《高層鋼結(jié)構(gòu)結(jié)構(gòu)》word版

1、幻燈片1第八章 高層鋼結(jié)構(gòu)8.1概述高層鋼結(jié)構(gòu)通常由型鋼、鋼管及鋼板等制成的鋼梁、鋼柱、鋼桁架等構(gòu)件組成，各個構(gòu)件之間采用焊縫、螺栓或鉚釘連接。應用范圍：大跨重型、輕型工業(yè)廠房，大型及超高公共建筑，特種高聳結(jié)構(gòu)及其它土木結(jié)構(gòu)中。特點：與混凝土高層相比：自重輕，截面小，可降低基礎(chǔ)造價，室內(nèi)有效面積大，與玻璃幕墻結(jié)合，建成現(xiàn)代感很強的建筑外形。施工速度快、工業(yè)化程度高，可降低人工費用，增加建筑的投資回報率抗震性能較好，利于向高層、超高層發(fā)展。綠色環(huán)保、可持續(xù)發(fā)展1218層的高層鋼結(jié)構(gòu)造價可達到與混凝土持平，綜合造價可望超過混凝土。 幻燈片2H型鋼T型鋼彩鋼板幻燈片3架橋機幻燈片4南通體育會展中心-

2、開合結(jié)構(gòu)（網(wǎng)架體系）幻燈片5北京奧運會主會場-鳥巢幻燈片6香港匯豐銀行（框支懸掛體系）幻燈片7輕鋼結(jié)構(gòu)住宅幻燈片8輕鋼結(jié)構(gòu)住宅幻燈片9斜拉結(jié)構(gòu)幻燈片10平面剛架結(jié)構(gòu) 幻燈片11平板網(wǎng)架網(wǎng)殼結(jié)構(gòu)幻燈片12幻燈片138.2高層鋼結(jié)構(gòu)的設(shè)計原則 一、體形設(shè)計1.平面設(shè)計采用鋼結(jié)構(gòu)的高層建筑，高度一般在100m以上，所受的風荷載很大，為了控制結(jié)構(gòu)的側(cè)移和風震加速度，建筑平面盡量采用方形、矩形、圓形、正六邊形、正八邊形和橢圓形等雙軸對稱簡單的平面形狀。樓層平面形狀不對稱，在風荷載作用下會發(fā)生扭轉(zhuǎn)振動，大風作用下，建筑物的搖晃使居住者感覺不適?；脽羝?42.立面設(shè)計位于地震區(qū)的鋼結(jié)構(gòu)高層建筑，其立面形狀也

3、應該采用矩形，梯形或三角形等沿高度均勻變化的簡單幾何圖形。避免采用樓層平面尺寸劇烈變化的階梯形立面，更不能采用倒梯形建筑。突變部位會因劇烈振動或塑性變形集中效應而破壞程度加重。 3.房屋的高寬比房屋的高寬比房屋總高度與房屋底部順風（地震）向?qū)挾鹊谋戎?。它的?shù)值的大小直接影響到結(jié)構(gòu)的抗推剛度、風震加速度和抗傾覆能力。因此，房屋的高寬比應得到控制?；脽羝?5高層建筑高寬比的適宜限制幻燈片16結(jié)二、結(jié)構(gòu)的布置構(gòu)1.抗側(cè)力構(gòu)件的選用（水平荷載和地震荷載將成為控制因素）在高層鋼結(jié)構(gòu)中可根據(jù)具體情況選用軸交支撐、偏交支撐、型鋼混凝土墻板、鋼筋混凝土剪力墻或鋼板剪力墻等主要抗側(cè)力構(gòu)件，以提高構(gòu)件的抗推剛度。

