同濟(jì)大學(xué)高層建筑第7章7.1鋼結(jié)構(gòu)1

高層鋼結(jié)構(gòu)建筑設(shè)計(jì)

高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)高層鋼結(jié)構(gòu)建筑設(shè)計(jì)1、結(jié)構(gòu)體系2、適用高度及高寬比限值3、結(jié)構(gòu)布置4、結(jié)構(gòu)內(nèi)力計(jì)算5、內(nèi)力調(diào)整6、鋼框架構(gòu)件設(shè)計(jì)及驗(yàn)算1

.結(jié)構(gòu)體系

多高層鋼結(jié)構(gòu)體系分類1）.

框架體系

框架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)體系。這類結(jié)構(gòu)的抗側(cè)力能力主要決定于梁柱構(gòu)件節(jié)點(diǎn)的強(qiáng)度與延性.根據(jù)受力變形特征，鋼框架梁、柱連接可分為三類。2）.

鋼框架-支撐體系

框架—支撐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.在框架—支撐體系中，框架是剪切型結(jié)構(gòu)，底部層間位移大，支撐架為彎曲型結(jié)構(gòu)，底部層間位移小，兩者并聯(lián)，可以明顯減小建筑物下部的層間位移.1、中心支撐指斜桿、橫梁及柱匯交于一點(diǎn)的支撐體系，或兩根斜桿與橫桿匯交于一點(diǎn)，也可與柱子匯交于一點(diǎn)，但匯交時(shí)均無偏心距。中心支撐類型(a)x形支撐；(b)單斜支撐；(c)人字形支撐；(d)K形支撐；(e)V形支撐地震作用時(shí)中心支撐的破壞特點(diǎn)：在強(qiáng)烈地震的反復(fù)作用下，受壓易發(fā)生屈曲，反向荷載作用下受壓屈曲的支撐斜桿不能完全拉直，而另一方向的斜桿又可能受壓屈曲，致使支撐框架的剛度和承載力降低。對(duì)于地震區(qū)建筑，不得采用K形中心支撐（K形支撐斜桿的尖點(diǎn)與柱相交，受拉桿屈服和受壓桿屈服會(huì)使柱產(chǎn)生較大的側(cè)向變形，可能引起柱的壓屈甚至整個(gè)結(jié)構(gòu)的倒塌，所以抗震設(shè)計(jì)時(shí)不宜采用）具有較大的側(cè)向剛度，對(duì)減小結(jié)構(gòu)的水平位移和改善結(jié)構(gòu)的內(nèi)力分布是有效的。主要用于抗風(fēng)結(jié)構(gòu)；抗震設(shè)計(jì)時(shí)不超過12層的鋼結(jié)構(gòu)房屋；2、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；或在兩柱支撐斜桿之間構(gòu)成一耗能梁段的支撐。

偏心支撐類型(a)門梁式1；(b)門梁式2；(c)單斜桿式；(d)人字形式；(c)V字形式采用偏心支撐的主要目的是改變支撐斜桿與梁(耗能梁段)的先后屈服順序，即在罕遇地震時(shí)，耗能梁段在支撐失穩(wěn)之前就進(jìn)入彈塑性階段利用非彈性變形進(jìn)行耗能，從而保護(hù)支撐斜桿不屈曲或屈曲在后。偏心支撐與中心支撐相比具有較大的延性，它是適用于高烈度地區(qū)的一種新型支撐體系?？拐鹪O(shè)計(jì)時(shí)超過12層的鋼結(jié)構(gòu)房屋宜采用偏心支撐框架。用鋼板剪力墻代替鋼支撐，墻板與框架梁焊接和螺栓連接，鑲嵌在框架內(nèi)，構(gòu)成鋼框架——剪力墻板體系。與現(xiàn)澆混凝土剪力墻相比，鋼板墻的剛度較小，與鋼框架的剛度較匹配；鋼板墻不考慮其承擔(dān)的豎向荷載，僅考慮承擔(dān)的水平剪力。3）.

筒體體系

1、框筒體系當(dāng)建筑的高度較高時(shí)，可采用密柱深梁方式構(gòu)成框筒結(jié)構(gòu)2、束筒體系在框筒垂直于水平力的翼緣的寬度過大時(shí)，由于剪力滯后效應(yīng)，筒體的整體抗彎能力將較大地減弱，筒體效果顯著降低。將一個(gè)大框筒分割成若干個(gè)小框筒，構(gòu)成框筒束結(jié)構(gòu)。由于小框筒翼緣的寬度減小，剪力滯后效應(yīng)大大降低，筒體的整體抗側(cè)剛度將大大提高.3、筒中筒體系在框筒結(jié)構(gòu)內(nèi)部，利用建筑中心部位電梯豎井的可封閉性，將其周圍的一般框架改成密柱內(nèi)框筒，或采用混凝土芯筒，可構(gòu)成筒中筒結(jié)構(gòu)。4）.

