多高层钢结构设计1.pptx

内容提要内容提要4.1 4.1 多高层钢结构的特点与结构体系多高层钢结构的特点与结构体系多高层钢结构的特点与结构体系多高层钢结构的特点与结构体系4.2 4.2 多高层钢结构的计算特点多高层钢结构的计算特点多高层钢结构的计算特点多高层钢结构的计算特点4.3 4.3 多层多跨框架设计多层多跨框架设计多层多跨框架设计多层多跨框架设计4.4 4.4 组合楼盖设计组合楼盖设计组合楼盖设计组合楼盖设计 多高层钢结构设计多高层钢结构设计4.1 多高层钢结构的特点与结构体系2024/4/6 2024/4/6 周六周六昆明理工大学昆明理工大学 城市学院城市学院 土木系土木系4.1多高层钢结构的特点与结构体系多高层钢结构的特点与结构体系14.1.1 多高层钢结构的特点多高层钢结构的特点高层建筑发展的基本原因高层建筑发展的基本原因 a)经济的发展；经济的发展；b)城市人口增多；城市人口增多；c)建设用地减少；建设用地减少；d)地价上涨；地价上涨；e)建筑科技进步；建筑科技进步；f)轻质高强材料的应用。轻质高强材料的应用。u高层建筑的发展简况高层建筑的发展简况城市人口集中，用地紧张，以及商业竞争的激城市人口集中，用地紧张，以及商业竞争的激烈化，促使近代高层建筑的出现和发展。烈化，促使近代高层建筑的出现和发展。中国最早的高层建筑是一些寺、塔。中国最早的高层建筑是一些寺、塔。2024/4/6 2024/4/6 周六周六昆明理工大学昆明理工大学 城市学院城市学院 土木系土木系4.1多高层钢结构的特点与结构体系多高层钢结构的特点与结构体系1国外高层建筑发展的国外高层建筑发展的3个阶段个阶段第一阶段第一阶段，在，在19世纪中期之前，欧洲和美国一般只能世纪中期之前，欧洲和美国一般只能建造建造6层左右的建筑。层左右的建筑。第二阶段第二阶段，从，从19世纪中叶开始到世纪中叶开始到20世纪世纪50年代，世界年代，世界上第一幢近代高层建筑是美国芝加哥的家庭保险公司大上第一幢近代高层建筑是美国芝加哥的家庭保险公司大楼，楼，11层，高层，高55m，建于，建于1884年。到年。到19世纪末，高层世纪末，高层建筑已突破建筑已突破100m大关。大关。1931年在美国纽约曼哈顿建造年在美国纽约曼哈顿建造的的102层、高层、高381m的著名的帝国大厦，它保持世界最的著名的帝国大厦，它保持世界最高建筑记录达高建筑记录达42年之久。年之久。第三阶段第三阶段，从，从20世纪世纪50年代到现在，高层建筑已出现年代到现在，高层建筑已出现多种结构体系。多种结构体系。2024/4/6 2024/4/6 周六周六昆明理工大学昆明理工大学 城市学院城市学院 土木系土木系高层结构体系的发展过程高层结构体系的发展过程高层结构体系的发展过程高层结构体系的发展过程 始用年代始用年代 结构体系和特点结构体系和特点18851889190320世纪初世纪初二次大战后二次大战后20世纪世纪50年代年代20世纪六七十年世纪六七十年代代20世纪世纪80年代年代20世纪世纪80年代中年代中期期砖墙、铸铁柱、钢梁砖墙、铸铁柱、钢梁钢框柱钢框柱钢筋混凝土框架钢筋混凝土框架钢框架支撑钢框架支撑钢筋混凝土框架剪力墙、钢筋混凝土剪力墙、预制钢筋混凝土钢筋混凝土框架剪力墙、钢筋混凝土剪力墙、预制钢筋混凝土结构结构钢框架钢筋混凝土核芯筒、钢骨钢筋混凝土结构钢框架钢筋混凝土核芯筒、钢骨钢筋混凝土结构框筒、筒中筒、束筒、悬挂结构、偏心支撑和带缝剪力墙板框架框筒、筒中筒、束筒、悬挂结构、偏心支撑和带缝剪力墙板框架巨型结构、应力蒙皮结构、隔震结构巨型结构、应力蒙皮结构、隔震结构被动耗能结构、主动控制结构、混合控制结构被动耗能结构、主动控制结构、混合控制结构2024/4/6 2024/4/6 周六周六昆明理工大学昆明理工大学 城市学院城市学院 土木系土木系4.1多高层钢结构的特点与结构体系多高层钢结构的特点与结构体系1我国多高层钢结构我国多高层钢结构自自20世纪世纪80年代中期起步，随后年代中期起步，随后在北京、上海、深圳、大连等地陆续建成大量多高层在北京、上海、深圳、大连等地陆续建成大量多高层建筑钢结构。建筑钢结构。