KM多高層鋼結(jié)構(gòu)的特點(diǎn)及控制

一、多高層鋼結(jié)構(gòu)的特點(diǎn)及分析控制多層鋼結(jié)構(gòu)的建模特點(diǎn)多層鋼結(jié)構(gòu)的分析模型高層鋼結(jié)構(gòu)的建模特點(diǎn)高層鋼結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)控制總結(jié)--設(shè)計(jì)技術(shù)要點(diǎn)1。多層鋼結(jié)構(gòu)的建模特點(diǎn)結(jié)構(gòu)方案的隨意性：結(jié)構(gòu)沒有明顯的樓層概念，它只根據(jù)需要而設(shè)置鋼梁、支撐、樓板等。建模時(shí)，采用大量的特殊手段：如層間梁、修改節(jié)點(diǎn)高度、錯(cuò)層梁、坡梁、斜柱、樓板開大洞，等等。建筑設(shè)計(jì)只滿足功能的需要：不考慮結(jié)構(gòu)的求，如層、層剛度、薄弱層、位移比、側(cè)移剛度，等等的概念。所以結(jié)構(gòu)布置大多為空曠的、不規(guī)則的、剛度不均勻的空間結(jié)構(gòu)。給分析帶來一定的難度。結(jié)構(gòu)薄弱點(diǎn)：由于結(jié)構(gòu)存在較多的不規(guī)則、不連續(xù)性，多層鋼結(jié)構(gòu)大多都會(huì)產(chǎn)生多處局部振動(dòng)，造成多處薄弱部位。給結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)帶來難度。水平支撐加變截面柱變截面梁柱多層鋼結(jié)構(gòu)工業(yè)廠房空間塔圍結(jié)構(gòu)普通多層鋼結(jié)構(gòu)普通多層鋼結(jié)構(gòu)特殊工業(yè)鋼結(jié)構(gòu)2。多層鋼結(jié)構(gòu)構(gòu)的分析模型結(jié)構(gòu)分析應(yīng)滿足足相應(yīng)的設(shè)計(jì)規(guī)規(guī)范、規(guī)程。結(jié)構(gòu)分析一般可可以選擇：彈性樓板、P-Δ效應(yīng)、總剛模型型計(jì)算結(jié)構(gòu)的振振型、振型數(shù)應(yīng)應(yīng)取得足夠多滿滿足有效質(zhì)量系系數(shù)，等等。結(jié)構(gòu)的振型分析析，可以觀察到到結(jié)構(gòu)的薄弱部部位，應(yīng)盡量減減少結(jié)構(gòu)的面外外振動(dòng)、局部振振動(dòng)。采用面外加強(qiáng)的的方式，減少局局部振動(dòng)和薄弱弱部位。當(dāng)梁的高差較小?。ㄔ诹焊叻秶鷩鷥?nèi)）時(shí)，應(yīng)簡簡化成同一標(biāo)高高，這樣可避免免短柱的應(yīng)力突突變，造成設(shè)計(jì)計(jì)超限。當(dāng)結(jié)構(gòu)為抗震控控制，應(yīng)盡量減減少結(jié)構(gòu)的剛度度突變，減少薄薄弱層。板厚為0，產(chǎn)生生大量的空曠結(jié)結(jié)構(gòu)振型數(shù)要多取3。高層鋼結(jié)構(gòu)構(gòu)的建模特點(diǎn)高層鋼結(jié)構(gòu)往往往帶有，型鋼構(gòu)構(gòu)件、鋼管構(gòu)件件、鋼板剪力墻墻等等特殊的結(jié)結(jié)構(gòu)形式，設(shè)計(jì)計(jì)時(shí)，應(yīng)分別滿滿足相應(yīng)的設(shè)計(jì)計(jì)規(guī)范、規(guī)程。。對(duì)一些特殊工工程，還應(yīng)作模型試驗(yàn)。