多高层钢结构设计第二章.ppt

第二章结构体系,2.1结构体系基本概念2.2多高层钢结构主要结构体系2.3结构布置的基本要求,2.1结构体系基本概念,一.多高层建筑钢结构的功能抵抗重力作用抵抗侧向力作用,（a）(b)(a)水平构件破坏（b）结构整体失稳,（a）（b）（c）（a）结构倾覆(b)结构整体弯曲或剪切破坏(c)结构侧向变形过大,多高层钢结构体系分类,2.2多高层钢结构主要结构体系,第1类框架结构体系钢结构框架梁柱连接可分为三类：（1）刚性连接梁柱间无相对转动，连接能承受弯矩。（2）铰支连接梁柱间有相对转动，连接不能承受弯矩。（3）半刚性连接梁柱间有相对转动，连接能承受弯矩。,（a）刚性连接（b）铰支连接（c）半刚性连接钢框架梁柱连接的受力与变形,欧洲规范EC3的梁柱连接分类方法,刚接,半刚接,铰接,半刚性连接,刚接,刚接框架的变形特征,由外部剪力引起的力和变形,由外部倾覆力矩引起的力和变形,在水平力作用下，刚接框架的侧移由两部分构成。第一部分侧移由结构倾覆力矩造成柱拉压变形而导致结构整体弯曲引起,第二部分侧移由结构剪力造成的梁柱受弯而引起,一般框架整体弯曲侧移分量小于总侧移的1020。,框架结构的剪切侧移及其组成,第2类框架支撑体系1、中心支撑框架2、偏心支撑框架3、钢框架混凝土墙（筒）混合结构4、伸臂及带状桁架5、错列桁架,中心支撑框架,支撑的布置,典型中心支撑形式及抗侧力传力路径,(a)(b)(c)(d)(e)（a）单斜杆支撑（b）X形支撑（c）人字支撑（d）V型支撑（e）K型支撑,支撑系统的变形,（a）弯曲变形(b)剪切变形(c)组合变形,中心支撑框架结构的变形,(a)中心支撑框架(b)中心支撑框架的变形,偏心支撑框架,在中小地震下，所有构件弹性工作，这时支撑提供主要抗侧力刚度，其工作性能与中心支撑相似；在大地震作用下，保证支撑不发生受压屈曲，而让偏心梁段屈服消耗地震能量，其工作性能与纯框架相似。,工作原理：,钢框架混凝土剪力墙（芯筒）,典型混合结构,（a）弯曲变形（b）剪切变形（c）组合变形剪力墙的变形,SteelFrameConcreteTubeStructureShanghaiFudongShipyardOfficeBuilding,(30F,99m),Structuralsystemsoftallsteelbuildings,伸臂及带状桁架结构,(a)无伸臂桁架(b)有伸臂桁架伸臂桁架结构的工作原理,有伸臂及带状桁架的结构,带伸臂桁架的框架剪力墙结构,（a）无伸臂桁架(b)有伸臂桁架有无伸臂桁架的支撑框架结构侧移变形对比,FramewithBrace/ShearWallStructureShanghaiJinJiangHotel,(44F,153m)Totalsteelconsumption8500ton,Steelplateshearwallincoretube,Kbraceincoretube,OutriggerTruss,23F,Structuralsystemsoftallsteelbuildings,错列桁架结构,错列桁架结构侧向力传递路径,错列桁架透视图,第3类筒体结构体系,1.框筒结构2.束筒结构3.筒中筒结构,框筒结构,束筒结构,筒中筒结构,(a)内钢框筒（b）内混凝土芯筒,CompositeFrame-CompositeCoreTubeBeijingInternationalTradeCenterIII,74F,330m,Structuralsystemsoftallsteelbuildings,GridTubeStructureGuangzhouZhujiangWesternTower,(103F，432m)Exterior:CFTskewedgridtubeInterior:bracedframe(67Fabove)RCcoretube(67Fbelow),Structuralsystemsoftallsteelbuildings,第4类巨型结构体系,巨型框架结构巨型支撑结构,MegastructureBeijingTVCentre,(41F，236.4m)Totalsteelconsumption35000ton,L-shapedcompositecolumn,MegaTruss,SecondaryFrame,Structuralsystemsoftallsteelbuildings,MegaSteelFrame-RCCoreTubeShanghaiWorldFinancialCenter,101F,492m,Structuralsystemsoftallsteelbuildings,2.3结构布置的基本要求,一.结构平面布置1.建筑平面简单规则,简单规则的建筑平面,2.平面突出应满足限制要求,左表中的尺寸,L,的限值,3.避免平面不规则结构,平面不规则结构类型,4.一般可不设防震缝与温度伸缩缝。当结构特别不规则时，设防震缝：,(1)框架体系高度15m缝宽=105mm高度15m每增高5m(6度）4m(7度）3m(8度）2m(9度）缝宽=105+30mm(