多层及高层房屋结构钢框架张

多层及高层房屋结构

钢框架4.1多高层房屋结构的组成

多高层房屋结构的类别

特点：侧向荷载效应的影响突出：风荷载、地震作用分类：框架结构、框剪结构、筒体结构

框架结构特点：平面布置较灵活，刚度分布均匀

侧向刚度小，延性较大，自振周期较长，对地震作用不敏感，一般在不超过30层

框剪结构特点：支撑或剪力墙，双重设防不超过4060层

筒体结构特点：

框筒结构框架形成的筒体结构，内筒及其它竖向构件主要承受竖向荷载，外层框架主要承受侧向荷载

刚性楼面结构作为框筒的横隔

剪力滞后造成角柱的轴力过大，两个措施：控制框筒平面的长宽比加大框筒梁和柱的线刚度之比

适用的建筑高度可超过90层

筒中筒结构减缓框筒结构的剪力滞后效应密柱深梁或钢筋混凝土内筒侧向位移模式（图4.2）

：适用高度

JGJ99-98)依据地震设防烈度划分：

非抗震设防的多层(12层)钢结构房屋形式：纯采用框架结构或斜撑(或剪力墙)体系

斜撑体系梁和柱的连接都可做成铰支即柔性连接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层偏心支撑体系，超过12层

4.1.2结构布置提要光滑曲线构成的凸平面形式：风载体型系数小

采用中心对称或双轴对称的平面形式：减小或避免在风荷载作用下的扭转振动平面尺寸关系

平面不规则结构结构竖向布置基础

宜设地下室抗震设防基础埋深宜一致,不宜采用局部地下室基础埋深，天然地基不宜小于H/15，桩基时不宜小于H/20采用钢筋混凝土剪力墙或框剪结构型式设置钢骨(型钢)混凝土的过渡层，一般为23层4.2楼盖的布置方案和设计

4.2.1楼盖布置原则和方案楼盖结构作用直接承受竖向荷载并将其传递给竖向构件;横隔作用

方案选择要求

建筑设计;较小自重;便于施工;足够的整体刚度

楼盖结构组成：楼板和梁系楼板

现浇钢筋混凝土楼板、预制楼板、压型钢板组合楼板

梁系由主梁和次梁组成结构体系包含框架时，一般以框架梁为主梁，次梁以主梁为支承4.2.2压型钢板组合楼盖的设计布置方式：

组合楼板一般以板肋平行于主梁的方式布置于次梁上，不设次梁时以板肋垂直于主梁的方式布置于主梁上。钢梁上翼缘通长设置抗剪连接件(栓钉)传递水平剪力水平剪力的传递形式依靠压型钢板的纵向波槽；依靠压型钢板上的压痕、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；设置于端部的锚固件，其中端部锚固件要求在任何情形下都应当设置。

4.2.2.1组合楼板的设计

楼板分类：组合板和非组合板组合楼板的设计不仅要考虑使用荷载，亦要考虑施工阶段荷载作用。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。施工阶段验算压型钢板进行强度和变形验算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，单向板使用阶段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。无须防火。组合板

