钢结构住宅降低用钢量方法

钢结构建筑结构设计要点和降低用钢量方法结题报告宝钢建筑系统集成有限公司二○一三年三月钢结构建筑结构设计要点和降低用钢量方法结题报告技术指导：高光虎、孙绪东项目负责人：田海项目研究人员：田海宝钢建筑系统集成有限公司声明:本作品权益属宝钢建筑系统集成有限公司所有。所含信息、专有技术应予保密。未经本公司书面许可，不得修改、复制、提供或泄漏给任何第三方。二声明:本作品权益属宝钢建筑系统集成有限公司所有。所含信息、专有技术应予保密。未经本公司书面许可，不得修改、复制、提供或泄漏给任何第三方。目录TOC\o"1-2"\h\z\u概述……………………11.1控制钢结构用钢量的意义……………11.2本报告研究的对象……………………1建筑、结构的概念和方案的优化设计………………42.1自然条件的精确掌握…………………42.1.1抗震设防分类标准……………42.1.2荷载……………92.2平面布置原则………232.3平面的长宽比………242.4高宽比………………252.5建筑层数和高度的影响……………262.6立面形状……………26结构规范体系的选择…………………27结构选型………………334.1钢框架体系…………334.2钢管混凝土柱框架体系……………334.3钢框架（钢管混凝土柱框架）－支撑体系…………344.4钢框架－内藏钢板支撑剪力墙体系………………364.5钢框架－钢板剪力墙体系…………374.6交错桁架体系………384.7钢框架－钢筋混凝土核心筒体系…………………39第5章材料……………………415.1高层建筑用钢要求…………………415.2焊接H型、高频焊接H型钢、热轧H型钢三者的比较…………415.3圆管和方管截面的选用原则………42第6章结构分析和软件实现技巧……………446.1PKPM（STS）中和钢结构用钢量设计相关的参数选择……………446.2弱支撑框架弹性稳定计算的实用方法……………47构件设计………………497.1框架梁………………497.2非框架梁………………527.3框架柱………………547.4支撑…………………54第8章楼板设计………………57第9章构造要求和细节……………………609.1次梁和主梁的连接…………………609.2方管柱和H钢梁的连接节点…………609.3十字型柱的截面构造…………………63第1章概述1.1控制钢结构用钢量的意义建筑钢结构的经济性能一直是大家最为关注的一个问题。如何控制工程造价，充分发挥钢结构建筑技术经济上的综合优势，工程设计是一个非常重要和关键的阶段，据权威资料统计分析，在方案和初步设计阶段，影响工程造价的可能性为75%~95%；在技术设计实施阶段，影响工程造价的可能为35%~75%；在施工图设计阶段，影响工程造价的可能性5%~35%。因此控制设计各阶段的质量、进行相应的设计优化对工程造价将产生直接的影响。1.2本报告研究的对象钢结构建筑的应用范围很广，主要包括厂房钢结构、低多层轻钢结构、多高层钢结构、大跨度钢结构、高耸和塔桅钢结构、桥梁钢结构以及一些移动钢结构。从建筑的使用功能上来讲，建筑类型可分为民用建筑、工业建筑和农业建筑三大类型。民用建筑又分为居住建筑和公共建筑两大类。居住建筑指供生活起居用的建筑，如住宅、宿舍、酒店式公寓等；公共建筑指进行社会活动的非生产型建筑，如办公建筑、文教建筑、医疗建筑、商场建筑、观演建筑、展览建筑、交通通讯建筑、园林建筑等。本手册主要关注采用低多层轻钢结构和多高层钢结构为载体的民用建筑的结构优化设计。民用建筑中采用的大跨度钢结构包括网架、网壳、空间桁架、张弦等结构形式不在本报告的研究之范围。在确定了本报告的研究范围之后，有必要对相关建筑类型从现行的建筑和结构规范的角度加以梳理和分类，以方便后续结构优化设计的方法讨论。按《民用建筑设计通则》（GB50352-2005）第3.1.2条之规定：民用建筑按地上层数或高度分类划分应符合下列规定：

（1）住宅建筑按层数分类：一层至三层为低层住宅，四层至六层为多层住宅，七层至九层为中高层住宅，十层及十层以上为高层住宅；

（2）除住宅建筑之外的民用建筑高度不大于24m者为单层和多层建筑，大于24m者为高层建筑（不包括建筑高度大于24m的单层公共建筑）；

（3）建筑高度大于100m的民用建筑为超高层建筑。《建筑设计防火设计规范》GB50016-2006和《高层民用建筑设计防火规范（2005版）》GB50045-95也有对于上述划分的相同规定。但是突出了将首层设置商业服务网点的住宅也归于居住建筑的规定。其中《建筑设计防火设计规范》GB50016-2006中第1.0.2条对建筑的高度和层数有如下具体规定：（1）建筑高度的计算：当为坡屋面时，应为建筑物室外设计地面到其檐口的高度；当为平屋面（包括有女儿墙的平屋面）时，应为建筑物室外设计地面到其屋面面层的高度；当同一座建筑物有多种屋面形式时，建筑高度应按上述方法分别计算后取其中最大值。局部突出屋顶的瞭望塔、冷却塔、水箱间、微波天线间或设施、电梯机房、排风和排烟机房以及楼梯出口小间等，可不计入建筑高度内。（2）建筑层数的计算：建筑的地下室、半地下室的顶板面高出室外设计地面的高度小于等于1.5m者，建筑底部设置的高度不超过2.2m的自行车库、储藏室、敞开空间，以及建筑屋顶上突出的局部设备用房、出屋面的楼梯间等，可不计入建筑层数内。住宅顶部为两层一套的跃层，可按1层计，其它部位的跃层以及顶部多于2层一套的跃层，应计入层数。由上述建筑规范可见，住宅、宿舍等居住类建筑是按层数来划分是否为高层，其他类建筑按照建筑实际高度来划分是否为高层。结构规范中涉及到上述内容的有《高层建筑混凝土结构技术规程》JGJ3-2010第1.0.2条，本规程适用于10层及10层以上或房屋高度大于28m的住宅建筑以及房屋高度大于24m的其他高层民用建筑混凝土结构。该规程中第11章规定混合结构的结构设计，其中有一部分涉及到钢结构的相关规定。另《高层建筑钢-混凝土混合结构设计规程》CECS230-2008中第1.0.2条规定本规程适用于10层及10层以上或房屋高度超过28m的高层建筑钢-混凝土混合结构的设计。上述两本结构规程对高层建筑的界定并不完全统一。综合上述建筑和结构规范，建议高层建筑的界定如下：（1）对于住宅（包括首层设置商业服务网点的住宅）、宿舍、酒店式公寓等居住建筑，当建筑物层数为10层及10层以上，或房屋高度大于28m时，认定为高层建筑；（2）对于带两层及两层以上商业的住宅、其他多层民用公共建筑，当房屋高度大于24m时，认定为高层建筑。房屋高度为自室外地面至房屋主要屋面的高度，不包括突出屋面的电梯机房、水箱、构架等高度。第2章建筑、结构的概念和方案的优化设计在民用建筑设计中，往往建筑方案确定后，结构的成本也基本确定了60%～70％，剩下的30%～40％的成本可通过结构方案的优化和精细化设计来控制。控制结构用钢量是成本控制的首要问题，必须从方案阶段着手，重视结构的概念设计。概念设计，是指设计人员在从结构选型、布置，分析计算，截面设计到细部处理的整个设计过程中，对所遇到的问题依据建筑结构在各种情况下工作的一般规律（主要是建筑、结构专业的基础理论），结合实践经验，综合考虑各方面因素，确定合理的分析、处理方法，力求得到最为经济、合理的结构设计方案。宏观上把握方案，无论是建筑和结构专业，可以从以下方面入手。2.1自然条件的精确掌握2.1.1抗震设防分类标准对《建筑工程抗震设防分类标准》（GB50223-2008）进行深入理解后发现，建筑工程抗震设防类别划分的基本原则是从抗震设防的角度进行分类，即根据建筑遭遇地震破坏后，可能造成人员伤亡、直接和间接损失、社会影响的程度及其在抗震救灾中的作用等因素，将各类建筑划分为不同的抗震设防类别，采取不同的设计要求。