钢框架结构设计优质PPT.ppt

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ll22、自重轻：

可以显著减轻结构传至基础的竖、自重轻：

可以显著减轻结构传至基础的竖向荷载和地震作用；

向荷载和地震作用；

ll33、充分利用建筑空间：

由于柱截面较小，可、充分利用建筑空间：

由于柱截面较小，可增加建筑使用面积增加建筑使用面积增加建筑使用面积增加建筑使用面积2244；

ll44、施工周期短，建造速度快；

、施工周期短，建造速度快；

框架体系的主要特点框架体系的主要特点5、形成较大空间，平面布置灵活，结构各部、形成较大空间，平面布置灵活，结构各部分刚度较均匀，构造简单，易于施工；

分刚度较均匀，构造简单，易于施工；

6、侧向刚度小，在水平荷载作用下二阶效应、侧向刚度小，在水平荷载作用下二阶效应不可忽视；

由于地震时侧向位移较大，引不可忽视；

由于地震时侧向位移较大，引起非结构性构件的破坏。

起非结构性构件的破坏。

1.1、钢框架结构的特点、钢框架结构的特点存在的问题：

存在的问题：

ll11、耐火性能差：

钢结构中的梁、柱、支撑及、耐火性能差：

钢结构中的梁、柱、支撑及作承重用的压型钢板等要求用喷涂防火涂料。

作承重用的压型钢板等要求用喷涂防火涂料。

ll22、吸取震害经验教训完善钢结构设计：

由于、吸取震害经验教训完善钢结构设计：

由于地震的随机性和实际工程的复杂性，很难避免地震的随机性和实际工程的复杂性，很难避免地震的随机性和实际工程的复杂性，很难避免地震的随机性和实际工程的复杂性，很难避免节点的开裂、支撑的压曲等震害。

节点的开裂、支撑的压曲等震害。

1.2、钢框架结构体系的适用高度、钢框架结构体系的适用高度及建筑高宽比及建筑高宽比1.2.1、“高钢规程高钢规程”的规定的规定1、适用高度、适用高度“高钢规定高钢规定”对非抗震设防和设防烈度为对非抗震设防和设防烈度为6度至度至9度的乙类和丙类高层建筑，按照所采用的结度的乙类和丙类高层建筑，按照所采用的结构类型和结构体系，规定了下表适用高度。

构类型和结构体系，规定了下表适用高度。

2、建筑高宽比限值、建筑高宽比限值1.2.2、“抗震规范抗震规范”（GB500112001）的规定）的规定1、适用高度、适用高度高层民用建筑钢结构各种类型的最大适用高度高层民用建筑钢结构各种类型的最大适用高度应符合规范规定。

对平面和竖向不规则或建造应符合规范规定。

对平面和竖向不规则或建造于于类场地的钢结构，其高度应适当降低。

类场地的钢结构，其高度应适当降低。

2、建筑高宽比限制、建筑高宽比限制第二篇第二篇钢框架的结构布置钢框架的结构布置2.12.1、按照承重方案的不同划分为三种按照承重方案的不同划分为三种:

横向承重横向承重纵向承重纵向承重纵横向双向承重纵横向双向承重2.2、柱网布置、柱网布置方形柱网和矩形柱网是多高层框架结构常方形柱网和矩形柱网是多高层框架结构常用的基本柱网，其柱距宜采用用的基本柱网，其柱距宜采用69m。

当柱网确定后，梁格即可自然地按柱网分当柱网确定后，梁格即可自然地按柱网分格来布置。

框架的主梁应按框架方向布置格来布置。

框架的主梁应按框架方向布置于框架柱间并与柱刚接。

于框架柱间并与柱刚接。

一般需在主梁间按楼板受载要求设置次梁，一般需在主梁间按楼板受载要求设置次梁，其间距可为其间距可为34m。

柱网一般布置柱网一般布置第三篇第三篇荷载荷载3.1、荷载分类：

、荷载分类：

竖向荷载竖向荷载ll按按按按建筑构件荷载规范建筑构件荷载规范建筑构件荷载规范建筑构件荷载规范（GB50009-2001）（GB50009-2001）有关有关有关有关条文取值。

条文取值。

风荷载风荷载地震作用地震作用3.1.1、风荷载风荷载体形系数风荷载体形系数基基本本风风压压，由由空空旷旷平平坦坦地地面面，离离地地10m统统计计的的重重现现期期为为50年年（或或100年年）的的10分钟平均最大风速计算所得。

分钟平均最大风速计算所得。

风压高度变化系数风压高度变化系数Z高度处的风振系数3.1.2、地震作用、地震作用结构所承受的结构所承受的结构所承受的结构所承受的“地震力地震力地震力地震力”实际上是由于地震地面实际上是由于地震地面实际上是由于地震地面实际上是由于地震地面运动引起的动态作用，属于间接作用，称为运动引起的动态作用，属于间接作用，称为运动引起的动态作用，属于间接作用，称为运动引起的动态作用，属于间接作用，称为“地地地地震作用震作用震作用震作用”。

“三水准三水准”设计原则：

设计原则：

小震不坏，中震可修，大震不倒。

“两阶段两阶段两阶段两阶段”设计方法：

设计方法：

第一阶段设计第一阶段设计第一阶段设计第一阶段设计多遇地震作用下的弹性分析，多遇地震作用下的弹性分析，多遇地震作用下的弹性分析，多遇地震作用下的弹性分析，主要验算构件的主要验算构件的主要验算构件的主要验算构件的承载力、稳定性承载力、稳定性承载力、稳定性承载力、稳定性及结构的及结构的及结构的及结构的层间位层间位层间位层间位移移移移第二阶段设计第二阶段设计第二阶段设计第二阶段设计罕遇地震作用下的罕遇地震作用下的罕遇地震作用下的罕遇地震作用下的弹塑性变弹塑性变弹塑性变弹塑性变形验算形验算形验算形验算，主要验算结构的屈服机构、层间位移和，主要验算结构的屈服机构、层间位移和，主要验算结构的屈服机构、层间位移和，主要验算结构的屈服机构、层间位移和层间位移延性比。

