第十章多层及高层房屋

1、第十章 多层及高层房屋结构第一节 多、高层房屋结构的组成 概念：多层和高层房屋建筑之间并没有严格的界线。根据房屋建筑的荷载特点及其力学行为，尤其是对地震荷载的反应，大致可以12层(高度约40m)为界。一、多高层房屋结构的类别一、多高层房屋结构的类别 多、高层房屋钢结构，侧多、高层房屋钢结构，侧向荷载效应的影响处于突出向荷载效应的影响处于突出地位，此为其建筑和结构设地位，此为其建筑和结构设计的特点所在。计的特点所在。 依据抵抗侧向荷载作用的依据抵抗侧向荷载作用的功效分框架结构、框剪结构、功效分框架结构、框剪结构、筒体结构等三类。筒体结构等三类。 1、框架结构：是最早用于高层建筑的结构类型，柱距宜

2、控制在69m，次梁间距一般取34m。优点：平面布置较灵活，刚度分布均匀，延性较大，自振周期较长，对地震作用不敏感；缺点：侧向刚度一般小，常在30层以下较经济；实例：美国休斯敦印第安纳广场大厦，高121m，29层，平面尺寸为43.743.7m，柱距约7.6m。2、框剪结构：在框架结构上设置适当的支撑或剪力墙（或二者同时设），就构成框剪结构。这种结构体系可用于不超过4060m的高层建筑。剪力墙即可以是钢筋混凝土结构，也可以是钢板结构。使用前者需采取一些构造措施，以避免地震时可能产生的应力集中破坏。后者可取89mm钢板制成，研究表明，在侧向刚度相同时，钢板剪力墙的框剪结构比框架结构用钢量少。实例：上

3、海锦江饭店分馆就采用了带支撑和钢板剪力墙的框剪结构。高153m，地上43层，平面尺寸32m32m，柱距8m。3、框筒结构适用于90层以上的超高层建筑。不设抗剪结构而将最外层框架柱加密（柱距常3m），并用深梁将其相互刚接，使外层框架在侧向荷载作用下，具有悬臂箱形梁的力学行为，这种由框架形成的筒体结构称为框筒结构。为避免严重的剪力滞后造成角柱的轴力过大，常采用两个措施：其一：控制框筒平面的长宽比不宜过大（框筒迎风面的长度超过45m时筒体效果显著降低）；其二：加大框筒梁和柱的线刚度之比。实例：原美国纽约世贸中心大厦，110层，高411m，平面为由240根柱子组成的正方形，柱距1.02m；内筒由中央电

4、梯井的47根柱子组成；阵风作用下实测屋顶最大横向位移0.46，理论值为1.02m，约为高度的1/950。4、束筒结构各筒体之间共用筒壁的一束筒状结构组成，可以减缓框筒结构的剪力滞效应。优点：可较灵活地组成平面形式，个筒体在不同高度中止时可获得丰富的立面造型；筒体不仅可用上述密柱深梁的钢结构形成，原则上亦可用钢筋混凝土筒体，后者常作内筒出现。5、其他结构悬挂结构；桁架筒体结构（大型支撑体系）实例：香港中国银行大厦，高310m，70层，四根角柱为H型钢与混凝土的组合结构。二、结构布置提要 1、平面布置为了减少风压作用，多高层房屋应首选由光滑曲线构成的凸平面形式，以减小风载体型系数；尽可能地采用中心

5、对称或双轴对称的平面形式，以减小或避免在风荷载作用下的扭转振动；避免以狭长形作平面形式，这种形状在风荷载作用下会产生严重的剪切滞后现象；当框筒结构采用矩形平面形式时，应控制其平面长度比小于1.5，不能满足时，宜采用束筒结构；需抗震设防时，平面尺寸关系应符合下表的要求，表中相应尺寸的几何意义见下图。2、结构竖向布置抗震设防的高层建筑钢结构，在结构的竖向布置上尽量避免为竖向不规则结构；抗震设防的框架支撑结构中，支撑宜连续布置。除底部楼层和外伸刚臂所在楼层外，支撑的形式和布置在竖向宜一致。多高层房屋的横向刚度、风振加速度还和其高宽比有关，一般认为高宽比超过8时，结构效能不佳；高层建筑基础埋置较深，敷

