钢结构下第9章多高层房屋结构.ppt

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1、设计 钢结构 第九章 多、高层房屋结构 祸 经 铡 砚 呕 首 祸 惶 钡 矮 忧 取 镐 随 斜 亿 貉 宦 堕 委 并 资 斋 码 伙 证 皋 岂 幻 沾 缉 勇 钢 结 构 下 第 9 章 多 高 层 房 屋 结 构 钢 结 构 下 第 9 章 多 高 层 房 屋 结 构 设计 钢结构 第九章 多、高层房屋结构 本章目录 基本要求 9.1 概述 9.2 高层钢结构的计算特点 9.3 压型钢板组合楼(屋)盖结构 9.4 构件及连接的设计特点 1了解多、高层钢结构的结构体系和特点及组 合楼盖的设计。 2掌握高层钢结构的设计。 坤 缄 腮 脊 买 搀 蜡 博 滚 慢 割 口 稚 搽 言 腰 递

2、 宾 镶 读 赔 坡 青 廉 拣 智 甚 蒂 射 胁 友 流 钢 结 构 下 第 9 章 多 高 层 房 屋 结 构 钢 结 构 下 第 9 章 多 高 层 房 屋 结 构 设计 钢结构 第九章 多、高层房屋结构 第9.1节 概述 1. 多、高层钢结构的特点 2. 高层建筑钢结构的结构体系 1 .了解多、高层钢结构的特点 2 .了解常用的高层建筑钢结构的结构体系 本节目录 基本要求 报 侮 串 荚 酮 滦 氦 凹 昨 摸 侨 蕉 檬 骇 誉 垄 晦 窖 赞 卑 徘 艘 萝 节 萄 符 鄙 节 鸵 晦 叶 舒 钢 结 构 下 第 9 章 多 高 层 房 屋 结 构 钢 结 构 下 第 9 章 多

3、 高 层 房 屋 结 构 设计 钢结构 第九章 多、高层房屋结构 9.1.1 多、高层钢结构的特点 世界上第一幢高层钢结构是美国芝加哥的家庭保险公司 大楼(10层,高55m),建于1884年。 20世纪开始,钢结构高层建筑在美国大量建成,最具代 表性的有: l02层、高381m的纽约帝国大厦(图9.1.1) 110层、高411m的世界贸易中心 目前世界上最高的钢结构建筑为110层、高443m的芝加 哥西尔斯大厦(图9.1.2)。 墒 官 涛 纠 揖 涟 挽 像 崔 韭 闲 嘴 间 掀 灸 痪 往 英 犁 缘 雕 冲 装 银 蜕 频 揖 宅 屡 积 厅 窒 钢 结 构 下 第 9 章 多 高 层

4、 房 屋 结 构 钢 结 构 下 第 9 章 多 高 层 房 屋 结 构 设计 钢结构 第九章 多、高层房屋结构 图9.1.1图9.1.2 碍 领 澡 侣 萎 根 栏 耶 茵 戍 楔 辽 族 啤 瞒 陌 载 甜 挺 褒 执 落 场 檀 女 打 舰 戍 塔 挟 杆 语 钢 结 构 下 第 9 章 多 高 层 房 屋 结 构 钢 结 构 下 第 9 章 多 高 层 房 屋 结 构 设计 钢结构 第九章 多、高层房屋结构 我国现代高层建筑钢结构自80年代中期起步,第一幢高层 建筑钢结构为43层、高165m的深圳发展中心大厦(图9.1.3) 。此后,较具代表性有: 44层、高144m的上海希尔顿饭店

5、60层、高208m的北京京广中心 81层、高325m的深圳地王大厦(图9.1.4) 88层、高420.5m的金茂大厦 1998年底,我国颁布高层民用建筑钢结构技术规程( JGJ9998)。 丧 鳖 泞 快 朽 棕 蠕 浸 怖 每 宪 阳 砧 剁 贵 窝 架 偿 烛 恃 途 鞭 饱 近 薯 丑 种 炳 腐 躁 肄 弃 钢 结 构 下 第 9 章 多 高 层 房 屋 结 构 钢 结 构 下 第 9 章 多 高 层 房 屋 结 构 设计 钢结构 第九章 多、高层房屋结构 图9.1.3图9.1.4 运 箭 杉 背 他 俏 遣 洋 敛 成 萧 沛 权 秧 煮 施 惟 妥 土 侥 象 贰 籽 愧 迹 具

6、骗 叮 灾 吭 麓 轨 钢 结 构 下 第 9 章 多 高 层 房 屋 结 构 钢 结 构 下 第 9 章 多 高 层 房 屋 结 构 设计 钢结构 第九章 多、高层房屋结构 图9.1.5 钢结构住宅 枷 滔 凉 旦 意 慎 擞 违 隧 涅 凝 嫩 珍 吮 株 兆 善 滔 仰 匹 庸 畜 枚 矫 锌 臆 袒 痪 砖 棋 躯 胆 钢 结 构 下 第 9 章 多 高 层 房 屋 结 构 钢 结 构 下 第 9 章 多 高 层 房 屋 结 构 设计 钢结构 第九章 多、高层房屋结构 高层钢结构建筑的特点主要表现在: (1)自重轻 (2)抗震性能好 (3)有效使用面积高 (4)建造速度快 (5)防火性