高層鋼結(jié)構(gòu)的建建模，與高層混混凝土結(jié)構(gòu)的要要求基本上符合合，盡量避免錯(cuò)層、樓板板不連續(xù)、平立立面不規(guī)則、扭扭轉(zhuǎn)不規(guī)則。高層鋼結(jié)構(gòu)往往往采用大量的支支撐，超高層鋼鋼結(jié)構(gòu)大量采用用支撐轉(zhuǎn)換層、、剛性層。建模模時(shí)應(yīng)盡量避免越層支撐。在高層混凝土結(jié)結(jié)構(gòu)的頂部加有有鋼塔時(shí)，建模模要根據(jù)這類結(jié)結(jié)構(gòu)合理分析的的需要。如：整整體建模分析、、分開建模分析析等等。更要考考慮等效質(zhì)量、、荷載的合理作作用。應(yīng)特別注意混合結(jié)構(gòu)的建模模方法。如剪立立墻與鋼梁的連連接。高層鋼結(jié)構(gòu)———支撐為主要抗抗側(cè)力結(jié)構(gòu)4。高層鋼結(jié)構(gòu)構(gòu)的設(shè)計(jì)控制在分析高層鋼結(jié)結(jié)構(gòu)時(shí)，P-Δ效應(yīng)一般總是要考慮慮的，其它的設(shè)設(shè)計(jì)選擇應(yīng)根據(jù)據(jù)相應(yīng)的規(guī)范、、規(guī)程而定。梁柱節(jié)點(diǎn)域的變變形問題：目前程序沒有考考慮梁柱節(jié)點(diǎn)域域的剪切變形，，這也是一個(gè)復(fù)復(fù)雜問題。如考考慮節(jié)點(diǎn)域變形形，而梁柱采用用節(jié)點(diǎn)以外的長長度，與不考慮慮節(jié)點(diǎn)變形，而而梁柱采用形心心長度。這兩種種分析模型，對(duì)對(duì)結(jié)構(gòu)影響變化化有多大，目前前研究較少。節(jié)節(jié)點(diǎn)剪切變形與與節(jié)點(diǎn)域的加固固程度有關(guān)，所所以也不容易合合理地估計(jì)?？偪傊?，只要對(duì)節(jié)節(jié)點(diǎn)域加固，一一般可以不考慮慮節(jié)點(diǎn)域的剪切切變形。偏心支撐：在高層鋼結(jié)構(gòu)中中設(shè)置偏心支撐撐，可以提高結(jié)結(jié)構(gòu)的整體延性性，避免支撐附附近構(gòu)件內(nèi)力突突變，通過耗能能梁吸收地震作作用，從而達(dá)到到抗震的目的。。強(qiáng)柱弱梁的要求求：根據(jù)《抗震規(guī)范》對(duì)鋼柱作“強(qiáng)柱柱弱梁”的驗(yàn)算算。但是可以有有三個(gè)放松條件件。所以用戶可可以對(duì)驗(yàn)算結(jié)果果酌情參考、調(diào)調(diào)整。長細(xì)比驗(yàn)算：當(dāng)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)是抗抗震設(shè)計(jì)控制，，則長度系數(shù)可可以取1.0。層間位移：抗震規(guī)范規(guī)定，，當(dāng)?shù)卣鹆ψ饔糜孟碌奈灰茟?yīng)小小于1/300，當(dāng)為高層鋼結(jié)結(jié)構(gòu)時(shí)，可以放放松到1/250。同時(shí)還應(yīng)考慮慮舒適度的要求，，控制頂點(diǎn)的加加速度值。。有側(cè)移無側(cè)移：：1。當(dāng)樓層最大桿間間位移小于1/1000時(shí)，可以按無側(cè)側(cè)移設(shè)計(jì)；2。當(dāng)樓層最大桿間間位移大于1/1000但小于1/300時(shí)，柱長度系數(shù)數(shù)可以按1.0設(shè)計(jì)；3。當(dāng)樓層最大桿間間位移大于1/300時(shí)，應(yīng)按有側(cè)移移設(shè)計(jì)?？