u多高层钢结构的特点多高层钢结构的特点自重轻自重轻抗震性能好抗震性能好有效使用面积高有效使用面积高建造速度快建造速度快防火、防腐性能差防火、防腐性能差框架结构体系（梁、柱刚接）：l l包括各层楼盖平面内梁格系统和竖直平面内梁、包括各层楼盖平面内梁格系统和竖直平面内梁、柱组成的平面刚接框架体系；柱组成的平面刚接框架体系；l l结构体系的整体性取决于梁、柱的刚度、强度结构体系的整体性取决于梁、柱的刚度、强度以及节点刚接构造的可靠性；以及节点刚接构造的可靠性；l l层数、层高和柱距是结构设计应该考虑的主要层数、层高和柱距是结构设计应该考虑的主要因素；因素；l l对对3030层左右的楼房较为合适。层左右的楼房较为合适。2024/4/6 2024/4/6 周六周六昆明理工大学昆明理工大学 城市学院城市学院 土木系土木系4.1多高层钢结构的特点与结构体系多高层钢结构的特点与结构体系24.1.2.多高层钢结构的结构体系多高层钢结构的结构体系12024/4/6 2024/4/6 周六周六昆明理工大学昆明理工大学 城市学院城市学院 土木系土木系2024/4/6 2024/4/6 周六周六昆明理工大学昆明理工大学 城市学院城市学院 土木系土木系框架结构体系l l水平荷载是刚接框架结构设计的控制荷载，水水平荷载是刚接框架结构设计的控制荷载，水平荷载作用下，结构的变形由弯曲变形和剪切平荷载作用下，结构的变形由弯曲变形和剪切变形两部分组成，后者可占总水平位移的变形两部分组成，后者可占总水平位移的80%80%。l l优点是建筑平面布置灵活，适用于各类建筑；优点是建筑平面布置灵活，适用于各类建筑；缺点是侧向刚度较差，在风荷载或地震荷载作缺点是侧向刚度较差，在风荷载或地震荷载作用下，层间侧移较大。用下，层间侧移较大。2024/4/6 2024/4/6 周六周六昆明理工大学昆明理工大学 城市学院城市学院 土木系土木系框架-剪力墙结构体系l l剪力墙是承受水平剪力、控制结构水平侧移的剪力墙是承受水平剪力、控制结构水平侧移的行之有效的结构措施；行之有效的结构措施；l l剪力墙包括钢筋混凝土剪力墙、钢板剪力墙及剪力墙包括钢筋混凝土剪力墙、钢板剪力墙及刚度较大的支撑；刚度较大的支撑；2024/4/6 2024/4/6 周六周六昆明理工大学昆明理工大学 城市学院城市学院 土木系土木系4.1多高层钢结构的特点与结构体系多高层钢结构的特点与结构体系24.1.2.多高层钢结构的结构体系多高层钢结构的结构体系22024/4/6 2024/4/6 周六周六昆明理工大学昆明理工大学 城市学院城市学院 土木系土木系2024/4/6 2024/4/6 周六周六昆明理工大学昆明理工大学 城市学院城市学院 土木系土木系框架-剪力墙结构体系l l在水平荷载作用下，框架受弯，剪力墙受剪，在水平荷载作用下，框架受弯，剪力墙受剪，共同承受水平荷载作用；共同承受水平荷载作用；l l框架框架-剪力墙结构适用于剪力墙结构适用于4040层左右的高层钢结构，层左右的高层钢结构，结构高于结构高于4040层时，应采取加强和改进措施，如层时，应采取加强和改进措施，如在楼高度适当位置加设水平层桁架；在楼高度适当位置加设水平层桁架；2024/4/6 2024/4/6 周六周六昆明理工大学昆明理工大学 城市学院城市学院 土木系土木系2024/4/6 2024/4/6 周六周六昆明理工大学昆明理工大学 城市学院城市学院 土木系土木系2024/4/6 2024/4/6 周六周六昆明理工大学昆明理工大学 城市学院城市学院 土木系土木系4.1多高层钢结构的特点与结构体系多高层钢结构的特点与结构体系2-框架框架-支撑结构体系支撑结构体系4.1.2.多高层钢结构的结构体系多高层钢结构的结构体系32024/4/6 2024/4/6 周六周六昆明理工大学昆明理工大学 城市学院城市学院 土木系土木系4.1多高层钢结构的特点与结构体系多高层钢结构的特点与结构体系2-框架框架-筒体结构体系筒体结构体系4.1.2.多高层钢结构的结构体系多高层钢结构的结构体系42024/4/6 2024/4/6 周六周六昆明理工大学昆明理工大学 城市学院城市学院 土木系土木系4.1多高层钢结构的特点与结构体系多高层钢结构的特点与结构体系2-筒体结构体系筒体结构体系西尔斯西尔斯(Sears)大楼筒体变化图大楼筒体变化图筒中筒结构筒中筒结构4.1.2.多高层钢结构的结构体系多高层钢结构的结构体系52024/4/6 2024/4/6 周六周六昆明理工大学昆明理工大学 城市学院城市学院 土木系土木系4.1多高层钢结构的特点与结构体系多高层钢结构的特点与结构体系2-巨型框架体系巨型框架体系4.1.2.