而在一个较大的建筑中，区别对待有不同使用功能的建筑区段，分别划分其设防类别，即为“按区段设置结构抗震设防类别”的思想。分类对待、突出重点是在现有技术和经济条件下减轻地震灾害的重要对策之一。“区段”是一个最为重要的概念。“一个区段”指的是：具有同一建筑功能的相关范围，考察的是人员的聚集程度（注意，人流是否密集是关键），与结构是否设置防震缝并无直接关系（防震缝作为区段的划分标志是有条件的，只有当防震缝两侧结构单元因建筑功能不同而被建筑隔墙隔开时，防震缝两侧的结构单元才可分为不同区段），而与建筑功能分区及不同区段出口设置有关。结合工程实际，不同区段主要有以下情况：（1）防震缝分开的不同结构单元；（2）同一结构单元，上下楼层建筑功能显著不同，划分为不同区段；（3）同一结构单元，平面内使用功能显著不同，划分为不同区段。情况（1）：防震缝分开的结构单元，抗震设防类别的划分（a）各结构单元可根据本单元的建筑功能单独划分其抗震设防类别。防震缝分开的结构单元，若各单元功能单一且有单独的疏散出入口，各单元独立承担地震作用，彼此之间没有相互作用，地震发生时人流疏散较容易，因此可按本单元的建筑功能单独划分其抗震设防类别。（b）对于需按功能面积、人流量、座位数等要素确定抗震设防类别时（如商业建筑、影剧院等），可根据本单元的统计值划分其类别。对于面积较大的多层商业建筑，若设置防震缝将其分成若干个结构单元，且各单元满足相关消防规范要求，有单独的疏散出入口，则各单元可根据本单元的人流量、商业面积来划分其抗震设防类别。由此可见，合理设置防震缝，不仅能改善结构的平面规则性、竖向规则性，也可能影响抗震设防类别的划分，直接影响建筑功能、结构安全及工程造价。例如：某多层大型商业，总建筑面积4.78万平方米，远大于建筑面积1.7万平方米或营业面积7000m2的要求。若设计为整体结构，本工程无疑应划为重点设防类；现按结合其建筑平面设置防震缝，将其划分为四个结构单元，并有独立的人流疏散系统，各单元面积及人数均未达到“大型商场”的标准，设防类别均为标准设防类（图2.1）。图2.1某大型多层商业防震设置示意图（c）由防震缝分开的各结构单元并不能直接视为不同区段，分别划分其抗震设防类别；应根据规范提高抗震设防标准的目的，判断各结构单元是否能独立实现其设防目标，以此来判断各结构单元是否能作为区段分别划分其抗震设防类别。如商场、剧场等人员密集建筑，提高其设防类别是为了避免人员伤亡；因此各单元应有独立的人流疏散体系，保证人员安全，才能将由防震缝分开的各结构单元单独划分其抗震设防类别。基础设施建筑（如电力、通讯、交通、城市生活供给等建筑），规范提高抗震设防的标准是保证此类建筑在地震时使用功能不能中断或能尽快恢复，所以此类建筑设置防震缝时，主功能房结构单元除应满足建筑功能要求外，应具备满足基础设施正常使用的配套设备系统；如配套系统位于另一结构单元，则此结构单元的设防类别也应达到相应类别，并保证不因防震缝的设置影响设防目标。情况（2）：同一结构单元上下楼层建筑功能显著不同时，抗震设防类别的划分（a）同一结构单元内，上下楼层建筑功能显著不同时，可将其划分为不同区段，分别划分其抗震设防类别。例如A级高度的高层住宅带有大型的人流密集的多层商业裙房，若高层住宅和多层裙房之间未设防震缝，是一个结构单元，多层裙房商场及高层住宅下部几层按规范为重点设防类时，其上部住宅可按标准设防类设防。某大型商住建筑群，设置三道抗震缝，将整个建筑分为A、B、C、D四个结构单元。A单元由A、B塔楼及裙房构成，为大底盘双塔结构，B单元由C塔楼及裙房构成，为大底盘单塔结构，C单元由D塔楼及裙房构成，为大底盘单塔结构。裙房部分均为2层地下车库、6层商业，其上塔楼为住宅或写字间。因裙房与塔楼建筑功能显著不同，按上下区段分别划分抗震设防类别，裙房划分为重点设防类，塔楼划分为标准设防类。D单元是位于B、C单元间的多层建筑，是两个单元间的连接体，为2层地下车库、6层商业，建筑面积及使用人数未达到“大型商场”的标准，抗震设防类别为标准设防类（图2.2）。图2.2某建筑物的抗震设防分类（b）位于下部的区段，其抗震设防类别不应低于上部的区段。在同一结构单元中，按区段划分时，若上部区段建筑设防类别较高，下部区段建筑设防类别较低，则其下部区段建筑设防类别也应按较高的建筑设防类别划定。如多层商业建筑，二、三层设置大型电影院时，需设置为重点设防类，则电影院下部楼层也应设置为重点设防类。（c）下部区段为设防类别较高的大型商业建筑，其人流疏散通道需利用上部区段部分楼层区域时，经过的楼层应按下部区段较高的建筑设防类别划定。例如，带地下商业的商住楼项目或带吊层的商住楼，其平街层设置地下商业的出入口，按上下区段分别划分其抗震设防类别时，平街层应按下部区段考虑其设防类别。（d）上下区段抗震设防类别不同时，与下区段较高设防类别相邻的部分楼层应适当提高其抗震要求。王亚勇、戴国莹编《建筑抗震设计规范GB50011答疑》第3.4条建议“与下区段相邻的上部高层建筑二层抗震设防类别与下区段一致”。情况3：同一结构单元平面内建筑功能显著不同时，抗震设防类别的划分（a）同一结构单元平面内建筑功能显著不同时，可按不同区段根据其建筑功能分别划分其抗震设防类别。例如未设防震缝的大底盘多塔结构的各塔楼建筑功能显著不同时，各塔楼可视为不同区段，分别划分其设防类别。又如一个带大型商业裙房的高层酒店（未设防震缝），裙房的塔楼投影区域为酒店配套用房，裙房其余区域为大型商业，则可将裙房的塔楼投影区域与裙房其余区域视为不同区段，分别按酒店和大型商业划分其设防类别。（b）平面内区段的划分范围，应结合平面内建筑功能的区域来划分；同时应根据规范抗震设防目标，判断各区段是否能独立实现其设防目标，以此来判断区段划分的范围。例如大型的多层裙房商业及办公，若商业和办公区域之间未设防震缝，是一个结构单元，商业区段为重点设防类，办公区段为标准设防类时，如果商业的人流疏散通道需要利用办公的部分区域，则相应区域应划分为商业区段，设防类别为重点设防类。（c）平面内区段抗震设防类别不同时，不同区段相邻构件的处理，规范及相关参考资料并未提及，建议参照王亚勇、戴国莹编《建筑抗震设计规范GB50011答疑》第3.4条“与下区段相邻的上部高层建筑二层抗震设防类别与下区段一致”的处理方式，将不同区段相邻跨抗震设防类别与较高设防要求区段一致，适当提高其抗震构造。2.1.2荷载（1）民用建筑设计时，对其承受的永久荷载和可变荷载应按《建筑结构荷载规范》GB50009-2012的有关规定取值。施工过程中的临时荷载可按照预期的最大合理值确定。应避免在建筑设计使用年限内由于设计不周发生结构构件不应有的超载。（2）对重要建筑物、中外合资工程或国外工程，可根据业主的要求确定楼面活荷载标准值。设计时宜考虑使用期间设备更新或用途变更的可能，适当增大楼面活荷载标准值。对于办公用房一般不宜小于2.5kN/m2。（3）民用建筑的荷载取值以现行的《建筑结构荷载规范》GB50009-2012为基准。其它有关设计规范中未予明确的楼面活荷载标准值，可根据楼面上活动的人数和设备的不同状态将其取值（Lk=2.0kN/m2）分为七个类别：（a）活动的人数很少Lk=2.0kN/m2（b）活动的人数较多且有设备Lk=2.5kN/m2（c）活动的人数很多且有较重的设备Lk=3.0kN/m2（d）活动的人数很集中，有时很挤或有较重的设备Lk=3.5kN/m2（e）活动的性质比较剧烈Lk=4.0kN/m2（f）储存物品的仓库Lk=5.0kN/m2（g）有大型的机械设备Lk=6.0~7.5kN/m2设计人员可根据工程的实际情况对照上述类别选用。