高层建筑钢结构(讲稿)2

1、高层建筑钢结构 内容1、概述2、设计原则 8、结构计算方法4、抗重力体系 5、抗侧力体系 6、楼板 设计7、连接设计3、钢材及连接材料 第二部分 高层建筑钢结构设计原则高层建筑钢结构设计三个阶段扩初设计阶段 方案设计阶段 施工图设计阶段 方案设计阶段 地位最重要的方案设计阶段 内容平面形状 房屋形状的确定立面形状 高度高宽比结构体系的选择结构布置场地的选择结构平面布置结构竖向布置主要介绍上述内容的确定原则具体内容平面形状 立面形状 高度高宽比结构体系的选择（以后介绍）场地的选择结构平面布置结构竖向布置结合中国规范简称 高钢规程 一、房屋平面形状 原则 1 宜采用双轴对称的简单规则平面圆形、方形

2、、六边形、八边形、椭圆形原因A、防止在风载作用下，荷载中心与刚度中心不重合，产 生扭矩，从而降低结构承载能力，且使居者感到不适。 B、防止在地震作用下，结构质量中心与刚度中心不重合， 产生扭矩，从而加重地震灾害。 原则 房屋平面形状应采用风荷载对其影响较小的形状，最好是流线型的圆形椭圆形切边的矩形其风载体型系数与矩形相比降低30%台北101大厦2003年10月17日竣工，508m，101层，高度世界第一正方形平面佩特纳斯大厦混凝土外筒直径4633m，高强钢筋混凝土内筒22.822.98m 马来西亚，吉隆坡452m, 95层， 1996年竣工世界贸易中心63.5m方形平面 美国，纽约411m,

3、110层， 1973年竣工金茂大厦八边形平面 中国，上海4m, 层， 19年竣工国际金融中心中国，香港4m, 层， 年竣工八边形平面迪拜塔竣工后已更名为哈利法塔，2004年9月21日动工，是目前世界第一高楼与建筑。2高度828米，162层。2010年1月4日竣工。原则 若根据建筑要求需采用不规则平面形状，则尺寸应受到一定程度的限制。否则，应进行精确的抗震计算和分析。 原因防止在风载和地震作用下，荷载中心与刚度中心不重合，产生扭矩A、不满足 下列要求不规则平面形状 B、任意一层的偏心率 0.15高钢规程附录2C、结构平面形状有凹角，凹角的伸出部分在一个方向的长度， 超过该方向建筑总尺寸的25%D

4、、楼面不连续或刚度突变，包括开洞面积超过该层总面积的50%E、抗水平力构件既不平行于又不对称于抗侧力体系的两个互相垂直的主轴中央电视台主楼含两栋分别为52层、高234米和44层、高194米的塔楼，并由14层、56米高，重1.8万吨的悬臂钢结构连接，总建筑面积47.3万平方米。 原则 4 防震缝的设置 设置条件1、若房屋形状复杂，且无条件进行精确抗震分析时，可设 2、若房屋长度太大，须设深缩缝时，则应设置 3、若房屋两部分之间质量相差悬殊，或有较大错层，或两部分 基础类型不同，沉降不同，需设沉降缝时 4、裙房和主楼之间应根据情况确定 设置原则1、伸缩缝、沉降缝均应满足抗震缝要求 2、防震缝宽度应

5、根据规范确定 3、防震缝应沿房屋高度方向通长设置。若不作为沉降缝，则基 础可不分开二、房屋立面形状 原则 1 尽量采用简单且沿高度变化均匀的形状。否则将使结构质量和刚度突变，对抗震极为不利 采用平面尺寸沿高度方向巨变的形状或倒梯形立面。矩形、梯形、三角形、避免后果原则 2 使建筑物外柱内倾,形成锥状体型或平面逐渐收进,形成收进式阶梯型立面。原因锥状体型上部迎风面积小,可以减少上部结构所受风荷载减少风荷载引起的倾覆力矩，增加房屋的稳定性减少侧移三个好处数据40层楼房，外柱内倾8%,顶层侧移可减少50%。San Francisco, California, USATime 1969 - 1972M

6、aterials: reinforced concrete steelHeight 260 m number of floors (above ground) 48Transamerica Pyramid (泛美大厦）Transamerica Pyramid (泛美大厦）First National Bank of Chicago (芝加哥第一国家银行) 世界上最高的银行大楼，共60层，260米，于1969年建成。 原则 对于竖向不规则的结构，则在薄弱地方采取措施，并根据实际模型进行详细的计算和分析。 目的避免抗侧力刚度沿高度方向突变竖向不规则的结构A、楼层侧向刚度小于相邻上层的70%， 且连

7、续三层总的侧向刚度降低超过50%。 B、相邻楼层质量之比超过1.5（建筑为轻屋盖时，顶层除外）。 C、立面收进尺寸的比例满足L1/L 6 精确的分析 需要 四、结构平面布置原则 原则 1 开间、进深和层高等尺寸尽量统一以减少构件总类和规格，方便施工原则 2 各抗侧力体系之间应有尽量多的钢梁相连减少柱在两个方向的计算长度，增加柱的整体稳定原则 3 钢柱在两个方向均应与钢梁相连整个结构形成一个空间体系，增加结构整体性能和抗震能力压型钢板砼楼板 原则 4 钢梁的布置间距要与楼板的经济跨度相适应跨度范围 1.5 4 m 经济跨度 2.0 3 m 现浇钢砼楼板 跨度范围 不限 经济跨度 2.0 m 左右

8、 原则 5 正确布置抗侧力体系，使楼层的刚度中心同质量中心重合减少结构在水平力作用下的扭转振动效应原则 6 具有较大刚度的筒体，应在平面上居中或对称布置五、结构竖向布置原则 原则 1 在地震荷载作用下，结构的破坏机制设计为总体屈服机制在地震荷载作用下，结构的破坏机制总体屈服机制楼层屈服机制区分方法竖向杆件（柱） 水平杆件（梁）谁先屈服楼层屈服机制在水平荷载作用下，竖向构件先屈服楼层屈服机制（强梁弱柱）或者总体屈服机制在水平荷载作用下，水平构件先屈服总体屈服机制（强柱弱梁）形成的塑性铰数量更多，吸收更多能量，有利于抗震原则 2 各楼层质量沿高度方向应没有剧烈变化否则，在地震作用下，抗侧力构件所承担的剪力沿高度方向有巨变，不利于抗震后果原则 3 沿高度方向，抗侧力体系应该连续，且在同一条直线上否则，抗侧力体系将失去作用后果原则 4 在基础和上部结构之间，由于刚度和质量差别大，可用型钢砼结构充当过度层，以缓和刚度的突变长富宫中心 北京 地上25层，地下2层, 94m1987年建成 2层以下为型钢砼结构, 以上全部为钢框架结构六、场地选择