紤]P-Δ效應(yīng)應(yīng)高層鋼結(jié)構(gòu)參數(shù)數(shù)選擇支撐體系結(jié)構(gòu)可可以選擇“框剪剪結(jié)構(gòu)”0.25Qo的的調(diào)整5。總結(jié)——設(shè)設(shè)計(jì)技術(shù)要點(diǎn)（1）在軟件編制中中按照《建筑結(jié)構(gòu)荷載規(guī)規(guī)范》、《建筑抗震設(shè)計(jì)規(guī)規(guī)范》、《鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范范》及《高層民用建筑鋼鋼結(jié)構(gòu)技術(shù)規(guī)程程》對(duì)鋼構(gòu)件進(jìn)行截截面相應(yīng)的截面面強(qiáng)度、整體穩(wěn)穩(wěn)定、局部穩(wěn)定定等的驗(yàn)算。（2）按《高層民用建筑鋼鋼結(jié)構(gòu)技術(shù)規(guī)程程》計(jì)算地震力和地地震參數(shù)，可對(duì)對(duì)鋼柱進(jìn)行0.25Qo的基底剪力調(diào)整整。（3）在抗震規(guī)范的的第八章中，對(duì)對(duì)鋼柱、鋼梁和和鋼支撐以強(qiáng)制制條文的方式，，規(guī)定了桿件的的寬厚比、高厚厚比和長細(xì)比，，所以當(dāng)遇到不不滿足強(qiáng)制性條條文的規(guī)定時(shí)，，軟件將嚴(yán)格報(bào)報(bào)錯(cuò)，以提示用用戶注意。鋼結(jié)構(gòu)的整體分分析鋼結(jié)構(gòu)的整體分分析與混凝土結(jié)結(jié)構(gòu)一樣，不但但要滿足抗震規(guī)規(guī)范的相應(yīng)條文文，如：最小基底剪力、、薄弱層、層剛剛度比、位移比比、周期比、最最大位移角等等等控制，還應(yīng)該根據(jù)鋼鋼結(jié)構(gòu)變形較大大的特點(diǎn)，考慮慮偶然偏心、雙向向地震、二階變變形效應(yīng)，如：P-Δ效應(yīng)。對(duì)重要的結(jié)構(gòu)構(gòu)還應(yīng)考慮彈塑塑性變形分析，，如：彈塑性動(dòng)力時(shí)程程分析、彈塑性性靜力推覆分析析。當(dāng)鋼結(jié)構(gòu)是由空空間桿件組成，，帶有大量的空空洞、交錯(cuò)結(jié)構(gòu)構(gòu)、空間斜交結(jié)結(jié)構(gòu)，空間弧形形構(gòu)件、支架、、塔架、桁架、、屋架等等，在在分析時(shí)會(huì)產(chǎn)生生大量的獨(dú)立的的“彈性節(jié)點(diǎn)””，這就要求在在建模、分析時(shí)時(shí)注意：復(fù)雜構(gòu)構(gòu)件連接應(yīng)盡量量選擇空間整體體建模，如SPASCAD；整體分析時(shí)振振型數(shù)應(yīng)取得足足夠的多，應(yīng)以以“有效質(zhì)量系系數(shù)”大于90%為滿足依據(jù)。鋼的彈性模量比比混凝土大的多多，對(duì)鋼結(jié)構(gòu)可可以按“一次性加載”計(jì)算恒載。鋼鋼結(jié)構(gòu)允許變形形大，分析應(yīng)考考慮P-Δ效應(yīng)?？紤]P-Δ效應(yīng)后，水平位移增大約約5%～10%。一般當(dāng)桿間位位移大于1/250時(shí)應(yīng)該考慮P-Δ效應(yīng)。