多高層鋼結構設計課件

一、多高層鋼結構的特點及分析控制多層鋼結構的建模特點多層鋼結構的分析模型高層鋼結構的建模特點高層鋼結構的設計控制總結--設計技術要點一、多高層鋼結構的特點及分析控制多層鋼結構的建模特點11。多層鋼結構的建模特點結構方案的隨意性：結構沒有明顯的樓層概念，它只根據(jù)需要而設置鋼梁、支撐、樓板等。建模時，采用大量的特殊手段：如層間梁、修改節(jié)點高度、錯層梁、坡梁、斜柱、樓板開大洞，等等。1。多層鋼結構的建模特點結構方案的隨意性：結構沒有明顯的樓層2建筑設計只滿足功能的需要：不考慮結構的求，如層、層剛度、薄弱層、位移比、側移剛度，等等的概念。所以結構布置大多為空曠的、不規(guī)則的、剛度不均勻的空間結構。給分析帶來一定的難度。結構薄弱點：由于結構存在較多的不規(guī)則、不連續(xù)性，多層鋼結構大多都會產(chǎn)生多處局部振動，造成多處薄弱部位。給結構設計帶來難度。建筑設計只滿足功能的需要：不考慮結構的求，如層、層剛度3水平支撐加變截面柱水平支撐加變截面柱4變截面梁柱變截面梁柱5多層鋼結構工業(yè)廠房多層鋼結構工業(yè)廠房6空間塔圍結構空間塔圍結構7普通多層鋼結構普通多層鋼結構8普通多層鋼結構普通多層鋼結構9特殊工業(yè)鋼結構特殊工業(yè)鋼結構102。多層鋼結構的分析模型結構分析應滿足相應的設計規(guī)范、規(guī)程。結構分析一般可以選擇：彈性樓板、P-Δ效應、總剛模型計算結構的振型、振型數(shù)應取得足夠多滿足有效質量系數(shù)，等等。結構的振型分析，可以觀察到結構的薄弱部位，應盡量減少結構的面外振動、局部振動。2。多層鋼結構的分析模型結構分析應滿足相應的設計規(guī)范、規(guī)程。11采用面外加強的方式，減少局部振動和薄弱部位。當梁的高差較小（在梁高范圍內）時，應簡化成同一標高，這樣可避免短柱的應力突變，造成設計超限。當結構為抗震控制，應盡量減少結構的剛度突變，減少薄弱層。采用面外加強的方式，減少局部振動和薄弱部位。12板厚為0，產(chǎn)生大量的空曠結構板厚為0，產(chǎn)生大量的空曠結構13多高層鋼結構設計課件14振型數(shù)要多取振型數(shù)要多取153。高層鋼結構的建模特點高層鋼結構往往帶有，型鋼構件、鋼管構件、鋼板剪力墻等等特殊的結構形式，設計時，應分別滿足相應的設計規(guī)范、規(guī)程。對一些特殊工程，還應作模型試驗。高層鋼結構的建模，與高層混凝土結構的要求基本上符合，盡量避免錯層、樓板不連續(xù)、平立面不規(guī)則、扭轉不規(guī)則。3。高層鋼結構的建模特點高層鋼結構往往帶有，型鋼構件、鋼管構16高層鋼結構往往采用大量的支撐，超高層鋼結構大量采用支撐轉換層、剛性層。建模時應盡量避免越層支撐。在高層混凝土結構的頂部加有鋼塔時，建模要根據(jù)這類結構合理分析的需要。如：整體建模分析、分開建模分析等等。更要考慮等效質量、荷載的合理作用。應特別注意混合結構的建模方法。如剪立墻與鋼梁的連接。高層鋼結構往往采用大量的支撐，超高層鋼結構大量采用支撐轉換層17高層鋼結構——支撐為主要抗側力結構高層鋼結構——支撐為主要抗側力結構18多高層鋼結構設計課件194。高層鋼結構的設計控制在分析高層鋼結構時，P-Δ效應一般總是要考慮的，其它的設計選擇應根據(jù)相應的規(guī)范、規(guī)程而定。梁柱節(jié)點域的變形問題：目前程序沒有考慮梁柱節(jié)點域的剪切變形，這也是一個復雜問題。如考慮節(jié)點域變形，而梁柱采用節(jié)點以外的長度，與不考慮節(jié)點變形，而梁柱采用形心長度。這兩種分析模型，對結構影響變化有多大，目前研究較少。節(jié)點剪切變形與節(jié)點域的加固程度有關，所以也不容易合理地估計?？傊灰獙?jié)點域加固，一般可以不考慮節(jié)點域的剪切變形。4。高層鋼結構的設計控制在分析高層鋼結構時，P-Δ效應一般20偏心支撐：在高層鋼結構中設置偏心支撐，可以提高結構的整體延性，避免支撐附近構件內力突變，通過耗能梁吸收地震作用，從而達到抗震的目的。