建筑結(jié)構(gòu)選型08高層鋼結(jié)構(gòu)

建筑結(jié)構(gòu)選型第8章高層鋼結(jié)構(gòu)6/5/20241

8高層鋼結(jié)構(gòu)6/5/20242鋼結(jié)構(gòu)通常用于高層、大跨度、體型復(fù)雜、荷載或吊車起重量大、有較大振動(dòng)、高溫車間、密封性要求高、要求能活動(dòng)或經(jīng)常裝拆的結(jié)構(gòu)。直觀的說(shuō)：大廈、體育館、歌劇院、大橋、電視塔、倉(cāng)棚、工廠、住宅和臨時(shí)建筑等。這是和鋼結(jié)構(gòu)自身的特點(diǎn)相一致的。8.1概述6/5/20243一、鋼結(jié)構(gòu)的特點(diǎn):8.1概述6/5/202442.鋼材的塑性和韌性好；塑性和韌性是概念上完全不同的兩個(gè)物理量。塑性——承受靜載時(shí)，材料變形的能力。塑性好，會(huì)使結(jié)構(gòu)一般情況下不會(huì)由于偶然超載而突然斷裂，給人以安全保證；韌性——承受動(dòng)力荷載時(shí)，材料吸收能量的能力。韌性好，說(shuō)明材料具有良好的動(dòng)力工作性能。一、鋼結(jié)構(gòu)的特點(diǎn):6/5/20245網(wǎng)架結(jié)構(gòu)拱結(jié)構(gòu)橋梁6/5/20248天津體育場(chǎng)6/5/20249單層廠房2.工業(yè)廠房6/5/2024103.承受動(dòng)力荷載及地震作用的結(jié)構(gòu)6/5/2024114.高層建筑與高聳結(jié)構(gòu)6/5/2024126/5/2024135.道路、橋梁結(jié)構(gòu)6/5/2024146/5/2024156.水利、水工結(jié)構(gòu)海上石油平臺(tái)6/5/202416(1)波紋拱殼結(jié)構(gòu)7.輕型房屋鋼結(jié)構(gòu)6/5/202417(2)門式剛架結(jié)構(gòu)6/5/2024188.可拆卸、移動(dòng)房屋及移動(dòng)結(jié)構(gòu)6/5/2024199.構(gòu)筑物6/5/20242010.建筑小品6/5/202421三、建筑鋼材1、品種：碳素鋼、低合金鋼2、規(guī)格：鋼板、型鋼。6/5/202422在鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的整個(gè)過(guò)程中都應(yīng)該被強(qiáng)調(diào)的是“概念設(shè)計(jì)”，它在結(jié)構(gòu)選型與布置階段尤其重要。運(yùn)用概念設(shè)計(jì)可以在早期迅速、有效地進(jìn)行構(gòu)思、比較與選擇。所得結(jié)構(gòu)方案往往易于手算、概念清晰、定性正確，并可避免結(jié)構(gòu)分析階段不必要的繁瑣運(yùn)算。8.2高層鋼結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)原則

6/5/202423結(jié)構(gòu)的布置要根據(jù)體系特征，荷載分布情況及性質(zhì)等綜合考慮。一般的說(shuō)要?jiǎng)偠染鶆?、力學(xué)模型清晰，盡可能使荷載以最直接的線路傳遞到基礎(chǔ)。柱間抗側(cè)支撐的分布應(yīng)均勻，其形心要盡量靠近側(cè)向力的作用線，否則應(yīng)考慮結(jié)構(gòu)的扭轉(zhuǎn)。結(jié)構(gòu)的抗側(cè)移應(yīng)有多道防線。8.2高層鋼結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)原則