6、设地下室不仅起到补偿基础的作用，而且有利于增大结构抗侧倾的能力，因此高层钢结构宜设地下室。第二节 楼盖的布置方案和设计一、楼盖布置原则和方案方案选择要满足：建筑设计要求，如楼盖厚度；较小自重；便于施工；有足够的刚度。常用于多高层建筑的楼板有：现浇钢筋混凝土楼板；预制楼板表面做刚性面层（厚度不小于50mm，混凝土强度不低于C20，层内钢筋网不小于6200）；压型钢板组合楼板。梁系布置：一般以框架梁为主梁，次梁以主梁为支承，间距小于主梁；次梁布置方式：等跨等间距布置和等跨不等间距布置。梁系布置应考虑的因素：钢梁的间距要与上腹楼板类型相协调，尽量取在楼板的经济跨度内；例如对于压型钢板组合楼板，其适用

7、范围为1.54.0m，而经济跨度范围为23m。钢梁将竖向抗侧力构件连成整体，形成空间体系。为充分发挥整体空间作用，主梁应与竖向抗侧力构件直接相连；就竖向构件而言，其纵横两个方向均应有主梁与之相连，以保证两个方向的长细比不致相差悬殊。抗倾覆要求竖向构件、尤其是外层竖向构件应具有较大的竖向荷载，梁系布置应能使尽量多的楼面重力荷载份额传递到这些构件。主次梁连接及开洞要求：主次梁连接一般保持主、次梁上翼缘齐平而用高强螺栓将次梁连接于主梁的腹板。主梁和次梁的连接宜采用简支连接，即仅将次梁的腹板与主梁的加劲肋或连接用角钢用高强螺栓连接，其传递荷载为次梁的梁端剪力，并考虑连接偏心引起的附加弯矩，可不考虑主梁

8、扭转。必要时也可采用刚接。二、压型钢板组合楼盖的设计 压型钢板组合楼盖不仅结构性能较好，施工方便，而且经济效益好。从20世纪70年代开始，在高层钢结构中得到广泛应用。组合楼板一般以板肋平行于主梁的方式布置于次梁上，如果不设次梁，则以板肋垂直于主梁的方式布置于主梁上。搁置楼板的钢梁上翼缘通长设置抗剪连接件，以保证楼板和钢梁之间可靠地传递水平剪力，常见的抗剪连接件是栓钉。抗剪连接件的承载力不仅与其本身的材质及型号有关，且和混凝土的等级品种等有关。小值与屈服强度之比。为栓钉材料抗拉强度最设计值；为栓钉钢材的抗拉强度设计值；为混凝土轴心抗压强度为混凝土弹性模量；为栓钉杆截面面积；且力设计值：栓钉连接件

9、的受剪承载ffEAfANfEANccststcVccstcV7 . 043. 0位于梁负弯矩区的栓钉，周围混凝土对其约束的程度不如受压区，按上式算得的栓钉受剪承载力设计值应予折减：位于连续梁中间支座上负弯矩段时，取折减系数为0.9；位于悬臂梁负弯矩段时，取折减系数0.8；上式是针对直接焊在梁翼缘上的栓钉得出的，当混凝土板和梁翼缘之间有压型钢板时，NVc还需折减：当压型钢板肋与钢梁平行时，应乘折减系数：当压型钢板肋与钢梁垂直时，应乘折减系数：b为混凝土凸肋（压型钢板波槽）的平均宽度，但当肋的上部宽度小于下部宽度时，改取上部宽度；hp为压型钢板高度；hs为栓钉焊接后的高度，但不应大于hp+75mm

10、；n0为组合梁截面上一个肋板中配置的栓钉总数，当大于3时仍取3；2/6 . 0ppshhhb0 . 1/85. 020且ppshhhn压型钢板与混凝土之间水平剪力传递的四种形式：依靠压型钢板的纵向波槽；依靠压型钢板的压痕、小洞或冲成的不闭合的孔眼；依靠压型钢板上焊接的横向钢筋；依靠设置于端部的锚固体在任何情况下都应设置； 压型钢板组合楼盖的设计包括组合楼板和组合梁的设计。1、组合楼板的设计依据是否考虑压型钢板对组合楼板承载力贡献而将其分为组合板和非组合板。如果压型钢板的跨中挠度W0大于20mm时，确定混凝土自重应考虑挠曲效应，在全跨增加混凝土厚度0.7W0或增设临时支撑。(1)施工阶段 应对作