多高层钢结构的结构体系多高层钢结构的结构体系62024/4/6 2024/4/6 周六周六昆明理工大学昆明理工大学 城市学院城市学院 土木系土木系第四章第四章 多高层钢结构设计多高层钢结构设计4.2 多高层钢结构的计算特点2024/4/6 2024/4/6 周六周六昆明理工大学昆明理工大学 城市学院城市学院 土木系土木系4.2 多高层钢结构的计算特点多高层钢结构的计算特点14.2.1 荷载荷载1水平方向的风荷载和地震作用水平方向的风荷载和地震作用，对高层钢结构设计起，对高层钢结构设计起着着主要的控制作用主要的控制作用2024/4/6 2024/4/6 周六周六昆明理工大学昆明理工大学 城市学院城市学院 土木系土木系4.2 多高层钢结构的计算特点多高层钢结构的计算特点21.竖向荷载竖向荷载永久荷载（结构自重）永久荷载（结构自重）可变荷载（楼面及屋面活荷载）可变荷载（楼面及屋面活荷载）注：相关荷载按注：相关荷载按建筑结构荷载规范建筑结构荷载规范（GB50009-2001)的有关条文取值。的有关条文取值。2024/4/6 2024/4/6 周六周六昆明理工大学昆明理工大学 城市学院城市学院 土木系土木系4.2 多高层钢结构的计算特点多高层钢结构的计算特点32.风荷载风荷载 -风压高度变化系数风压高度变化系数 -风荷载体型系数风荷载体型系数 -顺风向顺风向z高度处的风振系数高度处的风振系数注：注：相关系数按相关系数按建筑结构荷载规范建筑结构荷载规范（GB50009-2001)和和高高层民用建筑钢结构技术规程层民用建筑钢结构技术规程（JGJ99-98）的有关条文取值。）的有关条文取值。式中，式中，-任意高度处的风荷载标准值（任意高度处的风荷载标准值（kN/m2）-高层建筑基本风压（高层建筑基本风压（kN/m2）风荷载标准值风荷载标准值 由下式计算由下式计算基本风压基本风压基本风压基本风压：当地比较空旷平坦：当地比较空旷平坦：当地比较空旷平坦：当地比较空旷平坦地面上离地地面上离地地面上离地地面上离地10m10m高统计所得的高统计所得的高统计所得的高统计所得的5050年一遇年一遇年一遇年一遇10min10min平均最大风速平均最大风速平均最大风速平均最大风速v v0 0为标准，按为标准，按为标准，按为标准，按v v0 02 2/1600/1600确定的确定的确定的确定的风压值风压值风压值风压值.2024/4/6 2024/4/6 周六周六昆明理工大学昆明理工大学 城市学院城市学院 土木系土木系4.2 多高层钢结构的计算特点多高层钢结构的计算特点43.地震作用地震作用抗震设防烈度抗震设防烈度-按国家规定的权限批准作为一个地区抗震设防依据的地震按国家规定的权限批准作为一个地区抗震设防依据的地震烈度烈度;-必须按国家规定的权限审批、颁发的文件（图件）确定必须按国家规定的权限审批、颁发的文件（图件）确定;-设防范围设防范围6-9度度抗震设防目标（三水准两阶段）抗震设防目标（三水准两阶段）三水准三水准小震不坏、中震可修、大震不倒小震不坏、中震可修、大震不倒2024/4/6 2024/4/6 周六周六昆明理工大学昆明理工大学 城市学院城市学院 土木系土木系阶阶阶阶 段段段段目目目目 标标标标烈烈烈烈 度度度度地震地震地震地震作用作用作用作用性质性质性质性质受力状态受力状态受力状态受力状态验算内容验算内容验算内容验算内容第一第一第一第一阶段阶段阶段阶段小震不坏小震不坏小震不坏小震不坏（隐含中（隐含中（隐含中（隐含中震可修）震可修）震可修）震可修）多遇地震作多遇地震作多遇地震作多遇地震作用对应的烈用对应的烈用对应的烈用对应的烈度（小震）度（小震）度（小震）度（小震）可变可变可变可变作用作用作用作用弹性（部分弹性（部分弹性（部分弹性（部分弹塑性）弹塑性）弹塑性）弹塑性）构件的承载力和稳定构件的承载力和稳定构件的承载力和稳定构件的承载力和稳定结构的层间位移结构的层间位移结构的层间位移结构的层间位移第二第二第二第二阶段阶段阶段阶段大震不倒大震不倒大震不倒大震不倒罕遇地震作罕遇地震作罕遇地震作罕遇地震作用对应的烈用对应的烈用对应的烈用对应的烈度（大震）度（大震）度（大震）度（大震）偶然偶然偶然偶然作用作用作用作用弹塑性弹塑性弹塑性弹塑性结构的层间位移及结构的层间位移及结构的层间位移及结构的层间位移及层间侧移延性比层间侧移延性比层间侧移延性比层间侧移延性比两阶段设计两阶段设计4.2 多高层钢结构的计算特点多高层钢结构的计算特点5 注：注：1）第一阶段为弹性分析，包括截面设计和变形计算；）第一阶段为弹性分析，包括截面设计和变形计算；2）大部分建筑）大部分建筑的第二阶段设计主要由概念设计和构造措施来保证。