偏心支撑体系.ppt

钢结构,普通高等学校土建学科专业“十一五”规划教材,下册房屋钢结构设计,陈绍蕃主编,中国建筑工业出版社2003年8月,第4章多层及高层房屋结构,第4章多层及高层房屋结构,多、高层房屋结构的组成楼盖的布置方案和设计柱和支撑的设计多高层房屋结构的分析和设计计算,主要内容：,重点：,多高层房屋结构的类别和布置方案楼盖、柱和支撑的布置和设计方法,第4章多层及高层房屋结构,4.1多、高层房屋结构的组成,特点：侧向荷载效应的影响突出-风荷载、地震作用分类：按抵抗侧向荷载作用的功效分-框架结构、框剪结构、筒体结构,4.1.1多高层房屋结构的类别,结构类型,第4章多层及高层房屋结构,框架结构的特点框剪结构的特点筒体结构的特点,4.1.1多高层房屋结构的类别,第4章多层及高层房屋结构,4.1.1多高层房屋结构的类别,侧向位移模式,侧向位移模式,第4章多层及高层房屋结构,4.1.1多高层房屋结构的类别,钢结构和有混凝土剪力墙的钢结构高层建筑的适用高度(m),适用高度（JGJ99-98依据地震设防烈度划分）,第4章多层及高层房屋结构,4.1.1多高层房屋结构的类别,芯筒体系(悬挂结构),芯筒体系,第4章多层及高层房屋结构,4.1.1多高层房屋结构的类别,支撑框筒体系,支撑框筒体系,第4章多层及高层房屋结构,4.1.1多高层房屋结构的类别,非抗震设防的多层房屋房屋形式(12层),多层房屋的抗侧力结构,第4章多层及高层房屋结构,4.1.1多高层房屋结构的类别,抗震设防的多高层钢结构房屋形式中心支撑体系（不超过12层）,中心支撑体系,第4章多层及高层房屋结构,4.1.1多高层房屋结构的类别,抗震设防的多高层钢结构房屋形式偏心支撑体系,偏心支撑体系,第4章多层及高层房屋结构,4.1.2结构布置提要,几何尺寸示意,平面形式,第4章多层及高层房屋结构,4.1.2结构布置提要,平面尺寸,L、l、l、B的限值,第4章多层及高层房屋结构,4.1.2结构布置提要,平面不规则结构偏心率,第4章多层及高层房屋结构,4.1.2结构布置提要,结构竖向布置高宽比,高宽比的限值,第4章多层及高层房屋结构,4.1.2结构布置提要,竖向不规则结构,立面收进,第4章多层及高层房屋结构,4.1.2结构布置提要,基础设地下室埋深地下室形式过渡层,第4章多层及高层房屋结构,4.2楼盖的布置方案和设计,楼盖结构作用方案选择要求,4.2.1楼盖布置原则和方案,第4章多层及高层房屋结构,4.2.1楼盖布置原则和方案,框架布置方案,楼盖结构组成楼板梁系,第4章多层及高层房屋结构,4.2.1楼盖布置原则和方案,斜向主梁,梁系布置的其他要求间距空间体系长细比抗倾覆要求,第4章多层及高层房屋结构,4.2.1楼盖布置原则和方案,腹板开圆孔的构造要求,腹板开洞要求,第4章多层及高层房屋结构,4.2.1楼盖布置原则和方案,主次梁连接,主次梁连接：平接连接,第4章多层及高层房屋结构,4.2.2压型钢板组合楼盖设计,压型钢板组合楼盖,布置方式,第4章多层及高层房屋结构,4.2.2压型钢板组合楼盖设计,栓钉受剪承载力设计值栓钉受剪承载力折减梁负弯矩区有压型钢板时,第4章多层及高层房屋结构,4.2.2压型钢板组合楼盖设计,（压型钢板肋与钢梁平行时）,（压型钢板肋与钢梁垂直时）,承载力设计值应折减的栓钉布置,第4章多层及高层房屋结构,4.2.2压型钢板组合楼盖设计,压型钢板与混凝土的连接,水平剪力的传递形式,第4章多层及高层房屋结构,4.2.2压型钢板组合楼盖设计,xx轴,组合楼板的设计楼板分类：组合板和非组合板承受的荷载：施工阶段荷载和使用阶段荷载挠曲效应施工阶段验算内容荷载验算方法,第4章多层及高层房屋结构,4.2.2压型钢板组合楼盖设计,使用阶段非组合板，作模板使用组合板：验算内容；荷载；验算方法,第4章多层及高层房屋结构,4.2.2压型钢板组合楼盖设计,承载力验算的力学模型单向弯曲板双向弯曲板内容：正截面抗弯承载力、抗冲剪承载力和斜截面抗剪承载力,第4章多层及高层房屋结构,4.2.2压型钢板组合楼盖设计,正截面抗弯承载力验算塑性中和轴在压型钢板