高层建筑钢结构构件设计

5构件设计5.1荷载效应组合及设计要求

5.2钢梁的设计特点

5.3钢柱的设计特点5.4中心支撑杆件

5.5偏心支撑杆件5.6其它抗侧力构件弹性阶段整体分析，计算构件内力验算构件承载力和稳定性验算层间变形和顶层变形节点的计算与设计弹塑性阶段结构极限变形的验算层间侧移延性比的验算舒适度的验算5.1荷载效应组合及设计要求无地震作用时的组合1)荷载效应组合有地震作用时的组合式中：S－结构构件内力组合的设计值，包括组合的弯矩、轴力和剪力设计值；

γG－重力荷载分项系数，一般情况采用1.2，当重力荷载效应对构件承载能力有利时，不应大于1.0；

γQ1、γQ2、γw、－分别为楼面活荷载、雪荷载和风荷载等荷载分项系数，一般取1.4；γEh、γEv－分别为水平、竖向地震作用分项系数，当仅计及单向地震作用时，取1.3，当同时计算水平和竖向地震作用时，γEh＝1.3，γEv＝0.5；SGk、SQ1k、SQ2k、Swk－分别为由永久荷载、楼面活荷载、屋面雪荷载和风荷载等的标准值引起的构件内的荷载效应；式中：SGE－由重力荷载代表值引起的效应，有吊车时，应包括悬吊物重力标准值的效应。重力荷载代表值按《建筑抗震设计规范》(GB50011-2001)的条取用；SEhk、SEvk－分别为水平或竖向地震作用标准值引起的效应，尚应乘以相应的增大系数或调整系数；ψw－风荷载组合系数，无地震作用的组合中取1.0；有地震作用的组合中取0.2。当验算结构的变形时，所有荷载分项系数均取1.0。非抗震验算时2)承载力极限状态验算式中：γ0－结构重要性系数，使用年限100年及以上1.1，50年1.0；S－结构构件内力组合设计值；R－结构构件承载力设计值；抗震验算时式中：γRE－构件的承载力抗震调整系数，梁柱为0.75，支撑0.80，节点板件、连接螺栓0.85，连接焊缝0.90，当计算竖向地震作用时取1.0。重力案荷载妥作用敏下梁挠的挠已度限洪值主梁≤l/4岂00仓,次梁≤l/2罪50风荷除载下崭的位败移限拣值顶点煎质心猾侧移≤H/5摇00；层间垫质心菠侧移≤hi/4坚00；结构接平面营端部话构件煎最大突侧移原不得休超过塘质心乔侧移筑的1.史2倍。第一摸阶段梨抗震袭验算绘的最逮大层事间质阅心侧祖移限救值≤hi/3捎00，结构奥平面将端部恰构件文最大煌侧移兽，不药得超迅过质假心侧船移的1.样3倍。其它掘“钢净－混疏凝土夫”混茫合结条构的纠限值掌见GB梯50柳01雄1-乡丰20似01的条。3)食正常堂使用翅极限刘状态奏验算舒适糖度（钓风振场加速咐度）霸限值建筑子物顶费部最冶大加印速度a限值态为公寓阔建筑a≤0惹.2暮0m倡/s2公共店建筑a≤0当.2夕8m闹/s24)窑第二细阶段尾抗震该验算层间关侧移hi/5沾0混合访结构草的限音值见锁GB幅50泛01捎1-顺20掩01址的条贷；层间疲侧移圈延性游比不愿应超失过结构形式Δ/Δy钢框架3.5偏心支撑框架3.0中心支撑框架2.5带混凝土剪力墙的钢框架2.0层间币侧移喂延性摊比是性指结纸构在坏罕遇粮地震待下的每最大傅层间爹侧移气与该锦楼层净进入设弹塑塘性状经态时亭层间您侧移眯的比沃值。5.志2出钢丢梁的教设计甩特点誉(b户ea肠ms智)1)赠梁的择强度非抗叶震验似算：团抗弯务强度抗剪申强度梁端山尚应悦验算抗震敞验算倾：上辞公式蠢的设境计强效度应粉该除丘以抗卡震调饼整系齐数γRE。塑性发展系数2)寸梁的热整体嚷稳定抗震急验算叉要考独虑抗建震调矮整系络数。当梁死端仅锐以腹诉板与偏柱(主梁)连接旧时，捡整体率稳定赛系数歇上应臣乘以0.绢85的降哪低系留数。当为粗组合脾楼盖晴，或等现浇硬钢筋星混凝锹土板吉与钢姑梁翼仗缘有置可靠怜连接坝时，溜可不坦验算盖钢梁悲的整旬体稳巾定性票。抗震回区侧种向支降撑的粪设置目的——保证炒梁上票塑性借铰能宪充分乞塑性亡转动绞而不赤发生薄整体握失稳扭。位置——两端恨可能糟出现发塑性罢铰处题；梁的自上下倘翼缘晌均应虎设置随；相邻权侧向绵支撑碑点间惜的侧屈向长铅细比桥应符掌合《钢规》塑性设计祝的有燃关规库定，雄且满轮足下焰表。钢梁枣的容睬许侧馆向长暑细比侧向支承点间的构件长细比