11、为浇注混凝土底模的压型钢板进行强度和变形验算，所承受的永久荷载包括压型钢板、钢筋和混凝土的自重；可变荷载包括施工荷载和附加荷载。当有过量冲击、混凝土堆放、管线和泵的荷载时，应增加附加荷载。验算采用弹性方法，力学模型为在施工阶段荷载作用下绕xx轴弯曲的单向板。如果验算不满足要求，可加临时支护以减小板跨加以验算。 (2)使用阶段 对于非组合板，压型钢板仅作为模板使用，不考虑其承载作用，可按常规钢筋混凝土楼板设计。这时应在压型钢板波槽内设置钢筋，并进行相应计算。目前在高层钢结构中，大多是将压型钢板作为非组合板使用的，在这种情形，因无须为其作防火保护层，实践证明造价较经济。应对组合板在永久荷载和使用阶

12、段的可变荷载作用下的强度和变形进行验算。变形验算的力学模型取为单向弯曲简支板。承载力验算的力学模型依压型钢板上混凝土的厚薄而分别取双向弯曲板或单向弯曲板。强度计算包括：正截面抗弯承载力、抗冲剪承载力和斜截面抗剪承载力。、板厚100mm时：A、正弯矩计算的力学模型为承受全部荷载的单向弯曲简支板；B、负弯矩计算的力学模型为承受全部荷载的单向弯曲固支板；、板厚100mm时：A、0.5e2.0时，力学模型为双向弯曲板；B、e0.5或e2.0时，力学模型为单向弯曲板；elx/ly；lx、ly为组合板顺肋方向和垂直肋方向的跨度；（Ix/Iy）1/4， Ix、Iy为组合板顺肋方向和垂直肋方向的截面贯性矩，计

13、算Iy时只考虑压型钢板顶面以上的混凝土计算厚度hc。 截面内。塑性中和轴在压型钢板截面；钢板顶面以上的混凝土塑性中和轴在压型当力验算组合板正截面抗弯承载2218 . 08 . 0pppccmccmppcmfyAbyhfbhffAxbyfMa离；钢板截面应力合力的距区混凝土板截面和压型应力合力分别至受压为压型钢板受拉区截面、；型钢板波距内截面面积为塑性中和轴以上的压凝土厚度；为压型钢板顶面以上混设计值；为混凝土弯曲抗压强度强度设计值；为压型钢板钢材的抗拉面面积；为压型钢板波距内的截为压型钢板的波距；应力合力的距离；力至混凝土受压区截面为压型钢板截面应力合为组合板有效高度；，时取当为组合板受压区高

14、度，上式中：2120000; 2/55. 055. 0,/pppccmpppcmpyyAhffAbxhyyhhhxbffAxx 设计值。为混凝土轴心抗拉强度为临界周边长度；应满足冲切力组合板在集中荷载下的组合板冲剪承载力验算tcrccrtfuhufVVb6 . 011 dcffppfefppfefppfefeftininhhbbllllbbbllllbbllllbbabbhfVVc2/)3/4;/2)07. 011110，抗剪计算时连续板简支板抗弯计算时的计算值：宽度不得大于下列公式进行计算，但有效工作度时，亦可取有效工作宽当组合板承受局部荷载应满足面最大剪力设计值组合板一个波距内斜截力验算组

15、合板斜截面抗剪承载为地板饰面层厚度；混凝土计算厚度；为压型钢板顶面以上的为荷载宽度；的分布宽度；为集中荷载在组合板中较近支座的距离；为荷载作用点到组合板为组合板跨度；式中：dcffphhbbll12、组合梁的设计具有普通钢筋混凝土翼板的组合梁，其翼板的计算厚度应取原厚度h0；带压型钢板的混凝土翼板的计算厚度，取压型钢板顶面以上混凝土厚度hc 。组合梁的混凝土翼板的有效宽度bce按钢结构设计规范计算：b0为钢梁上翼缘宽度；bc1、bc2为各取梁跨度l的1/6和翼缘板厚度hc的6倍中的较小值。另外bc1尚不应超过混凝土翼板实际外伸长度S1，bc2不应超过净距S0的一半；对于中间梁，bc1=bc2。