荷载：永久荷载和使用阶段的可变荷载验算内容：强度和变形变形验算的力学模型：单向弯曲简支板承载力验算的力学模型：

按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

验算包括：正截面抗弯承载力、抗冲剪承载力和斜截面抗剪承载力

4.三2.三2.三2组合三梁的三设计翼板三的计三算厚三度普通三钢筋三混凝三土翼三板取三原厚三度h0带压三型钢三板的三混凝三土翼三板取三压型三钢板三顶面三以上三混凝三土厚三度hc翼板三的有三效宽三度bce，按三钢结三构设三计规三范bce=三b0+bc1+bc2式中b0为钢梁三上翼三缘宽三度；bc1，bc2各取三梁跨三度l的1/三6和翼三缘板三厚度hc的6倍中三的较三小值三。bc1尚不三应超三过混三凝土三翼板三实际三外伸三长度s1，bc2不应三超过三净距S0的1/三2；对三于中三间梁三，bc1=bc22.三负弯三矩作三用时MMp+Asfsy(y3+/三y4/2三)组合三梁的三组合三梁的三受剪三承载三力验三算全部三剪力三由钢三梁腹三板承三受三：Vhwtwfv组合三梁栓三钉连三接件三验算剪跨三区：沿组三合梁三跨长三，以三支座三点、三弯矩三极值三点和三零点三为界三线划三分栓钉三连接三件总三数nn=三V/NvsV是剪三跨区三内混三凝土三与钢三梁叠三合面三上的三纵向三剪力三：1.正弯三矩区三剪跨三段(图中三剪跨三段1，2和5)V=Af(塑性三中和三轴位三于混三凝土三翼板三内)V=bcehcfcm(塑性三中和三轴位三于钢三梁截三面内)2.负弯三矩区三剪跨三段(图中三剪跨三段3和4)V=Asfsy栓钉三分布三：一般三均匀三分布有较三大集三中力三时，三按各三分剪三力区三段的三剪力三图面三积分三配，三然后三各自三均匀三分布抗剪三连接三键的三设置三受构三造等三原因三的影三响不三能满三足计三算要三求时三，可三采用三部分三抗剪三连接三设计三法，三按《钢结三构设三计规三范》的规三定计三算。4.三3三柱三和支三撑的三设计4.三3.三1框架三柱设三计概三要柱截三面形三式:箱形三、焊三接工三字形三、H型钢三、圆三管等截面三估计三：按1.三2N的轴三心受三压构三件，34层作三一次三截面三变化三，厚三度不三宜超三过10三0m三m板件三宽厚三比，三见下三表长细三比：三多层(12层)框架三柱在68度设三防时三不应三大于12三0，9度设三防时三不应三大于10三0。高三层(>三12层)框架三柱在三设防三烈度三为6，7以及8和9度时三，分三别为12三0，80以及60《高层三民用三建筑三钢结三构技三术规三程》(三JG三J9三9-三98三)规定三：计三算在三重力三和风三力或三多遇三地震三荷载三作用三组合三下的三稳定三性时三，如三果层三间位三移标三准值三不超三过层三高的1/三25三0，则三带支三撑(或剪三力墙)框架三柱的三计算三长度三系数三可取三为=1三.0；层三间位三移标三准值三不超三过层三高的1/三10三00时，三纯框三架柱三的计三算长三度系三数亦三可由三吴侧三移公三式计三算确三定。GB三50三01三7对有三支撑三框架三分为三强支三撑框三架和三弱支三撑框三架。4.三3.三2柱与三梁的三连接常见三形式：刚性三连接做法三：完全三焊接完全三栓接栓焊三混合改进三形式三完全三焊接骨形三连接三（Do三g三bo三ne）梁端三部加三腋悬臂三梁段柔性三连接三形式三：连接三角钢端板支托半刚三性连三接三：端板高强三螺栓三连接三方式上、三下角三钢和三高强三螺栓三方式4.三3.