偏心支撐：在高層鋼結構中設置偏心支撐，可以提高結構的整體延性21強柱弱梁的要求：根據(jù)《抗震規(guī)范》對鋼柱作“強柱弱梁”的驗算。但是可以有三個放松條件。所以用戶可以對驗算結果酌情參考、調整。長細比驗算：當結構設計是抗震設計控制，則長度系數(shù)可以取1.0。強柱弱梁的要求：根據(jù)《抗震規(guī)范》對鋼柱作“強柱弱梁”的驗算。22層間位移：抗震規(guī)范規(guī)定，當?shù)卣鹆ψ饔孟碌奈灰茟∮?/300，當為高層鋼結構時，可以放松到1/250。同時還應考慮舒適度的要求，控制頂點的加速度值。。有側移無側移：1。當樓層最大桿間位移小于1/1000時，可以按無側移設計；2。當樓層最大桿間位移大于1/1000但小于1/300時，柱長度系數(shù)可以按1.0設計；3。當樓層最大桿間位移大于1/300時，應按有側移設計。層間位移：抗震規(guī)范規(guī)定，當?shù)卣鹆ψ饔孟碌奈灰茟∮?/30023考慮P-Δ效應考慮P-Δ效應24高層鋼結構參數(shù)選擇支撐體系結構可以選擇“框剪結構”高層鋼結構參數(shù)選擇支撐體系結構可以選擇“框剪結構”250.25Qo的調整0.25Qo的調整26多高層鋼結構設計課件275?？偨Y——設計技術要點（1）在軟件編制中按照《建筑結構荷載規(guī)范》、《建筑抗震設計規(guī)范》、《鋼結構設計規(guī)范》及《高層民用建筑鋼結構技術規(guī)程》對鋼構件進行截面相應的截面強度、整體穩(wěn)定、局部穩(wěn)定等的驗算。5?？偨Y——設計技術要點（1）在軟件編制中按照《建筑結構荷載28（2）按《高層民用建筑鋼結構技術規(guī)程》計算地震力和地震參數(shù)，可對鋼柱進行0.25Qo的基底剪力調整。（3）在抗震規(guī)范的第八章中，對鋼柱、鋼梁和鋼支撐以強制條文的方式，規(guī)定了桿件的寬厚比、高厚比和長細比，所以當遇到不滿足強制性條文的規(guī)定時，軟件將嚴格報錯，以提示用戶注意。（2）按《高層民用建筑鋼結構技術規(guī)程》計算地震力和地震參數(shù)，29鋼結構的整體分析鋼結構的整體分析與混凝土結構一樣，不但要滿足抗震規(guī)范的相應條文，如：最小基底剪力、薄弱層、層剛度比、位移比、周期比、最大位移角等等控制，還應該根據(jù)鋼結構變形較大的特點，考慮偶然偏心、雙向地震、二階變形效應，如：P-Δ效應。對重要的結構還應考慮彈塑性變形分析，如：彈塑性動力時程分析、彈塑性靜力推覆分析。鋼結構的整體分析鋼結構的整體分析與混凝土結構一樣，不但要滿足30當鋼結構是由空間桿件組成，帶有大量的空洞、交錯結構、空間斜交結構，空間弧形構件、支架、塔架、桁架、屋架等等，在分析時會產(chǎn)生大量的獨立的“彈性節(jié)點”，這就要求在建模、分析時注意：復雜構件連接應盡量選擇空間整體建模，如SPASCAD；整體分析時振型數(shù)應取得足夠的多，應以“有效質量系數(shù)”大于90%為滿足依據(jù)。當鋼結構是由空間桿件組成，帶有大量的空洞、交錯結構、空間斜交31鋼的彈性模量比混凝土大的多，對鋼結構可以按“一次性加載”計算恒載。鋼結構允許變形大，分析應考慮P-Δ效應?？紤]P-Δ效應后，水平位移增大約5%～10%。一般當桿間位移大于1/250時應該考慮P-Δ效應。鋼柱的“有側移”、或“無側移”選擇，可以按以下原則考慮：（A）當樓層最大桿間位移小于1/1000時，可以按無側移設計；（B）當樓層最大桿間位移大于1/1000但小于1/300時，柱長度系數(shù)可以按1.0設計；（C）當樓層最大桿間位移大于1/300時，應按有側移設計。鋼的彈性模量比混凝土大的多，對鋼結構可以按“一次性加載”計算32目前軟件沒有考慮鋼梁柱節(jié)點的剪切變形，可以通過加強鋼柱的節(jié)點域，如在節(jié)點中間夾焊綴板等方法，來提高節(jié)點域的剛度，減少節(jié)點域的剪切變形。這一點對H型鋼的柱節(jié)點尤其重要，在高層鋼結構設計中也是要重點關注的。目前軟件沒有考慮鋼梁柱節(jié)點的剪切變形，可以通過加強鋼柱的節(jié)點33鋼結構的位移控制（1）抗震規(guī)范規(guī)定，當?shù)卣鹆ψ饔孟碌奈灰茟∮?