但当有特别重的设备时（如医院的核磁共振设备室、银行的保管用箱等），应根据实际情况另行考虑。（4）楼面活荷载补充规定1）医院建筑中布置有医疗设备的楼（地）面活荷载（表2.1）。表2.1有医疗设备的楼（地）面均布活荷载项次类别标准值（）准永久值系数组合值系数1X光室：1．30MA移动式XX光机2．200MA诊断XX光机3．200KV治疗机机4．X光存片室2.54.03.05.00.50.72口腔科：1．201型治疗台及及电动脚踏升升降椅2．205型、2066型治疗台及3704型椅3.04.03消毒室：1．1602型消毒柜柜2．2616型治疗台台及3704型椅6.05.04手术室：3000型、30008型万能手术术床及3001型骨科手术术台3.00.50.75产房：设3009型产床6血库：设D-101型冰箱箱5.00.80.7注：当医疗设备型号与表中不符时，应按实际情况采用。2）商业仓库库房楼（地）面均布活荷载（参见中华人民共和国商业部标准《商业仓库设计规范》SBJ01-88）。（a）库房楼（地）面的荷载应根据储存商品的容重及堆码高度等因素确定；（b）储存商品的商品包装容重可按以下分类：①笨重商品（大于1000kg/m3）：如五金原材料、工具、圆钉、铁丝等；②容重较大商品（500～1000kg/m3）：如小五金、纸张、包装食糖、肥皂、食品罐头、电线、电工器材等；③容重较轻商品（200～500kg/m3）：如针棉织品、纺织品、文化用品、搪瓷玻璃制品、塑料制品等；④轻泡商品（小于200kg/m3）：如胶鞋、铝制品、灯泡、电视机、洗衣机、电冰箱等；⑤综合仓库储存商品的包装容重一般可采用400～500kg/m3。（c）一般情况下，商业仓库库房楼（地）面均布活荷载可按表2.2取用。表2.2商业仓库库房楼（地）面均布活荷载项次类别标准值（）准永久值系数组合值系数备注1储存容重较大商品品的楼面200.80.9考虑起重量1000kg以内的叉车车作业2储存容重较轻商品品的楼面150.83储存轻泡商品的楼楼面8-100.8—4综合商品仓库的楼楼面150.8考虑起重量10000kg以内的叉车车作业5各类库房的底层地地面20-300.86单层五金原材料库库的库房地面面60-800.8考虑载货汽车入库库7单层包装糖库的库库房地面10-450.88穿堂、走道、收发发整理间楼面面100.50.7—150.5考虑起重量10000kg以内的叉车车作业9楼梯—3）物资仓库楼（地）面均布活荷载（摘自中华人民共和国行业标准《物资仓库设计规范》SBJO9-95）。物资仓库楼（地）面均布活荷载标准值见表2.3。表2.3库房等效均布活荷载标准值库房楼面地面等效均布活荷载（）准永久值系数组合值系数备注名称物资类别金属库—地面120.0—0.9—机电产品库一、二类机电产品品地面35.0——三类机电产品楼面9.0/5.00.85堆码、货架车库楼/地面4.00.80—化工、轻工物资库库一、二类化工轻工工物资地面35.0——三类化工轻工物资资楼/地面18.0/30..00.85—建筑材料库—楼/地面20.0/30..00.85—楼梯——4.00.50.7—注：l物资类别参见表2.4。2设计仓库的楼面梁、柱、墙及基础时，楼面等效均布活荷载标准值不折减。表2.4常见生产资料分类表物资类别示例金属物资黑色金属型材、异型材、板板材、管材、线线材、丝材、钢钢轨及配件车车轮、钢带、钢钢锭、钢坯、生生铁、铸铁管管、金属锰有色金属型材、板材、管材材、丝材、带带材、金属锭锭、汞机电产品一类锅炉、破碎机、推推土机、挖土土机、汽车、拖拖拉机、起重重机、锻压设设备、汽轮机机、发电机、卷卷扬机、空气气压缩机、土土工机床、金金属切削机床床二类水泵、风机、乙炔炔发生器、阀阀门、风动工工具、电动葫葫芦、台钻、砂砂轮机、电动动机、电焊机机、手提式电电钻、材料试试验机、钢瓶瓶、变压器、电电缆、高压电电器、低压电电器三类机床附件、磨具、磨磨料、量具、刃刃具、轴承、成成分分析仪器器、医疗器械械、电工仪表表、工业自动动化仪表、光光学仪器、实实验室仪器化工、轻工物资一类一级易燃液体、压压缩气体及液液化气体、腐腐蚀性液体、自自然物品一级易燃固体、遇遇水燃烧物、一一般氧化剂、剧剧毒品、腐蚀蚀性固体二类二级氧化剂、二级级易燃固体、二二级易燃液体体、化肥、纯纯碱、油漆三类橡胶原料及制品、人人造橡胶、塑塑料原料及制制品、纸浆及及纸张、建筑材料水泥、油毡、玻璃璃、沥青、卫卫生陶瓷、生生石灰、大理理石、砖、瓦瓦、砂、碎石石木材原木、板、枋、枕枕木、胶合板板煤炭煤、泥炭、焦炭4）电信建筑楼面等效均布活荷载值，系根据目前已有的有代表性的通信设备的重量、排列方式及建筑结构的不同梁板布置，按内力（弯矩、剪力）等值的原则计算确定。表2.5中的移动通信机房的数值，也适用于无线寻呼机房。表2.5电信建筑楼面等效均布活荷载序号房间名称标准值准永久值系数组合值系数板次梁主梁板跨1.9m板跨2.5m板跨3.0m次梁间距次梁间距次梁间距1电力室有不间断电源开间间16.0015.013.0011.009.008.006.000.80.7无不间断电源开闸闸（单机重量量大于10kN时）13.0011.09.008.007.007.006.00无不间断电源开闸闸（单机重量量小于10kN时）9.007.006.005.004.004.004.002蓄电池室一般电池（48VV电池组单层层双列摆放CFD-33000）13.0012.011.0011.0010.009.007.00阀控式密闭电池（48V电池组四层层单列摆放GM-30045）10.008.008.008.008.008.007.00阀控式密闭电池（48V电池组四层层双列摆放GM-30045）16.0014.013.0013.0013.0013.0010.003高压配电室7.007.006.005.005.005.004.004低压配电室8.007.006.006.006.006.004.005载波机室10.008.007.007.007.007.004.006数字传输设备室单面排列10.009.008.008.007.007.006.00背靠背排列13.0012.010.009.009.009.007.007数字微波室10.008.007.007.007.007.006.008模拟微波机房4.004.004.004.004.004.004.009自动转报室4.003.003.003.003.003.003.0010载波电报机室5.004.004.004.004.004.003.0011模拟半自动交换台台室，人工有有绳台室、电电传报房3.003.003.003.003.003.003.0012程控机房程控交换机室机架高度2.4mm以下6.00计算机室、话务坐坐席室、半自自动业务监控控室4.5013测量室303总配线架室室7.006.005.005.004.004.004.00202总配线架室室5.004.504.504.004.004.004.006000回线总配配线架室9.008.007.006.005.004.004.004000回线总配配线架室7.006.005.005.004.004.004.0014地球站机房CCE室13.0013.013.0010.0010.0010.006.00HPA室（高功教教室）13.0012.010.006.006.006.006.0015移动通信机房有阀控式密闭电池池时10.008.008.008.008.008.006.00无阀控式密闭电池池时5.004.004.004.004.004.004.0016楼梯注：1表列荷载适用于按单向板配筋的现浇板及板跨方向与机架排列方向（荷载作用面的长边）相垂直的预制板等楼面结构，按双向板配筋的现浇板亦可参照使用。