层间位移延性比。

3.2、荷载效应组合、荷载效应组合承载力极限状态的荷载效应组合分为承载力极限状态的荷载效应组合分为ll1、无地震作用时的荷载效应组合、无地震作用时的荷载效应组合ll2、有地震作用时的荷载效应组合、有地震作用时的荷载效应组合注：

注：

9度度设防烈度时，以及建筑高度设防烈度时，以及建筑高度H60m时，应考虑风荷载和地震作用的时，应考虑风荷载和地震作用的组合。

组合。

结构侧移验算时的荷载效应组合有结构侧移验算时的荷载效应组合有ll1、风荷载作用时：

、风荷载作用时：

S=SWkll2、水平地震作用时：

、水平地震作用时：

S=SWhk第四篇第四篇框架结构的计算框架结构的计算4.1、框架结构的受力特性及内力分布、框架结构的受力特性及内力分布柱脚轴向力产生的力偶是平衡倾覆力矩的柱脚轴向力产生的力偶是平衡倾覆力矩的主要部分主要部分柱脚轴向力产生的平衡力矩柱脚轴向力产生的平衡力矩远大于柱脚远大于柱脚弯矩之和弯矩之和。

框架梁的刚度越大，框架梁的刚度越大，值越大。

当框架边值越大。

当框架边柱之间的距离越大，或建筑物的高宽比越柱之间的距离越大，或建筑物的高宽比越小，柱脚轴力产生的平衡力矩越大，梁柱小，柱脚轴力产生的平衡力矩越大，梁柱内力也可有所减小。

内力也可有所减小。

梁柱内力自上而下逐层增加梁柱内力自上而下逐层增加框架结构在竖向荷载作用下，除框架柱的轴向压力自上而下逐层增加外，而框架梁和框架柱的剪力及弯矩自上而下基本上无显著变化。

在水平荷载作用下，框架柱和框架梁的内力M、V、N的分布，不仅对柱是自上而下逐层增加，对框架梁也是如此，上小下大，而且第二层边跨的框架梁梁端内力常为最大。

上述框架结构的内力分布规律，可作为构件截面估算参考，也可作为下部建筑有效层高有否影响的估计。

4.2、框架结构的水平侧移、框架结构的水平侧移4.2.1、水平位移是由三方面原因产生的、水平位移是由三方面原因产生的水平位移曲线属剪切型，层间位移下大上小水平位移曲线属剪切型，层间位移下大上小对于多层框架结构可忽略柱轴向变形产生的层对于多层框架结构可忽略柱轴向变形产生的层间位移。

对高层框架虽不能忽略此变形，但由间位移。

对高层框架虽不能忽略此变形，但由梁柱构件变形产生的层间位移是主要的，它构梁柱构件变形产生的层间位移是主要的，它构成的水平变形曲线属剪切型。

成的水平变形曲线属剪切型。

由于柱脚处无水平位移，且底部作用剪力最大，由于柱脚处无水平位移，且底部作用剪力最大，最大的层间位移常位于底层或下部几层，顶部最大的层间位移常位于底层或下部几层，顶部较小。

较小。

在水平荷载作用下，框架节点因腹板较薄，节点域将产生在水平荷载作用下，框架节点因腹板较薄，节点域将产生在水平荷载作用下，框架节点因腹板较薄，节点域将产生在水平荷载作用下，框架节点因腹板较薄，节点域将产生较大的剪切变形（图较大的剪切变形（图较大的剪切变形（图较大的剪切变形（图1-171-17），从而使框架侧移增大），从而使框架侧移增大），从而使框架侧移增大），从而使框架侧移增大10%10%至至至至20%20%（“高钢规程高钢规程高钢规程高钢规程”规定，应计入其影响）；

对内力的影响在规定，应计入其影响）；

对内力的影响在10%10%以内（可不计其影响）。

以内（可不计其影响）。

4.2.2、钢框架结构侧移要求、钢框架结构侧移要求框架结构在水平荷载作用下的变形由总体框架结构在水平荷载作用下的变形由总体剪切变形和总体弯曲变形两部分组成。

剪切变形和总体弯曲变形两部分组成。

抗震规范抗震规范：

多高层钢框架的弹性层间位移角限值：

（第一阶段抗震设计）（第一阶段抗震设计）1/300高钢规高钢规：

在风荷载作用下，顶层质心位置的侧在风荷载作用下，顶层质心位置的侧移不宜超过建筑高度的移不宜超过建筑高度的1/500，质心层，质心层间侧移不宜超过楼层高度的间侧移不宜超过楼层高度的1/400。

4.3、框架结构近似计算、框架结构近似计算框架结构计算简图框架结构计算简图将框架结构的空间形式将框架结构的空间形式,简化成平面形式简化成平面形式,如如图图框架杆件用其轴线表示；

杆件之间用节点框架杆件用其轴线表示；

杆件之间用节点表示；

杆件长度用节点之间的距离表示；

表示；

计算跨度取框架之间轴线距离；

柱的计算高度可以取层高，底层柱一般取柱的计算高度可以取层高，底层柱一般取到基础顶面的距离；

到基础顶面的距离；

跨度相差不超过跨度相差不超过10%时，按等跨计算内力时，按等跨计算内力;

屋面斜梁坡度不超过屋面斜