16、210cccebbbb组合梁作弹性分析时，应将受压混凝土翼板的有效宽度bce折算成与钢材等效的换算宽度beq，构成单质的换算截面。其换算公式如下：（a）荷载标准组合：（b）荷载准永久组合：其中E为钢材弹性模量与混凝土弹性模量的比值。EceeqEceeqbbbb2/建立组合梁的正截面抗弯承载力计算公式时假定：在混凝土翼板的有效宽度内，纵向钢筋和钢梁受拉及受压应力均达到强度设计值；塑性中和轴受拉侧的混凝土强度设计值可忽略不计；塑性中和轴受压侧的混凝土截面均匀受压，并达到弯曲抗压强度设计值。满足上述条件最核心的问题是保证截面要具备足够的塑性最核心的问题是保证截面要具备足够的塑性发展能力，尤其要避免因

17、钢梁板件的局部失稳而导致过发展能力，尤其要避免因钢梁板件的局部失稳而导致过早丧失抗弯承载力早丧失抗弯承载力。显然，这一点对于连续组合梁的塑性设计更具有决定性意义。有鉴于此，必须对钢梁板件的局部稳定有更严格的要求。组合梁的正截面受弯承载力验算：验算公式在正弯矩作用时是区分塑性中和轴是否在钢梁截面内给出的：正弯矩作用时 内。塑性中和轴在钢梁截面当压翼板内；塑性中和轴在混凝土受当力验算组合板正截面抗弯承载ceccmccmccececcmcmcebhfAffyAyfhbbhfAfyxfbMa1设计值；为混凝土弯曲抗压强度值；为钢梁钢材的强度设计，为钢梁受压区截面面积为钢梁截面面积；度；为混凝土翼板的有

18、效宽合力之间的距离；应力合力至钢梁受压区截面为钢梁受拉区截面应力的距离；混凝土受压区应力合力为钢梁截面应力合力至距离，轴至混凝土翼板顶面的为组合梁截面塑性中和上式中：cmcmccecccecmceffffhbAAAAbyyffbAfxx;/5 . 0;/1 2/43yyfAMMbsysp负弯矩作用时值；为钢钢筋抗拉强度设计；曲承载力，取为钢梁截面的全塑性弯钢筋截面面积；为翼板有效宽度范围内至腹板上边缘的距离；等于钢梁塑性中和轴内时，可取当该中和轴在钢梁翼缘钢梁腹板内时，当组合梁塑性中和轴在；钢梁塑性中和轴的距离为组合梁塑性中和轴至离；组合梁塑性中和轴的距为纵向钢筋截面形心至上式中：syppps

19、wsysffWMMAyftfAyyy4443;2/组合梁的受剪承载力验算认为全部剪力由钢梁腹板承受：Vhwtwfv其中：hw、tw分别为梁腹板的高度和厚度；fv为塑性设计时钢梁钢材的抗剪强度设计值；组合梁栓钉连接件验算沿组合梁跨长以支座点、弯矩极值点和零点为界限，将梁划分为若干剪跨区每个剪跨区内所应配置的栓钉连接总数n依下式计算：nV/NVC其中V为剪跨区内混凝土与钢梁叠合面上的纵向剪力，按下列原则计算：（a）正弯矩区剪跨段（剪跨段1、2、5）：VAf（塑性中和轴位于混凝土翼板内）Vbcehcfcm （塑性中和轴位于钢梁截面内）（b）负弯矩区剪跨段（剪跨段3、4）VAsfsy三、组合梁和组合板

20、的构造要求 支承长度：组合板中的压型钢板在钢梁上的支承长度不应小于50mm；在砌体上的支承长度不应小于75mm。厚度：组合板的总厚度不应小于90mm，压型钢板顶面以上的混凝土厚度不应小于50mm，此外尚应符合楼板防火保护层厚度的规定；组合板用的压型钢板应采用镀锌钢板，其镀锌层厚度应满足在使用期间不致锈损的要求；用于组合板的压型钢板净厚度(不包括镀锌层或饰面层厚度)不应小于0.75mm，仅作模板的压型钢板厚度不小于0.5mm，浇注混凝土的波槽平均宽度不应小于50mm；当在槽内设置栓钉连接件时，压型钢板总高度不应大于80mm。配筋：组合板在下列情况之一时应配置钢筋：(a)为组合板提供储备承载力时应

