第十章多層及高層房屋

第十章多層及高層房屋結(jié)構(gòu)第一節(jié)多、高層房屋結(jié)構(gòu)的組成

概念：多層和高層房屋建筑之間并沒有嚴格的界線。根據(jù)房屋建筑的荷載特點及其力學(xué)行為，尤其是對地震荷載的反應(yīng)，大致可以12層(高度約40m)為界。一、多高層房屋結(jié)構(gòu)的類別多、高層房屋鋼結(jié)構(gòu)，側(cè)向荷載效應(yīng)的影響處于突出地位，此為其建筑和結(jié)構(gòu)設(shè)計的特點所在。依據(jù)抵抗側(cè)向荷載作用的功效分框架結(jié)構(gòu)、框剪結(jié)構(gòu)、筒體結(jié)構(gòu)等三類。

1、框架結(jié)構(gòu)：是最早用于高層建筑的結(jié)構(gòu)類型，柱距宜控制在6～9m，次梁間距一般取3～4m。優(yōu)點：平面布置較靈活，剛度分布均勻，延性較大，自振周期較長，對地震作用不敏感；缺點：側(cè)向剛度一般小，常在30層以下較經(jīng)濟；實例：美國休斯敦印第安納廣場大廈，高121m，29層，平面尺寸為43.7×43.7m，柱距約7.6m。2、框剪結(jié)構(gòu)：在框架結(jié)構(gòu)上設(shè)置適當(dāng)?shù)闹位蚣袅Γɑ蚨咄瑫r設(shè)），就構(gòu)成框剪結(jié)構(gòu)。這種結(jié)構(gòu)體系可用于不超過40～60m的高層建筑。剪力墻即可以是鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)，也可以是鋼板結(jié)構(gòu)。使用前者需采取一些構(gòu)造措施，以避免地震時可能產(chǎn)生的應(yīng)力集中破壞。后者可取8～9mm鋼板制成，研究表明，在側(cè)向剛度相同時，鋼板剪力墻的框剪結(jié)構(gòu)比框架結(jié)構(gòu)用鋼量少。實例：上海錦江飯店分館就采用了帶支撐和鋼板剪力墻的框剪結(jié)構(gòu)。高153m，地上43層，平面尺寸32m×32m，柱距8m。3、框筒結(jié)構(gòu)適用于90層以上的超高層建筑。不設(shè)抗剪結(jié)構(gòu)而將最外層框架柱加密（柱距?！?m），并用深梁將其相互剛接，使外層框架在側(cè)向荷載作用下，具有懸臂箱形梁的力學(xué)行為，這種由框架形成的筒體結(jié)構(gòu)稱為框筒結(jié)構(gòu)。為避免嚴重的剪力滯后造成角柱的軸力過大，常采用兩個措施：其一：控制框筒平面的長寬比不宜過大（框筒迎風(fēng)面的長度超過45m時筒體效果顯著降低）；其二：加大框筒梁和柱的線剛度之比。實例：原美國紐約世貿(mào)中心大廈，110層，高411m，平面為由240根柱子組成的正方形，柱距1.02m；內(nèi)筒由中央電梯井的47根柱子組成；陣風(fēng)作用下實測屋頂最大橫向位移0.46，理論值為1.02m，約為高度的1/950。4、束筒結(jié)構(gòu)各筒體之間共用筒壁的一束筒狀結(jié)構(gòu)組成，可以減緩框筒結(jié)構(gòu)的剪力滯效應(yīng)。優(yōu)點：可較靈活地組成平面形式，個筒體在不同高度中止時可獲得豐富的立面造型；筒體不僅可用上述密柱深梁的鋼結(jié)構(gòu)形成，原則上亦可用鋼筋混凝土筒體，后者常作內(nèi)筒出現(xiàn)。