建筑結(jié)構(gòu)選型08-高層鋼結(jié)構(gòu)課件

1、建筑結(jié)構(gòu)選型第8章 高層鋼結(jié)構(gòu)9/8/20221李廣軍 8 高層鋼結(jié)構(gòu)9/8/20222李廣軍鋼結(jié)構(gòu)通常用于高層、大跨度、體型復(fù)雜、荷載或吊車起重量大、有較大振動(dòng)、高溫車間、密封性要求高、要求能活動(dòng)或經(jīng)常裝拆的結(jié)構(gòu)。 直觀的說：大廈、體育館、歌劇院、大橋、電視塔、倉棚、工廠、住宅和臨時(shí)建筑等。這是和鋼結(jié)構(gòu)自身的特點(diǎn)相一致的。 8.1 概述9/8/20223李廣軍1.輕質(zhì)高強(qiáng)： 由于鋼材強(qiáng)度高，結(jié)構(gòu)需要的構(gòu)件截面小，結(jié)構(gòu)自重輕。 比強(qiáng)度=強(qiáng)度/表觀密度。比強(qiáng)度越大，結(jié)構(gòu)相對(duì)越輕。 鋼材：a=27005800； 木材：a=1800； 鋼砼：a=550；一、鋼結(jié)構(gòu)的特點(diǎn):8.1 概述9/8/2022

2、4李廣軍 2.鋼材的塑性和韌性好； 塑性和韌性是概念上完全不同的兩個(gè)物理量。 塑性承受靜載時(shí)，材料變形的能力。 塑性好，會(huì)使結(jié)構(gòu)一般情況下不會(huì)由于偶然超載而 突然斷裂，給人以安全保證； 韌性承受動(dòng)力荷載時(shí)，材料吸收能量的能力。 韌性好，說明材料具有良好的動(dòng)力工作性能。 一、鋼結(jié)構(gòu)的特點(diǎn):9/8/20225李廣軍3.工業(yè)化程度高，工期短； 鋼結(jié)構(gòu)都為工廠生產(chǎn)，具備成批大件生產(chǎn)和成品精度高等特點(diǎn)。采用工廠生產(chǎn)、工地安裝的施工方法，能有效地縮短工期，為降低造價(jià)、發(fā)揮投資的經(jīng)濟(jì)效益創(chuàng)造條件。4.抗震性能好； 自重輕，受地震作用??；強(qiáng)度高且塑性、韌性良好。抗震設(shè)防地區(qū)特別是強(qiáng)震區(qū)的最適合結(jié)構(gòu)。一、鋼結(jié)構(gòu)

3、的特點(diǎn):9/8/20226李廣軍 5.密閉性好，不滲漏； 6.鋼材耐熱性好，耐火性差； 溫度在250以內(nèi)，鋼材性質(zhì)變化很小，耐熱性能好；但當(dāng)溫度達(dá)到600 ，強(qiáng)度幾乎為零，耐火性能差。 7.鋼材耐腐蝕性差； 8.造價(jià)高。二、鋼結(jié)構(gòu)的應(yīng)用范圍 1.大跨度結(jié)構(gòu)9/8/20227李廣軍單層廠房2. 工業(yè)廠房9/8/202210李廣軍3. 承受動(dòng)力荷載及地震作用的結(jié)構(gòu)9/8/202211李廣軍4.高層建筑與高聳結(jié)構(gòu)9/8/202212李廣軍6.水利、水工結(jié)構(gòu)海上石油平臺(tái)9/8/202216李廣軍(1) 波紋拱殼結(jié)構(gòu)7. 輕型房屋鋼結(jié)構(gòu)9/8/202217李廣軍(2) 門式剛架結(jié)構(gòu)9/8/202218李

4、廣軍8.可拆卸、移動(dòng)房屋及移動(dòng)結(jié)構(gòu)9/8/202219李廣軍 在鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的整個(gè)過程中都應(yīng)該被強(qiáng)調(diào)的是“概念設(shè)計(jì)”，它在結(jié)構(gòu)選型與布置階段尤其重要。 運(yùn)用概念設(shè)計(jì)可以在早期迅速、有效地進(jìn)行構(gòu)思、比較與選擇。所得結(jié)構(gòu)方案往往易于手算、概念清晰、定性正確，并可避免結(jié)構(gòu)分析階段不必要的繁瑣運(yùn)算。 8.2 高層鋼結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)原則 9/8/202223李廣軍 結(jié)構(gòu)的布置要根據(jù)體系特征，荷載分布情況及性質(zhì)等綜合考慮。 一般的說要?jiǎng)偠染鶆?、力學(xué)模型清晰，盡可能使荷載以最直接的線路傳遞到基礎(chǔ)。 柱間抗側(cè)支撐的分布應(yīng)均勻，其形心要盡量靠近側(cè)向力的作用線，否則應(yīng)考慮結(jié)構(gòu)的扭轉(zhuǎn)。 結(jié)構(gòu)的抗側(cè)移應(yīng)有多道防線。 8.2

