建筑结构选型08-高层钢结构课件

1、建筑结构选型第8章 高层钢结构9/8/20221李广军 8 高层钢结构9/8/20222李广军钢结构通常用于高层、大跨度、体型复杂、荷载或吊车起重量大、有较大振动、高温车间、密封性要求高、要求能活动或经常装拆的结构。 直观的说：大厦、体育馆、歌剧院、大桥、电视塔、仓棚、工厂、住宅和临时建筑等。这是和钢结构自身的特点相一致的。 8.1 概述9/8/20223李广军1.轻质高强： 由于钢材强度高，结构需要的构件截面小，结构自重轻。 比强度=强度/表观密度。比强度越大，结构相对越轻。 钢材：a=27005800； 木材：a=1800； 钢砼：a=550；一、钢结构的特点:8.1 概述9/8/2022

2、4李广军 2.钢材的塑性和韧性好； 塑性和韧性是概念上完全不同的两个物理量。 塑性承受静载时，材料变形的能力。 塑性好，会使结构一般情况下不会由于偶然超载而 突然断裂，给人以安全保证； 韧性承受动力荷载时，材料吸收能量的能力。 韧性好，说明材料具有良好的动力工作性能。 一、钢结构的特点:9/8/20225李广军3.工业化程度高，工期短； 钢结构都为工厂生产，具备成批大件生产和成品精度高等特点。采用工厂生产、工地安装的施工方法，能有效地缩短工期，为降低造价、发挥投资的经济效益创造条件。4.抗震性能好； 自重轻，受地震作用小；强度高且塑性、韧性良好。抗震设防地区特别是强震区的最适合结构。一、钢结构

3、的特点:9/8/20226李广军 5.密闭性好，不渗漏； 6.钢材耐热性好，耐火性差； 温度在250以内，钢材性质变化很小，耐热性能好；但当温度达到600 ，强度几乎为零，耐火性能差。 7.钢材耐腐蚀性差； 8.造价高。二、钢结构的应用范围 1.大跨度结构9/8/20227李广军单层厂房2. 工业厂房9/8/202210李广军3. 承受动力荷载及地震作用的结构9/8/202211李广军4.高层建筑与高耸结构9/8/202212李广军6.水利、水工结构海上石油平台9/8/202216李广军(1) 波纹拱壳结构7. 轻型房屋钢结构9/8/202217李广军(2) 门式刚架结构9/8/202218李

4、广军8.可拆卸、移动房屋及移动结构9/8/202219李广军 在钢结构设计的整个过程中都应该被强调的是“概念设计”，它在结构选型与布置阶段尤其重要。 运用概念设计可以在早期迅速、有效地进行构思、比较与选择。所得结构方案往往易于手算、概念清晰、定性正确，并可避免结构分析阶段不必要的繁琐运算。 8.2 高层钢结构的设计原则 9/8/202223李广军 结构的布置要根据体系特征，荷载分布情况及性质等综合考虑。 一般的说要刚度均匀、力学模型清晰，尽可能使荷载以最直接的线路传递到基础。 柱间抗侧支撑的分布应均匀，其形心要尽量靠近侧向力的作用线，否则应考虑结构的扭转。 结构的抗侧移应有多道防线。 8.2

5、高层钢结构的设计原则 9/8/202224李广军8.2 高层钢结构的设计原则 8.2.1 体形设计 1.平面设计：简单对称 2.立面设计：下大上小，沿高度均匀变化 3.高层钢结构适用的最大高度结构类型烈度6、7度8度9度框架1109050钢框架支撑220200140筒体和巨型框架300260180注：房屋高度指室外地面到主要屋面板板顶的高度9/8/202225李广军4.高层钢结构的高宽比限值结构的高宽比对结构的整体稳定性和人在建筑中的舒适感等有重要影响，钢结构民用房屋适用的最大高宽比见下表。结构类型烈度6、7度8度9度框架543钢框架支撑654筒体和巨型框架6559/8/202226李广军8.

6、2.2 结构布置 高层钢结构的布置除应符合建筑概念设计的有关要求外，尚应符合下列规定： 1.支撑框架在两个方向的布置均宜基本对称，支撑框架之间楼盖的长宽比不宜大于3 ; 2.钢结构房屋设置地下室时，框架-支撑（抗震墙板）结构中竖向连续布置的支撑（抗震墙板）应延伸至基础，框架柱应至少延伸至地下一层；9/8/202227李广军 3.8、9度时，宜采用偏心支撑、带竖缝钢筋混凝土抗震墙板、内藏钢板支撑或其他消能支撑； 4.超过12层的钢结构采用偏心支撑框架时，顶层可采用中心支撑； 5.超过 12 层的钢框架-筒体结构，在必要时可设置由筒体外伸臂或外伸臂和周边桁架组成的加强层； 6.楼盖宜采用压型钢板现

7、浇钢筋混凝土组合楼板。9/8/202228李广军 8.2.3 场地选择 1. 避开不利建筑场地 应避开可能发生崩塌、滑坡、地陷、泥石流等对建筑抗震危险的地段。 要防止在地震时可液化土和软土可能发生较大的沉陷和不均匀沉陷。 2. 隔震方法的采用 隔震设计是利用隔震装置来控制和阻隔地震对结构的作用，从而大幅度地减小结构所受到的地震力，并使地震力大致定量夜某一水平上。隔震设计避开了地震对结构的直接冲击，是一种以柔克刚的主动抗震方法。9/8/202229李广军高层钢结构的结构体系主要有框架体系、框架-支撑（剪力墙板）体系、筒体体系（框筒、筒中筒、桁架筒、束筒等）或巨型框架体系。8.3.1 框架结构体系

8、框架结构体系是沿房屋纵横方向由多榀平面框架构成的结构。这类结构的抗侧力能力主要决定于梁柱构件和节点的强度与延性，故节点常采用刚性连接节点。8.3 高层钢结构体系 9/8/202230李广军8.3.2 框架-支撑结构体系（双重抗侧力体系）“框撑结构体系”是在框架体系中沿结构的纵、横两个方向均匀布置一定数量的支撑所形成的结构体系。支撑体系的布置由建筑要求及结构功能来确定。 框撑结构采用由轴向受力杆件形成的竖向支撑，取代了由抗弯杆件形成的框架结构，获得更多的抗推刚度。9/8/202231李广军. 偏心支撑偏心支撑是指支撑斜杆的两端，至少有一端与梁相交（不在柱节点处），另一端可在梁与柱交点处连接，或偏离另一根支撑斜杆一段长度与梁连接，并在支撑斜杆杆端与柱子之间构成一耗能梁段，或在两根支撑与杆之间构成一耗能梁段的支撑。9/8/202234李广军偏心支撑类型（偏心支撑框架）（a）门架式1；（b）门架式2；（c）单斜杆式；（d）人字形式；（e）V字形式9/8/202235李广军8.3.3 框架-剪力墙板体系（双重抗侧力体系）框架-剪力墙板体系是以钢框架为主体，并配置一定数量的剪力墙板。剪力墙板主要类型：钢板剪力墙板内藏钢板支撑剪力墙墙板带竖缝钢筋混凝土剪力墙板