5、其他結(jié)構(gòu)⑴懸掛結(jié)構(gòu)；⑵桁架筒體結(jié)構(gòu)（大型支撐體系）實例：香港中國銀行大廈，高310m，70層，四根角柱為H型鋼與混凝土的組合結(jié)構(gòu)。二、結(jié)構(gòu)布置提要1、平面布置⑴為了減少風(fēng)壓作用，多高層房屋應(yīng)首選由光滑曲線構(gòu)成的凸平面形式，以減小風(fēng)載體型系數(shù)；⑵盡可能地采用中心對稱或雙軸對稱的平面形式，以減小或避免在風(fēng)荷載作用下的扭轉(zhuǎn)振動；⑶避免以狹長形作平面形式，這種形狀在風(fēng)荷載作用下會產(chǎn)生嚴重的剪切滯后現(xiàn)象；⑷當(dāng)框筒結(jié)構(gòu)采用矩形平面形式時，應(yīng)控制其平面長度比小于1.5，不能滿足時，宜采用束筒結(jié)構(gòu)；⑸需抗震設(shè)防時，平面尺寸關(guān)系應(yīng)符合下表的要求，表中相應(yīng)尺寸的幾何意義見下圖。

2、結(jié)構(gòu)豎向布置⑴抗震設(shè)防的高層建筑鋼結(jié)構(gòu)，在結(jié)構(gòu)的豎向布置上盡量避免為豎向不規(guī)則結(jié)構(gòu)；⑵抗震設(shè)防的框架－支撐結(jié)構(gòu)中，支撐宜連續(xù)布置。除底部樓層和外伸剛臂所在樓層外，支撐的形式和布置在豎向宜一致。⑶多高層房屋的橫向剛度、風(fēng)振加速度還和其高寬比有關(guān)，一般認為高寬比超過8時，結(jié)構(gòu)效能不佳；⑷高層建筑基礎(chǔ)埋置較深，敷設(shè)地下室不僅起到補償基礎(chǔ)的作用，而且有利于增大結(jié)構(gòu)抗側(cè)傾的能力，因此高層鋼結(jié)構(gòu)宜設(shè)地下室。第二節(jié)樓蓋的布置方案和設(shè)計一、樓蓋布置原則和方案方案選擇要滿足：建筑設(shè)計要求，如樓蓋厚度；較小自重；便于施工；有足夠的剛度。常用于多高層建筑的樓板有：⑴現(xiàn)澆鋼筋混凝土樓板；⑵預(yù)制樓板表面做剛性面層（厚度不小于50mm，混凝土強度不低于C20，層內(nèi)鋼筋網(wǎng)不小于Φ6@200）；⑶壓型鋼板組合樓板。梁系布置：⑴一般以框架梁為主梁，次梁以主梁為支承，間距小于主梁；⑵次梁布置方式：等跨等間距布置和等跨不等間距布置。梁系布置應(yīng)考慮的因素：⑴鋼梁的間距要與上腹樓板類型相協(xié)調(diào)，盡量取在樓板的經(jīng)濟跨度內(nèi)；例如對于壓型鋼板組合樓板，其適用范圍為1.5～4.0m，而經(jīng)濟跨度范圍為2～3m。⑵鋼梁將豎向抗側(cè)力構(gòu)件連成整體，形成空間體系。為充分發(fā)揮整體空間作用，主梁應(yīng)與豎向抗側(cè)力構(gòu)件直接相連；⑶就豎向構(gòu)件而言，其縱橫兩個方向均應(yīng)有主梁與之相連，以保證兩個方向的長細比不致相差懸殊。⑷抗傾覆要求豎向構(gòu)件、尤其是外層豎向構(gòu)件應(yīng)具有較大的豎向荷載，梁系布置應(yīng)能使盡量多的樓面重力荷載份額傳遞到這些構(gòu)件。主次梁連接及開洞要求：主次梁連接一般保持主、次梁上翼緣齊平而用高強螺栓將次梁連接于主梁的腹板。