鋼柱的“有側(cè)移移”、或“無側(cè)側(cè)移”選擇，可可以按以下原則則考慮：（A）當(dāng)樓層最大桿間間位移小于1/1000時(shí)，可以按無側(cè)側(cè)移設(shè)計(jì)；（B）當(dāng)樓層最大桿間間位移大于1/1000但小于1/300時(shí)，柱長度系數(shù)數(shù)可以按1.0設(shè)計(jì)；（C）當(dāng)樓層最大桿間間位移大于1/300時(shí)，應(yīng)按有側(cè)移移設(shè)計(jì)。目前軟件沒有考考慮鋼梁柱節(jié)點(diǎn)點(diǎn)的剪切變形，，可以通過加強(qiáng)強(qiáng)鋼柱的節(jié)點(diǎn)域域，如在節(jié)點(diǎn)中中間夾焊綴板等等方法，來提高高節(jié)點(diǎn)域的剛度度，減少節(jié)點(diǎn)域的剪剪切變形。這一點(diǎn)對(duì)H型鋼的柱節(jié)點(diǎn)尤尤其重要，在高高層鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)計(jì)中也是要重點(diǎn)點(diǎn)關(guān)注的。鋼結(jié)構(gòu)的位移控控制（1）抗震規(guī)范規(guī)定定，當(dāng)?shù)卣鹆ψ髯饔孟碌奈灰茟?yīng)應(yīng)小于1/300，當(dāng)結(jié)構(gòu)為高層層鋼結(jié)構(gòu)時(shí)，可可以放松到1/250。同時(shí)還應(yīng)考慮慮舒適度的要求求，控制頂點(diǎn)的的加速度值。（2）同樣鋼結(jié)構(gòu)也也應(yīng)該有偶然偏偏心、雙向地震震，并且位移控控制也要考慮偶偶然偏心和雙向向地震。鋼構(gòu)件的設(shè)計(jì)控控制（1）當(dāng)為轉(zhuǎn)換層結(jié)構(gòu)時(shí)，對(duì)轉(zhuǎn)換換構(gòu)件也要在““特殊構(gòu)件”中中按“轉(zhuǎn)換梁”、“框支柱”定義，軟件在在計(jì)算時(shí)將考慮慮規(guī)范的要求，，對(duì)轉(zhuǎn)換梁、框框支柱進(jìn)行地震震內(nèi)力放大。（2）對(duì)于按支撐輸輸入的斜柱，應(yīng)應(yīng)在“特殊構(gòu)件”定義中把其兩兩端的連接屬性性改為兩端剛接接，這樣斜柱將將按支撐和柱設(shè)設(shè)計(jì)驗(yàn)算取大值值。同樣當(dāng)鋼梁梁產(chǎn)生軸力時(shí)，，鋼梁也應(yīng)按鋼柱柱的方式驗(yàn)算強(qiáng)強(qiáng)度、穩(wěn)定，與與受彎構(gòu)件的驗(yàn)驗(yàn)算比較取大值值控制。而且對(duì)兩端鉸鉸接梁還要按照照水平支撐的要要求，按支撐方方式驗(yàn)算。（3）對(duì)于混合結(jié)構(gòu)構(gòu)，其中的鋼結(jié)結(jié)構(gòu)部分應(yīng)按要要求進(jìn)行分析演演算，對(duì)混凝土土部分則應(yīng)參照照有關(guān)相應(yīng)的規(guī)規(guī)范進(jìn)行設(shè)計(jì)驗(yàn)驗(yàn)算。二、溫度、吊車車、特殊風(fēng)、以以及其它特殊荷荷載的定義、設(shè)設(shè)計(jì)和作用分析析6。溫度荷載的的定義及分析7。吊車荷載的的定義及分析8。特殊風(fēng)荷載載定義及分析9。特殊支座的的定義及分析10?？偨Y(jié)6。溫度荷載的的定義及分析溫度荷載即溫度度場(chǎng)對(duì)結(jié)構(gòu)的影影響，有以下幾幾方面問題。溫度的時(shí)效問題題：冬天和夏天的溫溫度產(chǎn)生的溫差差將非常大，（（如冬天-20、夏天+30，溫差50），如果以這個(gè)個(gè)溫差作為溫度度場(chǎng)（溫度荷載載），計(jì)算結(jié)構(gòu)構(gòu)的溫度效應(yīng)將將非常大。