2表列荷载不包括隔墙、吊顶荷载。3由于不间断电源设备的重量较重，设计时也可按照电源设备的重量、底面尺寸、排列方式等对设备作用处的楼面进行结构处理。4搬运单件重量较重的机器时，应验算沿途的楼板结构强度。5设计墙、柱、基础时，表列楼面活荷载可采用与设计主梁相同的荷载。注：本节内容摘自中华人民共和国行业标准《电信专用房屋设计规范》YD5003－94。5）对于大型超市，业主没有给定具体荷载要求的情况下，其等效均布荷载可参照表2.6执行。表2.6某大型超市等效均布荷载序号分区等效均布荷载标准准值（kN/m2）代表货物密肋楼板井字梁楼板主次梁楼板板梁板梁1仓储区17.518.015.018.015.0可乐、啤酒、果酱酱2食品杂货区7.516.57.516.57.5可乐、啤酒、米面、油3百货区7.516.57.016.57.0书、纸、洗涤剂、碗碗碟3.56.03.56.03.5其他4纺织品区6.011.55.011.55.5竹席、床单3.56.03.56.03.5其他5电器区3.56.03.56.03.5电视机、空调6生鲜区3.54.03.54.03.5除设备外所有货物物说明：1对于生鲜区设备的荷载．设汁时按实际的设备形式和重量计算；2对于密肋楼板以及边长小于1.2m的板．在仓储区和卖场廊分别以40kN和18kN的集中力进行其截面验算．集中力的作用应取最不利位置。6）若干类别的楼面活荷载（a）某些用途房屋的楼面活荷载补充（表2.7）。（b）防水层做法简单或自防水屋面应考虑翻修时可能增加的荷载。（c）国内重大工程、中外合资工程或国外工程，应充分考虑到楼面使用用途的改变，宜适当增加活荷载，并在施工图纸上注明。（d）屋面天沟应考虑充满水时的荷载，当天沟深度超过500mm时，宜在天沟侧板适当位置增设水孔，此时水重可计至溢水孔底面。此外水沟设计时尚应考虑找坡层的重量。（e）高低层相邻的屋面，在设计低层屋面构件时应适当考虑施工时临时荷载，该荷载应不小于4kN/m2，并在施工图上注明。表2.7楼面活荷载补充序号楼面用途均布活荷载标准值值（）准永久值系数组合值系数1阶梯教室30.60.72微机电子计算机房房30.50.73大中型电子计算机机房，或按实际0.70.74银行金库及票据仓仓库100.90.95制冷机房80.90.76水泵房100.90.77变配电房100.90.78发电机房100.90.79设浴缸、坐厕的卫卫生间40.50.710有分隔的蹲厕卫生生公共间（包包括填料、隔隔墙）80.60.711管道转换层40.60.712电梯井道下有人到到达房间的顶顶板0.50.713通风机平台号通风机60.850.78号通风机8自动扶梯支承处的荷载应根据厂家的产品规格取用。当不能确定产品规格时，可选用图2.3中的最大值。自动扶梯支承处的荷载R上下各两个，同楼层两R间的距离当扶梯净宽W＝600mm、800mm、1000mm时，分别为800mm、1000mm、1200mm。在荷载R中已包括活荷载[其值等于扶梯净宽（以m计）×自动扶梯水平投影长度的一半（以m计）×4kN/m2]。图2.3自动扶梯支承处荷载8）室内地下室顶板须考虑施工时堆放材料或作临时工场的荷载，该荷载宜控制在5kN/m2以内。计算地下室外墙时，其室外地面荷载取值不应低于10kN/m2，如室外地面为通行车道则应考虑行车荷载。地下室顶板恒载包括：顶板自重（含建筑面层）+覆土厚度。局部考虑景观造景堆土、小品、乔木另行考虑。地下室顶板计算用活荷载的考虑见表2.8。表2.8地下室顶板（非人防）的活荷载（kN/m2）承载力设计正常使用设计（裂裂缝、挠度）施工阶段使用阶段消防车道区域梁、柱室外8~10室内4~5按荷载规范5.11.1条查消防车车标准值；按按附录B进行考虑覆覆土厚度的折折减；按规范范5.1.2条考虑按面面积进行折减减。按荷载规范5.11.1条查消防车车标准值；按按附录B进行考虑覆覆土厚度的折折减；按规范范5.1.2条考虑按面面积进行折减减。板室外8~10室内4~5按荷载规范5.11.1条查消防车车标准值；按按附录B进行考虑覆覆土厚度的折折减。按荷载规范5.11.1条查消防车车标准值；按按附录B进行考虑覆覆土厚度的折折减。基础不考虑不考虑不考虑非消防车道区域梁、柱8~104~54~5板8~104~54~5基础8~104~54~52.2平面布置原则建筑设计应重视其平面、立面和竖向剖面的规则性对抗震性能及经济合理性的影响，宜择优选用规则的形体，其抗侧力构件的平面布置宜规则对称、侧向刚度沿竖向宜均匀变化、竖向抗侧力构件的截面尺寸和材料强度宜自下而上逐渐减小、避免侧向刚度和承载力突变。平面较规则、凹凸少则用钢量就少，反之则较多，每层面积相同或相近而外墙长度越大的建筑，其用钢量也就越多，平面形状是否规则不仅决定了用钢量的多少，而且还可衡量结构抗震性能的优劣。避免侧向刚度不规则。平面宜简单、规则、对称，减少偏心；平面长度不宜过大，突出部分长度不宜过大；不宜采用角部重叠的平面图形或细腰平面图形。避免扭转不规则和狭长、凹凸不规则。楼面凹进的尺寸，小小于相应投影影方向总尺寸寸的30%。楼板的尺尺寸和平面刚刚度不宜急剧剧变化，有效效楼板宽度不不宜小于该层层楼板典型宽宽度的50%，或开洞面面积不宜大于于该层楼面面面积的30%，或有较大大的楼层错层层。对结构平面布置进进行调整的方方法主要是：：（1）在可能条条件下，将较较长的建筑物物或不规则的的建筑物通过过设防震缝分分为平面规则则的几部分；；（2）尽量加强强周边或周边边某些部位的的结构抗侧力力构件（框架架梁、柱、支支撑、或剪力力墙）的刚度度，同时适当当弱化内部结结构的抗侧力力构件的刚度度。在钢结构住宅设计计中，从建筑筑节能的角度度出发，也希希望通过减小小住宅面宽，加加大进深或增增加组合体等等方式减小住住宅外表的面面积，以控制制其体型系数数，降低节能能造价的目的的。从柱网的的布置来看，希希望柱网较大大比较经济，安安装节点少，但但是考虑到住住宅外墙大面面积开窗的实实际情况，较较大的柱网必必然要求较大大的框架梁，进进而影响窗的的布置，综合合考虑建筑、结结构和工程经经济等诸多因因素，建议在在建筑方案设设计初期，可可以考虑沿进进深方向布置置三列柱，沿沿开间方向按按照两开间为为一柱网的原原则加以布置置，这样控制制柱网在6m左右较为经经济。在公共建筑的次梁梁布置过程中中，按照次梁梁沿框架区格格的长向布置置、次梁间距距依据结构楼楼板的类型进进行控制的原原则，这样次次梁的用钢量量比较经济。2.3平面的长长宽比一般的，平平面长宽比较较大的建筑物物，不论其是是否超长，由由于两主轴方方向的动力特特性（也即整整体刚度）相相差甚远，在在水平作用（风风荷载或地震震）下，两向向构件受力的的不均匀性造造成受力（尤尤其是扭转）不不均，造成钢钢结构的用钢钢量大量增加加。对于矩形形平面，在设设防烈度6、7度地区，长长宽比不宜超超过6；设防烈度8、9度地区，长长宽比不宜超超过5.0。2.4高宽比高层建筑筑的高宽比，是是对结构刚度度、整体稳定定、整体倾覆覆、承载能力力和经济合理理性的宏观控控制，不是强强条或必须遵遵守。超过相相关规范的规规定（如《建建筑抗震设计计规范》GB500011-20010第8.1.2条）数值就就必须付出比比常规更大的的结构造价。