21、配置钢筋；(b)在连续组合板或悬臂组合板的负弯矩区配置连续钢筋；(c)在集中荷载区段和孔洞周围配置分布钢筋；(d)改善防火效果的受拉钢筋； (e)在压型钢板上翼缘焊接横向钢筋，应配置在剪跨区段内，其间距宜为150300mm。 连续组合梁或组合板在中间支座负弯矩区的上部纵向钢筋，应伸过梁的反弯点，并应留出锚固长度和弯钩。 下部纵向钢筋在支座处应连续配置，不得中断。抗裂钢筋：当连续组合板按简支板设计时，抗裂钢筋的截面不应小于混凝土截面的0.2;抗裂钢筋从支承边缘算起的长度，不应小于跨度的1/6，且应与不少于5支分布钢筋相交;抗裂钢筋最小直径应为4mm，最大间距应为150mm;顺肋方向抗裂钢筋的保护

22、层厚度为20mm。与抗裂钢筋垂直分布的钢筋直径，不应小于抗裂钢筋直径的2/3，其间距不应大于抗裂钢筋间距的1.5倍。组合板在集中荷载作用处，应设置横向钢筋（垂直于肋），其截面面积不应小于压型钢板顶面以上混凝土板截面面积的0.2，其延伸宽度不应小于板的有效工作宽度。组合梁截面高度不宜超过钢梁截面高度的2.5倍；混凝土板托高度不宜超过翼缘板厚度的1.5倍；托板的顶面宽度不宜小于钢梁上翼缘宽度与1.5倍混凝土板托高度之和；当组合梁为边梁时，其混凝土翼板的伸出长度要满足下图的要求。组合梁抗剪连接件，必须与钢梁焊接，其设置应符合下列规定：(a)(a)栓钉连接件钉头下表面或槽钢连接件上翼缘下表栓钉连接件钉

23、头下表面或槽钢连接件上翼缘下表面宜高出翼板底部钢筋顶面面宜高出翼板底部钢筋顶面30mm30mm； (b)(b)连接件的最大间距不应大于混凝土翼板厚度的连接件的最大间距不应大于混凝土翼板厚度的4 4倍，且不大于倍，且不大于400mm400mm；(c)(c)连接件的外侧边缘与钢梁翼缘边缘之间的距离不连接件的外侧边缘与钢梁翼缘边缘之间的距离不应小于应小于20mm20mm；(d)(d)连接件的外侧边缘至混凝土翼板边缘之间的距离连接件的外侧边缘至混凝土翼板边缘之间的距离不应小于不应小于100mm100mm；(e)(e)连接件顶面的混凝土保护层厚度不应小于连接件顶面的混凝土保护层厚度不应小于15mm15m

24、m。连接件是栓钉时，尚应符合下列规定：(a)当栓钉位置不正对钢梁腹板时，如钢梁翼缘承受拉力，则栓钉直径不应大于钢梁上翼缘厚度的1.5倍；如钢梁上翼缘不承受拉力，则栓钉直径不应大于钢梁上翼缘厚度的2.5倍； (b)栓钉长度不应小于其杆径的4倍；(c)栓钉沿梁轴线方向的间距不应小于杆径的6倍；垂直于梁轴线方向的间距不应小于杆径的4倍；(d)用压型钢板作底模的组合梁，栓钉直径不宜大于19mm，混凝土凸肋宽度不应小于栓钉杆直径的2.5倍，栓钉高度hd应符合（he+30） hd（he+75）的要求，其中he是混凝土凸肋的高度；第三节 柱和支撑的设计一、框架柱设计概要截面形式：箱形、焊接工字形、H型钢、圆

25、管等。H型钢柱应用最广，这是因为H型钢具有截面经济合理、规格尺寸多、加工量少及便于连接等优点。焊接箱形截面的优点是关于两个主轴的刚度可以做得相等，缺点是加工量大。如果采用钢管混凝土的组合柱，将大幅度提高管状柱的承载力，并提高防火性能。轧制型钢虽然比较经济，但采用厚度更大的焊接工字形截面，可显著改善结构效能。由此节约下来的钢材价值要大于焊接截面的额外制造费用。 初步设计：框架柱按粗略设计轴力N放大1.2倍来初选柱截面尺寸；变截面柱大致按每3至4层作一次截面变化。为满足强柱弱梁的设计要求，使塑性铰出现在梁端而不是柱端，抗震设防的柱在任一节点处，柱截面的塑性抵抗矩和梁截面的塑性抵抗矩宜满足：ybpb