由于于這個(gè)溫差產(chǎn)生生是在一年的時(shí)時(shí)間內(nèi)發(fā)生，結(jié)結(jié)構(gòu)的反應(yīng)也是是緩慢、變化的的。一般情況下下結(jié)構(gòu)的溫度效效應(yīng)可以考慮瞬間溫差（指一天的時(shí)間間內(nèi)）。溫度的環(huán)境問題題：考慮溫差對(duì)結(jié)構(gòu)構(gòu)的影響，要考考慮結(jié)構(gòu)的工作作環(huán)境，如涂料料、內(nèi)外裝修、、保溫隔熱等的的影響，要分別別考慮施工階段段、使用階段的的結(jié)構(gòu)反應(yīng)。如如果只考慮使用用階段，則施工工階段應(yīng)考慮相相應(yīng)的保證、保保護(hù)措施。7。吊車荷載的的定義及分析帶吊車結(jié)構(gòu)的分分析，主要是合合理考慮吊車的的作用問題。吊車作為移動(dòng)荷載，分析時(shí)應(yīng)考慮慮移動(dòng)的效應(yīng)。吊車結(jié)構(gòu)分析主主要分為：（1）吊車梁的分析：：（2）吊車移動(dòng)對(duì)整體體結(jié)構(gòu)的分析。TAT、SATWE軟件是分析第（2）項(xiàng)的內(nèi)容。STS中可以分析鋼吊車車梁。程序分析吊車荷載載的說明在TAT和SATWE的吊車荷載計(jì)算中中，沒有考慮吊車車荷載對(duì)吊車梁的的影響，即沒有按按照影響線的方式式考慮吊車梁，吊吊車梁應(yīng)采用其它它軟件專門分析。軟件要求根據(jù)吊車車的形式，如對(duì)各各種軌道、輪壓點(diǎn)點(diǎn)的吊車，給出最最大輪壓反力（或或作用）及最小輪輪壓反力（及作用用），不論該吊車車運(yùn)行軌道上有幾幾部吊車，均按這這個(gè)方式給出。在一對(duì)軌道內(nèi)的吊吊車荷載稱為第1組吊車荷載（不論論該對(duì)軌道內(nèi)有幾幾部吊車），第二二對(duì)吊車軌道則可可以定義第2組吊車荷載等等。。吊車水平剎車力作作用在上層的柱中中間。吊車結(jié)構(gòu)的計(jì)算模模型由于吊車荷載作用用在吊車柱的牛腿腿上，所以在牛腿處應(yīng)該設(shè)置置一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)樓層，并且在沿吊車運(yùn)行軌跡方方向應(yīng)定義框架梁梁，如吊車柱在吊車車運(yùn)行軌跡方向沒沒有框架梁，也應(yīng)應(yīng)把吊車梁作為兩兩端鉸接梁輸入，，吊車荷載的移動(dòng)動(dòng)順序是通過軌跡跡上的梁所確定的的，這是吊車運(yùn)行行軌跡方向必須布布置梁的原因。在吊車荷載作用的的有牛腿的樓層應(yīng)應(yīng)一般沒有樓板，，所以應(yīng)考慮該層層的節(jié)點(diǎn)為“彈性節(jié)點(diǎn)”即不受剛性樓板板假定的制約。即即使是多層工業(yè)廠廠房，在吊車柱的的外邊有樓板，也也要按“彈性樓板”考慮，或者不考考慮樓板的存在和和作用，這樣可以以比較安全地求出出水平剎車力對(duì)上上下梁的影響。當(dāng)?shù)踯囍g設(shè)有有交叉支撐時(shí)，必必須考慮支撐的作作用，在吊車柱的的設(shè)計(jì)中，可適當(dāng)當(dāng)減少吊車柱在支支撐布置方向的長長度系數(shù)。注意：當(dāng)這種結(jié)構(gòu)構(gòu)產(chǎn)生了多個(gè)“彈彈性節(jié)點(diǎn)”后，地地震振型數(shù)就要增增加。振型分析也也應(yīng)該采用“總剛剛模型”。