的第二阶段设计主要由概念设计和构造措施来保证。2024/4/6 2024/4/6 周六周六昆明理工大学昆明理工大学 城市学院城市学院 土木系土木系三水准地震作用的标定三水准地震作用的标定4.2 多高层钢结构的计算特点多高层钢结构的计算特点6基本假定基本假定基本假定基本假定l l地震强度呈极值分布地震强度呈极值分布地震强度呈极值分布地震强度呈极值分布l l烈度符合极值烈度符合极值烈度符合极值烈度符合极值IIIIII型型型型IImI0Isf(I)地震影响地震影响地震影响地震影响5050年超越概年超越概年超越概年超越概率率率率地震重现期地震重现期地震重现期地震重现期多遇地震对应的烈度多遇地震对应的烈度多遇地震对应的烈度多遇地震对应的烈度-众值烈度众值烈度众值烈度众值烈度小震小震小震小震63.2%63.2%5050年年年年设防烈度设防烈度设防烈度设防烈度中震中震中震中震10%10%475475年年年年罕遇地震对应的烈度罕遇地震对应的烈度罕遇地震对应的烈度罕遇地震对应的烈度大震大震大震大震2-3%2-3%1642-24751642-2475年年年年Im=I0-1.55 Is80mH80m，7 7、8 8度度度度I I、II II类场地乙、丙类建筑类场地乙、丙类建筑类场地乙、丙类建筑类场地乙、丙类建筑H60mH60m，8 8度度度度IIIIII、IVIV类场地和类场地和类场地和类场地和9 9度乙、丙类建筑度乙、丙类建筑度乙、丙类建筑度乙、丙类建筑弹塑弹塑弹塑弹塑性性性性简化方法简化方法简化方法简化方法（略）（略）（略）（略）时程分析法时程分析法时程分析法时程分析法（略）（略）（略）（略）竖向竖向竖向竖向弹性弹性弹性弹性底部轴力法底部轴力法底部轴力法底部轴力法需考虑竖向地震作用的结构需考虑竖向地震作用的结构需考虑竖向地震作用的结构需考虑竖向地震作用的结构2024/4/6 2024/4/6 周六周六昆明理工大学昆明理工大学 城市学院城市学院 土木系土木系4.2 多高层钢结构的计算特点多高层钢结构的计算特点12计算模型计算模型集中质量模型集中质量模型多高层房屋多高层房屋多高层房屋多高层房屋l l无扭转无扭转无扭转无扭转l l有扭转有扭转有扭转有扭转单层厂房单层厂房单层厂房单层厂房l l横向横向横向横向l l纵向纵向纵向纵向2024/4/6 2024/4/6 周六周六昆明理工大学昆明理工大学 城市学院城市学院 土木系土木系4.2 多高层钢结构的计算特点多高层钢结构的计算特点132）设计反应谱）设计反应谱地震影响系数曲线地震影响系数曲线地震影响系数曲线地震影响系数曲线图中，图中，曲线下降段的衰减指数曲线下降段的衰减指数阻尼比阻尼比1 1下降斜率调整系数下降斜率调整系数2 2阻尼调整系数阻尼调整系数动力系数动力系数地震系数地震系数地震影响系数地震影响系数最大地震作用最大地震作用2024/4/6 2024/4/6 周六周六昆明理工大学昆明理工大学 城市学院城市学院 土木系土木系4.2 多高层钢结构的计算特点多高层钢结构的计算特点14烈度烈度烈度烈度6 67 78 89 9多遇地震多遇地震多遇地震多遇地震0.040.040.08(0.12)0.08(0.12)0.16(0.24)0.16(0.24)0.320.32罕遇地震罕遇地震罕遇地震罕遇地震0.50(0.72)0.50(0.72)0.90(1.20)0.90(1.20)1.401.40特征周期特征周期 Tg（s）水平地震影响系数最大值水平地震影响系数最大值maxmax和和T Tg g分别按下列表格取值分别按下列表格取值设计地震分组场地类别01第一组0.200.250.350.450.65第二组0.250.300.400.550.75第三组0.300.350.450.650.902024/4/6 2024/4/6 周六周六昆明理工大学昆明理工大学 城市学院城市学院 土木系土木系4.2 多高层钢结构的计算特点多高层钢结构的计算特点153）水平地震作用计算）水平地震作用计算底部剪力法底部剪力法底部剪力法底部剪力法计算方法计算方法计算方法计算方法l l底部剪力的计算底部剪力的计算底部剪力的计算底部剪力的计算l l地震作用沿高度的分配地震作用沿高度的分配地震作用沿高度的分配地震作用沿高度的分配l l顶部附加地震作用顶部附加地震作用顶部附加地震作用顶部附加地震作用 l l突出屋面小建筑物突出屋面小建筑物突出屋面小建筑物突出屋面小建筑物Geq结构等效重力荷载代表值结构等效重力荷载代表值SDOF：Geq=G1MDOF：Geq=Sum(Gi)*0.85 或或 Geq=Sum(Gi)*0.80HiFiFEkFnmHi四层框架结构，建造于四层框架结构，建造于8 8度区，度区，I I类场地，设计基类场地，设计基本地震加速度本地震加速度0.20g0.20g，设，设计地震分组为第三组，结计地震分组为第三组，结构层高和层重力代表值如构层高和层重力代表值如图，结构基本周期为图，结构基本周期为0.56s0.56s。