主梁和次梁的連接宜采用簡支連接，即僅將次梁的腹板與主梁的加勁肋或連接用角鋼用高強螺栓連接，其傳遞荷載為次梁的梁端剪力，并考慮連接偏心引起的附加彎矩，可不考慮主梁扭轉(zhuǎn)。必要時也可采用剛接。二、壓型鋼板組合樓蓋的設(shè)計壓型鋼板組合樓蓋不僅結(jié)構(gòu)性能較好，施工方便，而且經(jīng)濟效益好。從20世紀70年代開始，在高層鋼結(jié)構(gòu)中得到廣泛應(yīng)用。組合樓板一般以板肋平行于主梁的方式布置于次梁上，如果不設(shè)次梁，則以板肋垂直于主梁的方式布置于主梁上。擱置樓板的鋼梁上翼緣通長設(shè)置抗剪連接件，以保證樓板和鋼梁之間可靠地傳遞水平剪力，常見的抗剪連接件是栓釘?？辜暨B接件的承載力不僅與其本身的材質(zhì)及型號有關(guān)，且和混凝土的等級品種等有關(guān)。位于梁負彎矩區(qū)的栓釘，周圍混凝土對其約束的程度不如受壓區(qū)，按上式算得的栓釘受剪承載力設(shè)計值應(yīng)予折減：⑴位于連續(xù)梁中間支座上負彎矩段時，取折減系數(shù)為0.9；⑵位于懸臂梁負彎矩段時，取折減系數(shù)0.8；上式是針對直接焊在梁翼緣上的栓釘?shù)贸龅模?dāng)混凝土板和梁翼緣之間有壓型鋼板時，NVc還需折減：當(dāng)壓型鋼板肋與鋼梁平行時，應(yīng)乘折減系數(shù)：當(dāng)壓型鋼板肋與鋼梁垂直時，應(yīng)乘折減系數(shù)：b為混凝土凸肋（壓型鋼板波槽）的平均寬度，但當(dāng)肋的上部寬度小于下部寬度時，改取上部寬度；hp為壓型鋼板高度；hs為栓釘焊接后的高度，但不應(yīng)大于hp+75mm；n0為組合梁截面上一個肋板中配置的栓釘總數(shù)，當(dāng)大于3時仍取3；壓型鋼板與混凝土之間水平剪力傳遞的四種形式：⑴依靠壓型鋼板的縱向波槽；⑵依靠壓型鋼板的壓痕、小洞或沖成的不閉合的孔眼；⑶依靠壓型鋼板上焊接的橫向鋼筋；⑷依靠設(shè)置于端部的錨固體—在任何情況下都應(yīng)設(shè)置；

壓型鋼板組合樓蓋的設(shè)計包括組合樓板和組合梁的設(shè)計。

1、組合樓板的設(shè)計依據(jù)是否考慮壓型鋼板對組合樓板承載力貢獻而將其分為組合板和非組合板。☆如果壓型鋼板的跨中撓度W0大于20mm時，確定混凝土自重應(yīng)考慮撓曲效應(yīng)，在全跨增加混凝土厚度0.7W0或增設(shè)臨時支撐。(1)施工階段應(yīng)對作為澆注混凝土底模的壓型鋼板進行強度和變形驗算，所承受的永久荷載包括壓型鋼板、鋼筋和混凝土的自重；可變荷載包括施工荷載和附加荷載。當(dāng)有過量沖擊、混凝土堆放、管線和泵的荷載時，應(yīng)增加附加荷載。驗算采用彈性方法，力學(xué)模型為在施工階段荷載作用下繞x－x軸彎曲的單向板。如果驗算不滿足要求，可加臨時支護以減小板跨加以驗算。

(2)使用階段①對于非組合板，壓型鋼板僅作為模板使用，不考慮其承載作用，可按常規(guī)鋼筋混凝土樓板設(shè)計。這時應(yīng)在壓型鋼板波槽內(nèi)設(shè)置鋼筋，并進行相應(yīng)計算。目前在高層鋼結(jié)構(gòu)中，大多是將壓型鋼板作為非組合板使用的，在這種情形，因無須為其作防火保護層，實踐證明造價較經(jīng)濟。②應(yīng)對組合板在永久荷載和使用階段的可變荷載作用下的強度和變形進行驗算。變形驗算的力學(xué)模型取為單向彎曲簡支板。