高层建筑钢结构-第三章结构体系和布置PPT文件格式下载.ppt

1、柱拉压变形引起的侧移；节点域剪切变形引起的侧移；整体二阶效应引起的侧移；柱弯曲变形引起的侧移柱弯曲变形引起的侧移ic：lh/2h/2V/2V/2V/2V/2icEIclh/2h/2V/2V/2V/2V/2ibM=Vh/2EIb梁弯曲变形引起的侧移梁弯曲变形引起的侧移ib：柱拉压变形引起的侧移柱拉压变形引起的侧移if：lhVNNifMcMcCNCN节点域剪切变形引起的侧移节点域剪切变形引起的侧移is：节点域的剪力主要由梁、柱端部弯矩引起的翼缘集中力造成。（影响可达1020）2B2DisiQiQiMp厚度t整体二阶效应引起的侧移整体二阶效应引起的侧移：原因：竖向荷载在水平荷载产生的侧移上，产生了附

2、原因：竖向荷载在水平荷载产生的侧移上，产生了附加弯矩，从而增大了侧移。即：加弯矩，从而增大了侧移。=1+2+高钢规要求，对于无支撑结构和层间侧移角大于高钢规要求，对于无支撑结构和层间侧移角大于1/1000的有支撑结构，应按能反映二阶效应的方法验的有支撑结构，应按能反映二阶效应的方法验算稳定。（如等效水平荷载法、非线性分析法等）算稳定。（如等效水平荷载法、非线性分析法等）1VP12P总体层间变形：总体层间变形：ic柱弯曲ib+if+节点整体转动is节点剪切iic+ib+if+is+由于由于if相对较小，变形主要以梁、柱的弯曲变形为主，相对较小，变形主要以梁、柱的弯曲变形为主，该两种变形都与该两种

3、变形都与V成正比，故下大、上小，为整体剪成正比，故下大、上小，为整体剪切变形。切变形。is对对的影响可达的影响可达1020。层绝对变形：在水平荷载作用下，一榀框架在第在水平荷载作用下，一榀框架在第i层的水平位移层的水平位移，是第是第1i层的各层间位移之和，即层的各层间位移之和，即实例实例 北京长富宫中心北京长富宫中心1.建筑概况建筑概况地下地下2层、地上层、地上25层，旅馆建筑，建于层，旅馆建筑，建于1987年。年。高高91m，层高，层高3.3m，25.848m矩形平面，柱网矩形平面，柱网89.8m。外墙采用带面砖的预制混凝土挂板。2.结构体系及主要计算结果结构体系及主要计算结果为钢框架体系，

4、但在为钢框架体系，但在2层以下和地下室为钢骨混凝土层以下和地下室为钢骨混凝土结构。结构。基本周期为基本周期为3.6s，最大层间位移最大层间位移1/337，小于，小于1/200的限值。的限值。设计过程中曾与框架设计过程中曾与框架-支撑体系方案作比较。框架支撑体系方案作比较。框架-支支撑体系的基本周期为撑体系的基本周期为2.37s，最大层间位移角为最大层间位移角为1/1398；其侧向刚度与框架方案相比有很大的提高，但因施；其侧向刚度与框架方案相比有很大的提高，但因施工复杂等原因未取用该方案。工复杂等原因未取用该方案。3.钢材牌号及结构构件钢材牌号及结构构件（2）钢柱钢柱焊接箱形截面柱焊接箱形截面柱

5、450mm450mm等，等，柱的钢板厚度自下而上柱的钢板厚度自下而上为为42mm19mm（1）钢材牌号钢材牌号柱及主梁为柱及主梁为SM50A，次梁次梁SS41，压型钢板亦为压型钢板亦为SS41，高强度螺栓高强度螺栓F10T。相当相当Q345焊接焊接H型钢，高型钢，高650mm，宽宽200250mm，翼缘板厚度自下而上翼缘板厚度自下而上为为3219mm，腹板厚度腹板厚度12mm。多数梁为变截面梁，支座段的翼缘多数梁为变截面梁，支座段的翼缘宽度和厚度大于中间段。宽度和厚度大于中间段。（3）主钢梁主钢梁（4）钢骨混凝土梁钢骨混凝土梁钢骨混凝土梁的截面为钢骨混凝土梁的截面为500mm950mm及及50