求：各层水平地震作用标求：各层水平地震作用标准值。准值。2024/4/6 2024/4/6 周六周六昆明理工大学昆明理工大学 城市学院城市学院 土木系土木系底部剪力法：例题底部剪力法：例题12024/4/6 2024/4/6 周六周六昆明理工大学昆明理工大学 城市学院城市学院 土木系土木系6 6层钢框架结构，如图，层钢框架结构，如图，设防烈度为设防烈度为8 8度，设计基度，设计基本地震加速度本地震加速度0.20g0.20g，设，设计地震分组为第二组，场计地震分组为第二组，场地类别地类别IIIIII类，类，G G1 1=7000kN,=7000kN,G G2-52-5=6000kN,G=6000kN,G6 6=4800kN=4800kN，结构基本自振周期，结构基本自振周期T T1 1=1.2s=1.2s。求：结构总水平地震作用求：结构总水平地震作用标准值标准值F FEKEK（kNkN）。）。底部剪力法：例题底部剪力法：例题22024/4/6 2024/4/6 周六周六昆明理工大学昆明理工大学 城市学院城市学院 土木系土木系4.2 多高层钢结构的计算特点多高层钢结构的计算特点16振型分解反应谱法振型分解反应谱法振型分解反应谱法振型分解反应谱法计算振型计算振型计算地震影响系数和振型参与系数计算地震影响系数和振型参与系数计算振型地震作用计算振型地震作用计算振型地震效应计算振型地震效应振型组合振型组合a1ixg(t)ajianixi(t)2024/4/6 2024/4/6 周六周六昆明理工大学昆明理工大学 城市学院城市学院 土木系土木系4.2 多高层钢结构的计算特点多高层钢结构的计算特点17时程分析法时程分析法时程分析法时程分析法竖向特别不规则的建筑竖向特别不规则的建筑高度较大的建筑高度较大的建筑采用时程分析法进行补充计算采用时程分析法进行补充计算采用能反应当地场地特征的地震波不能少于采用能反应当地场地特征的地震波不能少于4条，其条，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，宜取地震波的持续时间不宜过短，宜取1020s或更长或更长2024/4/6 2024/4/6 周六周六昆明理工大学昆明理工大学 城市学院城市学院 土木系土木系4.2 多高层钢结构的计算特点多高层钢结构的计算特点18荷载效应组合荷载效应组合荷载效应组合荷载效应组合 不考虑地震的组合不考虑地震的组合 可变荷载控制：可变荷载控制：永久荷载控制：永久荷载控制：考虑地震的组合考虑地震的组合 2024/4/6 2024/4/6 周六周六昆明理工大学昆明理工大学 城市学院城市学院 土木系土木系4.2 多高层钢结构的计算特点多高层钢结构的计算特点194.2.2 结构计算结构计算1.结构计算的一般原则结构计算的一般原则结构计算可采用结构计算可采用弹性方法计算弹性方法计算。抗震设防结构尚应考虑罕遇。抗震设防结构尚应考虑罕遇地震下的地震下的弹塑性计算弹塑性计算；现浇组合楼盖现浇组合楼盖可假设在其可假设在其自身平面内绝对刚性自身平面内绝对刚性；弹性分析时弹性分析时，宜考虑宜考虑现浇楼盖与钢梁的现浇楼盖与钢梁的共同工作共同工作，此时应保证，此时应保证楼板与钢梁间有可靠连接；楼板与钢梁间有可靠连接；弹塑性分析时弹塑性分析时，不宜考虑不宜考虑楼板与钢楼板与钢梁的梁的共同工作共同工作；计算模型应视具体结构形式和计算内容确定，一般情况下可采计算模型应视具体结构形式和计算内容确定，一般情况下可采用平面抗侧力结构的用平面抗侧力结构的空间协同计算模型空间协同计算模型；当结构布置规则、质量；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，可采用平面结构计算平面结构计算模型模型；当结构平面或立面不规则、体型复杂、无法划分成平面抗；当结构平面或立面不规则、体型复杂、无法划分成平面抗侧力单元的结构，或为筒体结构时，应采用侧力单元的结构，或为筒体结构时，应采用空间结构计算模型空间结构计算模型；2024/4/6 