顶面以上,塑性中和轴在压型钢板顶面以上,第4章多层及高层房屋结构,4.2.2压型钢板组合楼盖设计,正截面抗弯承载力验算塑性中和轴在压型钢板截面内,塑性中和轴在压型钢板截面内,第4章多层及高层房屋结构,4.2.2压型钢板组合楼盖设计,抗冲剪承载力验算,剪力临界周界,第4章多层及高层房屋结构,4.2.2压型钢板组合楼盖设计,斜截面抗剪承载力验算（一个波距）,第4章多层及高层房屋结构,4.2.2压型钢板组合楼盖设计,承受局部荷载有效工作宽度bef,集中荷载分布的有效宽度,第4章多层及高层房屋结构,4.2.2压型钢板组合楼盖设计,承受局部荷载有效工作宽度bef,抗弯计算时,抗剪计算时,第4章多层及高层房屋结构,4.2.2压型钢板组合楼盖设计,组合梁混凝土翼板的有效宽度,组合梁设计翼板的计算厚度：h0或hc,第4章多层及高层房屋结构,4.2.2压型钢板组合楼盖设计,组合梁设计翼板的有效宽度,bce=b0+bc1+bc2,组合梁混凝土翼板的有效宽度,第4章多层及高层房屋结构,4.2.2压型钢板组合楼盖设计,弹性分析：将受压混凝土翼板折算成钢材荷载标准组合beq=bceE荷载准永久组合beq=bce(2E),组合梁弹性分析的换算截面,第4章多层及高层房屋结构,4.2.2压型钢板组合楼盖设计,正截面抗弯承载力计算的基本假定纵向钢筋和钢梁受拉侧的混凝土受压侧的混凝土,第4章多层及高层房屋结构,4.2.2压型钢板组合楼盖设计,钢梁板件的局部失稳要求,第4章多层及高层房屋结构,4.2.2压型钢板组合楼盖设计,组合梁的正截面受弯承载力验算正弯矩作用时，塑性中和轴在混凝土翼板内：,塑性中和轴在混凝土翼板内,第4章多层及高层房屋结构,4.2.2压型钢板组合楼盖设计,组合梁的正截面受弯承载力验算正弯矩作用时，塑性中和轴在钢梁截面内：,塑性中和轴在钢梁截面内,第4章多层及高层房屋结构,4.2.2压型钢板组合楼盖设计,组合梁的正截面受弯承载力验算负弯矩作用时：MMp+Asfsy(y3+y4/2),负弯矩时组合梁横截面抗弯承载力计算,第4章多层及高层房屋结构,4.2.2压型钢板组合楼盖设计,组合梁的受剪承载力验算：全部剪力由钢梁腹板承受Vhwtwfv,第4章多层及高层房屋结构,4.2.2压型钢板组合楼盖设计,组合梁栓钉连接件验算剪跨区,组合梁剪跨区段划分,第4章多层及高层房屋结构,4.2.2压型钢板组合楼盖设计,组合梁栓钉连接件验算栓钉连接件总数nn=V/Nvc正弯矩区剪跨段(图中剪跨段1，2和5)V=Af(塑性中和轴位于混凝土翼板内)V=bcehcfcm(塑性中和轴位于钢梁截面内)负弯矩区剪跨段(图中剪跨段3和4)V=Asfsy,第4章多层及高层房屋结构,4.2.2压型钢板组合楼盖设计,组合梁栓钉连接件验算栓钉分布,集中力作用时栓钉连接件的布置,第4章多层及高层房屋结构,4.3柱和支撑的设计,柱截面形式板件宽厚比,4.3.1框架柱设计概要,框架柱板件宽厚比,第4章多层及高层房屋结构,4.3.1框架柱设计概要,板件宽厚比,框架柱板件宽厚比,第4章多层及高层房屋结构,4.3.1框架柱设计概要,长细比多层(12层)框架柱在68度设防时不应大于120，9度设防时不应大于100。高层(12层)框架柱在设防烈度为6，7为120，8度为80，9度为60。,第4章多层及高层房屋结构,4.3.1框架柱设计概要,强柱弱梁计算Wpc(fycN/Ac)WpbfybJGJ99-98不验算的条件N0.6AcfGB50011规定不验算的条件（三者之一）柱所在楼层的受剪承载力比上一层高出25%；N0.4Acf；地震力加大一倍后组合的柱轴力下，柱作为轴心受压构件能保证稳定性,第4章多层及高层房屋结构,4.3.1框架柱设计概要,节点域的稳定性twc(h0b+h0c)/90(Mb1+Mb2)/VP(4/3)fv/RE纯框架柱的计算长度有侧移时无侧移时,第4章多层及高层房屋结构,4.3.2柱与梁的连接,连接形式：多为刚性连接,梁与柱的刚性连接,第4章多层及高层房屋结构,4.3.2柱与梁的连接,梁柱连接的地震裂缝,梁柱连接的地震裂缝,第4章多层及高层房屋