针对高层建筑而言言，高宽比大大的建筑其结结构整体稳定定性不如高宽宽比小的建筑筑，为了保证证结构的整体体稳定并控制制结构的侧向向位移，势必必要设置较刚刚强的抗侧力力构件来提高高结构的侧向向刚度，这类类构件的增多多自然使得用用钢量增多。对于不规则建筑高高宽比计算的的研究有如下下结论：1）竖向向收进建筑计计算公式为：：一阶收进：；二阶阶收进：其中、、为结构底底部的宽度、一一阶收进部分分的宽度、二二阶收进部分分的宽度，、、分别为总高高度、一阶收收进的高度、二二阶收进的高高度。2）竖向向悬挑结构高高宽比计算公公式为：单边悬挑：；对称称悬挑：其中、分别为结构构底部的宽度度、悬挑部分分的宽度，、分别为结构构的总高度，悬悬挑部分的高高度。2.5建筑层数数和高度的影影响前述定义了高层建建筑的范围，对对于高层和低低多层，在计计算地震作用用时是否考虑虑偶然偏心、承承载力计算时时基本风压的的取值提高等等方面都有所所不同；超过过50m的钢结构，相相应的计算参参数（如阻尼尼比等）和构构造要求（构构件的宽厚比比、高厚比、长长细比等）也也发生较大的的变化；超过过60m的高层建筑筑，地震作用用和风荷载需需考虑同时组组合。这些都都会影响结构构的用钢量，所所以在概念设设计的初期，需需要结构专业业和建筑专业业共同商定，在在满足建筑功功能的前提下下努力降低结结构的整体造造价。2.6立面形状状竖向体型型的规则性和和均匀性，即即外挑或内收收程度以及竖竖向刚度有否否突变等。如如侧向刚度从从下到上逐渐渐均匀变化，则则其用钢量就就较少，否则则将增多，较较典型的有竖竖向刚度突变变的设置结构构转换层的高高层建筑。高层建筑筑的竖向体型型宜规则、均均匀，避免有有过大的外挑挑和内收。结结构的侧向刚刚度宜下大上上小，逐渐均均匀变化，不不应采用竖向向布置严重不不规则的结构构。避免竖向向抗侧力构件件不连续和楼楼层承载力突突变。竖向布置置的不规则将将会导致计算算和构造要求求的提高，进进而增加结构构的用钢量，经经济性能降低低，在方案阶阶段应尽量避避免。第3章结构规范体系的选选择从现有结构设计所所涉及的规范范体系来看，大大致可分为四四类：中华人人民共和国国国家标准GB体系；中华华人民共和国国行业标准JGJ体系；中国国工程建设标标准化协会标标准CECS体系；地方方工程建设规规范DB体系。除上上述四种大的的体系外，有有时也会涉及及到其它行业业的标准如中中华人民共和和国黑色冶金金行业标准和和电力行业标标准等。从和钢结构设计相相关的规范从从属关系有看看，可分为：：荷载、材料料、结构设计计、连接、涂涂装、防火、施施工等方面的的规范。下面结合上述两种种分类方式列列出相关的规规范明细。GBJGJCECSDB（以上海为例）其他行业标准荷载《建筑结构荷载规规范》GB500099-20122材料详见下结构设计《建筑结构可靠度度设计统一标标准》（GB500068-20001）《建筑工程抗震设设防分类标准准》（GB550223--2008）《建筑抗震设计规规范》（GBB500111-20110）《钢结构设计规范范》（GB500017-20003）《冷弯薄壁型钢结结构技术规范范》（GB500018-20002）《型钢混凝土组合合结构技术规规程》JGJJ138--2001《高层民用建筑钢钢结构技术规规程》JGJJ99-998《高层建筑混凝土土结构技术规规程》JGJJ3-20110《轻型钢结构住宅宅技术规程》JGJ2009-20110《低层冷弯薄壁型型钢房屋建筑筑技术规程》（JGJ227-2011）《钢管混凝土结构构技术规程》CECS28：22012《矩形钢管管混凝土结构构技术规程》CECS159：：2004《高层建筑钢－混混凝土混合结结构设计规程程》CECS230：：2008《混凝土钢管叠合合柱结构技术术规程》CECS188：：2005《组合楼板设计与与施工规范》（CECS273：2010）《交错桁架钢架结结构技术规程程》CECS3323:20012《高层建筑钢—混混凝土混合结结构设计规程程》DG/TJJ08-0115-20004《建筑抗震设计规规程》DGJ088-9-20003《多高层钢结构住住宅技术规程程》DG/TJJ08-20029-20007《高层建筑钢结构构设计规程》DG/TJJ08-322-20088《轻型钢结构技术术规程》（DG/TJJ08-20089-20012）《钢－混凝土组合合结构设计规规程》DL/T50855-19999《钢－混凝土组合合楼盖结构设设计与施工规规程》YB9238－992《钢骨混凝土结构构技术规程》YB9082－22006连接建筑钢结构焊接技技术规程JGJ81-20002、J218--2002钢结构高强度螺栓栓连接的设计计、施工及验验收规程JGJ82-20011涂装涂装前钢材表面锈锈蚀等级和除除锈等级GB8923-888工业建筑防腐蚀设设计规范GB50046--2008钢结构、管道涂装装技术规程YBT9256－－96防火《建筑设计防火设设计规范》GB500016-20006《高层民用建筑设设计防火规范范（2005版）》GB500045-955钢结构防火涂料通通用技术条件件GB149077-20022钢结构防火涂料应应用技术规范范CECS24：990建筑钢结构防火技技术规范CECS200：：2006建筑钢结构防火技技术规程DG/TJJ08-0008-20000施工《钢结构工程施工工质量验收规规范》（GB502205-20001）轻型钢结构制作及及安装验收规规程DG/TJJ08-0110-20001钢结构制作与安装装规程DG/TJJ08-2116-20007钢结构制作安装施施工规程YB9254－995关于材料的标准如如下：（1）材质标准1碳素结构钢钢GGB/T7000-198882优质碳素结结构钢GBB/T6999-199993低合金高强强度结构钢GBB/T15991-200084高耐候结构构钢GB/T44171-220005焊接结构用用耐候钢GBB/T41772-200006耐热钢板GB//T42388-19922（2）型材标准1热轧等边角角钢GGB/T97787-199882热轧不等边边角钢GGB/T97788-199883热轧工字钢钢GBB/T7066-198884热轧槽钢GB//T707--19885热轧H型钢钢和部分T型钢GBB/T112263-200056普通焊接HH型钢YYB30001-199927结构用高频频焊接薄壁H型钢JGG/T1337-200018冷弯型钢GB/TT6725--20029结构用冷弯弯空心型钢GGB/T67728-1998610通用冷弯弯开口型钢GBB/T67223-1988611建筑用轻轻钢龙骨GB//T119981-20001（3）板材标准1热轧钢板和和钢带GGB/T7009-198882碳素结构钢钢和低合金结结构钢热轧钢钢带GBB/T35224-199923碳素结构钢钢和低合金结结构钢热轧薄薄钢板和钢带带GBB/T9122-198994碳素结构钢钢和低合金结结构钢热轧厚厚钢板和钢带带GBB/T32774-198885冷轧钢板和和钢带GBB/T7088-198886碳素结构钢钢冷轧钢带GBB/T7166-199117厚度方向性性能钢板GBB/T53113-201108连续热镀锌锌薄钢板和钢钢带GGB/T25518-199889彩色涂层钢钢板及钢带GGB/T122754-1199110建筑用压压型钢板GBB127555-1991111冷弯波纹纹钢板GGB/T67724-1998612焊接钢管管用钢带GBB/T81665-1999713高层建筑筑结构用钢板板YB41104-20000（4）管材标准1结构用无缝缝钢管GB//T81622-199992无缝钢管尺尺寸、外形、重重量及允许偏偏差GB//T173395-200083钢管的验收收、包装、标标志和质量证证明书GB22102-8884结构用不锈锈钢无缝钢管管GB//T149975-200025直缝电焊钢钢管YB2242-6336冷拔无缝异异型钢管GB//T30944-200007直缝电焊钢钢管GB/T113793--2008（5）焊接材料标准1电弧螺柱焊焊用圆柱头焊焊钉GB//T104433-200022储能焊用焊焊接螺柱GB//T9022.3-199893手工焊用焊焊接螺柱GB//T9022.1-199894机动弧焊用用焊接螺柱GB//T9022.2-199895碳钢焊条GB/TT5117--19956低合金钢焊焊条GB//T51188-199557熔化焊用钢钢丝GB//T149557-199945气体保护焊焊用钢丝GB//T149558-199946碳钢药芯焊焊丝GB//T100045-200017气体保护电电弧焊用碳钢钢、低合金钢钢焊丝GB//T81110-199958碳素钢埋弧弧焊用碳钢焊焊丝与焊剂GB9952939低合金钢埋埋弧焊用焊剂剂GB//T124470-1999010铸铁焊条及及焊丝GB//T100044-1998811堆焊焊条GB/TT984--2001（6）连接标准1钢结构用高高强度大六角角头螺栓GB//T12228-200062钢结构用高高强度大六角角头螺栓、大大六角螺母、垫垫圈型式尺寸寸与技术条件件GB11231-220063钢结构用扭扭剪型高强度度连接副型式式尺寸与技术术条件GB33633-220084钢结构用高高强度垫圈GB//T12330-19991从上表可可见，目前与与钢结构相关关的规范体系系非常繁杂，尤尤其是关于材材料和结构部部分的规范，如如何合理的选选用上述规范范，既保证结结构的安全，又又可在一定条条件下精细化化设计，合理理的降低结构构用钢量，将将是一件十分分有意义的事事情。几种体体系之间的关关系是：在无无特殊研究的的情况下，国国标和地标体体系要严格遵遵守；行业标标准与国标表表述不同时按按谁严执行谁谁的原则；协协会标准一般般是针对特殊殊结构的设计计规定，可参参照进行；其其他行业的标标准作为辅助助参照来进行行相关设计。后后续章节会对对各规范体系系进行研究，针针对具体问题题进行相关设设计的明确规规定。第4章结构选型4.1钢框架体体系框架体系是指沿房房屋的纵向和和横向均采用用框架作为承承重和抵抗侧侧力的主要构构件所形成的的结构体系。每每一榀框架在在纵、横两个个方向均为刚刚接框架，其其承载能力及及空间刚度均均由刚接框架架提供，适用用于柱距较大大而又无法设设置支撑的建建筑物，其特特点为杆件类类型少，构造造简单，施工工周期短。钢钢框架结构是是民用建筑经经常应用的结结构形式之一一，尤其是在在住宅钢结构构中常用于4~8层住宅。根根据工程项目目的经验，为为取得较好的的经济性，这这种结构形式式建议使用在在50m以下的建筑筑物中。在高高烈度地区，尽尽量使得建筑筑物的高宽比比控制在4以内，扭转转易于控制，这这样采用框架架结构才具有有优势。判断断采用钢框架架是否具有合合理的另一个个简单判别方方法是，若在在结构底层柱柱的轴压比基基本小于0.4的情况下，此此时结构的侧侧移仍不能满满足规范规定定的要求或者者虽满足规范范要求，但结结构刚度明显显偏低（如风风荷载下层间间位移>1/5000；地震作用用下层间位移移>1/3550）时，可考考虑采用其他他抗侧力体系系。4.2钢管混凝凝土柱框架体体系钢管混凝土柱框架架体系从本质质上讲仍然是是一种框架体体系。钢管混混凝土柱框架架和钢框架相相比，若用于于同一建筑物物比较时，当当选择柱截面面形式不同时时（钢框架体体系选择H型截面柱，钢钢管体系选择择圆型或矩形形）会导致两两个方面的不不同：一是柱柱侧向刚度不不同（考虑同同等柱应力水水平和相关构构造要求情况况下，侧向刚刚度很难判断断哪种结构形形式更大），二二是结构自重重变化（由于于混凝土的加加入，钢管混混凝土柱的自自重相对较大大），地震作作用随之增加加。上述变化化实际是把双双刃剑，若钢钢管混凝土柱柱的侧向刚度度增大，但由由于地震作用用也增大，那那么在地震作作用下的侧移移可能较钢框框架体系为低低；另外由于于钢框架柱采采用了H型钢截面，腹腹板部分的面面积较钢管截截面为小，截截面利用率高高，柱截面更更为节省，钢钢框架整体用用钢量反而低低，对于低、多多层建筑这种种情况更为普普遍，这已被被很多工程实实例所证实。把把钢管混凝土土柱框架用于于中、高层建建筑中，这样样更能充分发发挥结构良好好的抗侧能力力和优越的承承压性能，尤尤其当柱选择择圆钢管混凝凝土截面时，由由于其优越的的套箍作用和和宽松的径厚厚比构造要求求，往往柱的的用钢量更为为节省。4.3钢框架（钢钢管混凝土柱柱框架）－支支撑体系钢框架（钢管混凝凝土柱框架）－－支撑体系是是在框架体系系中的部分框框架柱之间设设置竖向支撑撑，形成若干干榀带竖向支支撑的支撑框框架。该体系系具有良好的的抗震性能和和较大的侧向向刚度，支撑撑起到如同剪剪力墙的作用用，承担大部部分水平侧力力。在罕遇地地震作用下，若若支撑系统破破坏，内力重重分布由框架架承担水平力力，即所谓的的两道抗震防防线。这类体体系的建筑适适用高度约为为框架体系的的2倍，可用于30～40层的高层建建筑，原则上上超过50m的钢结构就就需要考虑采采用这种结构构形式。水平平剪力主要由由腹杆而不是是柱承受，腹腹杆轴力的水水平分量承担担侧向剪力，可可接近于一个个真正悬臂梁梁的性能，这这种结构形式式无论是从强强度或变形的的角度看，都都是十分有效效的。梁柱框框架可以是铰铰接或半刚接接，其侧向刚刚度可以忽略略不计，柱仅仅承受由墙、梁梁、楼板传来来的竖向荷载载。一般来说说，此体系比比纯框架结构构用钢量少，尤尤其是当柱采采用钢管混凝凝土时，节点点构造较其他他体系相对简简单。同时，采采用支撑结构构能大大增加加整体刚度，提提高抗侧能力力。因为建筑筑所承受的侧侧向荷载可能能反向，支撑撑轮换着承受受压力和拉力力，因而支撑撑常按更严格格的受压情况况设计。钢框架（钢管混凝凝土柱框架）－－支撑体系有有中心支撑和和偏心支撑两两种。中心支撑是指斜杆杆与横梁及柱柱汇交于一点点，或2根斜杆与横横梁汇交于一一点，或与柱柱汇交于一点点，汇交时均均无偏心距。根根据斜杆的不不同布置，可可分为十字交交叉支撑、单单斜杆支撑、人人字形（有称称K字形）支撑撑，以及V形支撑等，见见图4.1。图4.1中心支撑撑类型框架－中中心支撑体系系是常用的双双重抗侧力体体系之一。该该类体系具有有较大的抗侧侧刚度，保证证了正常使用用极限的状态态要求，在常常遇地震作用用下能有效防防止非结构构构件的破坏，但但是设计不当当的框架－中中心支撑结构构在罕遇地震震中易遭到破破坏。地震中中当某一层钢钢支撑出现刚刚度、强度退退化后，很容容易在该层形形成软弱层，甚甚至会引起整整体结构的倒倒塌。因此，在在抗震区应该该慎用中心支支撑，应用时时应当慎重。国国外一方面通通过严格控制制建筑适用高高度来规范使使用；另一方方面，通过提提高钢框架的的抗侧能力来来保证其安全全使用。偏心支撑撑框架是近年年发展起来的的一种支撑结结构形式。1977年美国加州州大学通过1：3模型框架的的试验，首次次验证了偏心心支撑钢框架架出色的抗震震性能。随后后，美国的一一些高层建筑筑工程相继使使用偏心支撑撑框架，作为为抗侧力体系系的一部分。偏偏心支撑的主主要特点是每每一根支撑斜斜杆的两端，至至少有一端与与梁不在柱节节点处相连，见见图4.2。