/300，當結構為高層鋼結構時，可以放松到1/250。同時還應考慮舒適度的要求，控制頂點的加速度值。（2）同樣鋼結構也應該有偶然偏心、雙向地震，并且位移控制也要考慮偶然偏心和雙向地震。鋼結構的位移控制（1）抗震規(guī)范規(guī)定，當?shù)卣鹆ψ饔孟碌奈灰茟?4鋼構件的設計控制（1）當為轉換層結構時，對轉換構件也要在“特殊構件”中按“轉換梁”、“框支柱”定義，軟件在計算時將考慮規(guī)范的要求，對轉換梁、框支柱進行地震內力放大。鋼構件的設計控制（1）當為轉換層結構時，對轉換構件也要在“特35（2）對于按支撐輸入的斜柱，應在“特殊構件”定義中把其兩端的連接屬性改為兩端剛接，這樣斜柱將按支撐和柱設計驗算取大值。同樣當鋼梁產(chǎn)生軸力時，鋼梁也應按鋼柱的方式驗算強度、穩(wěn)定，與受彎構件的驗算比較取大值控制。而且對兩端鉸接梁還要按照水平支撐的要求，按支撐方式驗算。（3）對于混合結構，其中的鋼結構部分應按要求進行分析演算，對混凝土部分則應參照有關相應的規(guī)范進行設計驗算。（2）對于按支撐輸入的斜柱，應在“特殊構件”定義中把其兩端的36二、溫度、吊車、特殊風、以及其它特殊荷載的定義、設計和作用分析6。溫度荷載的定義及分析7。吊車荷載的定義及分析8。特殊風荷載定義及分析9。特殊支座的定義及分析10?？偨Y二、溫度、吊車、特殊風、以及其它特殊荷載的定義、設計和作用分376。溫度荷載的定義及分析溫度荷載即溫度場對結構的影響，有以下幾方面問題。溫度的時效問題：冬天和夏天的溫度產(chǎn)生的溫差將非常大，（如冬天-20、夏天+30，溫差50），如果以這個溫差作為溫度場（溫度荷載），計算結構的溫度效應將非常大。由于這個溫差產(chǎn)生是在一年的時間內發(fā)生，結構的反應也是緩慢、變化的。一般情況下結構的溫度效應可以考慮瞬間溫差（指一天的時間內）。6。溫度荷載的定義及分析溫度荷載即溫度場對結構的影響，有以下38溫度的環(huán)境問題：考慮溫差對結構的影響，要考慮結構的工作環(huán)境，如涂料、內外裝修、保溫隔熱等的影響，要分別考慮施工階段、使用階段的結構反應。如果只考慮使用階段，則施工階段應考慮相應的保證、保護措施。溫度的環(huán)境問題：考慮溫差對結構的影響，要考慮結構的工作環(huán)境，397。吊車荷載的定義及分析帶吊車結構的分析，主要是合理考慮吊車的作用問題。吊車作為移動荷載，分析時應考慮移動的效應。吊車結構分析主要分為：（1）吊車梁的分析：（2）吊車移動對整體結構的分析。TAT、SATWE軟件是分析第（2）項的內容。STS中可以分析鋼吊車梁。7。吊車荷載的定義及分析帶吊車結構的分析，主要是合理考慮吊車40程序分析吊車荷載的說明在TAT和SATWE的吊車荷載計算中，沒有考慮吊車荷載對吊車梁的影響，即沒有按照影響線的方式考慮吊車梁，吊車梁應采用其它軟件專門分析。軟件要求根據(jù)吊車的形式，如對各種軌道、輪壓點的吊車，給出最大輪壓反力（或作用）及最小輪壓反力（及作用），不論該吊車運行軌道上有幾部吊車，均按這個方式給出。程序分析吊車荷載的說明在TAT和SATWE的吊車荷載計算中，41在一對軌道內的吊車荷載稱為第1組吊車荷載（不論該對軌道內有幾部吊車），第二對吊車軌道則可以定義第2組吊車荷載等等。吊車水平剎車力作用在上層的柱中間。在一對軌道內的吊車荷載稱為第1組吊車荷載（不論該對軌道內有幾42吊車結構的計算模型由于吊車荷載作用在吊車柱的牛腿上，所以在牛腿處應該設置一個標準樓層，并且在沿吊車運行軌跡方向應定義框架梁，如吊車柱在吊車運行軌跡方向沒有框架梁，也應把吊車梁作為兩端鉸接梁輸入，吊車荷載的移動順序是通過軌跡上的梁所確定的，這是吊車運行軌跡方向必須布置梁的原因。吊車結構的計算模型由于吊車荷載作用在吊車柱的牛腿上，所以在牛43在吊車荷載作用的有牛腿的樓層應一般沒有樓板，所以應考慮該層的節(jié)點為“彈性節(jié)點”即不受剛性樓板假定的制約。即使是多層工業(yè)廠房，在吊車柱的外邊有樓板，也要按“彈性樓板”考慮，或者不考慮樓板的存在和作用，這樣可以比較安全地求出水平剎車力對上下梁的影響。