承載力驗算的力學(xué)模型依壓型鋼板上混凝土的厚薄而分別取雙向彎曲板或單向彎曲板。強度計算包括：正截面抗彎承載力、抗沖剪承載力和斜截面抗剪承載力。Ⅰ、板厚≤100mm時：A、正彎矩計算的力學(xué)模型為承受全部荷載的單向彎曲簡支板；B、負彎矩計算的力學(xué)模型為承受全部荷載的單向彎曲固支板；Ⅱ、板厚＞100mm時：A、0.5＜λe＜2.0時，力學(xué)模型為雙向彎曲板；B、λe≤0.5或λe≥2.0時，力學(xué)模型為單向彎曲板；λe＝μlx/ly；lx、ly為組合板順肋方向和垂直肋方向的跨度；μ＝（Ix/Iy）1/4，Ix、Iy為組合板順肋方向和垂直肋方向的截面貫性矩，計算Iy時只考慮壓型鋼板頂面以上的混凝土計算厚度hc。2、組合梁的設(shè)計具有普通鋼筋混凝土翼板的組合梁，其翼板的計算厚度應(yīng)取原厚度h0；帶壓型鋼板的混凝土翼板的計算厚度，取壓型鋼板頂面以上混凝土厚度hc。組合梁的混凝土翼板的有效寬度bce按《鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計規(guī)范》計算：b0為鋼梁上翼緣寬度；bc1、bc2為各取梁跨度l的1/6和翼緣板厚度hc的6倍中的較小值。另外bc1尚不應(yīng)超過混凝土翼板實際外伸長度S1，bc2不應(yīng)超過凈距S0的一半；對于中間梁，bc1=bc2。組合梁作彈性分析時，應(yīng)將受壓混凝土翼板的有效寬度bce折算成與鋼材等效的換算寬度beq，構(gòu)成單質(zhì)的換算截面。其換算公式如下：（a）荷載標(biāo)準(zhǔn)組合：（b）荷載準(zhǔn)永久組合：其中αE為鋼材彈性模量與混凝土彈性模量的比值。建立組合梁的正截面抗彎承載力計算公式時假定：①在混凝土翼板的有效寬度內(nèi)，縱向鋼筋和鋼梁受拉及受壓應(yīng)力均達到強度設(shè)計值；②塑性中和軸受拉側(cè)的混凝土強度設(shè)計值可忽略不計；③塑性中和軸受壓側(cè)的混凝土截面均勻受壓，并達到彎曲抗壓強度設(shè)計值。滿足上述條件最核心的問題是保證截面要具備足夠的塑性發(fā)展能力，尤其要避免因鋼梁板件的局部失穩(wěn)而導(dǎo)致過早喪失抗彎承載力。顯然，這一點對于連續(xù)組合梁的塑性設(shè)計更具有決定性意義。有鑒于此，必須對鋼梁板件的局部穩(wěn)定有更嚴格的要求。⑴組合梁的正截面受彎承載力驗算：驗算公式在正彎矩作用時是區(qū)分塑性中和軸是否在鋼梁截面內(nèi)給出的：①正彎矩作用時⑵組合梁的受剪承載力驗算認為全部剪力由鋼梁腹板承受：V≤hwtwfv其中：hw、tw分別為梁腹板的高度和厚度；fv為塑性設(shè)計時鋼梁鋼材的抗剪強度設(shè)計值；⑶組合梁栓釘連接件驗算沿組合梁跨長以支座點、彎矩極值點和零點為界限，將梁劃分為若干剪跨區(qū)每個剪跨區(qū)內(nèi)所應(yīng)配置的栓釘連接總數(shù)n依下式計算：n＝V/NVC其中V為剪跨區(qū)內(nèi)混凝土與鋼梁疊合面上的縱向剪力，按下列原則計算：（a）正彎矩區(qū)剪跨段（剪跨段1、2、5）：V＝Af（塑性中和軸位于混凝土翼板內(nèi)）V＝bcehcfcm（塑性中和軸位于鋼梁截面內(nèi)）（b）負彎矩區(qū)剪跨段（剪跨段3、4）V＝Asfsy三、組合梁和組合板的構(gòu)造要求⑴支承長度：組合板中的壓型鋼板在鋼梁上的支承長度不應(yīng)小于50mm；在砌體上的支承長度不應(yīng)小于75mm。