三3水平三支撑三布置类型三：横三向水三平支三撑、纵向三水平三支撑作用三：临时三水平三支撑三：为三建造三和安三装的三安全三而设三置，三在施三工完三毕后三拆除三；永久三水平三支撑三：水三平构三件(如楼三盖或三屋盖三构件)不能三构成三水平三刚度三大的三隔板三时设三置形式三：平三面桁三架4.三3.三4竖向三支撑三设计构成三：通常三为贯三通整三个建三筑物三高度三的平三面桁三架形三式，三通过三在两三根柱三构件三间设三置一三系列三斜腹三杆构三成分类三：竖向三中心三支撑三、竖三向偏三心支三撑布置三：可以三在建三筑物三纵向三的一三部分三柱间三布置三，也三可以三在横三向或三纵横三两向三布置三；其三在平三面上三的位三置既三可沿三外墙三布置三，也三可沿三内墙三布置4.三3.三4.三1三中心三支撑形式三：十字三交叉三斜杆(图a)，单三斜杆(图b)，人三字形三斜杆(或V形斜三杆，三图c)或K形斜三杆(图d)体系抗震三设防三的结三构不三得采三用K形斜三杆体三系支撑三体系三都可三以跨三层跨三柱设三置长细三比：非抗三震设三防结三构：三受拉三的杆三件长三细比三不应三大于30三0，受三拉、三受压三杆件三的长三细比三不应三大于15三0抗震三设防三结构三：板件三宽厚三比：6度抗三震设三防和三非抗三震设三防：按《钢结三构设三计规三范》(三GB三50三01三7)抗震三设防三结构三：截面三形式三：双轴三对称三截面单轴三对称三截面三，采三取防三止绕三对称三轴屈三曲的三构造三措施P-效应三导致三的附三加效三应：在重三力和三水平三力下三，承三受水三平荷三载引三起的三剪力三外，三还承三受水三平位三移和三重力三荷载三产生三的附三加弯三曲效三应，三楼层三附加三剪力三为：人字三形和V形支三撑尚三应考三虑支三撑跨三梁传三来的三楼面三垂直三荷载三。十字三交叉三支撑三，人三字形三支撑三和V形支三撑的三斜杆三，应三计入三柱在三重力三下的三弹性三压缩三变形三在斜三杆中三引起三的附三加压三应力三：对十三字交三叉支三撑的三斜杆对于三人字三形和V形支三撑的三斜杆在多三遇地三震效三应组三合作三用下三，人三字形三支撑三和V形支三撑的三斜杆三内力三应乘三以增三大系三数1.三5支撑三斜杆三按受三压杆三验算对于三带有三消能三装置三的中三心支三撑体三系，三支撑三斜杆三的承三载力三应为三消能三装置三滑动三或屈三服时三承载三力的三1.三5倍三。中心三支撑三节点三构造4.三3.三4.三2三偏心三支撑形式三：门架三式(图a)，单三斜杆三式(图b)，人三字形(图c)或V字形(图d)特征:支撑三斜杆三不交三于梁三柱节三点耗能三梁段三：正三常的三荷载三状态三下，三偏心三支撑三框架三具有三足够水平刚度三；在三遭遇三强烈三地震三作用三时，三耗能三梁段三首先三屈服三吸收三能量长细三比：不应三大于12三0板件三宽厚三比：不应三超过GB三50三01三7规定三的轴三心受三压构三件在三弹性三设计三时的三宽厚三比限三值耗能三梁段三的局三部稳三定性翼缘三板自三由外三伸宽三度b1与其三厚度tf比：腹板三计算三高度h0与其三厚度tw之比三：4.三4三多高三层房三屋结三构的三分析三和设三计计三算4.三4.三1荷载4.三4.三1.三1竖向三荷载高层三建筑三钢结三构楼三面和三屋顶三活荷三载以三及雪三荷载三的标三准值三及其三准永三久系三数，三应按三现行三国家三标准三《建筑三结构三荷载三规范》规三定采三用。高层活荷三载不三得小三于下三表规三定：4.三4.三1.三2三风三荷载现行三国家三标准《建筑三结构三荷载三规范》(三GB三50三00三9)的风三荷载三对一三般建三筑结三构的三重现三期为50年，三并规三定对三高层三建筑三采用三的重三现期三可适三当提三高，三对于三特别三重要三和有三特殊三要求三的高三层建三筑，三重现三期可三取10三0年，三基本三风压三乘以三系数1.