6、0mm1100mm，相应钢骨梁为高度相应钢骨梁为高度650及及850mm的工字形截面。的工字形截面。钢骨混凝土柱的截面为钢骨混凝土柱的截面为1200mm1200mm及及850mm850mm，钢骨为钢骨为450450mm，即同上部钢柱截面。即同上部钢柱截面。（5）钢骨混凝土柱钢骨混凝土柱（6）楼板楼板采用采用1.2mm厚的压型钢板组厚的压型钢板组合楼板，支撑于间距小于合楼板，支撑于间距小于3m的次梁上，板下不设临时支的次梁上，板下不设临时支撑，钢梁上焊栓钉。撑，钢梁上焊栓钉。（7）外墙板外墙板采用带饰面的采用带饰面的200厚的钢厚的钢筋混凝土预制墙板，仅筋混凝土预制墙板，仅与上下现浇板及钢梁连与

7、上下现浇板及钢梁连接，不与柱相连。接，不与柱相连。4.主要节点连接做法主要节点连接做法框架梁柱采用常用的栓焊法。主次梁之间采用高强度螺框架梁柱采用常用的栓焊法。主次梁之间采用高强度螺栓的铰接相连法。栓的铰接相连法。预制外墙板与钢梁连接构造，见下图预制外墙板与钢梁连接构造，见下图3.3 框架框架-支撑体系支撑体系（frames with shear truss or（frames with shear truss or interacting system of braced and rigid frames）interacting system of braced and rigid fram

8、es）1）框架框架-支撑结构的分类支撑结构的分类v中心支撑框架结构中心支撑框架结构v框架框架-中心支撑结构（双体系中心支撑结构（双体系dual systems）中心支撑的类型：单斜、交叉、人字型等中心支撑的类型：单斜、交叉、人字型等v偏心支撑框架结构偏心支撑框架结构v框架框架-偏心支撑结构（双体系）偏心支撑结构（双体系）v框架框架-剪力墙板结构（也可以是双体系）剪力墙板结构（也可以是双体系）剪力墙板类型有：钢板剪力墙、开缝剪力墙和内藏钢板支撑剪力墙剪力墙板类型有：钢板剪力墙、开缝剪力墙和内藏钢板支撑剪力墙开缝剪力墙的工作原理开缝剪力墙的工作原理内藏钢板支撑剪力墙内藏钢板支撑剪力墙2）框架框架-

9、支撑结构的工作特点支撑结构的工作特点框架框架支撑体系是由框架体系演变来的，即在框架体支撑体系是由框架体系演变来的，即在框架体系中对部分框架柱之间设置竖向支撑，形成若干榀带系中对部分框架柱之间设置竖向支撑，形成若干榀带竖向支撑的支撑框架竖向支撑的支撑框架。框架支撑结构中的梁柱仍为刚接连接，按双体系设计。v 框架支撑与支撑框架的同异框架支撑与支撑框架的同异支撑桁架（框架）结构中节点均为铰接（刚接），不按双支撑桁架（框架）结构中节点均为铰接（刚接），不按双体系设计。对设防烈度大的高层钢结构限制使用。体系设计。v双重体系的内力调整（用于抗震设计）双重体系的内力调整（用于抗震设计）内力分析时，框架部分的