在吊車荷載作用的有牛腿的樓層應一般沒有樓板，所以應考慮該層的44當?shù)踯囍g設有交叉支撐時，必須考慮支撐的作用，在吊車柱的設計中，可適當減少吊車柱在支撐布置方向的長度系數(shù)。注意：當這種結構產(chǎn)生了多個“彈性節(jié)點”后，地震振型數(shù)就要增加。振型分析也應該采用“總剛模型”。當?shù)踯囍g設有交叉支撐時，必須考慮支撐的作用，在吊車柱的設45吊車荷載的計算吊車荷載的作用點就是與吊車軌道平行的柱列各節(jié)點，它是根據(jù)吊車軌跡由程序自動求出。（1）程序沿吊車軌跡自動對每跨加載吊車作用。（2）求出每組吊車的加載作用節(jié)點。吊車荷載的計算吊車荷載的作用點就是與吊車軌道平行的柱列各節(jié)點46（3）對每對節(jié)點作用4組外力，分別為：A、左點最大輪壓、右點最小輪壓；B、右點最大輪壓、左點最小輪壓；C、左、右點正橫向水平剎車力；D、左、右點正縱向水平剎車力。（4）對每組吊車的每次加載，求每根桿件的內力。（5）分別按輪壓力和剎車力，求每根柱的預組合力，預組合力的目標為：最大軸力、最大彎矩等。（3）對每對節(jié)點作用4組外力，分別為：A、左點最大輪壓、右點47吊車內力的預組合目標吊車柱預組合目標共14項：（1）Vxmax（2）Vymax（3）+Mxmax（4）-Mxmax（5）+Mymax（6）-Mymax（7）Nmax+Mxmax（8）Nmax-Mxmax（9）Nmax+Mymax（10）Nmax-Mymax（11）Nmin+Mxmax（12）Nmin-Mxmax（13）Nmin+Mymax（14）Nmin-Mymax吊車荷載作用下梁的預組合目標為：（1）+Mmax/T（2）-Mmax/T（3）-Vmax/N吊車內力的預組合目標吊車柱預組合目標共14項：48預組合方式（1）吊車柱預組合分別有“只考慮輪壓的預組合力”和“考慮輪壓加剎車的預組合力”。預組合1——是吊車的“輪壓+剎車”內力組合；預組合2——是吊車的“輪壓”內力組合。預組合方式（1）吊車柱預組合分別有“只考慮輪壓的預組合力”和49（2）梁預組合也按照“只考慮輪壓的預組合力”和“考慮輪壓加剎車的預組合力”這兩種情況搜索出梁的包絡內力，即為：預組合1——輪壓+剎車包絡內力；預組合2——輪壓包絡內力。（2）梁預組合也按照“只考慮輪壓的預組合力”和“考慮輪壓加剎50吊車荷載結構的設計注意事項（1）地震分析時，沒有計入吊車的橋架重和吊重。（2）沒有考慮吊車梁的作用。（3）吊車柱的配筋，沒有考慮排架的長度系數(shù)。吊車荷載結構的設計注意事項（1）地震分析時，沒有計入吊車的橋51因為吊車的橋架重和吊重是移動荷載，所以很難確定質量的位置，在地震分析中這部分的質量沒有計入，則計算地震作用局部算小了，可以通過地震作用放大來彌補這個問題。對于吊車梁，當排架中間有框架梁，則應輸入該框架梁，否則應把吊車梁按兩端鉸接梁定義、輸入。在用TAT、SATWE分析時，排架柱之間必須要有梁才能正確分析。因為吊車的橋架重和吊重是移動荷載，所以很難確定質量的位置，在52（1）對于重型吊車、排架結構應用PK計算。（2）TAT、SATWE適用于中、輕型的吊車分析，特別是多層結構中帶吊車的結構形式。排架柱的計算長度可以人工修正，因此在用軟件設計中要注意以下幾點：（1）對于重型吊車、排架結構應用PK計算。排架柱的計算長度可53（3）吊車分析以每對軸線為準，程序自動搜索每對軸線上的吊車柱，并成對作用。（4）TAT、SATWE只計算吊車柱，并生成柱的預組合力。（5）吊車柱的配筋考慮了剎車+輪壓、輪壓的不同組合。（6）吊車柱的長度系數(shù)應由用戶自行修正。（3）吊車分析以每對軸線為準，程序自動搜索每對軸線上的吊車柱54吊車荷載定義吊車荷載定義55吊車布置平面吊車軌跡上必須有梁吊車布置平面吊車軌跡上必須有梁56吊車計算選擇吊車計算選擇57吊車內力的圖形輸出選擇菜單吊車內力的圖形輸出選擇菜單58柱預組合內力柱預組合內力59柱預組合內力顯示選擇柱預組合內力顯示選擇60梁吊車包絡選擇梁吊車包絡選擇61各層吊車內力文本輸出各層吊車內力文本輸出62吊車預組合內力的文本輸出吊車預組合內力的文本輸出638。