4、軸交支撐：一般用于抗風結(jié)構(gòu)，也可用于設(shè)防烈度較低的抗震結(jié)構(gòu)。偏交支撐和豎縫墻板：適宜于較高設(shè)防烈度的抗側(cè)力構(gòu)件。對于框架芯筒體系、筒中筒體系以及沿樓面核心去周邊布置豎向支撐或抗剪墻板的框撐體系和框墻體系，宜在頂層及每隔若干層沿縱、橫向設(shè)置剛臂，減輕外框筒的剪力滯后效應，增加整個結(jié)構(gòu)的抗側(cè)力的剛度和承載力。幻燈片17體系 2.抗側(cè)力構(gòu)件的平面布置為使各構(gòu)件受力均勻，獲得抵抗水平荷載的最大承載力，抗側(cè)力構(gòu)件沿平面縱、橫方向的布置，應符合下列基本要求。應使各樓層抗推中心與樓層水平剪力中心相重合，以減少結(jié)構(gòu)的扭轉(zhuǎn)振動效應；框筒、墻筒、支撐筒等抗推剛度較大的芯筒，在平面上應居中或?qū)ΨQ布置；具有較大受剪承

5、載力的預制鋼筋混凝土墻板，應盡可能由樓層平面中心部位移至樓層平面周邊，以提高整個結(jié)構(gòu)的抗傾覆和抗扭轉(zhuǎn)能力；建筑的開間，進深盡量統(tǒng)一，以減少構(gòu)件規(guī)格，便于制作和安裝；構(gòu)件的布置和柱網(wǎng)尺寸的確定，應避免鋼柱的截面尺寸過大、過厚，焊接困難。鋼板厚度不宜超過100mm。幻燈片18非抗 3抗側(cè)力構(gòu)件的豎向布置震各抗側(cè)力構(gòu)件所負擔的樓層質(zhì)量沿高度方向無劇烈變化；沿高度方向，各抗側(cè)力構(gòu)件是連續(xù)的，并位于同一直線上；由上而下，各抗側(cè)力構(gòu)件的抗推剛度和承載力逐漸加大，并與各構(gòu)件所負擔的水平剪力、彎矩和軸力成比例地增大?；脽羝?9設(shè)計三、場地選擇1.避開不利建筑場地應避開可能發(fā)生崩塌、滑坡、地陷、泥石流等對建筑抗

6、震危險的地段。要防止在地震時可液化土（飽和松散的沙土和粉土）和軟土可能發(fā)生較大的沉陷和不均勻沉陷。2.隔震方法的采用隔振設(shè)計是利用隔振裝置來控制和阻隔地震對結(jié)構(gòu)的作用，從而大幅度地減小結(jié)構(gòu)所受到的地震力，并使地震力大致定量在某一水平上，是一種以柔克剛的主動抗震方法。幻燈片20抗震 8.3高層建筑鋼結(jié)構(gòu)體系抗震高層建筑鋼結(jié)構(gòu)的體系和布置要求設(shè)1.應具有明確的計算簡圖和合理的地震作用傳遞途徑； 2.宜有避免因部分結(jié)構(gòu)或構(gòu)件破壞而導致整個體系喪失抗震能力的多道設(shè)防；3.應具備必要的剛度和承載力、良好的變形能力和耗能能力；4.宜具有均勻的剛度和承載力分布，避免因局部削弱或突變形成薄弱部位，產(chǎn)生過大的應

7、力集中或塑性變形集中；對可能出現(xiàn)的薄弱部位，應采取加強措施。5.宜積極采用輕質(zhì)高強材料。幻燈片21計一、框架結(jié)構(gòu)體系烈度鋼框架結(jié)構(gòu)體系指沿房屋的縱向和橫向采用鋼梁和鋼柱組成的框架結(jié)構(gòu)來作為承重和抵抗側(cè)力結(jié)構(gòu)體系。優(yōu)點：能提供較大的內(nèi)部使用空間，建筑平面靈活布置，適應多種類型的使用功能；結(jié)構(gòu)簡單，易于標準化和定型化；施工速度快；對30層左右的高層結(jié)構(gòu)，框架體系是一種比較經(jīng)濟合理?；脽羝?2二、框撐結(jié)構(gòu)體系當純框架體系在風、地震作用下側(cè)移不符合要求時，可以采用帶支撐的框架?？驌谓Y(jié)構(gòu)體系在框架體系中，沿結(jié)構(gòu)的縱、橫兩個方向均布置一定數(shù)量的支撐，形成框架支撐結(jié)構(gòu)體系。幻燈片23框撐結(jié)構(gòu)體系中，框架的布