26、cycpcfWANfW/；度时可取，度时可取，度时可取场地和度类层的钢框架，为强柱系数，超过为柱的截面面积；得出的柱轴力；为按多遇地震作用组合服强度；分别为柱和梁钢材的屈、矩；柱和梁的截面塑性抵抗于节点的分别为计算平面内交汇、上式中：5 . 1905. 180 . 1766cybycpbpcANffWWJGJ9998规程则允许以式N0.6Acf限值柱轴压比来代替上式。构造：梁柱连接处，柱腹板上应设置与梁上下翼缘相对应的加劲肋； 强震作用下为使梁柱节点域不致失稳，以利吸收地震能量，按7度及以上抗震设防时，工字型截面柱和箱形截面柱腹板在节点域范围的稳定性应满足：度。梁腹板高度和柱腹板高板厚度，分别

27、为柱在节点域的腹、其中：ocobwcocobwchhthht90/二、柱与梁的连接1、刚性连接完全焊接；完全栓接；栓焊混合。构造要求：、在完全焊接情形，梁翼缘与柱翼缘间应采用全熔透坡口焊缝，并按规定设置衬板，对于8度乙类和9度建筑，应检验v形切口的冲击韧性；、当框架梁端垂直于工字形柱腹板时，柱在梁翼缘对应位置设置横向加劲肋，且加劲肋厚度不应小于梁翼缘厚度；、在完全栓接和栓焊混合情形，所有的螺栓都采用高强度螺栓摩擦型连接；、当梁翼缘提供的塑性截面模量小于梁全截面塑性截面模量的70时，梁腹板与柱的连接螺栓不得少于两列；当计算只需一列时，仍应布置两列，且此时螺栓总数不得小于计算值的1.5倍。刚性连接

28、节点的改进：1994年美国Northridge地震后发现全焊接连接及梁翼缘对焊、腹板栓接于柱的方案，出现了不少裂缝。裂缝大多起源于梁下翼缘和柱的连接焊缝边缘外，并向柱内延伸。鉴于焊接用衬板和柱翼缘间的缝隙相当于初始裂纹，最好在焊后将衬板除去并补焊翼缘坡口焊的焊根。如果焊后不除去衬板，则下翼缘焊缝的衬板应有足够的角焊缝消除间隙。同时，腹板端部扇形切角的尺寸不宜过小，以免影响剖口焊缝因不易施焊而降低质量。节点设计方面的改进办法：把梁翼缘局部削弱，形成骨形连接，使塑性铰从梁端外移；在梁端部加腋，使塑性铰外移；把梁的短段在工厂和柱焊接，以保证焊接质量，短段和梁的主段在工地拼接，可以全部用高强螺栓连接，

29、或栓焊混合。2、柔性连接多层框架中可由部分梁和柱刚性连接组成抗侧力结构，而另一部分梁铰接于柱，这些柱只承受竖向荷载。设有足够支撑的非地震区多层框架原则上可全部采用柔性连接，右图是一些典型的柔性连接，包括用连接角钢、端板和支托三种方式。 3、半刚性连接多层框架靠梁柱组成的刚架体系来提供对水平荷载的抵抗是比较经济的。层数不多或水平力不大的建筑，梁与柱可以做成半刚性连接。这种连接在水平荷载作用下起刚性节点的作用，而在竖向荷载作用下可以看作梁简支于柱。显然，半刚性连接必须有抵抗弯矩的能力，但无需像刚性连接那么大。下图是一些典型的半刚性连接。三、水平支撑布置 所谓水平支撑，是指设置于同一水平面内的支撑的