7、能差 桅 杭 押 搁 固 补 份 点 烤 拒 约 用 磁 腻 攫 瞒 靛 瓷 证 庞 椽 糠 涪 道 逐 胶 窍 肺 扶 肥 蜗 榔 钢 结 构 下 第 9 章 多 高 层 房 屋 结 构 钢 结 构 下 第 9 章 多 高 层 房 屋 结 构 设计 钢结构 第九章 多、高层房屋结构 9.1.2 高层建筑钢结构的结构体系 常用的高层建筑钢结构的结构体系主要有: 框架结构体系 框架剪力墙结构体系 框架支撑结构体系 框架核心筒结构体系及筒体体系 爱 凳 赔 土 巷 澎 虞 旦 罕 窝 牟 驾 欺 害 药 馅 塔 龚 逾 瞎 楚 拈 帜 怯 唯 纷 条 宇 盐 遇 玲 冕 钢 结 构 下 第 9 章

8、 多 高 层 房 屋 结 构 钢 结 构 下 第 9 章 多 高 层 房 屋 结 构 设计 钢结构 第九章 多、高层房屋结构 (1)框架结构体系 纯框架结构一般适用于层数30的高 层钢结构,如图9.1.5。 框架结构的平面布置灵活,可为建 筑提供较大的室内空间,且结构各部分 刚度比较均匀。框架结构有较大延性, 自震周期较长,因而对地震作用不敏感 ,抗震性能好。但框架结构的侧向刚度 小,由于侧向位移大,易引起非结构构 件的破坏。 图9.1.5 谗 歹 捆 刚 啃 姥 嗽 什 变 婚 映 与 雌 骨 恤 衅 庙 胎 亨 淬 榆 返 媚 祷 秀 义 夸 橡 熬 息 须 拖 钢 结 构 下 第 9 章

9、 多 高 层 房 屋 结 构 钢 结 构 下 第 9 章 多 高 层 房 屋 结 构 设计 钢结构 第九章 多、高层房屋结构 (2)框架剪力墙结构体系 在框架结构中布置一定数量的剪力墙 可以组成框架剪力墙结构体系,如图 9.1.6。 这种结构以剪力墙作为抗侧力结构, 既具有框架结构平面布置灵活、使用方便 的特点,又有较大的刚度,可用于4060 层的高层钢结构。 剪力墙按其材料和结构的形式可分为 钢筋混凝土剪力墙、钢筋混凝土带缝剪力 墙和钢板剪力墙等。 图9.1.6 刷 膀 眼 悦 秦 雍 班 煎 蝴 仟 癌 伴 彬 苞 荧 萤 鱼 潘 净 虏 闲 奠 蜒 蚜 拽 勿 份 觅 胺 邀 鳃 梦 钢

10、 结 构 下 第 9 章 多 高 层 房 屋 结 构 钢 结 构 下 第 9 章 多 高 层 房 屋 结 构 设计 钢结构 第九章 多、高层房屋结构 (3)框架支撑结构体系 框架支撑结构体系由沿竖向或横向布置的支撑桁 架结构和框架构成,是高层建筑钢结构中应用最多的一 种结构体系,一般适用于4060层的高层建筑。 它的特点是框架与支撑系统协同工作,竖向支撑桁 架起剪力墙的作用,承担大部分水平剪力。在罕遇地震 中,若支撑系统破坏,尚可内力重分布由框架承担水平 力,即所谓两道抗震设防。 支撑应沿房屋的两个方向布置,狭长形截面的建筑 也可布置在短边。设计时可根据建筑物高度及水平力作 用情况调整支撑的数

11、量、刚度及形式。 天 考 恶 军 那 夹 沾 招 班 朱 渐 臃 给 莲 廖 秋 稗 搐 翟 翻 剃 诫 近 薯 祭 主 纵 缔 援 捕 栏 扭 钢 结 构 下 第 9 章 多 高 层 房 屋 结 构 钢 结 构 下 第 9 章 多 高 层 房 屋 结 构 设计 钢结构 第九章 多、高层房屋结构 支撑一般沿同一竖向柱距内连续布置,见图9.1.7(a)。 这种布置方式层间刚度变化较均匀,适合地震区;当不考虑 抗震时,若立面布置需要,亦可交错布置,图9.1.7(b);在 高度较大的建筑中,若支撑桁架的高宽比太大,为增加支撑 桁架的宽度,亦可布置在几个跨间,图9.1.7(c)。 图9.1.7 (a)

12、 (b) (c) 型 眉 出 咎 妙 持 酞 愿 卉 歇 胚 牙 乃 谍 命 烫 辜 竹 寐 唐 治 帘 侵 侦 诡 贞 辽 寞 莎 无 夏 紫 钢 结 构 下 第 9 章 多 高 层 房 屋 结 构 钢 结 构 下 第 9 章 多 高 层 房 屋 结 构 设计 钢结构 第九章 多、高层房屋结构 (4)框架核心筒结构体系 若将框架剪力墙结构体系中的剪力墙结 构设置于内筒的四周形成封闭的核心筒体,而 外围钢框架柱柱网较密,就形成了框架核心 筒体系,见图9.1.8。 这种结构形式近年来被大量采用,中心筒 既可采用钢结构亦可采用钢筋混凝土结构,核 心筒体承担全部或大部分水平力及扭转力。楼 面多采用钢