应力比值3)初梁板玩件的拳宽厚毫比限武值一般祝钢梁板件弟的宽马厚比豪限值钢梁的截面形式bfbftfhotftwb1twtwtfhotfb1bo框架颗梁的碌板件篮宽厚摧比限代值梁截面形状板件所在部位房屋总层数非抗震，6度7度8度9度工字形箱形翼缘悬伸部分

1111109111099腹板箱形两腹板之间的翼缘3636323036323030兼作蛾支撑茄横杆漫的梁幸和塑围性设脏计时妥梁板件咳的宽递厚比码限值翼缘腹板钢梁轴力5.粪3氏钢避柱的客设计凑特点间(c循ol终um凳ns验)（梁姐，柱，中抛心支净撑，闪偏心逐支撑臣，剪悼力墙铃板）轴压仁柱素框架沈柱

截面形式强度、整体稳定计算局部稳定计算刚度计算，长细比强柱弱梁要求，节点域两个夜工字上钢组括成的成十字业形截剂面也角有大躬量应相用圆管乒截面斤多用照于钢熊管混员凝土巴柱1)伯轴压呆柱截面纠形式强度宋验算稳定跌验算刚度员验算局部份稳定使用坑净截朝面面指积1)眼轴压耗柱截面纸形式强度扣验算稳定奔验算刚度况验算局部娱稳定使用制毛截共面面明积计算讨稳定拦系数柜时，子厚板素多为c、d类1)品轴压抽柱截面济形式强度晌验算稳定痕验算刚度呆验算局部税稳定1)伐轴压怠柱截面朵形式强度播验算稳定臂验算刚度漏验算由长觉细比跟控制长细肚比不技宜大狗于12嘱0，一居般40订-6摊0局部接稳定工字形截面箱形截面2)恶框架轿柱（始压弯论柱蜓b拜ea孤m-犹co保lu坝mn盯s）承载拜力验诵算强度挖验算稳定糖验算抗震验算时除γRE弯矩作用平面内：弯矩作用平面外：

计算长度支撑攀框架搁无侧予移无支诊撑框喉架汁有岸侧移弱支世撑框央架框架伶的分这类：框架慰柱计骄算长肌度平面内计算长度平面外计算长度钢规的分类高层中基本上是前两类计算纷长度厕的确炮定方陆法：基本总假定稳定苏方程进行踢简化表格逗公式确定凝模型计算堆长度匀的确饼定方钟法：基本页假定稳定俗方程进行执简化表格膀公式确定耐模型a）屑材料敲弹性b）揪只在偷节点堡承受闲竖向呼荷载c）宗所有荣柱子家同时刮失稳d）妥柱子营失稳出时，诉相交逢于同批一节歪点的丸横梁衫对柱吊提供耍约束供弯矩逗，按辛柱线岗刚度棍之比维分配鱼给柱存，只奶考虑肾与该完柱相由连的鞋横梁e）价无侧丛移失陵稳，则横梁盾两端界转角哄大小歪相等挑方向抛相反呀；有才侧移她失稳碰，横使梁两贿端转腾角大墙小相颤等方次向相历同计算毙长度往的确景定方格法：基本奶假定稳定抢方程进行多简化表格仇公式确定筐模型转角独位移煌方程观组确定山稳定懒承载调力Pcr与欧障拉临秒界力地公式坦相对炭比：这里的μ即为计算长度系数；l0即为计算长度最后级发现给μ与塑柱上偶下端城的梁努柱线雅刚度葛比K1和K2有关凡，是煮关于掀它们亡的超菜越方喂程。1212计算给长度胶的确醋定方猴法：基本迁假定稳定靠方程进行劈燕简化表格后公式确定手模型关于气梁柱微线刚篮度比坡K1和K2计算弱长度广的确环定方突法：基本刷假定稳定松方程进行身简化表格糕公式确定竿模型无支妥撑框君架：底层柱柱脚刚性嵌固时柱脚铰接时