结构,4.3.2柱与梁的连接,改进形式骨式连接梁端部加腋悬臂梁段,改进的节点构造,第4章多层及高层房屋结构,4.3.2柱与梁的连接,半刚性连接端板高强螺栓连接方式上、下角钢和高强螺栓方式,梁和柱的半刚性连接,第4章多层及高层房屋结构,4.3.3水平支撑布置,支撑类型横向水平支撑纵向水平支撑作用临时水平支撑永久水平支撑形式：平面桁架,第4章多层及高层房屋结构,4.3.3水平支撑布置,水平支撑布置,水平支撑布置,第4章多层及高层房屋结构,4.3.4竖向支撑设计,构成：贯通整个建筑物高度的平面桁架形式分类竖向中心支撑竖向偏心支撑布置一部分柱间布置横向或纵横两向布置可沿外墙布置，也可沿内墙布置,第4章多层及高层房屋结构,4.3.4竖向支撑设计,中心支撑形式,中心支撑类型,第4章多层及高层房屋结构,4.3.4竖向支撑设计,中心支撑长细比非抗震设防结构：受拉杆件300，受压杆件150抗震设防结构,中心支撑杆件长细比限值,第4章多层及高层房屋结构,4.3.4竖向支撑设计,板件宽厚比：6度抗震设防和非抗震设防：按钢结构设计规范GB50017抗震设防结构：,中心支撑杆件长细比限值,第4章多层及高层房屋结构,4.3.4竖向支撑设计,截面形式P-效应的附加效应附加弯曲效应人字形和V形支撑：楼面垂直荷载弹性压缩变形的附加压应力,第4章多层及高层房屋结构,4.3.4竖向支撑设计,支撑斜杆验算,第4章多层及高层房屋结构,4.3.4竖向支撑设计,中心支撑节点构造,中心支撑节点构造,第4章多层及高层房屋结构,4.3.4竖向支撑设计,偏心支撑形式特征长细比板件宽厚比至少一端与耗能梁段连接耗能梁段的局部稳定要求,第4章多层及高层房屋结构,4.3.4竖向支撑设计,偏心支撑框架,偏心支撑框架,第4章多层及高层房屋结构,4.3.4竖向支撑设计,耗能梁段的局部稳定性翼缘板宽厚比腹板高厚比,第4章多层及高层房屋结构,4.3.4竖向支撑设计,耗能梁段的塑性受剪承载力VpVp=0.58fyh0tw塑性受弯承载力MpMp=Wpfy受轴向力时的全塑性受弯承载力MpcMpc=Wp(fyN),当N0.15Af时：VVlc/REVlc为以下两式的较小值：,第4章多层及高层房屋结构,4.3.4竖向支撑设计,耗能梁段分类剪切屈服型弯曲屈服型宜设计成剪切屈服型,第4章多层及高层房屋结构,4.3.4竖向支撑设计,多遇地震下耗能梁段的强度校核腹板强度翼缘强度,第4章多层及高层房屋结构,4.3.4竖向支撑设计,偏心支撑斜杆的承载力计算,第4章多层及高层房屋结构,4.3.4竖向支撑设计,强柱弱梁Mc=min(2VpMc,comVlb，2MpcMc,comMlb)Nc=min(2VpNc,comVlb，2MpcNc,comMlb),第4章多层及高层房屋结构,4.3.4竖向支撑设计,偏心支撑构造,偏心支撑构造,第4章多层及高层房屋结构,4.4多高层房屋结构的分析和设计计算,竖向荷载风荷载地震荷载抗震设防类别抗震设计目标抗震设防原则,4.4.1荷载,第4章多层及高层房屋结构,4.4.1荷载,弹性设计谱,弹性设计谱,第4章多层及高层房屋结构,4.4.1荷载,计算方法底部剪力法振型分解反应谱法竖向地震作用时程分析法,第4章多层及高层房屋结构,4.4.2结构分析,计算模型的建立计算原则计算模型注意要点,第4章多层及高层房屋结构,4.4.2结构分析,静力分析方法矩阵位移法位移相等原则,第4章多层及高层房屋结构,4.4.2结构分析,多、高层框架近似分析方法分层法：竖向荷载作用的平面框架,分层法示意图,第4章多层及高层房屋结构,4.4.2结构分析,多、高层框架近似分析方法D值法：水平荷载作用反弯点法改进反弯点法（D值法）,第4章多层及高层房屋结构,4.4.2结构分析,稳定分析方法一阶弹性分析方法：计算长度法二阶弹性分析方法：放大系数法M=Mb+2Ms,第4章多层及高层房屋结构,4.4.2结构分析,地震作用分析方法基本原则第一阶段抗震设计计算方法底部剪力法振型分解反应谱法时程分析法第二阶段抗震设计计算方法时程分析法静力弹塑性方法,第4章多层及高层房屋结构,4.4.3结构设计