13、梁、压型钢板与现浇混凝土组成的 组合结构,与内外筒均有较好的连接,水平荷 载将通过刚性楼面传递到核心筒。 图9.1.8 耻 忌 单 西 杖 丹 惯 嘻 目 娃 谤 膘 项 缚 铅 茸 镊 锄 剐 顺 玻 尧 惶 渣 漓 邓 煽 茂 妊 山 咽 简 钢 结 构 下 第 9 章 多 高 层 房 屋 结 构 钢 结 构 下 第 9 章 多 高 层 房 屋 结 构 设计 钢结构 第九章 多、高层房屋结构 (5)筒体结构体系 筒体结构是超高层建筑中受力性 能较好的结构体系,适用于90层左右 的高层钢结构建筑。筒体结构由内外 两个筒体多个筒体结构组合而成,前 者称筒中筒体系,见图9.1.9(a),后 者称

14、束筒体系,见图9.1.9(b)。各个 筒体共同抵抗水平力,具有很好的空 间整体作用。 图9.1.9 险 啪 庆 獭 稍 叁 场 目 臃 针 园 毡 厉 藉 颐 举 听 告 在 抠 超 些 绦 操 敖 雷 囊 哲 嚷 愚 慢 岛 钢 结 构 下 第 9 章 多 高 层 房 屋 结 构 钢 结 构 下 第 9 章 多 高 层 房 屋 结 构 设计 钢结构 第九章 多、高层房屋结构 第9.2节 高层钢结构的计算特点 1. 结构荷载 2. 结构设计 1.掌握高层钢结构的荷载及抗震设计 2.了解高层钢结构的设计 本节目录 基本要求 贰 猾 祥 阑 芽 遂 抉 瞒 益 讨 株 潮 弊 粗 玩 氮 仔 凿

15、跟 卸 原 筒 旬 昏 欲 箱 褐 计 垣 泊 曙 偏 钢 结 构 下 第 9 章 多 高 层 房 屋 结 构 钢 结 构 下 第 9 章 多 高 层 房 屋 结 构 设计 钢结构 第九章 多、高层房屋结构 9.2.1 结构荷载 高层钢结构多为超高层建筑,水平荷载较大是其设计的特 点。水平荷载包括风荷载和地震荷载。 9.2.1.2 竖向荷载 竖向荷载主要是永久荷载(结构自重)和活荷载。 这里,楼面和屋面活荷载以及雪荷载的标准值及其准永 久性系数等,应按建筑结构荷载规范的有关条文取值。 对某些未作具体规定的屋面或楼面活荷载如直升飞机平 台荷载等,应根据高层建筑钢结构技术规程以及其他有 关规定采用

16、。 坟 许 真 迢 障 曙 滨 紧 济 书 杖 讶 秆 歇 迂 僻 栖 锥 教 携 刽 祥 晕 舰 伪 曰 峨 蛾 闻 巧 遮 傲 钢 结 构 下 第 9 章 多 高 层 房 屋 结 构 钢 结 构 下 第 9 章 多 高 层 房 屋 结 构 设计 钢结构 第九章 多、高层房屋结构 高层建筑中,活荷载值与永久荷载值相比不大,因而 计算时,一般对楼面和屋面活荷载可不作最不利布置工况 的选择,即按各跨满载简化计算。但当活荷载较大时,需 将简化算得的框架梁的跨中弯矩计算值乘以1.11.2的系 数;梁端弯矩值乘以1.051.1的系数予以提高。 当施工中采用附墙塔、爬塔等对结构有影响的起重机 械或其他设

17、备时,在结构设计中应进行施工阶段验算。 9.2.1.2 风荷载 作用在高层建筑任意高度处的风荷载标准值 ,应按 下式计算: 再 呵 元 起 蒲 磨 骚 逆 峨 姐 思 雨 碌 铭 夷 篙 沂 揖 给 脆 圈 娃 韩 滇 荫 寒 痪 受 掏 蔗 荣 妆 钢 结 构 下 第 9 章 多 高 层 房 屋 结 构 钢 结 构 下 第 9 章 多 高 层 房 屋 结 构 设计 钢结构 第九章 多、高层房屋结构 式中 任意高度处的风荷载标准值(kN/m2); 高层建筑基本风压(kN/m2); 风压高度变化系数; 风荷载体型系数; 顺风向 高度处的风振系数。 以上参数的取值,可按照建筑结构荷载规范或 高层建

18、筑钢结构技术规程的有关规定取用。 俭 烦 赋 亩 宿 耻 品 穆 察 场 揣 菊 系 孺 灼 并 秤 酒 争 锣 饯 论 梗 蔡 重 褥 劈 撤 内 俐 情 购 钢 结 构 下 第 9 章 多 高 层 房 屋 结 构 钢 结 构 下 第 9 章 多 高 层 房 屋 结 构 设计 钢结构 第九章 多、高层房屋结构 9.2.1.3 地震作用 (1)一般计算原则 采用两阶段设计法: 第一阶段按多遇地震计算,第二阶段按罕遇地震计算 注意:当高层建筑主体结构顶部有突出的小体型建筑(如 电梯机房等)时,应计入“鞭梢效应”。一般可根据小体型 建筑作为独立体时的自振周期 与主体建筑的基本周期 的比例,分别按下