30、总称，包括横向水平支撑和纵向水平支撑。高层建筑中，水平支撑分为两种：为了建造和安装的安全而设置的临时水平支撑，其在施工完毕后拆除；永久水平支撑，通常在水平构件（楼盖、屋盖）不能构成水平刚度大的隔板时设置。 若左图在楼盖水平刚度不足时的一种水平支撑布置方案，围绕楼梯间设置了纵向和横向垂直支撑，同时设置了纵向和横向水平支撑，它们都是平面桁架。四、竖向支撑设计高层钢结构中的竖向支撑通常呈贯通整个建筑物高度的平面桁架形式，它是通过在两根柱构件间设置一系列斜腹杆构成的。分为： 竖向中心支撑：斜腹杆都连接于梁柱节点； 竖向偏心支撑布置原则：竖向支撑既可以在建筑物纵向的一部分柱间布置，也可以在横向或纵横向两

31、向布置；平面上既可沿外墙布置，也可沿内墙布置。1、中心支撑 十字交叉斜杆单斜杆：当采用只能受拉的单斜杆体系时，应同时设置不同倾斜方向的两组单斜杆。人字形斜杆（或V形斜杆）K形斜杆（在地震作用下，斜杆的屈曲或屈服引起的较大侧向变形，可能引发柱提前丧失承载力而倒塌，因此抗震设防的结构不得采用K形斜杆体系）杆件构造要求：支撑斜杆宜采用双轴对称截面；当采用单轴对称截面时，应采取防止绕对称轴屈曲的构造措施；结构抗震设防烈度不小于7度时，不宜采用双角钢组合T形截面；按7度及以上抗震设防的结构，当支撑为填板连接的双肢组合构件时，肢件在填板间的长细比不应大于构件最大长细比的1/2且不应大于40。高层钢结构在水

32、平荷载作用下变形较大，须考虑P效应。抗震设防结构中的支撑杆件长细比不宜大于表4.7的限值。2、偏心支撑 形式：门架式、单斜杆式、人字式、V字式。特征：支撑斜杆不交于梁柱节点，有精心设计的耗能梁端； 位于支撑斜杆与梁柱节点（或支撑斜杆）之间的耗能梁端，一般比支撑斜杆的承载力低，同时具有在重复荷载作用下良好的塑性变形能力。在正常的荷载状态下，偏心支撑框架具有足够的水平刚度； 在遭遇强烈地震作用时，耗能梁段首先屈服吸收能量，有效地控制了作用于支撑斜杆上的荷载份额，使其不丧失承载力，从而保证整个结构不会坍塌。第四节 多、高层房屋结构的分析和设计计算一、荷载 1、竖向荷载：按GB500092011采用。

33、 层数较少的多层建筑应考虑活荷载的不利分布。高层建筑可不考虑活荷载的不利分布，计算构件效应时，楼面及屋面竖向荷载可仅考虑各跨满载的情况，从而简化计算。对施工中所采用的附墙塔、爬塔等起重机械或其他设备，可能对结构有较大影响，应根据具体情况进行施工阶段验算。2、风荷载 重现期：一般可取50年或较大一点，对重要和特殊建筑，重现期可取100年，即基本风压放大1.1倍。 下面三种情况宜通过边界层风洞试验确定风荷载：邻近有高层建筑相互干扰时；高度超过200m的建筑物；周围环境复杂、体型无资料可以借鉴、外形极不规则。当高层建筑顶部有小体型的突出部分时，设计应考虑鞭梢效应。3、地震荷载抗震设防类别有：甲类：重

34、大建筑工程和地震时可能发生严重次生灾害；乙类：地震时使用功能不能中断或需尽快恢复的建筑；丙类：除甲、乙、丁外的一般建筑；丁类：抗震属于次要性的建筑；抗震设防目标：即“三水准”小震不坏，中震可修，大震不倒。两阶段抗震计算：进行多遇地震作用阶段的抗震计算，即承载力验算；进行罕遇地震作用阶段的抗震计算，即弹塑性变形验算。作多遇地震作用的抗震计算时，要求：(a)通常情况下，应在结构的两个主轴方向分别计入水平地震作用，各方向的水平地震作用应全部由该方向的抗侧力构件承担；(b)当有斜交抗侧力构件时，宜分别计入各抗侧力构件方向的水平地震作用； (c)质量和刚度明显不均匀、不对称的结构，应计入水平地震作用的扭转影响； (d)按9度抗震设防的高层建筑钢结构，或者按8度和9度抗震设防的大跨度和长悬臂构件，应计入竖向地震作用。地震作用计算方法：底部剪力法；振型分解反