计算柔长度逝的确致定方安法：基本健假定稳定本方程进行妄简化表格侦公式确定财模型强支棉撑框菊架：柱脚刚性嵌固时柱脚铰接时

第i层框架柱用无侧移框架和有侧移框架柱计算长度系数算得的轴压杆稳定承载力之和。计算棋长度吩的确哄定方院法：基本屑假定稳定储方程进行腾简化表格概公式确定室模型弱支查撑框怨架：第i层框架柱用无侧移框架和有侧移框架柱计算长度系数算得的轴压杆稳定承载力之和。按无侧移框架柱按有侧移框架柱计算长度系数轴心压杆稳定系数计算农长度象的确执定方钉法：基本提假定稳定与方程进行闷简化表格惯公式确定剃模型确定轿柱计刺算长音度系军数的武方法付小结陆：

确定框架类型

计算梁柱截面参数

求梁柱线刚度比

查表或简化公式

钢结芹构设伪计规乏范(G布B5顾00菌17摊-2闸00坡3)高层妥民用今建筑法钢结粥构技亡术规侵程(J牧GJ阔99需-9逝8)柱在肥框架脾平面径外的湾计算吼长度登：与平酷面内阀计算介方法孕相同

确定框架类型

计算梁柱截面参数

求梁柱线刚度比

查表或简化公式

有侧绣移双艺层框续架图中钩数字缎为横敏梁或术柱子问的线沈刚度分析龙各柱塔在框鹅架平靠面内震计算荷长度地系数HHLLC1C2C3C5C6C4662424841010线刚度例1

柱C1,C3:

柱C2：

柱C4,C6：

柱C5：

HHLLC1C2C3C5C6C4662424841010无支蛛撑纯忘框架>1.阳0柱脚县刚接柱脚伯铰接>2.厌0有支旱撑框呈架柱<1.盯0图示擦铰接达柱脚挤的双晋跨等答截面头柱框陕架确定作边柱斤和中召柱在虫框架粪平面隙内的墨计算运长度L=12mL=12mH=8m16*35010*80010*36012*30010*46016*300例2查有汤侧移恢框架常计算嘱长度殊系数肯的规辉范表凯格：横梁哭线刚舌度与捞边柱涂线刚追度比逐值横梁边柱中柱用近制似公涛式计之算两个诵横梁枯线刚黎度之忽和与乔中柱仔线刚弄度比贤值：两种踪蝶方法钟计算屯结果固一致近似般公式基础剪铰接颈的双锯跨框卡架已知帜：一薪阶分有析的隔轴压键力，丑弯矩长，水嫩平力局，框架献平面步外有意足够爪支撑房诚不发随生弯顷扭屈穴曲，钢材纳为Q神23拳5确定宿柱的惑承载百力例3P2PPP2PP0.2P0.384PKN.M0.048P0.104P0.048P0.416PKN.M0.416PKN.M0.348PKN.M0.348PKN.M0.832PKN.M0.384PKN.M解:姐(套1)香先计荒算边迟柱的拥承载抹力边柱遵的截尺面特给性：弯矩瞧作用速平面愁内的我稳定浪承载帆力:长细望比按b颠类截躺面查按稳监定确直定边家柱承鲁载力对于狐有侧零移框炉架，盛等效源弯矩项系数按强敢度确鞋定边每柱的丙承载理力（2哄）再私计算输中柱包的承债载能腐力中柱壳的截钟面特点征：按弯签矩作骗用平效面内列的稳幕定来卡承载委能力长细日比仍按淡b类古截面胞查表按强浩度确巴定边俩柱的缠承载殊能力由由经比让较可衫知，场P之皂最小啦值为滥38路1.制8K仍N，兼边柱渗和中秩柱的械承载鸡能力态分别狠为3虎81溜.8施KN末和7径63酬.6导KN泽，是支由中肆柱的及稳定削承载洒力决待定的旬。式中归：Wpc、Wpb分别冻为节劳点处妹柱和结梁的山截面术塑性形模量摔；N为柱矿轴向萄压力币设计距值；Ac为柱膨截面填面积创；η为超躲强系过数，餐6层租以上鉴钢框阻架，枕6度柄Ⅳ类此场地锤和7组度时团可取赠1.陆0，丢8度们时取馆1.担05未，9塌度时棒取1谷.1丹5当柱躬所在目楼层乞的受泛剪承嘴载力绣比上夸一层呜的受邻剪承木载力眼高出滤25任％或柱蜘轴向姓力设崭计值炸与柱耀全截爸面面牵积和绞钢材谋抗压迟强度量设计援值乘脂积的颠比值绸不超住过0爸.4隶；或作寻为轴创心受永压构云件在透2倍序地震重力下约稳定肥性得社到保幼证时3)穷抗震肢时，禽纯框答架的累强柱翠弱梁城要求可不锤按上贸式验私算4)泡柱的肺构造统要求罕遇地震时不可能出现塑性铰的框架柱轴压比限值为：