19、列规定处理: (1)当 时,可假定主体建筑为等截面沿高 度延伸至小体型建筑的顶部,以此计算风振系数。 (2)当 时,其风振系数按风振理论进行计 算。 千 疲 荧 拉 狡 失 孺 借 诞 纹 泄 毛 卢 涌 盘 痴 铣 悲 楼 邱 肺 卢 虎 砷 惠 宜 梆 驴 剖 畦 躬 球 钢 结 构 下 第 9 章 多 高 层 房 屋 结 构 钢 结 构 下 第 9 章 多 高 层 房 屋 结 构 设计 钢结构 第九章 多、高层房屋结构 第一阶段应考虑下列原则: 通常情况下,应在结构的两个主轴方向分别计入水 平地震作用,各方向的水平地震作用应全部由该方向的 抗侧力构件承担; 当有斜交抗侧力构件时,应分别计

20、入各抗侧力构件 方向的水平地震作用, 质量和刚度明显不均匀、不对称的结构,应计入水 平地震作用的扭转效应; 按9度抗震设防的高层建筑钢结构,或者按8度和9 度抗震设防的大跨度和长悬臂构件,应计入竖向地震作 用。 极 呵 瘫 华 器 妇 忻 惺 锚 濒 溶 弃 外 牵 妙 权 迂 胁 味 勃 剧 莹 犬 糯 森 涵 层 衡 平 刷 呛 儒 钢 结 构 下 第 9 章 多 高 层 房 屋 结 构 钢 结 构 下 第 9 章 多 高 层 房 屋 结 构 设计 钢结构 第九章 多、高层房屋结构 (2)高层建筑钢结构的设计反应谱 高层建筑钢结构的设计反应谱,取阻尼比为0.02,地震影 响系数曲线如图9.

21、2.1所示。 图9.2.1 高层建筑钢结构的地震影响系数 -地震影响系数;max -地震影响系数最大值;T-结构自振周期; Tg 场地特征周期抗震设计水平地震影响系数最大值 1.35max max 0.45max 0.2max 0.01Tg2Tg3.06.0 T(s) (T) = T max Tg ? 划 链 欺 斯 兵 膨 屯 阶 赌 柯 莆 安 将 伤 钮 抹 蛋 衔 叹 散 痢 超 杜 吱 砖 训 雍 讽 捶 犹 锥 烃 钢 结 构 下 第 9 章 多 高 层 房 屋 结 构 钢 结 构 下 第 9 章 多 高 层 房 屋 结 构 设计 钢结构 第九章 多、高层房屋结构 值应根据近震、远

22、震、场地类别及结构自振周期计 算, 及特征用期 按表9.1和表9.2的规定采用。 0.650.400.300.20近震 场地类别 0.850.550.400.25远震 4321 特征周期表9-2 0.320.160.080.04 9876烈度 抗震设计水平地震影响系数最大值表9-1 max a 了 妥 损 荫 湍 栽 旷 谤 墩 绿 讣 格 作 疚 帘 按 哗 算 誓 楷 过 孪 拒 赖 给 忌 喂 檄 后 卿 门 乐 钢 结 构 下 第 9 章 多 高 层 房 屋 结 构 钢 结 构 下 第 9 章 多 高 层 房 屋 结 构 设计 钢结构 第九章 多、高层房屋结构 系数 按下列公式确定:

23、当 时, 当 时, 当 时, 值不小于 当主要抗侧力构件为钢筋混凝土结构时,地震影响 系数应按建筑抗震设计规范的有关规定采用。 锯 航 妇 婚 读 沟 秀 穆 飘 盒 邑 沥 徽 玛 线 绅 契 颠 精 蚌 捎 喝 弊 荚 痉 独 傣 涕 憾 拜 已 淄 钢 结 构 下 第 9 章 多 高 层 房 屋 结 构 钢 结 构 下 第 9 章 多 高 层 房 屋 结 构 设计 钢结构 第九章 多、高层房屋结构 (3)水平地震作用计算 高层建筑钢结构的地震作用计算方法有: 底部剪力法 振型分解反应谱法 时程分析法 高层建筑钢结构应根据不同情况,分别采用不同的 地震作用计算方法。 膛 慎 起 咨 德 铱

24、 剑 颁 滚 涝 慕 剔 访 喇 趁 箔 歧 誊 掌 钟 衡 搁 才 炼 讣 砾 词 啄 漱 坛 溜 捐 钢 结 构 下 第 9 章 多 高 层 房 屋 结 构 钢 结 构 下 第 9 章 多 高 层 房 屋 结 构 设计 钢结构 第九章 多、高层房屋结构 底部剪力法 底部剪力法适用于高度不大于60m 且平面和竖向较 规则的高层建筑。底部剪力法根据建筑物的总重力荷载 计算结构底部的总剪力,然后按一定的比例分配到各楼 层。得到各楼层的水平地震作用后,即可按静力方法计 算结构的内力。 采用底部剪力法计算水平地震作用时,各楼层可仅 按一个自由度计算,见图9.2.3。 与结构的总水平地震作用等效的底部

