有两种形式：等截面和变截面。

2 空间受力结构体系

空间受力结构体系分为网室结构和柔性通风结构。

(1)刚性空间结构的网架结构包括网架结构、网壳结构和桁架结构

网格结构（图2）是一种空间网格结构。 它由大致相同的网格或尺寸较小的单元组成。 网架结构由于其优良的施工性能、良好的经济性、安全性和适用性，在我国得到广泛应用钢结构骨架，特别是大型公共建筑和工业厂房屋顶。

人们通常将平面的空间网架结构称为网架结构，将弯曲的空间网架结构称为网壳。

网格最初做成双层，某些情况下也可以做成三层网格结构，杆件通过节点有机地结合在一起。 节点一般设计为铰接，材料主要承受轴向力，杆件横截面较小。 网格结构最大的转折点在于杆件之间的相互支撑。 许多杆有规律地从两个方向、多个方向形成高阶超静定空间结构。 它具有高刚度和良好的整体性。 抗震能力强，能承受地基不均匀沉降带来的不利影响。 即使个别杆件损坏，杆件内力也能自动调节，以维持结构的安全：网格的杆件多为钢管，有时也采用其他类型的钢材，材质为Q235或Q345。 网架结构能适应不同跨度、不同支撑条件的公共建筑和工业厂房的要求，也能适应不同的建筑平面及其组合。

网壳结构为弧形网格结构。 网壳只有单层和双层两种。 它是一个主要受薄膜内力作用的壳。 具有杆系结构简单、薄壳结构受力合理的特点。 因此，它是一种跨度能力大、刚度好、材料消耗低、单杆、安装方便的大跨度、超大跨度空间结构，具有广阔的应用和发展前景。

(2)柔性空间结构包括悬索结构、弦杆结构和索膜结构。

1) 悬挂结构 悬挂结构通过缆索的轴向拉伸来抵抗外部载荷。 它采用一系列受拉钢索作为主要承载构件，按一定规则排列，悬挂在边缘构件或支撑结构上。 空间结构形成。 钢丝绳的材质为高强度钢丝组成的钢绞线、钢丝绳或钢丝束。 可以充分利用钢索的抗拉强度，大大减轻结构的重量。 边缘构件或支撑结构用于锚固钢索并承受悬索的拉力。 可以是圈梁、拱、桁架等，也可以采用柔性缆索作为边缘构件。

2）弦支撑结构 弦结构（张力梁和弦拱顶）由下弦索、上梁和垂直腹杆组成

索杆梁结构体系：通过张拉下弦杆，腹杆的轴向力使上弦梁响应外荷载而产生内力和位移，从而起到卸载器的作用。

弦支撑穹顶由日本法政大学川藻井教授于1993年研制成功，其特点是通过对拉索施加预应力，使上部单层壳体产生与载荷相反的变形和内力。 这比简单的单层圆顶更容易。 网壳构件的内力和节点位移要小得多，解决了单层网壳的稳定性问题，减少甚至完全消除了下部结构的水平推力。

3）索膜结构索膜结构是20世纪中叶发展起来的一种新型建筑结构。 它是由多种高强度薄膜材料和增强构件（如钢架、立柱或钢索）按一定方式内部制作而成。 产生一定的预拉应力，形成空间形态钢结构骨架，作为覆盖结构，能承受一定的外荷载。

膜梁目前被列为世界上最轻的建筑结构之一。 膜建筑屋顶的重量仅为常规钢屋顶的1/30，明显降低了墙体和基础的造价； 由于膜工程中的所有加工和生产均在工厂内完成，因此缩短了施工现场的施工周期，几乎比传统建筑施工周期快一倍：膜建筑所使用的膜材料导热系数低。 单层膜的隔热效果可与砖墙媲美，优于玻璃。 其透光度在建筑物内部较好。 产生均匀的白色漫散射光，减少白天用电照明的时间，非常节能； 膜材料对外射线过滤性能高，可以过滤大部分外射线。 同时膜材料具有较高的自洁性能，可以被雨水冲走，可以保证外观的自洁性，所以膜建筑是21世纪的绿色环保建筑：因为膜建筑重量轻，无需内部支撑即可覆盖大面积的空间。

人们可以更加自由地创造更大的建筑空间。 从目前的技术来看，我们可以建造1000m的跨度。 也就是说，跨度越大，膜建筑的经济性就越能体现出来。 膜建筑在吸音、防火方面也表现良好； 由于膜建筑的特点，建筑师可以充分发挥想象力，实现传统建筑无法实现的建筑梦想。 目前，膜建筑广泛应用于以下领域：

文化设施——展览中心、剧院、会议厅、博物馆、植物园、水族馆等；

体育设施——体育场、体育馆、健身中心、游泳池、网球场等；

商业设施——商场、商场、酒店、餐厅、门面（挑檐）、商业街等；

交通设施——机场、火车站、收费站、码头、加油站、立交桥等；

工业设施——工厂、仓库、科研中心、加工中心、温室、物流中心等；

景观设施——建筑人口、标志性小品、步行街、停车场等。

我国上海市建设工程标准定额管理站2002年编制的《膜结构技术规程》，在综合考虑国内外实践经验的基础上，根据造型需要和支护条件，将膜结构分为以下四种类别： 结构形式：

A、气撑式膜结构：主要依靠膜面气压差来维持膜面形状。 这种结构需要一个封闭的透气空间和一个充气装置来维持内部压力。

B、索承式膜结构：以索系为主要受力构件，在索系上布置按要求设计的张拉膜材料。

C、骨架支撑膜结构：采用钢构件或其他刚性结构作为承重骨架，骨架上布置按设计要求张拉的膜材料。

D、整体张拉膜结构：通过在周围提供吊点和锚定点的桅杆等支撑结构张拉形成稳定的系统。

3、多层、高层及超高层建筑结构体系

多层、高层及超高层建筑的结构体系主要由框架、框架-支撑系统、框架-内管系统、带臂桁架的框架-内管系统、进管系统等结构系统组成。 - 管和束管。

框架钢结构是一种常用的钢结构形式。 多用于大跨度公共建筑、工业厂房以及一些对建筑空间、建筑造型、建筑功能有特殊要求的建筑、构筑物，如影剧院、商场、体育馆、展览馆等。 、造船厂、飞机制造厂、停车库、仓库、工业车间、电厂锅炉框架等，并越来越广泛地应用于高层和超高层建筑，如最近的钢结构框架住宅系统、有趣已经引起了人们越来越多的关注。

框架结构一般可分为单层单跨、单层多跨和多层多跨结构形式，以满足不同建筑造型和功能的需要。

根据结构受力体系的不同，钢结构框架可分为纯框架、中心支撑框架、偏心支撑框架、框架管等。

纯框架结构延性好，但抗侧力刚度较差； 中心支撑框架通过支撑提高了框架的刚度，但支撑在压力作用下会发生屈曲，支撑屈曲会导致原结构承载力降低：偏心支撑框架可采用偏心梁段剪力屈服限制了支撑的压屈曲，从而保证结构具有一定的承载能力和良好的耗能性能，结构的侧向力刚度介于纯框架和中支撑框架之间； 框架管实际上是一个密柱框架，由于梁小，结构刚度高，通都在整体弯曲下近似形成一个薄壁简化体。 具有较大的横向刚度和承载能力，因此高层建筑多采用框架筒结构。