特殊風荷載定義及分析特殊風荷載主要用于多層鋼結構。尤其在施工階段時，風對結構可能產(chǎn)生的吸力。對一些特殊的結構，如有大懸挑結構的廣告牌、候車站、收費站、雨蓬，等等，在使用階段風也會是向上、向下作用。特殊風定義于梁上、節(jié)點上，并用正、負荷載表示壓力或吸力。節(jié)點上的特殊風可以是三個方向（XYZ）作用組成。8。特殊風荷載定義及分析特殊風荷載主要用于多層鋼結構。尤其在64特殊風荷載定義特殊風荷載定義65多高層鋼結構設計課件669。特殊支座的定義及分析特殊支座是特指：（1）支座位移（如：沉降、轉動等）對結構的影響。（2）地基變形大，導致上部結構內力重分布。（3）特殊要求的設計，隔震材料、指定方向的鉸接等。特殊支座目前應用得較少，主要是應用面較窄，應用對象較少。多用于舊工程的改造、加固的復核驗算。9。特殊支座的定義及分析特殊支座是特指：67特殊支座定義特殊支座定義6810?？偨Y正確理解特殊荷載：（1）溫度場的確定及穩(wěn)定，軟件的處理方式。（2）吊車荷載的正確定義，軟件的局限性。（3）特殊風荷載的目的，軟件的操作方式。（4）特殊支座的用途和定義方式。10?？偨Y正確理解特殊荷載：69特殊荷載的設計、組合控制：（1）需要人工指定組合分項系數(shù)。（2）可以對溫度作用的結果適當折減。（3）可以對帶吊車結構的地震作用適當放大。（4）特殊支座產(chǎn)生的荷載只作用于豎向荷載工況，對水平荷載作用不起作用。特殊荷載的設計、組合控制：70自定義組合選擇自定義組合選擇71工況選擇工況選擇72多高層鋼結構設計課件73多高層鋼結構設計課件74一、多高層鋼結構的特點及分析控制多層鋼結構的建模特點多層鋼結構的分析模型高層鋼結構的建模特點高層鋼結構的設計控制總結--設計技術要點一、多高層鋼結構的特點及分析控制多層鋼結構的建模特點751。多層鋼結構的建模特點結構方案的隨意性：結構沒有明顯的樓層概念，它只根據(jù)需要而設置鋼梁、支撐、樓板等。建模時，采用大量的特殊手段：如層間梁、修改節(jié)點高度、錯層梁、坡梁、斜柱、樓板開大洞，等等。1。多層鋼結構的建模特點結構方案的隨意性：結構沒有明顯的樓層76建筑設計只滿足功能的需要：不考慮結構的求，如層、層剛度、薄弱層、位移比、側移剛度，等等的概念。所以結構布置大多為空曠的、不規(guī)則的、剛度不均勻的空間結構。給分析帶來一定的難度。結構薄弱點：由于結構存在較多的不規(guī)則、不連續(xù)性，多層鋼結構大多都會產(chǎn)生多處局部振動，造成多處薄弱部位。給結構設計帶來難度。建筑設計只滿足功能的需要：不考慮結構的求，如層、層剛度77水平支撐加變截面柱水平支撐加變截面柱78變截面梁柱變截面梁柱79多層鋼結構工業(yè)廠房多層鋼結構工業(yè)廠房80空間塔圍結構空間塔圍結構81普通多層鋼結構普通多層鋼結構82普通多層鋼結構普通多層鋼結構83特殊工業(yè)鋼結構特殊工業(yè)鋼結構842。多層鋼結構的分析模型結構分析應滿足相應的設計規(guī)范、規(guī)程。結構分析一般可以選擇：彈性樓板、P-Δ效應、總剛模型計算結構的振型、振型數(shù)應取得足夠多滿足有效質量系數(shù)，等等。結構的振型分析，可以觀察到結構的薄弱部位，應盡量減少結構的面外振動、局部振動。2。多層鋼結構的分析模型結構分析應滿足相應的設計規(guī)范、規(guī)程。85采用面外加強的方式，減少局部振動和薄弱部位。當梁的高差較?。ㄔ诹焊叻秶鷥龋r，應簡化成同一標高，這樣可避免短柱的應力突變，造成設計超限。當結構為抗震控制，應盡量減少結構的剛度突變，減少薄弱層。采用面外加強的方式，減少局部振動和薄弱部位。86板厚為0，產(chǎn)生大量的空曠結構板厚為0，產(chǎn)生大量的空曠結構87多高層鋼結構設計課件88振型數(shù)要多取振型數(shù)要多取893。高層鋼結構的建模特點高層鋼結構往往帶有，型鋼構件、鋼管構件、鋼板剪力墻等等特殊的結構形式，設計時，應分別滿足相應的設計規(guī)范、規(guī)程。對一些特殊工程，還應作模型試驗。