巨型結(jié)構(gòu)體系

巨型框架結(jié)構(gòu)

巨型支撐結(jié)構(gòu)2、適用高度及高寬比限值3、結(jié)構(gòu)布置鋼結(jié)構(gòu)高層建筑結(jié)構(gòu)的結(jié)構(gòu)總體布置原則和抗震概念設(shè)計(jì)與混凝土高層建筑相同。結(jié)構(gòu)布置的其它要求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.支撐斜桿及剪力墻板應(yīng)沿豎向連續(xù)布置，以使結(jié)構(gòu)的剛度、承載力連續(xù)均勻。3.超過12層的鋼結(jié)構(gòu)房屋應(yīng)設(shè)置地下室時(shí)，框架-支撐結(jié)構(gòu)中豎向連續(xù)布置的支撐應(yīng)延伸至基礎(chǔ)；鋼框架柱應(yīng)至少延伸至地下一層，其豎向荷載應(yīng)直接傳至基礎(chǔ)。

4、鋼結(jié)構(gòu)的樓蓋宜采用壓型鋼板現(xiàn)澆鋼筋混凝土組合樓板或非組合樓板，樓板應(yīng)與鋼梁可靠連接。不超過12層的鋼結(jié)構(gòu)，尚可采用裝配整體式鋼筋混凝土樓板，也可采用裝配式樓板或其他輕型樓蓋；但應(yīng)將樓板預(yù)埋件與鋼梁焊接，或采取其他保證樓蓋整體性的措施。對(duì)于超過12層的鋼結(jié)構(gòu)房屋，必要時(shí)可設(shè)置水平支撐。4、結(jié)構(gòu)計(jì)算高層鋼結(jié)構(gòu)在水平荷載作用下的內(nèi)力和位移的彈性計(jì)算，其力學(xué)模型、數(shù)學(xué)方法等與其他結(jié)構(gòu)類似或相同，不再贅述，但需注意以下幾點(diǎn)：1.阻尼比多遇地震下的計(jì)算，高度不大于50m時(shí)可取0.04；高度大于50m且小于200m時(shí)，可取0.03；高度不小于200m時(shí)，宜取0.02。當(dāng)偏心支撐框架部分承擔(dān)的地震傾覆力矩大于結(jié)構(gòu)總地震傾覆力矩的50％時(shí)，其阻尼比可相應(yīng)增加0.005。在罕遇地震下的彈塑性分析，阻尼比可取0.05。2.基本自振周期估算多遇地震下的地震總水平剪力時(shí)，可取T1=0.1n(n—地面以上的層數(shù)，不包括出屋面的電梯間、水箱等)。3.梁柱節(jié)點(diǎn)域剪切變形對(duì)側(cè)移的影響對(duì)工字形截面柱，宜計(jì)入梁柱節(jié)點(diǎn)域剪切變形對(duì)結(jié)構(gòu)側(cè)移的影響——將梁柱節(jié)點(diǎn)域當(dāng)作一個(gè)單獨(dú)的單元進(jìn)行結(jié)構(gòu)分析。對(duì)箱形柱框架、中心支撐框架和不超過50m的鋼結(jié)構(gòu)，其層間位移計(jì)算可不計(jì)入梁柱節(jié)點(diǎn)域剪切變形的影響，近似按框架軸線進(jìn)行分析。4.現(xiàn)澆混凝土樓板的影響考慮現(xiàn)澆樓板與鋼梁共同工作，對(duì)現(xiàn)澆樓蓋,中框架取I=1.5I0，邊框架取I=1.2I0；I0為鋼梁的截面慣性矩。大震的彈塑性變形是不考慮樓板對(duì)鋼梁剛度的增大作用。簡支梁及框架梁的跨中截面，可考慮現(xiàn)澆樓板對(duì)受彎承載力的增大作用。5.P-Δ效應(yīng)高層鋼結(jié)構(gòu)宜計(jì)入重力二階效應(yīng)——考慮重力荷載產(chǎn)生的附加彎矩和對(duì)側(cè)移的增大作用。當(dāng)滿足下式要求時(shí)，必須計(jì)入P-Δ效應(yīng)計(jì)算樓層以上全部水平力之和；計(jì)算樓層以上全部豎向力之和。6.支撐斜桿的處理鋼框架—支撐結(jié)構(gòu)的斜桿可按端部鉸接桿計(jì)算，但構(gòu)造上按剛接處理；中心支撐框架的斜桿軸線偏離梁柱軸線交點(diǎn)不超過支撐桿件的寬度時(shí)，仍可按中心支撐框架分析，但應(yīng)計(jì)及由此產(chǎn)生的附加彎矩。7.延性墻板

應(yīng)盡量避免延性墻板承受豎向荷載，只承受水平荷載產(chǎn)生的力；延性墻板可按側(cè)向剛度相等的原則折算成等效墻板或等效支撐桿件。人有了知識(shí)，就會(huì)具備各種分析能力，明辨是非的能力。所以我們要勤懇讀書