⑵厚度：組合板的總厚度不應(yīng)小于90mm，壓型鋼板頂面以上的混凝土厚度不應(yīng)小于50mm，此外尚應(yīng)符合樓板防火保護層厚度的規(guī)定；組合板用的壓型鋼板應(yīng)采用鍍鋅鋼板，其鍍鋅層厚度應(yīng)滿足在使用期間不致銹損的要求；用于組合板的壓型鋼板凈厚度(不包括鍍鋅層或飾面層厚度)不應(yīng)小于0.75mm，僅作模板的壓型鋼板厚度不小于0.5mm，澆注混凝土的波槽平均寬度不應(yīng)小于50mm；當(dāng)在槽內(nèi)設(shè)置栓釘連接件時，壓型鋼板總高度不應(yīng)大于80mm。⑶配筋：組合板在下列情況之一時應(yīng)配置鋼筋：(a)為組合板提供儲備承載力時應(yīng)配置鋼筋；(b)在連續(xù)組合板或懸臂組合板的負彎矩區(qū)配置連續(xù)鋼筋；(c)在集中荷載區(qū)段和孔洞周圍配置分布鋼筋；(d)改善防火效果的受拉鋼筋；(e)在壓型鋼板上翼緣焊接橫向鋼筋，應(yīng)配置在剪跨區(qū)段內(nèi)，其間距宜為150～300mm。連續(xù)組合梁或組合板在中間支座負彎矩區(qū)的上部縱向鋼筋，應(yīng)伸過梁的反彎點，并應(yīng)留出錨固長度和彎鉤。下部縱向鋼筋在支座處應(yīng)連續(xù)配置，不得中斷?？沽唁摻睿寒?dāng)連續(xù)組合板按簡支板設(shè)計時，抗裂鋼筋的截面不應(yīng)小于混凝土截面的0.2％;抗裂鋼筋從支承邊緣算起的長度，不應(yīng)小于跨度的1/6，且應(yīng)與不少于5支分布鋼筋相交;抗裂鋼筋最小直徑應(yīng)為4mm，最大間距應(yīng)為150mm;順肋方向抗裂鋼筋的保護層厚度為20mm。與抗裂鋼筋垂直分布的鋼筋直徑，不應(yīng)小于抗裂鋼筋直徑的2/3，其間距不應(yīng)大于抗裂鋼筋間距的1.5倍。組合板在集中荷載作用處，應(yīng)設(shè)置橫向鋼筋（垂直于肋），其截面面積不應(yīng)小于壓型鋼板頂面以上混凝土板截面面積的0.2％，其延伸寬度不應(yīng)小于板的有效工作寬度。

組合梁截面高度不宜超過鋼梁截面高度的2.5倍；混凝土板托高度不宜超過翼緣板厚度的1.5倍；托板的頂面寬度不宜小于鋼梁上翼緣寬度與1.5倍混凝土板托高度之和；當(dāng)組合梁為邊梁時，其混凝土翼板的伸出長度要滿足下圖的要求。組合梁抗剪連接件，必須與鋼梁焊接，其設(shè)置應(yīng)符合下列規(guī)定：(a)栓釘連接件釘頭下表面或槽鋼連接件上翼緣下表面宜高出翼板底部鋼筋頂面30mm；(b)連接件的最大間距不應(yīng)大于混凝土翼板厚度的4倍，且不大于400mm；(c)連接件的外側(cè)邊緣與鋼梁翼緣邊緣之間的距離不應(yīng)小于20mm；(d)連接件的外側(cè)邊緣至混凝土翼板邊緣之間的距離不應(yīng)小于100mm；(e)連接件頂面的混凝土保護層厚度不應(yīng)小于15mm。連接件是栓釘時，尚應(yīng)符合下列規(guī)定：(a)當(dāng)栓釘位置不正對鋼梁腹板時，如鋼梁翼緣承受拉力，則栓釘直徑不應(yīng)大于鋼梁上翼緣厚度的1.5倍；如鋼梁上翼緣不承受拉力，則栓釘直徑不應(yīng)大于鋼梁上翼緣厚度的2.5倍；(b)栓釘長度不應(yīng)小于其桿徑的4倍；(c)栓釘沿梁軸線方向的間距不應(yīng)小于桿徑的6倍；垂直于梁軸線方向的間距不應(yīng)小于桿徑的4倍；(d)用壓型鋼板作底模的組合梁，栓釘直徑不宜大于19mm，混凝土凸肋寬度不應(yīng)小于栓釘桿直徑的2.5倍，栓釘高度hd應(yīng)符合（he+30）≤hd≤（he+75）的要求，其中he是混凝土凸肋的高度；第三節(jié)柱和支撐的設(shè)計一、框架柱設(shè)計概要