高層鋼結構的建模，與高層混凝土結構的要求基本上符合，盡量避免錯層、樓板不連續(xù)、平立面不規(guī)則、扭轉不規(guī)則。3。高層鋼結構的建模特點高層鋼結構往往帶有，型鋼構件、鋼管構90高層鋼結構往往采用大量的支撐，超高層鋼結構大量采用支撐轉換層、剛性層。建模時應盡量避免越層支撐。在高層混凝土結構的頂部加有鋼塔時，建模要根據(jù)這類結構合理分析的需要。如：整體建模分析、分開建模分析等等。更要考慮等效質量、荷載的合理作用。應特別注意混合結構的建模方法。如剪立墻與鋼梁的連接。高層鋼結構往往采用大量的支撐，超高層鋼結構大量采用支撐轉換層91高層鋼結構——支撐為主要抗側力結構高層鋼結構——支撐為主要抗側力結構92多高層鋼結構設計課件934。高層鋼結構的設計控制在分析高層鋼結構時，P-Δ效應一般總是要考慮的，其它的設計選擇應根據(jù)相應的規(guī)范、規(guī)程而定。梁柱節(jié)點域的變形問題：目前程序沒有考慮梁柱節(jié)點域的剪切變形，這也是一個復雜問題。如考慮節(jié)點域變形，而梁柱采用節(jié)點以外的長度，與不考慮節(jié)點變形，而梁柱采用形心長度。這兩種分析模型，對結構影響變化有多大，目前研究較少。節(jié)點剪切變形與節(jié)點域的加固程度有關，所以也不容易合理地估計?？傊灰獙?jié)點域加固，一般可以不考慮節(jié)點域的剪切變形。4。高層鋼結構的設計控制在分析高層鋼結構時，P-Δ效應一般94偏心支撐：在高層鋼結構中設置偏心支撐，可以提高結構的整體延性，避免支撐附近構件內力突變，通過耗能梁吸收地震作用，從而達到抗震的目的。偏心支撐：在高層鋼結構中設置偏心支撐，可以提高結構的整體延性95強柱弱梁的要求：根據(jù)《抗震規(guī)范》對鋼柱作“強柱弱梁”的驗算。但是可以有三個放松條件。所以用戶可以對驗算結果酌情參考、調整。長細比驗算：當結構設計是抗震設計控制，則長度系數(shù)可以取1.0。強柱弱梁的要求：根據(jù)《抗震規(guī)范》對鋼柱作“強柱弱梁”的驗算。96層間位移：抗震規(guī)范規(guī)定，當?shù)卣鹆ψ饔孟碌奈灰茟∮?/300，當為高層鋼結構時，可以放松到1/250。同時還應考慮舒適度的要求，控制頂點的加速度值。。有側移無側移：1。當樓層最大桿間位移小于1/1000時，可以按無側移設計；2。當樓層最大桿間位移大于1/1000但小于1/300時，柱長度系數(shù)可以按1.0設計；3。當樓層最大桿間位移大于1/300時，應按有側移設計。層間位移：抗震規(guī)范規(guī)定，當?shù)卣鹆ψ饔孟碌奈灰茟∮?/30097考慮P-Δ效應考慮P-Δ效應98高層鋼結構參數(shù)選擇支撐體系結構可以選擇“框剪結構”高層鋼結構參數(shù)選擇支撐體系結構可以選擇“框剪結構”990.25Qo的調整0.25Qo的調整100多高層鋼結構設計課件1015?？偨Y——設計技術要點（1）在軟件編制中按照《建筑結構荷載規(guī)范》、《建筑抗震設計規(guī)范》、《鋼結構設計規(guī)范》及《高層民用建筑鋼結構技術規(guī)程》對鋼構件進行截面相應的截面強度、整體穩(wěn)定、局部穩(wěn)定等的驗算。5?？偨Y——設計技術要點（1）在軟件編制中按照《建筑結構荷載102（2）按《高層民用建筑鋼結構技術規(guī)程》計算地震力和地震參數(shù)，可對鋼柱進行0.25Qo的基底剪力調整。（3）在抗震規(guī)范的第八章中，對鋼柱、鋼梁和鋼支撐以強制條文的方式，規(guī)定了桿件的寬厚比、高厚比和長細比，所以當遇到不滿足強制性條文的規(guī)定時，軟件將嚴格報錯，以提示用戶注意。（2）按《高層民用建筑鋼結構技術規(guī)程》計算地震力和地震參數(shù)，103鋼結構的整體分析鋼結構的整體分析與混凝土結構一樣，不但要滿足抗震規(guī)范的相應條文，如：最小基底剪力、薄弱層、層剛度比、位移比、周期比、最大位移角等等控制，還應該根據(jù)鋼結構變形較大的特點，考慮偶然偏心、雙向地震、二階變形效應，如：P-Δ效應。對重要的結構還應考慮彈塑性變形分析，如：彈塑性動力時程分析、彈塑性靜力推覆分析。