三1。应特三别考三虑邻三近建三筑的三影响三，对三于高三度超三过20三0m的建三筑物三风荷三载，三应按三风洞三试验三确定三。当高三层建三筑顶三部有三小体三型的三突出三部分(如伸三出屋三顶的三电梯三间、三屋顶三瞭望三塔建三筑等)时，三设计三应考三虑鞭三梢效三应。4.三4.三1.三3三地三震荷三载抗震三设防三原则三、设三计反三应谱三见《三建筑三抗震三设计三规范三》。计算三方法三：底部三剪力三法振型三分解三反应三谱法竖向三地震三作用时程三分析三法不少三于四三条能三反映三当地三场地特性三的地三震加三速度三波地震三波的三持续三时间三不宜三过短三，宜取1020三s或更三长人工三模拟三地震三波输入三地震三波的三峰值三加速三度为4.三4.三2结构三分析4.三4.三2.三1计算三模型计算三方法三：作用三效应三可采三用弹三性方三法计三算对抗三震设三防的三高层三钢结三构验三算在三罕遇三地震三作用三下结三构的三层间三位移三和层三间位三移延三性比三，要三进行三弹塑三性分三析计算三模型三：平面三抗侧三力结三构的三空间三协同三计算三模型三：一三般情三况平面三结构三计算三模型三：用三于结三构布三置规三则、三质量三及刚三度沿三高度三分布三均匀三、不三计扭三转效三应空间三结构三计算三模型三：适三用于三结构三平面三或立三面不三规则三、体三型复三杂、三无法三划分三成平三面抗三侧力三单元三的结三构，三或为三筒体三结构注意三要点三：现浇三组合三楼盖三可假三定楼三面在三其自三身平三面内三为绝三对刚三性作为三杆件三体系三分析三时，三考虑三剪切三变形三、轴三向变三形的三影响三，考三虑节三点域三剪切三变形三对框三架侧三移的三影响结构三弹性三分析三时宜三考虑三现浇三钢筋三混凝三土楼三板与三钢梁三的共三同工三作，三结构三弹塑三性分三析时三，不三考虑三楼板三与梁三的共三同工三作柱间三支撑三两端三的构三造应三为刚三性连三接，三但可三按两三端铰三接计三算现浇三竖向三连续三钢筋三混凝三上剪三力墙三，宜三计入三墙的三弯曲三变形三、剪三切变三形和三轴向三变形应计三入重三力荷三载引三起的三竖向三构件三差异三缩短三所产三生的三影响4.三4.三2.三2三静三力分三析方三法框架三结构三、框三架支撑三结构三、框三架剪三力墙三结构三和框三筒结三构等三，其三内力三和位三移均三可采三用矩三阵位三移法三计算筒体三结构三可按三位移三相等三原则三转化三为连三续的三竖向三悬臂三筒体三，采三用薄三壁杆三件理三论、三有限三条法三或其三他有三效方三法进三行计三算对于三高度三小于60三m的建三筑或三在方三案设三计阶三段估三算截三面时三，可三采用三如下三近似三方法三计算三荷载三效应三：在竖三向荷三载作三用下三，框三架内三力可三以采三用分三层法三进行三简化三计算三。在三水平三荷载三作用三下，三框架三内力三和位三移可三采用D值法三进行三简化三计算平面三布置三规则三的框三架支撑三结构三，在三水平三荷载三作用三下简三化为三平面三抗侧三力体三系分三析时三，可三将所三有框三架合三并为三总框三架，三并将三所有三竖向三支撑三合并三为总三支撑三，然三后进三行协三同工三作分三析。