支撑斜杆杆和柱之间，或或斜杆和斜杆杆之间就构成成了一个耗能能梁段a，采用耗能能梁段的目的的是改变支撑撑斜杆与梁（耗耗能梁段）的的先后屈服顺顺序，即在罕罕遇地震时，一一方面通过耗耗能梁段的非非弹性变形进进行耗能，另另一方面使耗耗能梁段的剪剪切屈服在先先（同跨的其其余梁段未屈屈服），保护护支撑斜杆不不屈曲或屈曲曲在后，从而而有效地保持持并相应地延延长结构抗震震能力的持续续时间，并达达到节约钢材材的目的。图4.2偏心支撑撑框架的类型型注：a，a'为耗能梁段的长度度偏心支撑框架结合合了中心支撑撑框架的强度度、刚度高和和普通抗弯框框架的延性、耗耗能性能好的的优点，通过过耗能梁段的的非弹性变形形耗散大量输输入结构的地地震能量，它它是一种改进进了的新型抗抗侧力体系。4.4钢框架－－内藏钢板支支撑剪力墙体体系内藏钢板支撑剪力力墙是以钢板板为基本支撑撑，外包钢筋筋混凝土墙板板的预制构件件。它只在支支撑节点处与与钢框架相连连，混凝土墙墙板与框架梁梁柱间留有间间隙，因而实实际上仍是一一种支撑。其其支撑形式包包括人字形支支撑、交叉支支撑或单斜杆杆支撑，见图图4.3。图4.3内藏钢板板支撑剪力墙墙形式因无约束束的内藏钢板板支撑区段很很小，并且在在约束区段外外包的钢筋混混凝土剪力墙墙可以有效地地约束内藏钢钢板支撑，相相对于单纯的的钢板支撑来来说其刚度大大为增加，也也大为提高内内藏支撑的抗抗屈曲能力，进进而大大提高高钢板支撑抵抵抗水平反复复荷载作用的的能力，因此此能与钢框架架协调工作，能能极大地改善善结构体系的的抗震性能。即即使在大震作作用下，结构构变形很大，内内藏钢板支撑撑剪力墙与四四周框架梁柱柱间的空隙闭闭合，此时，钢钢筋混凝土剪剪力墙直接承承担水平荷载载作用，这样样又可以提高高整体结构的的极限承载能能力，对于保保证结构的“大震不倒”提供了一定定的安全储备备。因此，内内藏钢板支撑撑剪力墙是综综合了钢框架架支撑体系和和钢筋混凝土土剪力墙抗侧侧力体系的优优点。一些试试验资料表明明，在地震作作用下，人字字形支撑受力力性能好，并并且刚度大、延延性大（延性性系数μ可达8以上）及耗耗能强（耗能能系数ψ为0.7以上），宜宜优先选用这这种支撑形式式。在多高层建筑钢结结构中，内藏藏钢板支撑剪剪力墙这种抗抗侧力体系，由由于外包钢筋筋混凝土对内内藏钢板支撑撑的约束作用用，增强了内内藏钢板支撑撑的抗屈曲能能力，不仅具具有偏心支撑撑的结构性能能，而且具有有钢筋混凝剪剪力墙的受力力特点，这是是一种很有发发展潜力的抗抗侧力体系。4.5钢框架－－钢板剪力墙墙体系钢板剪力力墙用钢板或或带加劲肋的的钢板制成，一一般需采用厚厚钢板。非抗抗震设防的及及按6度抗震设防防的建筑，采采用钢板剪力力墙可不设置置加劲肋。按按7度及7度以上抗震震设防的建筑筑，宜采用带带纵向和横向向加劲肋的钢钢板剪力墙，且且加劲肋宜两两面设置。钢钢板剪力墙与与框架共同工工作时有很大大的侧向刚度度，而且重量量轻、安装方方便，但用钢钢量较大。一一般用于40层左右抗震震设防烈度≤8度的高层建建筑。钢板剪剪力墙作为抗抗侧力构件，早早在1975年就首先应应用在日木的的ShinNitteetsu大楼中，美美国于1976年应用到OliveeVieww医院中。近近来日本和中中国台湾均已已开发出用于于吸震墙板的的、具有极低低屈服强度和和极大塑性变变形能力LYP1000钢（fay≤100MP，强屈比>3，伸长率≥50），并实际际应用于台湾湾新竹国宾大大楼。4.6交错桁架架体系交错桁架架结构体系的的基本组成是是：楼板、平平面桁架和柱柱子。柱子仅仅在房屋周边边布置，中间间无柱；柱子子主要受轴向向力，可采用用钢柱、钢筋筋混凝土柱或或钢管混凝土土柱。桁架高高度与层高相相同，跨度与与建筑宽度相相同，两端支支承在房屋外外围柱上。桁桁架在建筑物物横向的每个个轴线上是每每隔一层设置置一个，而在在相邻轴线上上则是交错布布置的。在相相邻轴线间，楼楼层板一端支支承在下一层层平面桁架的的上弦杆上，另另一端支承在在上一层桁架架的下弦杆上上。因此，每每层楼面在两两个相邻桁架架之间可以获获得一个较大大的空间。交错桁架架结构体系是是从20世纪60年代中期开开始在美国大大量地运用于于公寓、饭店店、旅馆等建建筑中。有的的层数到达了了45层。证明这这一结构体系系还是很有市市场价值的。国国内于1999年在新疆库库尔勒建造了了一幢8层的交错桁桁架钢结构住住宅。交错桁桁架比较适合合用于公寓、酒酒店、医院、学学校等规律布布置较强的内内走廊式建筑筑，并要求建建筑物有一定定的高度和层层数。但其抗抗震性能还在在进一步的研研究之中。4.7钢框架－－钢筋混凝土土核心筒体系系钢框架－－钢筋混凝土土核心筒结构构体系是指钢钢筋混凝土核核心筒与外圈圈的刚接或铰铰接钢框架共共同组成的混混凝土混合结结构体系。当当建筑的楼层层平面采用核核心式建筑布布置方案时，其其沿楼面中心心部位的服务务型面积周边边设置钢筋混混凝土墙体所所形成的核心心筒，是一个个立体构件，在在各个方向都都具有较大的的抗推刚度。混混凝土核心筒筒是结构体系系中的主要或或唯一的抗侧侧力竖向构件件。当楼面外外圈为刚接框框架时，核心心筒承担着绝绝大部分作用用于整个建筑筑的水平荷载载，一小部分分有钢框架承承担。当楼面面外圈梁为铰铰接框架时，核核心筒则承担担楼房的全部部水平荷载。进行楼面构件布置置时，应恰当当安排隔层楼楼盖的梁、板板走向，以便便让更多的楼楼面重力荷载载直接传到核核心筒，加大大其筒壁的竖竖向压应力，以以提高核心筒筒的受剪承载载力和抵抗倾倾覆力矩的能能力。当核心心筒的高宽比比值较大时，宜宜在顶层及每每隔若干楼层层的设备层或或避难层，沿沿核心筒的纵纵、横墙体所所在平面，设设置整层楼高高的外伸刚性性刚架，加强强核心筒与外外界钢柱的间间接，让外圈圈钢柱与核心心筒连成一个个整体抗弯构构件，以加大大整个结构体体系的抗推刚刚度和抵抗倾倾覆力矩的能能力，减小结结构的顶点侧侧移值和最大大层间侧移值值。钢框架－钢筋混凝凝土核心筒结结构体系在我我国应用极为为广泛，目前前新建的高层层、超高层建建筑几乎都采采用了这种结结构体系。虽虽然混凝体筒筒体抗侧力的的效果较好，具具有节约钢材材、降低造价价、施工方便便等优点，但但由于核心筒筒与钢外框架架的延性、刚刚度严重不匹匹配（据研究究钢筋混凝土土核心筒约承承担90%的水平力），在在强震作用下下，作为第一一道防线的核核心筒很容易易遭到破坏，而而恰恰第二道道防线的钢框框架非常薄弱弱，这就是说说钢框架－钢钢筋混凝土核核心筒结构基基本上没有进进一步抵抗地地震作用的能能力。这种结结构体系在历历史上曾有过过震害破坏记记录。且混凝凝土筒体与钢钢框架的连接接较为复杂，施施工进度不匹匹配，施工精精度要求较高高，在美国和和日本都不提提倡。第5章材料5.1高层建筑筑用钢要求《高层建建筑结构用钢钢板》（YB41004-20000）中，选用Q235GGJ（Z）、Q345GGJ（Z）时，其强强度设计值可可较一般Q235钢或Q345钢提高应用用。在目前暂暂无相应规范范规定的情况况下，当材质质完全符合YB41004-20000标准时，Q235GGJ（Z）的强度提提高系数可采采用1.04（对61~1000mm厚板）；Q345GGJ（Z）的强度提提高系数可采采用1.05（厚>16~335mm时）、1.10（厚>35~550mm时）及1.15（厚>50~1100mm时）。此时时对50~1000mm的厚板可要要求逐张检验验。对碳当量（Ceqq）及焊接裂裂纹敏感指数数（Pcm）两项指标标，一般以前前者为交货指指标。必要时时再协议要求求补充后者为为交货条件。