2024/4/6 周六周六昆明理工大学昆明理工大学 城市学院城市学院 土木系土木系4.2 多高层钢结构的计算特点多高层钢结构的计算特点20高层建筑高层建筑钢结构梁柱钢结构梁柱构件的构件的跨高比较小跨高比较小，计算结构的内力和，计算结构的内力和位移时，除考虑梁、柱的弯曲变形和柱的轴向变形外，位移时，除考虑梁、柱的弯曲变形和柱的轴向变形外，尚应计尚应计算梁、柱的剪切变形算梁、柱的剪切变形；钢框架剪力墙体系中，钢框架剪力墙体系中，现浇剪力墙现浇剪力墙的计算的计算按照钢筋混按照钢筋混凝土结构设计凝土结构设计，应记入墙的弯曲、剪切和轴向变形；，应记入墙的弯曲、剪切和轴向变形；柱间支撑两端应为刚性连接柱间支撑两端应为刚性连接，但可按两端铰接连接计算，其端部，但可按两端铰接连接计算，其端部连接的刚度通过支撑构件的计算长度加以考虑；若采用偏心支撑，连接的刚度通过支撑构件的计算长度加以考虑；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；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；钢框架支撑结构的斜杆可按端部铰接杆计算钢框架支撑结构的斜杆可按端部铰接杆计算；框架部分按计算；框架部分按计算得到的地震剪力应乘以调整系数，达到不小于结构底部总地震剪力得到的地震剪力应乘以调整系数，达到不小于结构底部总地震剪力的的25和框架部分地震剪力最大值和框架部分地震剪力最大值1.8倍两者中的较小者。倍两者中的较小者。中心支撑框架的中心支撑框架的斜杆轴线偏离梁柱轴线交点不超过支撑杆件的宽斜杆轴线偏离梁柱轴线交点不超过支撑杆件的宽度时，仍可按中心支撑框架分析度时，仍可按中心支撑框架分析，但应计及由此产生的附加弯距；，但应计及由此产生的附加弯距；人字形和人字形和V形支撑组合的内力设计值应乘以增大系数，可取形支撑组合的内力设计值应乘以增大系数，可取1.5。2024/4/6 2024/4/6 周六周六昆明理工大学昆明理工大学 城市学院城市学院 土木系土木系4.2 多高层钢结构的计算特点多高层钢结构的计算特点212.内力与位移计算内力与位移计算 规范规定在进行内力及位移分析时可以采用较为精确规范规定在进行内力及位移分析时可以采用较为精确规范规定在进行内力及位移分析时可以采用较为精确规范规定在进行内力及位移分析时可以采用较为精确的程序计算方法，也可以采用近似的简化计算方法。的程序计算方法，也可以采用近似的简化计算方法。的程序计算方法，也可以采用近似的简化计算方法。的程序计算方法，也可以采用近似的简化计算方法。程序计算的基本方法矩阵位移法程序计算的基本方法矩阵位移法程序计算的基本方法矩阵位移法程序计算的基本方法矩阵位移法简化近似计算方法分层法、简化近似计算方法分层法、简化近似计算方法分层法、简化近似计算方法分层法、D D值法值法值法值法 采用近似计算方法计算高层钢结构的内力与位移时，采用近似计算方法计算高层钢结构的内力与位移时，采用近似计算方法计算高层钢结构的内力与位移时，采用近似计算方法计算高层钢结构的内力与位移时，尚应注意以下问题尚应注意以下问题尚应注意以下问题尚应注意以下问题 应考虑梁柱节点域的剪切变形对侧移的影响；应考虑梁柱节点域的剪切变形对侧移的影响；应考虑梁柱节点域的剪切变形对侧移的影响；应考虑梁柱节点域的剪切变形对侧移的影响；高层建筑钢结构的高层建筑钢结构的高层建筑钢结构的高层建筑钢结构的P-P-效应较强，一般应验算结构的效应较强，一般应验算结构的效应较强，一般应验算结构的效应较强，一般应验算结构的整体稳定性。整体稳定性。整体稳定性。整体稳定性。2024/4/6 2024/4/6 周六周六昆明理工大学昆明理工大学 城市学院城市学院 土木系土木系4.2 多高层钢结构的计算特点多高层钢结构的计算特点22l l高层建筑钢结构的高层建筑钢结构的高层建筑钢结构的高层建筑钢结构的P-P-效应较强，一般应验算结构的整体稳定性。效应较强，一般应验算结构的整体稳定性。效应较强，一般应验算结构的整体稳定性。效应较强，一般应验算结构的整体稳定性。但同时符合下列条件时，可不验算结构的整体稳定。但同时符合下列条件时，可不验算结构的整体稳定。但同时符合下列条件时，可不验算结构的整体稳定。但同时符合下列条件时，可不验算结构的整体稳定。