截面形式：箱形、焊接工字形、H型鋼、圓管等?！鬑型鋼柱應(yīng)用最廣，這是因為H型鋼具有截面經(jīng)濟合理、規(guī)格尺寸多、加工量少及便于連接等優(yōu)點。◆焊接箱形截面的優(yōu)點是關(guān)于兩個主軸的剛度可以做得相等，缺點是加工量大?！羧绻捎娩摴芑炷恋慕M合柱，將大幅度提高管狀柱的承載力，并提高防火性能。軋制型鋼雖然比較經(jīng)濟，但采用厚度更大的焊接工字形截面，可顯著改善結(jié)構(gòu)效能。由此節(jié)約下來的鋼材價值要大于焊接截面的額外制造費用。

初步設(shè)計：框架柱按粗略設(shè)計軸力N放大1.2倍來初選柱截面尺寸；變截面柱大致按每3至4層作一次截面變化。為滿足強柱弱梁的設(shè)計要求，使塑性鉸出現(xiàn)在梁端而不是柱端，抗震設(shè)防的柱在任一節(jié)點處，柱截面的塑性抵抗矩和梁截面的塑性抵抗矩宜滿足：JGJ99－98規(guī)程則允許以式N≤0.6Acf限值柱軸壓比來代替上式。構(gòu)造：梁柱連接處，柱腹板上應(yīng)設(shè)置與梁上下翼緣相對應(yīng)的加勁肋；強震作用下為使梁柱節(jié)點域不致失穩(wěn)，以利吸收地震能量，按7度及以上抗震設(shè)防時，工字型截面柱和箱形截面柱腹板在節(jié)點域范圍的穩(wěn)定性應(yīng)滿足：二、柱與梁的連接1、剛性連接①完全焊接；②完全栓接；③栓焊混合。構(gòu)造要求：Ⅰ、在完全焊接情形，梁翼緣與柱翼緣間應(yīng)采用全熔透坡口焊縫，并按規(guī)定設(shè)置襯板，對于8度乙類和9度建筑，應(yīng)檢驗v形切口的沖擊韌性；Ⅱ、當(dāng)框架梁端垂直于工字形柱腹板時，柱在梁翼緣對應(yīng)位置設(shè)置橫向加勁肋，且加勁肋厚度不應(yīng)小于梁翼緣厚度；Ⅲ、在完全栓接和栓焊混合情形，所有的螺栓都采用高強度螺栓摩擦型連接；Ⅴ、當(dāng)梁翼緣提供的塑性截面模量小于梁全截面塑性截面模量的70％時，梁腹板與柱的連接螺栓不得少于兩列；當(dāng)計算只需一列時，仍應(yīng)布置兩列，且此時螺栓總數(shù)不得小于計算值的1.5倍。剛性連接節(jié)點的改進：1994年美國Northridge地震后發(fā)現(xiàn)全焊接連接及梁翼緣對焊、腹板栓接于柱的方案，出現(xiàn)了不少裂縫。裂縫大多起源于梁下翼緣和柱的連接焊縫邊緣外，并向柱內(nèi)延伸。鑒于焊接用襯板和柱翼緣間的縫隙相當(dāng)于初始裂紋，最好在焊后將襯板除去并補焊翼緣坡口焊的焊根。如果焊后不除去襯板，則下翼緣焊縫的襯板應(yīng)有足夠的角焊縫消除間隙。同時，腹板端部扇形切角的尺寸不宜過小，以免影響剖口焊縫因不易施焊而降低質(zhì)量。節(jié)點設(shè)計方面的改進辦法：⑴把梁翼緣局部削弱，形成骨形連接，使塑性鉸從梁端外移；⑵在梁端部加腋，使塑性鉸外移；⑶把梁的短段在工廠和柱焊接，以保證焊接質(zhì)量，短段和梁的主段在工地拼接，可以全部用高強螺栓連接，或栓焊混合。2、柔性連接多層框架中可由部分梁和柱剛性連接組成抗側(cè)力結(jié)構(gòu)，而另一部分梁鉸接于柱，這些柱只承受豎向荷載。設(shè)有足夠支撐的非地震區(qū)多層框架原則上可全部采用柔性連接，右圖是一些典型的柔性連接，包括用連接角鋼、端板和支托三種方式。