10、所算得的剪力应乘以调整系数，使内力分析时，框架部分的所算得的剪力应乘以调整系数，使其任一层的地震剪力不小于结构底部总地震剪力的其任一层的地震剪力不小于结构底部总地震剪力的25和框和框架部分层地震剪力最大值架部分层地震剪力最大值1.8倍二者中的较小值。倍二者中的较小值。在水平荷载作用下，通过刚性（或弹性）楼板的变形协调在水平荷载作用下，通过刚性（或弹性）楼板的变形协调与刚接框架共同工作，形成一双重抗侧力结构的结构体系，与刚接框架共同工作，形成一双重抗侧力结构的结构体系，该体系常称为框架该体系常称为框架支撑体系。支撑体系。v 如何协同工作如何协同工作v变形特点变形特点v受力特点受力特点v中心支撑的

11、工作性能中心支撑的工作性能中心支撑均具有较大的侧向刚度，对减小结构的水平位中心支撑均具有较大的侧向刚度，对减小结构的水平位移和改善结构的内力分布是有效的。移和改善结构的内力分布是有效的。但在水平地震作用下，中心支撑容易产生侧向屈曲，尤但在水平地震作用下，中心支撑容易产生侧向屈曲，尤其在往复的水平地震作用下，会产生下列后果：其在往复的水平地震作用下，会产生下列后果：（1）（1）支撑斜杆重复压曲后，其受压承载力急剧降低；支撑斜杆重复压曲后，其受压承载力急剧降低；（2）（2）支撑端点实际构造做法并非铰接，引发支撑产生很大的次支撑端点实际构造做法并非铰接，引发支撑产生很大的次内力；内力；（3）（3）往

12、复的水平地震作用，斜杆会从受压的压曲状态变为受拉往复的水平地震作用，斜杆会从受压的压曲状态变为受拉的拉伸状态，这将对结构产生的拉伸状态，这将对结构产生冲击性作用力冲击性作用力，使支撑及其节，使支撑及其节点和相邻的构件产生很大的附加应力；点和相邻的构件产生很大的附加应力；（4）（4）往复的水平地震作用，使同一层支撑框架内的斜杆轮流压往复的水平地震作用，使同一层支撑框架内的斜杆轮流压曲又不能恢复拉直，楼层的受剪承载力迅速降低。曲又不能恢复拉直，楼层的受剪承载力迅速降低。v偏心支撑的工作性能偏心支撑的工作性能采用偏心支撑的主要目的是改变支撑斜杆与梁采用偏心支撑的主要目的是改变支撑斜杆与梁（耗能梁段耗

13、能梁段）的先后屈服顺序。的先后屈服顺序。在罕遇地震时，一方面通过耗能梁段的非弹性变形进行在罕遇地震时，一方面通过耗能梁段的非弹性变形进行耗能，另一方面使耗能梁段的剪切屈服在先，从而保护耗能，另一方面使耗能梁段的剪切屈服在先，从而保护支撑斜杆不屈曲或屈曲在后。支撑斜杆不屈曲或屈曲在后。耗能梁端在多遇地震下应保持弹性状态，在罕遇地震下耗能梁端在多遇地震下应保持弹性状态，在罕遇地震下产生剪切屈服。产生剪切屈服。必须提高支撑斜杆的受压承载力，使其至少应为耗能梁必须提高支撑斜杆的受压承载力，使其至少应为耗能梁段达到屈服强度时相应支撑轴力的段达到屈服强度时相应支撑轴力的1.6倍。倍。3.4 伸臂桁架结构伸

14、臂桁架结构（outrigger truss systems）（outrigger truss systems）1）结构形式结构形式2）受力特点受力特点通过设置伸臂桁架及腰桁架使外框架参与整体抗弯作用，从通过设置伸臂桁架及腰桁架使外框架参与整体抗弯作用，从而提高结构侧向刚度、减小结构水平位移，也减少内筒所承而提高结构侧向刚度、减小结构水平位移，也减少内筒所承担的倾覆力矩。担的倾覆力矩。3）伸臂桁架的位置及特点伸臂桁架的位置及特点利用设备层或避难层设置伸臂桁架；利用设备层或避难层设置伸臂桁架；伸臂桁架的高度为设备层的层高；其腹杆布置需考虑便于人员通行及管道穿越而过。其腹杆布置需考虑便于人员通行及管