式中：Ac－柱截面面积。框架虾柱的牺长细合比限更值为抗震设防烈度6度7度8度9度房屋总层数≤12>12≤12>12≤12>12≤12>12长细比λ120120120801206010060Q235钢，其它应乘以框架族柱板劝件的感宽厚旷比限毛值：抗震设防烈度板件部位6度7度8度9度H形柱翼缘悬伸部分

1313111210119腹板43524348434443箱形柱壁板38403736

353633Q235钢，其它应乘以角标(1)适用于强柱弱梁不能得到保证的柱5.悟4骑中快心支卷撑杆霉件支撑政杆承张载力尚验算初（按物小震趋压杆菜设计蓄，保乒证弹诉性承介载力圾）式中：N－设计内力。交叉支撑和单斜支撑乘以增大系数1.3；人字形和V形支撑乘以1.5。

循环荷载下的强度降低系数。正则化长细比。长细不比λ限值伸（我营国）房屋总层数受力状态非抗震设防6度、7度8度9度≤12层按压杆设计150150120120按拉杆设计300200150150>12层压杆或拉杆150或3001209060Q235钢，其它应乘以支撑鹿板件揪宽厚筐比限霜值板件名称非抗震设防不超过12层超过12层7度8度9度6度7度8度9度翼缘外伸部分(b1/tf)10+0.1λ131199887工字形(含H形)截面腹板(h0/tw)25+0.5λ33302725232321箱形截面的翼缘和腹板(b1/tf或h0/tw)4031282523212119圆管外径与壁厚比值(D/t)100———42404038适用于Q235钢，其它钢号应乘以(工形、箱形)或(圆管)杆件两个方向长细比均应满足此表5.俘5颠偏俯心支牛撑杆迟件1)奥支亩撑杆挖的承每载力融验算式中：N－在竖向和水平荷载最不利组合下的支撑轴力；

－轴心受压构件的稳定系数，查钢结构规范附录C；η－内力增大系数，见下表。2)毒偏雾心支暖撑的龟构造禁要求长细烤比板件物宽厚构比3)舰偏欠心支叫撑框甚架梁旱的构充造要欣求在消汤能梁姿段上顾要配犯置中你间加制劲肋省；在梁欢上与照支撑舟翼缘栏对应蜜的位尚置上经应设茎置支垒承加妄劲肋；消能饱梁段坊中间句加劲殿肋的逆配置鸟要求消能横梁段武端部驶侧向既支撑卡的布床置偏心膛支撑溜框架这结构肌的框专架部锦分可筹与纯刘框架怪结构坦的抗纲震构篮造要忘求一赵致。当房彼屋高六度不店高于10瞎0m，且为骡非双史重体尿系时臣，8、9度时况的抗臣震构仔造措羊施可克按降锄低一巷度的嘉相应葡要求狼采用妇。4)爸框窃架部躺分的匠抗震择构造泄要求5.丈6歇其久它抗售侧力健构件1)急剪桌力墙档板非抗征震设祥防及6度设里防，膛可不佩设肋望，考茅虑屈合曲后已强度