鋼結構的整體分析鋼結構的整體分析與混凝土結構一樣，不但要滿足104當鋼結構是由空間桿件組成，帶有大量的空洞、交錯結構、空間斜交結構，空間弧形構件、支架、塔架、桁架、屋架等等，在分析時會產(chǎn)生大量的獨立的“彈性節(jié)點”，這就要求在建模、分析時注意：復雜構件連接應盡量選擇空間整體建模，如SPASCAD；整體分析時振型數(shù)應取得足夠的多，應以“有效質量系數(shù)”大于90%為滿足依據(jù)。當鋼結構是由空間桿件組成，帶有大量的空洞、交錯結構、空間斜交105鋼的彈性模量比混凝土大的多，對鋼結構可以按“一次性加載”計算恒載。鋼結構允許變形大，分析應考慮P-Δ效應?？紤]P-Δ效應后，水平位移增大約5%～10%。一般當桿間位移大于1/250時應該考慮P-Δ效應。鋼柱的“有側移”、或“無側移”選擇，可以按以下原則考慮：（A）當樓層最大桿間位移小于1/1000時，可以按無側移設計；（B）當樓層最大桿間位移大于1/1000但小于1/300時，柱長度系數(shù)可以按1.0設計；（C）當樓層最大桿間位移大于1/300時，應按有側移設計。鋼的彈性模量比混凝土大的多，對鋼結構可以按“一次性加載”計算106目前軟件沒有考慮鋼梁柱節(jié)點的剪切變形，可以通過加強鋼柱的節(jié)點域，如在節(jié)點中間夾焊綴板等方法，來提高節(jié)點域的剛度，減少節(jié)點域的剪切變形。這一點對H型鋼的柱節(jié)點尤其重要，在高層鋼結構設計中也是要重點關注的。目前軟件沒有考慮鋼梁柱節(jié)點的剪切變形，可以通過加強鋼柱的節(jié)點107鋼結構的位移控制（1）抗震規(guī)范規(guī)定，當?shù)卣鹆ψ饔孟碌奈灰茟∮?/300，當結構為高層鋼結構時，可以放松到1/250。同時還應考慮舒適度的要求，控制頂點的加速度值。（2）同樣鋼結構也應該有偶然偏心、雙向地震，并且位移控制也要考慮偶然偏心和雙向地震。鋼結構的位移控制（1）抗震規(guī)范規(guī)定，當?shù)卣鹆ψ饔孟碌奈灰茟?08鋼構件的設計控制（1）當為轉換層結構時，對轉換構件也要在“特殊構件”中按“轉換梁”、“框支柱”定義，軟件在計算時將考慮規(guī)范的要求，對轉換梁、框支柱進行地震內力放大。鋼構件的設計控制（1）當為轉換層結構時，對轉換構件也要在“特109（2）對于按支撐輸入的斜柱，應在“特殊構件”定義中把其兩端的連接屬性改為兩端剛接，這樣斜柱將按支撐和柱設計驗算取大值。同樣當鋼梁產(chǎn)生軸力時，鋼梁也應按鋼柱的方式驗算強度、穩(wěn)定，與受彎構件的驗算比較取大值控制。而且對兩端鉸接梁還要按照水平支撐的要求，按支撐方式驗算。（3）對于混合結構，其中的鋼結構部分應按要求進行分析演算，對混凝土部分則應參照有關相應的規(guī)范進行設計驗算。（2）對于按支撐輸入的斜柱，應在“特殊構件”定義中把其兩端的110二、溫度、吊車、特殊風、以及其它特殊荷載的定義、設計和作用分析6。溫度荷載的定義及分析7。吊車荷載的定義及分析8。特殊風荷載定義及分析9。特殊支座的定義及分析10?？偨Y二、溫度、吊車、特殊風、以及其它特殊荷載的定義、設計和作用分1116。溫度荷載的定義及分析溫度荷載即溫度場對結構的影響，有以下幾方面問題。溫度的時效問題：冬天和夏天的溫度產(chǎn)生的溫差將非常大，（如冬天-20、夏天+30，溫差50），如果以這個溫差作為溫度場（溫度荷載），計算結構的溫度效應將非常大。由于這個溫差產(chǎn)生是在一年的時間內發(fā)生，結構的反應也是緩慢、變化的。一般情況下結構的溫度效應可以考慮瞬間溫差（指一天的時間內）。6。溫度荷載的定義及分析溫度荷載即溫度場對結構的影響，有以下112溫度的環(huán)境問題：考慮溫差對結構的影響，要考慮結構的工作環(huán)境，如涂料、內外裝修、保溫隔熱等的影響，要分別考慮施工階段、使用階段的結構反應。如果只考慮使用階段，則施工階段應考慮相應的保證、保護措施。溫度的環(huán)境問題：考慮溫差對結構的影響，要考慮結構的工作環(huán)境，1137。吊車荷載的定義及分析帶吊車結構的分析，主要是合理考慮吊車的作用問題。吊車作為移動荷載，分析時應考慮移動的效應。