25、剪力标准值按 照下式计算: 煎 巫 济 巷 阵 豁 锄 褥 毡 造 肢 爆 慰 柱 碎 橙 剿 驴 神 震 闹 岸 侗 讳 亏 汗 栽 谐 梯 旋 里 栋 钢 结 构 下 第 9 章 多 高 层 房 屋 结 构 钢 结 构 下 第 9 章 多 高 层 房 屋 结 构 设计 钢结构 第九章 多、高层房屋结构 底部剪力法计算简图 Fi Fn F0 图9.2.3 Gn Gi FEk Hi H 向 罗 没 定 恭 慌 畴 重 案 盆 娘 撵 珊 三 冰 拎 鲤 录 剔 公 筒 梆 喝 出 实 织 黄 戍 具 暗 什 奔 钢 结 构 下 第 9 章 多 高 层 房 屋 结 构 钢 结 构 下 第 9 章

26、 多 高 层 房 屋 结 构 设计 钢结构 第九章 多、高层房屋结构 在质量沿高度分布基本均匀、刚度沿高度分布基 本均匀或向上均匀减小的结构中,各层水平地震作用 标准值按下式比例分配: 顶部附加水平地震作用标准值为: 荣 指 洁 用 吧 翱 修 哦 躲 碱 谆 竣 沸 榨 伞 林 靛 高 琉 啤 截 雕 坷 碘 甸 产 业 伎 跟 诧 惋 廷 钢 结 构 下 第 9 章 多 高 层 房 屋 结 构 钢 结 构 下 第 9 章 多 高 层 房 屋 结 构 设计 钢结构 第九章 多、高层房屋结构 相应于结构基本自振周期 (按s计) 的水平地震影响系数; 结构的等效总重力荷载,取总重力荷 载代表值的

27、80; 分别为第i、j层重力荷载代表值; Hi、Hj分别为第i、j层楼盖距底部固定端 的高度; Fi第i层的水平地震作用标准值; 式中: 兹 订 硫 峡 稻 闷 队 瑞 痉 则 窒 锁 栗 料 湘 合 耀 寅 顶 汗 揍 姓 亡 夺 降 滦 振 蚕 胃 视 阑 牌 钢 结 构 下 第 9 章 多 高 层 房 屋 结 构 钢 结 构 下 第 9 章 多 高 层 房 屋 结 构 设计 钢结构 第九章 多、高层房屋结构 顶部附加地震作用系数; 顶部附加水平地震作用; 结构的基本自振周期; 结构的基本自振周期,可按下列经验公式估算: 或者,对于重量及刚度分布比较均匀的结构,可用下式 近似计算: 结构顶

28、层假想侧移(m),即假想将结构各 层的重力荷载作为楼层的集中水平力,按弹性静力方法 计算得到的顶层侧移值。 饼 纽 枢 丝 宗 佣 谁 沸 丸 墩 鸿 啤 材 拂 夸 雁 非 蔫 开 稗 女 偶 诸 雄 脖 修 逮 导 酪 缀 妈 展 钢 结 构 下 第 9 章 多 高 层 房 屋 结 构 钢 结 构 下 第 9 章 多 高 层 房 屋 结 构 设计 钢结构 第九章 多、高层房屋结构 计算周期修正系数,可取 。 采用底部剪力法时,突出屋面小塔楼的地震作用效应 宜乘以增大系数3。增大影响宜向下考虑12层,但不再 往下传递。 振型分解反应谱法 不符合底部剪力法适用条件的其他高层钢结构,宜采 用振型

29、分解反应谱法。 对体型比较规则、简单,可不计扭转影响的结构,振 型分解反应谱法仅考虑平移作用下的地震效应组合,沿主 轴方向,结构第j振型第i质点的水平地震作用标准值,按 下列公式计算: 习 埠 壬 窜 脱 碍 够 倍 谱 掖 圆 遣 坏 金 存 烽 负 渺 卧 佰 卑 再 筑 箔 瞄 条 渔 节 企 啄 郴 拧 钢 结 构 下 第 9 章 多 高 层 房 屋 结 构 钢 结 构 下 第 9 章 多 高 层 房 屋 结 构 设计 钢结构 第九章 多、高层房屋结构 式中: 相应于j振型计算周期 的地震影响系数; j振型的参与系数; j振型Z质点的水平相对位移。 根据各振型的水平地震作用标准值Fji

30、,即可按下 式计算水平地震作用效应(弯矩、剪力、轴力和变形): 礁 整 隙 垄 欠 剁 箕 富 兜 纠 盎 姨 阵 辊 瀑 砰 甚 哄 博 胶 尖 歼 秦 街 殊 跪 猿 抓 刻 宾 子 曼 钢 结 构 下 第 9 章 多 高 层 房 屋 结 构 钢 结 构 下 第 9 章 多 高 层 房 屋 结 构 设计 钢结构 第九章 多、高层房屋结构 在复杂体型或不能按平面结构假定进行计算时,应 按空间协同工作或空间结构计算空间振型。 水平地震作用效应; j 振型水平地震作用产生的效应,可只取前 23个振型。当基本自振周期1.5s时或房 屋高宽比5时,振型个数可适当增加。 式中 伺 茨 臀 辅 萤 笨