5、高層鋼結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)原則 9/8/202224李廣軍8.2 高層鋼結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)原則 8.2.1 體形設(shè)計(jì) 1.平面設(shè)計(jì)：簡單對(duì)稱 2.立面設(shè)計(jì)：下大上小，沿高度均勻變化 3.高層鋼結(jié)構(gòu)適用的最大高度結(jié)構(gòu)類型烈度6、7度8度9度框架1109050鋼框架支撐220200140筒體和巨型框架300260180注：房屋高度指室外地面到主要屋面板板頂?shù)母叨?/8/202225李廣軍4.高層鋼結(jié)構(gòu)的高寬比限值結(jié)構(gòu)的高寬比對(duì)結(jié)構(gòu)的整體穩(wěn)定性和人在建筑中的舒適感等有重要影響，鋼結(jié)構(gòu)民用房屋適用的最大高寬比見下表。結(jié)構(gòu)類型烈度6、7度8度9度框架543鋼框架支撐654筒體和巨型框架6559/8/202226李廣軍8.

6、2.2 結(jié)構(gòu)布置 高層鋼結(jié)構(gòu)的布置除應(yīng)符合建筑概念設(shè)計(jì)的有關(guān)要求外，尚應(yīng)符合下列規(guī)定： 1.支撐框架在兩個(gè)方向的布置均宜基本對(duì)稱，支撐框架之間樓蓋的長寬比不宜大于3 ; 2.鋼結(jié)構(gòu)房屋設(shè)置地下室時(shí)，框架-支撐（抗震墻板）結(jié)構(gòu)中豎向連續(xù)布置的支撐（抗震墻板）應(yīng)延伸至基礎(chǔ)，框架柱應(yīng)至少延伸至地下一層；9/8/202227李廣軍 3.8、9度時(shí)，宜采用偏心支撐、帶豎縫鋼筋混凝土抗震墻板、內(nèi)藏鋼板支撐或其他消能支撐； 4.超過12層的鋼結(jié)構(gòu)采用偏心支撐框架時(shí)，頂層可采用中心支撐； 5.超過 12 層的鋼框架-筒體結(jié)構(gòu)，在必要時(shí)可設(shè)置由筒體外伸臂或外伸臂和周邊桁架組成的加強(qiáng)層； 6.樓蓋宜采用壓型鋼板現(xiàn)

7、澆鋼筋混凝土組合樓板。9/8/202228李廣軍 8.2.3 場地選擇 1. 避開不利建筑場地 應(yīng)避開可能發(fā)生崩塌、滑坡、地陷、泥石流等對(duì)建筑抗震危險(xiǎn)的地段。 要防止在地震時(shí)可液化土和軟土可能發(fā)生較大的沉陷和不均勻沉陷。 2. 隔震方法的采用 隔震設(shè)計(jì)是利用隔震裝置來控制和阻隔地震對(duì)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夜某一水平上。隔震設(shè)計(jì)避開了地震對(duì)結(jié)構(gòu)的直接沖擊，是一種以柔克剛的主動(dòng)抗震方法。9/8/202229李廣軍高層鋼結(jié)構(gòu)的結(jié)構(gòu)體系主要有框架體系、框架-支撐（剪力墻板）體系、筒體體系（框筒、筒中筒、桁架筒、束筒等）或巨型框架體系。8.3.1 框架結(jié)構(gòu)體系

8、框架結(jié)構(gòu)體系是沿房屋縱橫方向由多榀平面框架構(gòu)成的結(jié)構(gòu)。這類結(jié)構(gòu)的抗側(cè)力能力主要決定于梁柱構(gòu)件和節(jié)點(diǎn)的強(qiáng)度與延性，故節(jié)點(diǎn)常采用剛性連接節(jié)點(diǎn)。8.3 高層鋼結(jié)構(gòu)體系 9/8/202230李廣軍8.3.2 框架-支撐結(jié)構(gòu)體系（雙重抗側(cè)力體系）“框撐結(jié)構(gòu)體系”是在框架體系中沿結(jié)構(gòu)的縱、橫兩個(gè)方向均勻布置一定數(shù)量的支撐所形成的結(jié)構(gòu)體系。支撐體系的布置由建筑要求及結(jié)構(gòu)功能來確定。 框撐結(jié)構(gòu)采用由軸向受力桿件形成的豎向支撐，取代了由抗彎桿件形成的框架結(jié)構(gòu)，獲得更多的抗推剛度。9/8/202231李廣軍. 偏心支撐偏心支撐是指支撐斜桿的兩端，至少有一端與梁相交（不在柱節(jié)點(diǎn)處），另一端可在梁與柱交點(diǎn)處連接，或偏離另一根支撐斜桿一段長度與梁連接，并在支撐斜桿桿端與柱子之間構(gòu)成一耗能梁段，或在兩根支撐與桿之間構(gòu)成一耗能梁段的支撐。9/8/202234李廣軍偏心支撐類型（偏心支撐框架）（a）門架式1；（b）門架式2；（c）單斜桿式；（d）人字形式；（e）V字形式9/8/202235李廣軍8.3.3 框架-剪力墻板體系（雙重抗側(cè)力體系）框架-剪力墻板體系是以鋼框架為主體，并配置一定數(shù)量的剪力墻板。剪力墻板主要類型：鋼板剪力墻板內(nèi)藏鋼板支撐剪力墻墻板帶豎縫鋼筋混凝土剪力墻板