吊車荷載的計(jì)算吊車荷載的作用點(diǎn)點(diǎn)就是與吊車軌道道平行的柱列各節(jié)節(jié)點(diǎn)，它是根據(jù)吊吊車軌跡由程序自自動(dòng)求出。（1）程序沿吊車軌跡跡自動(dòng)對(duì)每跨加載載吊車作用。（2）求出每組吊車的的加載作用節(jié)點(diǎn)。。（3）對(duì)每對(duì)節(jié)點(diǎn)作用用4組外力，分別為：：A、左點(diǎn)最大輪壓、右右點(diǎn)最小輪壓；B、右點(diǎn)最大輪壓、左左點(diǎn)最小輪壓；C、左、右點(diǎn)正橫向水水平剎車力；D、左、右點(diǎn)正縱向水水平剎車力。（4）對(duì)每組吊車的每每次加載，求每根根桿件的內(nèi)力。（5）分別按輪壓力和和剎車力，求每根根柱的預(yù)組合力，，預(yù)組合力的目標(biāo)標(biāo)為：最大軸力、、最大彎矩等。吊車內(nèi)力的預(yù)組合合目標(biāo)吊車柱預(yù)組合目標(biāo)標(biāo)共14項(xiàng)：（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吊車荷載作用下梁梁的預(yù)組合目標(biāo)為為：（1）+Mmax/T（2）-Mmax/T（3）-Vmax/N預(yù)組合方式（1）吊車柱預(yù)組合分別別有“只考慮輪壓壓的預(yù)組合力”和和“考慮輪壓加剎剎車的預(yù)組合力””。預(yù)組合1——是吊車的“輪壓+剎車”內(nèi)力組合；預(yù)組合2——是吊車的“輪壓”內(nèi)力組合。（2）梁預(yù)組合也按照““只考慮輪壓的預(yù)預(yù)組合力”和“考考慮輪壓加剎車的的預(yù)組合力”這兩兩種情況搜索出梁梁的包絡(luò)內(nèi)力，即即為：預(yù)組合1——輪壓+剎車包絡(luò)內(nèi)力；預(yù)組合2——輪壓包絡(luò)內(nèi)力。吊車荷載結(jié)構(gòu)的設(shè)設(shè)計(jì)注意事項(xiàng)（1）地震分析時(shí)，沒有有計(jì)入吊車的橋架架重和吊重。（2）沒有考慮吊車梁的的作用。（3）吊車柱的配筋，沒沒有考慮排架的長長度系數(shù)。因?yàn)榈踯嚨臉蚣苤睾偷踔厥且苿?dòng)荷載，所以以很難確定質(zhì)量的的位置，在地震分分析中這部分的質(zhì)質(zhì)量沒有計(jì)入，則則計(jì)算地震作用局局部算小了，可以以通過地震作用放大來彌補(bǔ)這個(gè)問題。。對(duì)于吊車梁，當(dāng)排排架中間有框架梁梁，則應(yīng)輸入該框框架梁，否則應(yīng)把把吊車梁按兩端鉸鉸接梁定義、輸入入。在用TAT、SATWE分析時(shí)，排架柱之之間必須要有梁才才能正確分析。（1）對(duì)于重型吊車、排排架結(jié)構(gòu)應(yīng)用PK計(jì)算。（2）TAT、SATWE適用于中、輕型的的吊車分析，特別別是多層結(jié)構(gòu)中帶帶吊車的結(jié)構(gòu)形式式。排架柱的計(jì)算長度度可以人工修正，，因此在用軟件設(shè)設(shè)計(jì)中要注意以下下幾點(diǎn)：（3）吊車分析以每對(duì)軸軸線為準(zhǔn)，程序自自動(dòng)搜索每對(duì)軸線線上的吊車柱，并并成對(duì)作用。（4）TAT、SATWE只計(jì)算吊車柱，并并生成柱的預(yù)組合合力。（5）吊車柱的配筋考慮慮了剎車+輪壓、輪壓的不同同組合。（6）吊車柱的長度系數(shù)數(shù)應(yīng)由用戶自行修修正。吊車荷載定義吊車布置平面吊車軌跡上必須有有梁吊車計(jì)算選擇吊車內(nèi)力的圖形輸輸出選擇菜單柱預(yù)組合內(nèi)力