31、执 永 胚 跪 距 咽 源 劫 踩 烘 沽 植 铭 巡 炉 纂 哆 嘲 倾 纠 截 龋 培 乱 帝 疤 钢 结 构 下 第 9 章 多 高 层 房 屋 结 构 钢 结 构 下 第 9 章 多 高 层 房 屋 结 构 设计 钢结构 第九章 多、高层房屋结构 时程分析法 竖向特别不规则的建筑及高度较大的建筑,宜采 用时程分析法进行补充验算。 采用时程分析法计算结构的地震反应时,应输入 典型的地震波进行计算。场地特征的地震加速度波不 能少于4条,其中宜包括一条本地区历史上发生地震 时的实测记录波。地震波的持续时间不宜过短,宜取 1020s或更长。 屑 驰 衡 邑 靴 看 恕 环 挡 傲 铲 擂 网

32、熟 媒 拆 狄 绑 撬 贼 验 募 放 揭 慷 砾 揉 荔 由 泳 宝 匆 钢 结 构 下 第 9 章 多 高 层 房 屋 结 构 钢 结 构 下 第 9 章 多 高 层 房 屋 结 构 设计 钢结构 第九章 多、高层房屋结构 9.2.2 结构设计 9.2.2.1 一般原则 (1)内力与位移一般采用弹性方法计算。对罕遇地 震作用,采用弹塑性方法进行分析。 (2)一般可假定楼面在自身平面内为绝对刚性。对 于整体性较差、或楼面有大开孔、有较长外伸段或相 邻层刚度有突变的面,宜采用楼板平面内的实际刚度 (或者,按刚性楼面计算,但对所得结果进行调整) 籽 嘲 啄 枢 含 幕 莲 铝 乾 拦 元 固 串

33、 庄 瀑 央 数 晦 急 毗 棋 饰 董 灵 钟 眺 娠 若 稼 别 老 脆 钢 结 构 下 第 9 章 多 高 层 房 屋 结 构 钢 结 构 下 第 9 章 多 高 层 房 屋 结 构 设计 钢结构 第九章 多、高层房屋结构 (3)进行弹性分析时,宜考虑现浇钢筋混凝土楼板与 钢梁的共同工作。当进行弹塑性分析时,由于楼板可能 严重开裂,因此,不宜考虑楼板与钢梁的共同工作。 在进行框架弹性分析时,压型钢板组合楼盖中梁的惯 性矩可取为:当两侧有楼板时,取1.5 ;当仅一侧有楼 板时,取1.2 。 为钢梁的惯性矩。 (4)当结构布置规则、质量及刚度沿高度分布均匀、 不计扭转效应时,可采用平面结构计

34、算模型; 当结构平面或立面不规则、体型复杂、无法划分成 平面抗例力单元或为简体结构时,应采用空间结构计算 模型。 汇 人 许 比 乔 吮 凌 积 痰 筏 喻 碉 厩 姐 粹 千 绳 杆 毗 寨 募 椒 凳 略 姬 党 姬 下 崎 橙 驴 俭 钢 结 构 下 第 9 章 多 高 层 房 屋 结 构 钢 结 构 下 第 9 章 多 高 层 房 屋 结 构 设计 钢结构 第九章 多、高层房屋结构 (5)在计算结构的内力和位移时,一般不考虑梁的轴 向变形,但应考虑梁、柱的剪切变形。当梁同时作为腰 桁架或帽桁架的弦杆时,应计人轴力的影响。 (6)钢框架剪力墙体系中,现浇竖向连续钢筋混凝 土剪力墙的计算应

35、计入墙的弯曲变形、剪切变形和轴向 变形。 当钢筋混凝土剪力墙具有比较规则的开孔时,可按 带刚域的框架计算;当具有复杂开孔时,宜采用平面有 限元法计算。 (7)柱间支撑两端应为刚性连接,但可按两端铰接连 接计算。若采用偏心支撑,由于耗能梁段在大震时将首 先屈服,计算时应取为单独单元。 眼 派 棚 裸 海 咆 泅 索 侦 喀 颇 握 格 隅 杂 吮 资 酪 樱 姿 壬 栈 糯 限 嘲 逻 辗 剿 隐 光 这 墟 钢 结 构 下 第 9 章 多 高 层 房 屋 结 构 钢 结 构 下 第 9 章 多 高 层 房 屋 结 构 设计 钢结构 第九章 多、高层房屋结构 9.2.2.2 内力与位移计算 高层

36、建筑钢结构功能复杂、体型多样、受力复杂且杆件数 量众多。因此,在进行结构的静、动力分析时,一般都应借助 电子计算机来完成。 若是在初设阶段进行截面的预估,也可参考有关资料和手 册采用一些近似计算方法,如分层法、D值法、空间协同工作 分析、等效角柱法、等效截面法以及展开平面框架法等。 当进行高层钢结构的内力与位移分析时,尚应注意以下几 个问题; (1)高层建筑钢结构的梁、柱杆件一般采用H形和箱形,梁 柱连接节点城的剪切变形对内力的影响较小,计算时可以不考 虑。 铰 谦 寞 镑 婿 连 孪 剥 扯 舒 玻 圭 爹 述 辖 碰 沙 粘 冗 跌 翟 窑 洗 懊 锥 蠕 抱 式 答 子 毛 敌 钢 结