吊車結構分析主要分為：（1）吊車梁的分析：（2）吊車移動對整體結構的分析。TAT、SATWE軟件是分析第（2）項的內容。STS中可以分析鋼吊車梁。7。吊車荷載的定義及分析帶吊車結構的分析，主要是合理考慮吊車114程序分析吊車荷載的說明在TAT和SATWE的吊車荷載計算中，沒有考慮吊車荷載對吊車梁的影響，即沒有按照影響線的方式考慮吊車梁，吊車梁應采用其它軟件專門分析。軟件要求根據(jù)吊車的形式，如對各種軌道、輪壓點的吊車，給出最大輪壓反力（或作用）及最小輪壓反力（及作用），不論該吊車運行軌道上有幾部吊車，均按這個方式給出。程序分析吊車荷載的說明在TAT和SATWE的吊車荷載計算中，115在一對軌道內的吊車荷載稱為第1組吊車荷載（不論該對軌道內有幾部吊車），第二對吊車軌道則可以定義第2組吊車荷載等等。吊車水平剎車力作用在上層的柱中間。在一對軌道內的吊車荷載稱為第1組吊車荷載（不論該對軌道內有幾116吊車結構的計算模型由于吊車荷載作用在吊車柱的牛腿上，所以在牛腿處應該設置一個標準樓層，并且在沿吊車運行軌跡方向應定義框架梁，如吊車柱在吊車運行軌跡方向沒有框架梁，也應把吊車梁作為兩端鉸接梁輸入，吊車荷載的移動順序是通過軌跡上的梁所確定的，這是吊車運行軌跡方向必須布置梁的原因。吊車結構的計算模型由于吊車荷載作用在吊車柱的牛腿上，所以在牛117在吊車荷載作用的有牛腿的樓層應一般沒有樓板，所以應考慮該層的節(jié)點為“彈性節(jié)點”即不受剛性樓板假定的制約。即使是多層工業(yè)廠房，在吊車柱的外邊有樓板，也要按“彈性樓板”考慮，或者不考慮樓板的存在和作用，這樣可以比較安全地求出水平剎車力對上下梁的影響。在吊車荷載作用的有牛腿的樓層應一般沒有樓板，所以應考慮該層的118當?shù)踯囍g設有交叉支撐時，必須考慮支撐的作用，在吊車柱的設計中，可適當減少吊車柱在支撐布置方向的長度系數(shù)。注意：當這種結構產(chǎn)生了多個“彈性節(jié)點”后，地震振型數(shù)就要增加。振型分析也應該采用“總剛模型”。當?shù)踯囍g設有交叉支撐時，必須考慮支撐的作用，在吊車柱的設119吊車荷載的計算吊車荷載的作用點就是與吊車軌道平行的柱列各節(jié)點，它是根據(jù)吊車軌跡由程序自動求出。（1）程序沿吊車軌跡自動對每跨加載吊車作用。（2）求出每組吊車的加載作用節(jié)點。吊車荷載的計算吊車荷載的作用點就是與吊車軌道平行的柱列各節(jié)點120（3）對每對節(jié)點作用4組外力，分別為：A、左點最大輪壓、右點最小輪壓；B、右點最大輪壓、左點最小輪壓；C、左、右點正橫向水平剎車力；D、左、右點正縱向水平剎車力。（4）對每組吊車的每次加載，求每根桿件的內力。（5）分別按輪壓力和剎車力，求每根柱的預組合力，預組合力的目標為：最大軸力、最大彎矩等。（3）對每對節(jié)點作用4組外力，分別為：A、左點最大輪壓、右點121吊車內力的預組合目標吊車柱預組合目標共14項：（1）Vxmax（2）Vymax（3）+Mxmax（4）-Mxmax（5）+Mymax（6）-Mymax（7）Nmax+Mxmax（8）Nmax-Mxmax（9）Nmax+Mymax（10）Nmax-Mymax（11）Nmin+Mxmax（12）Nmin-Mxmax（13）Nmin+Mymax（14）Nmin-Mymax吊車荷載作用下梁的預組合目標為：（1）+Mmax/T（2）-Mmax/T（3）-Vmax/N吊車內力的預組合目標吊車柱預組合目標共14項：122預組合方式（1）吊車柱預組合分別有“只考慮輪壓的預組合力”和“考慮輪壓加剎車的預組合力”。預組合1——是吊車的“輪壓+剎車”內力組合；預組合2——是吊車的“輪壓”內力組合。預組合方式（1）吊車柱預組合分別有“只考慮輪壓的預組合力”和123（2）梁預組合也按照“只考慮輪壓的預組合力”和“考慮輪壓加剎車的預組合力”這兩種情況搜索出梁的包絡內力，即為：預組合1——輪壓+剎車包絡內力；預組合2——輪壓包絡內力。（2）梁預組合也按照“只考慮輪壓的預組合力”和“考慮輪壓加剎124吊車荷載結構的設計注意事項（1）地震分析時，沒有