6/5/2024248.2高層鋼結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)原則

8.2.1體形設(shè)計(jì)1.平面設(shè)計(jì)：簡(jiǎn)單對(duì)稱2.立面設(shè)計(jì)：下大上小，沿高度均勻變化3.高層鋼結(jié)構(gòu)適用的最大高度結(jié)構(gòu)類型烈度6、7度8度9度框架1109050鋼框架－支撐220200140筒體和巨型框架300260180注：房屋高度指室外地面到主要屋面板板頂?shù)母叨?/5/2024254.高層鋼結(jié)構(gòu)的高寬比限值結(jié)構(gòu)的高寬比對(duì)結(jié)構(gòu)的整體穩(wěn)定性和人在建筑中的舒適感等有重要影響，鋼結(jié)構(gòu)民用房屋適用的最大高寬比見(jiàn)下表。結(jié)構(gòu)類型烈度6、7度8度9度框架543鋼框架－支撐654筒體和巨型框架6556/5/2024268.2.2結(jié)構(gòu)布置高層鋼結(jié)構(gòu)的布置除應(yīng)符合建筑概念設(shè)計(jì)的有關(guān)要求外，尚應(yīng)符合下列規(guī)定：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(zhǎng)寬比不宜大于3;2.鋼結(jié)構(gòu)房屋設(shè)置地下室時(shí)，框架-支撐（抗震墻板）結(jié)構(gòu)中豎向連續(xù)布置的支撐（抗震墻板）應(yīng)延伸至基礎(chǔ)，框架柱應(yīng)至少延伸至地下一層；6/5/2024273.8、9度時(shí)，宜采用偏心支撐、帶豎縫鋼筋混凝土抗震墻板、內(nèi)藏鋼板支撐或其他消能支撐；4.超過(guò)12層的鋼結(jié)構(gòu)采用偏心支撐框架時(shí)，頂層可采用中心支撐；5.超過(guò)12層的鋼框架-筒體結(jié)構(gòu)，在必要時(shí)可設(shè)置由筒體外伸臂或外伸臂和周邊桁架組成的加強(qiáng)層；6.樓蓋宜采用壓型鋼板現(xiàn)澆鋼筋混凝土組合樓板。6/5/2024288.2.3場(chǎng)地選擇1.避開(kāi)不利建筑場(chǎng)地應(yīng)避開(kāi)可能發(fā)生崩塌、滑坡、地陷、泥石流等對(duì)建筑抗震危險(xiǎn)的地段。要防止在地震時(shí)可液化土和軟土可能發(fā)生較大的沉陷和不均勻沉陷。2.隔震方法的采用隔震設(shè)計(jì)是利用隔震裝置來(lái)控制和阻隔地震對(duì)結(jié)構(gòu)的作用，從而大幅度地減小結(jié)構(gòu)所受到的地震力，并使地震力大致定量夜某一水平上。隔震設(shè)計(jì)避開(kāi)了地震對(duì)結(jié)構(gòu)的直接沖擊，是一種以柔克剛的主動(dòng)抗震方法。6/5/202429高層鋼結(jié)構(gòu)的結(jié)構(gòu)體系主要有框架體系、框架-支撐（剪力墻板）體系、筒體體系（框筒、筒中筒、桁架筒、束筒等）或巨型框架體系。8.3.1框架結(jié)構(gòu)體系框架結(jié)構(gòu)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)。這類結(jié)構(gòu)的抗側(cè)力能力主要決定于梁柱構(gòu)件和節(jié)點(diǎn)的強(qiáng)度與延性，故節(jié)點(diǎn)常采用剛性連接節(jié)點(diǎn)。8.3高層鋼結(jié)構(gòu)體系6/5/2024308.3.2框架-支撐結(jié)構(gòu)體系（雙重抗側(cè)力體系）“框撐結(jié)構(gòu)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。支撐體系的布置由建筑要求及結(jié)構(gòu)功能來(lái)確定。框撐結(jié)構(gòu)采用由軸向受力桿件形成的豎向支撐，取代了由抗彎桿件形成的框架結(jié)構(gòu)，獲得更多的抗推剛度。6/5/202431支撐類型支撐類型的選擇與是否抗震有關(guān)，也與建筑的層高、柱距以及建筑使用要求有關(guān)。在框-撐體系中，框架是剪切型構(gòu)件，底部層間位移大；支撐為彎曲型，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8.3.2框架-支撐結(jié)構(gòu)體系6/5/202432Ａ.中心支撐中心支撐是指斜桿、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(wú)偏心距。6/5/202433Ｂ.偏心支撐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(zhǎng)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，或在兩根支撐與桿之間構(gòu)成一耗能梁段的支撐。6/5/202434偏心支撐類型（偏心支撐框架）（a）門架式1；（b）門架式2；（c）單斜桿式；（d）人字形式；（e）V字形式6/5/2024358.3.3框架-剪力墻板體系（雙重抗側(cè)力體系）框架-剪力墻板體系是以鋼框架為主體，并配置一定數(shù)量的剪力墻板。剪力墻板主要類型：鋼板剪力墻板內(nèi)藏鋼板支撐剪力墻墻板帶豎縫鋼筋混凝土剪力墻板6/5/202