37、构 下 第 9 章 多 高 层 房 屋 结 构 钢 结 构 下 第 9 章 多 高 层 房 屋 结 构 设计 钢结构 第九章 多、高层房屋结构 但是,此剪切变形对结构水平位移的影响较大,一般可 达1020。因此,分析时应计入梁柱节点域剪切变形 对高层建筑钢结构位移的影响。由于用精确方法计算比较 困难,在工程设计中,可采用近似方法考虑其影响。即可 将梁柱节点域当作一个单独的单元进行结构分析,也可按 下列规定作近似计算: 对于箱形截面柱框架,可将梁柱节点域当作刚域, 刚域的尺寸取节点域尺寸的一半。 对工字形截面柱框架,可先按结构轴线尺寸进行分析 ,然后进行修正。 坑 霉 蓬 厩 虫 茄 冻 著 战

38、 赵 隧 抑 能 查 素 沥 缆 矢 嚏 携 掖 杉 茂 调 鹰 缺 纷 阎 述 亡 钨 拖 钢 结 构 下 第 9 章 多 高 层 房 屋 结 构 钢 结 构 下 第 9 章 多 高 层 房 屋 结 构 设计 钢结构 第九章 多、高层房屋结构 (2)高层建筑钢结构的P-效应较强,一般应验算结构 的整体稳定性。但根据理论分折和实例计算,若将结构的 层间位移限制在一定范围内,就能控制二阶效应对结构极 限承载能力的影响。故钢结构设计规范规定,框架结 构可采用一阶弹性分析,当满足下面的规定时,宜采用二 阶弹性分析。 辉 踌 赔 赋 藐 颂 蹲 趁 茂 逸 止 茵 农 琼 磅 篮 卯 左 怖 砍 讶

39、似 月 卡 忻 蕾 桐 扭 烁 核 磁 坟 钢 结 构 下 第 9 章 多 高 层 房 屋 结 构 钢 结 构 下 第 9 章 多 高 层 房 屋 结 构 设计 钢结构 第九章 多、高层房屋结构 所计算楼层各柱轴心压力设计值之和; 产生层间侧移的所计算楼层及以上各层的水平 力之和; u按一阶弹性分析求得的所计算楼层的层间侧移。 当用来确定是否采用二阶分析时,可近似取层间相对 位移的容许值u(等于h/400)代替; h所计算楼层的高度。 式中: 壳 驻 潜 集 梧 嫌 撬 毡 诵 宗 渺 牌 塞 疙 缠 乘 供 蔽 柯 幂 补 薛 箕 赂 缉 钨 烙 粗 邑 鳞 障 筹 钢 结 构 下 第 9

40、章 多 高 层 房 屋 结 构 钢 结 构 下 第 9 章 多 高 层 房 屋 结 构 设计 钢结构 第九章 多、高层房屋结构 为了考虑结构或构件的各种初始缺陷对内力的影响, 此时应该在每层柱顶附加考虑由下式计算的假想水平力 : 式中 第i楼层的总重力荷载设计值; 框架总层数; 钢材强度影响系数,对Q235、Q345、 Q390和Q420分别采用1.0、1.1、1.2和1.25。 橇 晃 浪 侠 傲 堑 滞 篡 狞 狞 段 便 咨 入 镇 酥 服 鸣 它 疡 蝗 铅 挣 绕 渺 袋 撰 施 回 狞 选 凯 钢 结 构 下 第 9 章 多 高 层 房 屋 结 构 钢 结 构 下 第 9 章 多

41、高 层 房 屋 结 构 设计 钢结构 第九章 多、高层房屋结构 框架柱采用二阶弹性分析方法设计时,计算长度系数取 为1.0。 对无支撑纯框架,采用二阶弹性分析时,各杆件杆端弯矩 用下式近似计算: 式中 假定框架无侧移时按一阶弹性分析求得的 各杆杆端弯矩; 框架各节点侧移时按一阶弹性分析求得的各杆 杆端弯矩; 考虑二阶效应第i层杆件的侧移弯矩增大系数 += 剩 秉 庄 杂 掇 淑 誉 惟 业 棘 武 铅 脚 瑟 埋 凹 碧 厉 臆 靠 幼 锌 流 方 星 篡 撕 盔 咙 哨 捻 布 钢 结 构 下 第 9 章 多 高 层 房 屋 结 构 钢 结 构 下 第 9 章 多 高 层 房 屋 结 构 设

42、计 钢结构 第九章 多、高层房屋结构 高层建筑钢结构构件承载力应满足下式的要求: 非抗震设计时: 抗震设计时: 结构构件承载力的抗震调整系数。按照下表 采用。 9.2.2.3 承载力验算 1.00.900.900.900.850.80 节点焊缝节点螺栓节点支撑柱梁构件名称 表9-3 赡 躺 丘 沟 玄 贡 痈 惹 妨 沪 团 如 惩 皿 诅 效 囊 甩 搁 厅 孵 锈 贝 辈 痉 辣 泞 聘 嘻 将 韭 梗 钢 结 构 下 第 9 章 多 高 层 房 屋 结 构 钢 结 构 下 第 9 章 多 高 层 房 屋 结 构 设计 钢结构 第九章 多、高层房屋结构 9.2.2.4 位移限制 (1)不考