3、半剛性連接多層框架靠梁柱組成的剛架體系來提供對水平荷載的抵抗是比較經(jīng)濟的。層數(shù)不多或水平力不大的建筑，梁與柱可以做成半剛性連接。這種連接在水平荷載作用下起剛性節(jié)點的作用，而在豎向荷載作用下可以看作梁簡支于柱。顯然，半剛性連接必須有抵抗彎矩的能力，但無需像剛性連接那么大。下圖是一些典型的半剛性連接。三、水平支撐布置

所謂水平支撐，是指設(shè)置于同一水平面內(nèi)的支撐的總稱，包括橫向水平支撐和縱向水平支撐。高層建筑中，水平支撐分為兩種：⑴為了建造和安裝的安全而設(shè)置的臨時水平支撐，其在施工完畢后拆除；⑵永久水平支撐，通常在水平構(gòu)件（樓蓋、屋蓋）不能構(gòu)成水平剛度大的隔板時設(shè)置。

若左圖在樓蓋水平剛度不足時的一種水平支撐布置方案，圍繞樓梯間設(shè)置了縱向和橫向垂直支撐，同時設(shè)置了縱向和橫向水平支撐，它們都是平面桁架。四、豎向支撐設(shè)計

高層鋼結(jié)構(gòu)中的豎向支撐通常呈貫通整個建筑物高度的平面桁架形式，它是通過在兩根柱構(gòu)件間設(shè)置一系列斜腹桿構(gòu)成的。分為：⑴豎向中心支撐：斜腹桿都連接于梁柱節(jié)點；⑵豎向偏心支撐布置原則：豎向支撐既可以在建筑物縱向的一部分柱間布置，也可以在橫向或縱橫向兩向布置；平面上既可沿外墻布置，也可沿內(nèi)墻布置。1、中心支撐⑴十字交叉斜桿⑵單斜桿：當(dāng)采用只能受拉的單斜桿體系時，應(yīng)同時設(shè)置不同傾斜方向的兩組單斜桿。⑶人字形斜桿（或V形斜桿）⑷K形斜桿（在地震作用下，斜桿的屈曲或屈服引起的較大側(cè)向變形，可能引發(fā)柱提前喪失承載力而倒塌，因此抗震設(shè)防的結(jié)構(gòu)不得采用K形斜桿體系）桿件構(gòu)造要求：⑴支撐斜桿宜采用雙軸對稱截面；⑵當(dāng)采用單軸對稱截面時，應(yīng)采取防止繞對稱軸屈曲的構(gòu)造措施；⑶結(jié)構(gòu)抗震設(shè)防烈度不小于7度時，不宜采用雙角鋼組合T形截面；⑷按7度及以上抗震設(shè)防的結(jié)構(gòu)，當(dāng)支撐為填板連接的雙肢組合構(gòu)件時，肢件在填板間的長細比不應(yīng)大于構(gòu)件最大長細比的1/2且不應(yīng)大于40。高層鋼結(jié)構(gòu)在水平荷載作用下變形較大，須考慮P－Δ效應(yīng)?？拐鹪O(shè)防結(jié)構(gòu)中的支撐桿件長細比不宜大于表4.7的限值。2、偏心支撐形式：門架式、單斜桿式、人字式、V字式。特征：支撐斜桿不交于梁柱節(jié)點，有精心設(shè)計的耗能梁端；位于支撐斜桿與梁柱節(jié)點（或支撐斜桿）之間的耗能梁端，一般比支撐斜桿的承載力低，同時具有在重復(fù)荷載作用下良好的塑性變形能力。