三总支三撑可三当作三一根三弯曲三杆件三，其三等效三惯性三矩Ieq：平面三布置三规则三的框三架剪三力墙三结构三，在三水平三荷载三作用三下简三化为三平面三抗侧三力体三系分三析时三，可三将所三有框三架合三并为三总框三架，三所有三剪力三墙合三并为三总剪三力墙三，然三后进三行协三同工三作分三析平面三为矩三形或三其他三规则三形状三的框三筒结三构，三可采三用等三效角三柱法三、展三开平三面框三架法三或等三效截三面法三，转三化为三平面三框架三进行三近似三计算对规三则但三有偏三心的三结构三进行三近似三分析三时，三可先三按无三偏心三结构三进行三分析三，然三后将三内力三乘以三修正三系数三，修三正系三数应三按下三式计三算：用底三部剪三力法三估算三高层三钢框三架结三构的三构件三截面三时，三水平三地震三作用三下倾三覆力三矩引三起的三柱轴三力，三对体三型较三规则三的丙三类建三筑可三折减三，但三对乙三类建三筑不三应折三减。三折减三系数k的取三值，三根据三所考三虑截三面的三位置三，按三本图三规定三采用三。但三体型三不规三则的三建筑三或体三型规三则但三基本三自振三周期T11.三5s的结三构，三倾覆三力矩三不应三折减将梁三柱节三点域三当作三一个三单独三的单三元进三行结三构分三析，三来计三入梁三柱节三点域三剪切三变形三对高三层建三筑钢三结构三侧移三的影三响4.三4.三2.三3三多三、高三层框三架近三似分三析方三法分层三法(竖向三荷载三作用三的平三面框三架)把每三层作三为无三侧移三框架三用力三矩分三配法三进行三计算三。D值法(水平三荷载三作用)反弯三点法仅受三节点三水平三荷载三作用三时，三如果三梁的三抗弯三刚度三远大三于柱三的抗三弯刚三度，三则可三认为三柱两三端的三转角三为零三，从三而柱三段内三至少三存在三一个三反弯三点。三此时三柱的三转角三位移三方程三为：Mab=Mba=6i/h端部三剪力三因而三为V=12i/h2=d式中d为柱的三抗侧三移刚三度：d=三V三/=12i三/h2假定三框架三同一三层所三有柱三的层三间位三移均三相同三，则框三架第i层的三总剪三力Vi为：边柱三:Mi=Mu,i1+三Md,三i中柱三:Mil=il(Mu,三i1+三Md,三i)/三(il+ir)Mir=ir(Mu,三i1+三Md,三i)/三(il+ir)由梁三端弯三矩求三梁的三剪力改进反弯三点法三（D三值法三）:考虑三端部三转角三非零三的影三响，三对柱三的抗三侧移三刚度三进行三修正三，同三时亦三考虑三影响三反弯三点位三置的三一些三因素三对其三进行三修正三，可三显著三提高三反弯三点法三的精三度。修正三后柱三的抗三侧移三刚度三记为D：称为三柱侧三移刚三度修三正系三数，三与其三两端三连接三的横三梁的三线刚三度有三关：反弯三点高三度比三：反弯三点到三柱下三端的三距离三与柱三高的三比值标准三反弯三点高三度比三：层高三、跨三度和三梁柱三线刚三度比三都为三常数三的多三层多三跨框三架在三水平三荷载三作用三下的三反弯三点高三度比反弯三点高三度比三的修三正系三数为：=0+1+2+30标准三反弯三点高三度比三，见三课本1柱上三下端三所连三接梁三的线三刚度三不等三时的三修正三系数三，底三层柱三不修三正，1见课三本，三表中1是柱三两端三所连三接梁三的线三刚度三比，三注意1与1的正三负关三系；4.三4.三2.三5三地三震作三用分三析方三法基本三原则三：小震三不坏三，大三震不三倒。三三水三准设三防和三二阶三段设三计二阶三段设三计第一三阶段三为多三遇地三震作三用下三的弹三性分三析，三验算三构件三的承三载力三和稳三定以三及结三构的三层间三侧移三；第二三阶段三为罕三遇地三震下三的弹三塑性三分析三，验三算结三构的三层间三侧移三和层三间侧三移延三性比三。第一三阶段三抗震三设计三计算三方法三：底部三剪力三法振型三分解三反应三谱法时程三分析三法第一三阶段三抗震三设计三方法适用三范围三：高度三不超三过40三m且平三面和三竖向三较规三则的三以剪