8、置原則和柱網(wǎng)尺寸，基本上與框架體系相同，支撐沿樓面中心部位服務面積的周圍布置，沿縱向布置的支撐和沿橫向布置的支撐相連接，形成一個支撐芯筒?？驌谓Y(jié)構(gòu)體系，框架是剪切型構(gòu)件，底部層間位移較大，支撐為彎曲型，底部層間位移較小，兩者并聯(lián)，可以明顯減少建筑物下部的層間位移?；脽羝?4三、框筒結(jié)構(gòu)體系框筒結(jié)構(gòu)體系對鋼結(jié)構(gòu)來說，衍生出采用密排鋼柱和較大截面高度的窗裙鋼梁而形成的框架筒體。框筒結(jié)構(gòu)的布置：要求框架柱的間距盡可能小，框架梁具有較大的截面剛度，使框筒的抗側(cè)力性能基本上等同實墻筒體，具有較大的抗推剛度和強度。框筒的鋼柱，在框架平面內(nèi)需要具有較大的桿件剪彎剛度?；脽羝?51.美國芝加哥的100層322

9、m高的漢考克大廈，建筑外形為一個矩形截錐體，采用是支撐框筒體系。2.底層平面79.2m48.7m，頂層平面為48.6m30.4m，最大柱距13.2m。3.沿框筒周圈布置了大型交叉支撐，框架的剪力滯后效應基本上被消除。6漢考克大廈幻燈片26度漢考克大廈幻燈片27、7四、筒中筒結(jié)構(gòu)體系度筒中筒結(jié)構(gòu)體系由內(nèi)外設(shè)置的幾個筒體，通過有效的連接組成一個共同的骨架體系。這種體系利用建筑中心部分服務豎井的可封閉性，將結(jié)構(gòu)的核心部分做成密排柱框架內(nèi)筒，并與外筒通過各樓層梁板的聯(lián)系形成一個共同受力的空間筒狀骨架，結(jié)構(gòu)的剛度很大，能承受很大的側(cè)向力。五、束筒結(jié)構(gòu)體系將幾個筒體并列組合在一起形成的結(jié)構(gòu)整體稱為束筒結(jié)構(gòu)

10、體系幻燈片281.上海國際貿(mào)易中心大樓，常用是筒中筒體系，建筑面積90000m，高度140m,39層。2.內(nèi)外柱距3.2m。地下室為型鋼混凝土，其中鋼柱采用兩個工字鋼拼焊成的十字型截面，地上為全鋼結(jié)構(gòu)，方管柱、工字形截面框架梁焊接。上海國際貿(mào)易中心大樓（筒中筒結(jié)構(gòu)）幻燈片298西爾斯大廈（束筒結(jié)構(gòu)）西爾斯大廈采用的束筒，底部尺寸為68.6m68.6m,縱橫兩道密排柱框架，將一個大框筒分隔成9個截面尺寸為22.9m22.9m的子框筒，從51層時減去對角線的兩個框筒單元，第66層時再減去另一對角線的兩個框筒單元，到99層時，僅保留兩個框筒單元?；脽羝?0度六、巨型框架為了模擬自然，改善內(nèi)部辦公條件，有效地利用較大內(nèi)部空間，需要在建筑內(nèi)部每隔若干層設(shè)置一個庭院。這樣的建筑布置使以往的結(jié)構(gòu)體系不再適應，需要采用能夠提供特大空間的巨型框架體系。巨型框架與普通框架不同之處在于它的梁和柱是格構(gòu)式立體復合構(gòu)件。巨型框架“柱”，一般布置在房屋的四角，多余四根時，除角柱外，其余柱沿房屋四周布置。巨型框架“梁”，一般每隔1215個樓層設(shè)置