交货状态一般为热热轧状态交货货，当有特殊殊要求时亦可可要求为正火火式控轧（TMCP）状态交货货。5.2焊接H型型、高频焊接接H型钢、热轧H型钢三者的的比较作为受弯构件的梁梁，可选用H型钢。在低低、多层结构构中框架梁可可选择焊接H型、高频焊焊接H型钢、热轧H型钢中的HN这三种类型型的截面材料料。在高层结结构中框架梁梁建议采用焊焊接H型和热轧H型钢中的HN截面。考虑虑到高频焊接接H型钢的翼缘缘和腹板连接接焊缝的抗震震性能较差，应应尽量避免用用于框架梁。所所有非框架梁梁均可考虑采采用上述三种种类型的截面面。在保证相相同抗弯能力力的条件下，选选择高而窄的的截面是个省省钢原则；选选择HN截面，而不不选择HW和HM截面也是遵遵守这样的原原则。但是这这里需注意两两个现实应用用问题，1）HN500高以上的截截面腹板和翼翼缘厚度偏大大（相对于宽宽厚比和高厚厚比的控制而而言），为获获得相同的截截面抗弯模量量可采用截面面更高且窄的的焊接H型钢，而此此时截面用钢钢量反而较HN降低；2）HN500高以上的截截面，购买困困难或者定货货周期长，尤尤其是Q345的钢材。考考虑以上两个个因素，虽HN截面的单位位吨价较焊接接H型钢为低，但但对于500以上的HN截面其综合合经济价格不不一定节约，这这需要根据当当时的材料价价格和加工费费用综合来选选择确定。但但有一点可以以基本肯定，就就是选用截面面高度500以下的HN截面总是比比相同截面的的焊接H型钢经济。热轧H型型钢截面HW和HM，基本用于于柱截面；5.3圆管和方方管截面的选选用原则1）结构用钢管的选材材除应综合考考虑结构重要要性、荷载特特征、环境条条件、钢材厚厚度等要素外外,还应注意意成型方法和和冷作硬化对对管材性能的的不利影响,,必要时,应同时提提出成型工艺艺的要求(如直接成方方、卷制或压压弯成型等))。2）各类承重结构（特特别是在低温温环境或动荷荷载条件下）选用管材时时,应在设计计文件中同时时明确要求钢钢管原板与成成管后管材所所保证的性能能与技术条件件要求,以及所依依据的产品标标准。订货合合同应对此有有明确约定,,并作为钢材材到场验收的的依据,应防止以以原板材质代代替管材材质质进行验收的的做法。3）对相关设计规范（规规程）中有关钢管管的选材规定定,应注意了解解其相关条文文说明对其应应用条件、范范围与注意事事项的解释。对对明显滞后或或与钢材标准准有矛盾的规规定内容,不宜再作为为选材的依据据。4）承重结构选用圆钢钢管时宜注意意以下几点：：a）一般宜优先先选用直缝焊焊接圆钢管,,其技术要要求与力学性性能可按《冷冷弯型钢》（GB/T67255-20088）与《直缝电电焊钢管》GGB/T133793-2008))的规定作为为基本交货条条件,必要时,可提出附附加要求的性性能保证,如屈强比、冲冲击功等；b）选用冷成型型直缝焊管规规格时,壁厚不宜宜过厚,最小径厚厚比（D/t）不宜小于155（Q235），20（Q345）或25（Q390，Q420）。对受动力力荷载的构件件及要求高延延性的构件,,应尽量选选用大径厚比比的钢管,其伸长率应应不小于200%，屈强比应不不大于0.885，对需要计算算疲劳的构件件，宜选用压弯弯成型的钢管管；c）钢结构工程程不宜选用流流体用的螺旋旋焊管；d）按现行规范范设计的相贯贯线直接焊接接钢管结构，其钢管的屈屈服强度不应应大于3455MPa，屈强比不应应大于0.88，壁厚不宜大大于25mmm；e）有比选依据据时，可选用热轧轧无缝钢管，其厚壁管强强度设计值宜宜予以折减，必要时可协协议要求按较较小壁厚负公公差交货，同时，不宜选用扩扩径无缝钢管管。6）承重结构选用矩形形钢管时宜注注意以下几点点:a）冷成型矩形形钢管宜按《建筑结构用用冷弯矩形钢钢管》（JG/T1178-20005）规定的质量量与技术要求求选用,并宜选用用直接成方的的I级产品钢管管；b）当有更高性性能要求时,,可选用按按欧洲标准《非合金和细细晶粒结构钢钢的最终热成成型管材》（EN102210-20006）供货的最终终热成型矩形形钢管；c）冷弯矩形钢钢管用于直接接承受动荷载载或低温环境境时,宜经专门门论证后采用用。第6章结构分析和软件实实现技巧6.1PKPMM（STS）中和钢结结构用钢量设设计相关的参参数选择本节只讨讨论软件参数数设置中需要要结构工程师师灵活处理的的部分，对于于概念比较明明确的参数设设置这里不做做讨论。框架梁负弯矩调幅幅系数对于梁柱柱节点刚性连连接时原则上上设定为1，不进行调调幅。钢截面净毛截面比比值对于柱截面，由于于柱截面没有有削弱，该比比值取为1.0；对于框架梁截面，可可根据截面高高度情况取值值在0.85~~0.95之间变化，截截面高度较高高时取较小值值，反之取较较大值。对于次梁截面，当当不考虑楼板板的组合作用用时，由于梁梁的最大弯矩矩位于跨中，而而跨中截面一一般没有削弱弱，故可取1.0。周期折减系数周期折减减系数的取值值和非结构构构件（主要是是墙板）的数数量、材质以以及与主体结结构的连接构构造有关，各各本规范规定定不统一。一一般情况下钢钢结构建筑中中非结构构件件采用轻质材材料，和主体体结构的连接接采用柔性连连接方式，综综合各规范，建建议对于框架架结构可取不不低于0.70，对于其它它双重抗侧力力结构不低于于0.8。钢材的容重钢材的容重应取77.85×99.8=766.93kNN/m3。对所有楼层采用刚刚性楼板假定定当计算结构位移时时，该选项打打开。当计算算结构构件应应力时该项关关闭。关于偶然偏心和双双向地震当为高层建筑时，两两项都打开；；当为低多层层建筑时，只只需打开双向向地震。关于抗震设计的阻阻尼比纯钢结构的阻尼比比：a）多遇地震震下的计算，高高度不大于50m时可取0.04；高度大于50m且小于200m时，可取0.03；高度不小小于200时，宜取0.02。b）当偏心支支撑框架部分分承担的地震震倾覆力矩大大于结构总地地震倾覆力矩矩的50%时，其阻尼尼比可比较a）中相应增增加0.005。c）在罕遇地地震下的弹塑塑性分析，阻阻尼比可取0.05。矩形钢管混凝土结结构的阻尼比比：a）多遇地震震作用下，矩矩形钢管混凝凝土结构与混混凝土结构的的混合结构的的阻尼比可取取0.04；b）其他情况况下的阻尼比比可取0.035；c）在罕遇地地震下，阻尼尼比可取0.05。圆钢管混凝土结构构的阻尼比：：a）采用钢筋筋混凝土楼屋屋盖时可取0.05；b）框架－中中心支撑和框框架偏心支撑撑结构高度不不大于50m时可取0.04；高度大于50m且小于200m时可取0.03；高度不小小于200m时宜取0.02。c）除框架-中心支撑和和框架偏心支支撑结构外，其其他采用钢梁梁混凝土板楼楼屋盖的结构构可取0.04。d）钢管棍凝凝土结构在罕罕遇地震作用用下的阻尼比比可取0.05。其他形式的混合结结构在多遇地地震下的阻尼尼比可取0.04。梁刚度放大系数中梁取2.0，边边梁取1.5。如果考虑虑组合梁上有有效楼板宽度度对钢梁抗弯弯刚度的贡献献，该放大系系数可以通过过计算确定，对对中梁一般计计算结果都超超过2.0，边梁都超超过1.5。梁刚度放放大系数只能能用弹性分析析阶段计算结结构侧移使用用。钢柱计算长度系数数a）对于一般框架结结构，按照有有侧移结构的的计算长度系系数法执行，分分析时采用一一阶弹性分析析方法。即在在SATWE的计算参数数中选择“钢柱计算长长度系数按照照有侧移”即可。若考考虑同层各柱柱的相互作用用，采用修正正计算长度系系数法对受力力较大的柱的的计算长度进进行必要修正正，以降低计计算长度系数数，提高稳定定承载力，降降低结构用钢钢量。修正的的计算长度系系数为：（6-1）—本层内计算柱的修修正计算长度度系数；—本层内的第