（1 1 1 1）结构各楼层柱的长细比和平均轴压比满足）结构各楼层柱的长细比和平均轴压比满足）结构各楼层柱的长细比和平均轴压比满足）结构各楼层柱的长细比和平均轴压比满足式中：式中：m m楼层柱的长细比；楼层柱的长细比；N Nm m楼层柱的平均轴压力设计值；楼层柱的平均轴压力设计值；N Np pm m楼层柱的平均全塑性轴压力；楼层柱的平均全塑性轴压力；式中：式中：f fy y钢材的屈服强度；钢材的屈服强度；A Am m柱截面面积的平均值；柱截面面积的平均值；2024/4/6 2024/4/6 周六周六昆明理工大学昆明理工大学 城市学院城市学院 土木系土木系4.2 多高层钢结构的计算特点多高层钢结构的计算特点23（2 2 2 2）结构按一阶线弹性计算所得的各楼层层间相对位移值满足）结构按一阶线弹性计算所得的各楼层层间相对位移值满足）结构按一阶线弹性计算所得的各楼层层间相对位移值满足）结构按一阶线弹性计算所得的各楼层层间相对位移值满足式中：式中：u u按一阶线弹性计算所得的层间位移；按一阶线弹性计算所得的层间位移；F Fh h计算楼层以上全部水平作用之和；计算楼层以上全部水平作用之和；对不符合以上两条件的高层建筑钢结构，需验算对不符合以上两条件的高层建筑钢结构，需验算结构的整体稳定。结构的整体稳定。F Fv v计算楼层以上全部竖向作用之和；计算楼层以上全部竖向作用之和；2024/4/6 2024/4/6 周六周六昆明理工大学昆明理工大学 城市学院城市学院 土木系土木系4.2 多高层钢结构的计算特点多高层钢结构的计算特点243.承载力验算承载力验算钢结构构件的承载能力应满足下列公式要求：钢结构构件的承载能力应满足下列公式要求：非抗震设计非抗震设计第一阶段抗震设计时第一阶段抗震设计时式中：式中：0 0结构重要性系数；结构重要性系数；S S地震作用效应组合设计值；地震作用效应组合设计值；R R结构构件承载力设计值；结构构件承载力设计值；RERE结构构件承载力的抗震调整系数；结构构件承载力的抗震调整系数；构件名称构件名称构件名称构件名称梁梁梁梁柱柱柱柱支撑支撑支撑支撑节点节点节点节点节点焊缝节点焊缝节点焊缝节点焊缝节点螺栓节点螺栓节点螺栓节点螺栓RERERERE0.800.800.850.850.900.900.900.901.01.01.01.0构件承载力抗震调整系数构件承载力抗震调整系数2024/4/6 2024/4/6 周六周六昆明理工大学昆明理工大学 城市学院城市学院 土木系土木系4.2 多高层钢结构的计算特点多高层钢结构的计算特点254.位移限制位移限制不考虑地震作用时，不考虑地震作用时，结构在风荷载作用下结构在风荷载作用下第一阶段抗震设计第一阶段抗震设计顶点侧移顶点侧移层间侧移层间侧移层间侧移层间侧移第二阶段抗震设计第二阶段抗震设计层间侧移层间侧移2024/4/6 2024/4/6 周六周六昆明理工大学昆明理工大学 城市学院城市学院 土木系土木系第四章第四章 多高层钢结构设计多高层钢结构设计4.3 多层多跨框架设计2024/4/6 2024/4/6 周六周六昆明理工大学昆明理工大学 城市学院城市学院 土木系土木系4.3 多层多跨框架设计多层多跨框架设计14.3.1 构件设计构件设计-框架梁设计框架梁设计-框架梁的截面形式框架梁的截面形式(a)轧制或焊接轧制或焊接H形钢；形钢；(b)不对称不对称H形钢；形钢；(c)蜂窝梁截面蜂窝梁截面 2024/4/6 2024/4/6 周六周六昆明理工大学昆明理工大学 城市学院城市学院 土木系土木系4.3 多层多跨框架设计多层多跨框架设计24.3.1 构件设计构件设计-框架梁设计框架梁设计梁的抗弯强度梁的抗弯强度梁的抗剪强度梁的抗剪强度梁的整体稳定：梁的整体稳定：刚性铺板刚性铺板或或支撑体系支撑体系梁的局部稳定：梁的局部稳定：限制宽厚比限制宽厚比2024/4/6 2024/4/6 周六周六昆明理工大学昆明理工大学 城市学院城市学院 土木系土木系4.3 多层多跨框架设计多层多跨框架设计3-框架柱设计框架柱设计-框架柱的截面形式：框架柱的截面形式：H型钢柱型钢柱：应用较广：应用较广焊接工字形截面焊接工字形截面：可灵活地调整截面特性：可灵活地调整截面特性焊接箱形截面焊接箱形截面：可使关于两个主轴的刚度相等，但加工量大：可使关于两个主轴的刚度相等，但加工量大钢管混凝土的组合柱钢管混凝土的组合柱：提高管状柱的承载力、防火性能：提高管状柱的承载力、防火性能轧制型钢轧制型钢：2024/4/6 