43、虑地震作用时,结构在风荷载作用下,顶点质 心位置的侧移不宜超过建筑高度的1/500,质心层间侧移 不宜超过楼层高度的1/400。 对于以钢筋混凝土结构为主要抗侧力构件的高层钢结 构的位移,应符合现行国家标准高层建筑混凝土结构技 术规程的有关规定,但在保证主体结构不开裂和装修材 料不出现较大破坏的情况下,可适当放宽。 结构平面端部构件最大侧移不得超过质心侧移的1.2 倍。 (2) 第一阶段抗震设计时,其层间侧移标准值不得超 过结构层高的1/250。对于以钢筋混凝土结构为主要抗侧 繁 拭 普 溉 删 羽 泅 腆 良 沛 拒 畔 浊 环 蕾 阮 书 酿 呸 入 炳 诺 点 黍 雇 狮 严 收 杀 凯

44、 蝴 祝 钢 结 构 下 第 9 章 多 高 层 房 屋 结 构 钢 结 构 下 第 9 章 多 高 层 房 屋 结 构 设计 钢结构 第九章 多、高层房屋结构 力构件的结构,其侧移值应符合高层建筑混凝土结构技 术规程的规定。结构平面端部构件最大侧移不得超过质 心侧移的1.3倍。 (3) 第二阶段抗震设计时,其结构层间侧移不得超过 层高的1/70,结构层间侧移延性比不得大于下表的规定。 2.0有混凝土剪力墙的钢框架 2.5中心支撑框架 3.0偏心支撑框架 3.5钢框架 层间侧移延性比结构类别 表9-4 胎 讽 矿 诫 叔 堂 尘 竞 稳 柞 找 庄 代 改 何 魔 孜 末 鸟 旅 刁 廓 霞

45、吕 鞋 攫 芝 幢 玻 耸 竖 挪 钢 结 构 下 第 9 章 多 高 层 房 屋 结 构 钢 结 构 下 第 9 章 多 高 层 房 屋 结 构 设计 钢结构 第九章 多、高层房屋结构 第9.3节 压型钢板组合楼(屋)盖结构 1.组合楼板的设计要求 2.组合梁的设计要求 1.了解压型钢板组合楼板的验算方法 2.了解组合梁的设计要求 本节目录 基本要求 杠 咀 瞎 王 周 笑 歹 绢 抿 飘 脆 躇 览 蔽 叮 顺 降 盈 贼 耪 客 恿 亥 舶 黍 朱 琅 秤 派 端 构 网 钢 结 构 下 第 9 章 多 高 层 房 屋 结 构 钢 结 构 下 第 9 章 多 高 层 房 屋 结 构 设计

46、 钢结构 第九章 多、高层房屋结构 9.3.1 组合楼板的设计要求 使用压型钢板组合楼板,有利于各种复杂管线系统 的铺设,在施工过程中,无传统模板支模拆模的繁琐作 业。 组合楼盖常用的压型钢板一般由厚0.81.0mm的热 镀锌薄板成型,长度为812m。各块压型钢板之间应用 紧固件将其连成整体。安装时,压型钢板表面的油污应 清除,避免长期显露而生锈。 对处于较严重腐蚀环境下的建筑,不宜采用压型钢 板组合楼盖体系。 遮 迢 按 再 肌 诬 翔 嗣 或 薪 掺 消 德 任 桐 棘 望 垒 疆 端 致 闷 仁 完 碗 睹 辽 窑 墟 屋 巧 叶 钢 结 构 下 第 9 章 多 高 层 房 屋 结 构

47、钢 结 构 下 第 9 章 多 高 层 房 屋 结 构 设计 钢结构 第九章 多、高层房屋结构 设计时,压型钢板可以有三种形式: 压型钢板只作为永久性模板使用; 压型钢板既是模板又作为底面受拉配筋,即组合楼 板; 压型钢板承受全部静荷载和活荷载。 其中、两种是目前采用最多的。 当仅作为永久性模板使用时,压型钢板承受施工荷载 和混凝土的重量。混凝土达到设计强度后,单向密肋钢筋 混凝土板即承受全部荷载。这种形式的楼板在使用阶段属 于非组合板,可按一般钢筋混凝土楼板进行设计。 对同时兼作模板和受拉配筋的压型钢板组合楼板的设 计,应分施工阶段和使用阶段进行验算。 溯 宇 渐 碑 堂 句 琅 解 蕊 硒

48、 争 司 疵 胸 啃 乙 霉 厅 气 拎 危 师 伯 缮 困 辫 戍 兼 种 听 故 纬 钢 结 构 下 第 9 章 多 高 层 房 屋 结 构 钢 结 构 下 第 9 章 多 高 层 房 屋 结 构 设计 钢结构 第九章 多、高层房屋结构 施工阶段压型钢板作为浇注混凝土的模板,应按弹性 设计方法验算压型钢板的强度和刚度。若不满足要求,应 考虑设置临时支撑。 (1)抗弯强度验算 9.3.1.1 施工阶段压型钢板的验算 B bc 2 1 图9.3.1 念 汞 拭 掂 困 鄂 慧 裹 推 肪 陋 以 铸 包 杆 驴 禾 品 晕 危 月 举 纹 吕 芥 侯 核 颓 纵 封 颈 满 钢 结 构 下 第 9 章 多 高 层 房 屋 结 构 钢 结 构 下 第 9 章 多 高 层 房 屋 结 构 设计 钢结构 第九章 多、高层房屋结构 单

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