在正常的荷載狀態(tài)下，偏心支撐框架具有足夠的水平剛度；在遭遇強烈地震作用時，耗能梁段首先屈服吸收能量，有效地控制了作用于支撐斜桿上的荷載份額，使其不喪失承載力，從而保證整個結(jié)構(gòu)不會坍塌。第四節(jié)多、高層房屋結(jié)構(gòu)的分析和設(shè)計計算一、荷載1、豎向荷載：按GB50009－2011采用。★層數(shù)較少的多層建筑應(yīng)考慮活荷載的不利分布?！锔邔咏ㄖ刹豢紤]活荷載的不利分布，計算構(gòu)件效應(yīng)時，樓面及屋面豎向荷載可僅考慮各跨滿載的情況，從而簡化計算?！飳κ┕ぶ兴捎玫母綁λ?、爬塔等起重機械或其他設(shè)備，可能對結(jié)構(gòu)有較大影響，應(yīng)根據(jù)具體情況進行施工階段驗算。2、風(fēng)荷載☆重現(xiàn)期：一般可取50年或較大一點，對重要和特殊建筑，重現(xiàn)期可取100年，即基本風(fēng)壓放大1.1倍。☆下面三種情況宜通過邊界層風(fēng)洞試驗確定風(fēng)荷載：§鄰近有高層建筑相互干擾時；§高度超過200m的建筑物；§周圍環(huán)境復(fù)雜、體型無資料可以借鑒、外形極不規(guī)則?！町?dāng)高層建筑頂部有小體型的突出部分時，設(shè)計應(yīng)考慮鞭梢效應(yīng)。3、地震荷載抗震設(shè)防類別有：⑴甲類：重大建筑工程和地震時可能發(fā)生嚴重次生災(zāi)害；⑵乙類：地震時使用功能不能中斷或需盡快恢復(fù)的建筑；⑶丙類：除甲、乙、丁外的一般建筑；⑷丁類：抗震屬于次要性的建筑；抗震設(shè)防目標(biāo)：即“三水準(zhǔn)”－小震不壞，中震可修，大震不倒。兩階段抗震計算：⑴進行多遇地震作用階段的抗震計算，即承載力驗算；⑵進行罕遇地震作用階段的抗震計算，即彈塑性變形驗算。作多遇地震作用的抗震計算時，要求：(a)通常情況下，應(yīng)在結(jié)構(gòu)的兩個主軸方向分別計入水平地震作用，各方向的水平地震作用應(yīng)全部由該方向的抗側(cè)力構(gòu)件承擔(dān)；(b)當(dāng)有斜交抗側(cè)力構(gòu)件時，宜分別計入各抗側(cè)力構(gòu)件方向的水平地震作用；(c)質(zhì)量和剛度明顯不均勻、不對稱的結(jié)構(gòu)，應(yīng)計入水平地震作用的扭轉(zhuǎn)影響；(d)按9度抗震設(shè)防的高層建筑鋼結(jié)構(gòu)，或者按8度和9度抗震設(shè)防的大跨度和長懸臂構(gòu)件，應(yīng)計入豎向地震作用。地震作用計算方法：⑴底部剪力法；⑵振型分解反應(yīng)譜法；⑶時程分析法；鋼結(jié)構(gòu)阻尼比：⑴多層（≤12層），0.035，多遇地震；⑵高層（＞12層），0.02，多遇地震；⑶罕遇地震，多、高層，0.05二、結(jié)構(gòu)分析1、計算模型的建立結(jié)構(gòu)的作用效應(yīng)可采用彈性方法計算，計算模型可采用平面抗側(cè)力結(jié)構(gòu)的空間協(xié)調(diào)計算模型，即：⑴當(dāng)結(jié)構(gòu)布置規(guī)則、質(zhì)量及剛度沿高度分布均勻、不計扭轉(zhuǎn)效應(yīng)時，可采用平面結(jié)構(gòu)計算模型；⑵當(dāng)結(jié)構(gòu)平面或立面不規(guī)則、體型復(fù)雜、無法劃分成平面抗側(cè)力單元的