2024/4/6 周六周六昆明理工大学昆明理工大学 城市学院城市学院 土木系土木系4.3 多层多跨框架设计多层多跨框架设计4压压压压(拉拉拉拉)弯构件弯构件弯构件弯构件截面初估：参考同类已建工程；（如在初设计中，已粗略得到截面初估：参考同类已建工程；（如在初设计中，已粗略得到截面初估：参考同类已建工程；（如在初设计中，已粗略得到截面初估：参考同类已建工程；（如在初设计中，已粗略得到柱的设计轴力值柱的设计轴力值柱的设计轴力值柱的设计轴力值N N N N，则可以承受，则可以承受，则可以承受，则可以承受1.2 1.2 1.2 1.2 N N N N的轴心受压构件来初拟柱的轴心受压构件来初拟柱的轴心受压构件来初拟柱的轴心受压构件来初拟柱截面尺寸）截面尺寸）截面尺寸）截面尺寸）大致可按每大致可按每大致可按每大致可按每3 3 3 34 4 4 4层作一次变截面；层作一次变截面；层作一次变截面；层作一次变截面；尽量使用较薄的钢板；（其厚度不宜超过尽量使用较薄的钢板；（其厚度不宜超过尽量使用较薄的钢板；（其厚度不宜超过尽量使用较薄的钢板；（其厚度不宜超过100mm100mm100mm100mm；柱板件宽厚比；柱板件宽厚比；柱板件宽厚比；柱板件宽厚比不应不应不应不应大于表大于表大于表大于表4.94.94.94.9的的的的规定）规定）规定）规定）框架柱长细比的规定框架柱长细比的规定框架柱长细比的规定框架柱长细比的规定68度设防多层(12层)9度设防9度设防8度设防6，7度设防高层(12层)2024/4/6 2024/4/6 周六周六昆明理工大学昆明理工大学 城市学院城市学院 土木系土木系4.3 多层多跨框架设计多层多跨框架设计5设计要求-强柱弱梁 使塑性铰出现在梁端而不是在柱端，抗震设防的柱在任一使塑性铰出现在梁端而不是在柱端，抗震设防的柱在任一使塑性铰出现在梁端而不是在柱端，抗震设防的柱在任一使塑性铰出现在梁端而不是在柱端，抗震设防的柱在任一节点处，宜满足下列要求：节点处，宜满足下列要求：节点处，宜满足下列要求：节点处，宜满足下列要求：Wpc，Wpb：计算平面内交汇于节点的柱和梁的截面塑性抵抗矩；：计算平面内交汇于节点的柱和梁的截面塑性抵抗矩；fyc，fyb ：柱和梁钢材的屈服强度；：柱和梁钢材的屈服强度；N ：按多遇地震作用组合得出的柱轴力；：按多遇地震作用组合得出的柱轴力；AC ：柱的截面面积；：柱的截面面积；：强柱系数（超过强柱系数（超过6 6层的钢框架，层的钢框架，6 6度度类场地和类场地和7 7度时可取度时可取1.0 1.0，8 8度时可取度时可取1.051.05，9 9度时可取度时可取1.151.15；2024/4/6 2024/4/6 周六周六昆明理工大学昆明理工大学 城市学院城市学院 土木系土木系4.3 多层多跨框架设计多层多跨框架设计6在重力荷载作用下：对于纯框架柱应按有侧移情形确定。在重力荷载作用下：对于纯框架柱应按有侧移情形确定。在重力荷载作用下：对于纯框架柱应按有侧移情形确定。在重力荷载作用下：对于纯框架柱应按有侧移情形确定。（规范表（规范表（规范表（规范表D-2D-2D-2D-2）满足规范满足规范满足规范满足规范GB 50017GB 50017GB 50017GB 50017规定的强支撑规定的强支撑规定的强支撑规定的强支撑(或剪力墙或剪力墙或剪力墙或剪力墙)框架：应按框架：应按框架：应按框架：应按无侧移情形确定。无侧移情形确定。无侧移情形确定。无侧移情形确定。（规范表（规范表（规范表（规范表D-1D-1D-1D-1）计算长度的确定K1，K2 ：交于柱上下端的横梁线刚度之和与柱线刚度之和的比值：交于柱上下端的横梁线刚度之和与柱线刚度之和的比值近似公式近似公式2024/4/6 2024/4/6 周六周六昆明理工大学昆明理工大学 城市学院城市学院 土木系土木系4.3 多层多跨框架设计多层多跨框架设计7轴压比验算轴压比验算强度强度柱平面内、外稳定验算柱平面内、外稳定验算柱的局部稳定：柱的局部稳定：限制板件宽厚比限制板件宽厚比-框架柱设计框架柱设计水平支撑布置横向水平支撑横向水平支撑纵向水平支撑纵向水平支撑临时水平支撑：为了建造和安装的安全而设置临时水平支撑：为了建造和安装的安全而设置永久水平支撑：通常在水平构件不能构成水平刚永久水平支撑：通常在水平构件不能构成水平刚 度大的隔板时设置度大的隔板时设置水平支撑水平支撑2024/4/6 2024/4/6 周六周六昆明理