高层建筑钢结构第三章结构体系和布置课件

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1、3结构体系和布置3-1高层结构体系的若干概念3-2框架结构3-3框架-支撑结构3-4伸臂及带状桁架结构3-5交错桁架体系3-7巨型结构3-8特殊结构3-9结构选型和布置原则3-6筒体结构3.1高层结构体系的若干概念1)悬臂(Cantilever)结构的基本变形曲线xdxQMQxMxQxMx纯剪切变形纯弯曲变形弯剪变形Q＝0QmaxM＝0Mmax纯剪切变形曲线纯弯曲变形曲线弯剪变形曲线2)框架(Frame)结构和承剪桁架(Sheartruss)结构的变形杆件主要受弯矩杆件以弯曲变形为主框架以剪切变形为主杆件以轴力为主杆件以轴

2、向变形为主桁架以弯曲变形为主3)伸臂(Outriggerarms)结构的工作特点无伸臂弯矩图有伸臂弯矩图ΔMΔMΔM3.2框架结构1)框架分类类型1：刚接框架，rigid-frames类型2：铰接框架（排架），frameswithsimpleconnections类型3：半刚接框架，frameswithsemi-rigidconnections平面设计有较大的灵活性可提供较大柱距和空间广泛用于办公楼、旅馆及商场等公共建筑梁柱节点构造形式铰接半刚性连接刚性连接梁柱节点变形特点MaθaMFa若q均匀分布，MFa=-ql2/12

3、M1M3M2132θa=-MFa/(2EI/l)图乘法可以得到M1/MFa>0.9，为刚性，rigidframe；M1/MFa<0.2，为简支simpleframe；介于上述之间时为半刚性semi-rigidframe；铰接2/3有支撑无支撑Φ/ΦpM/MpMp—梁的塑性弯矩Φp＝MpLx/EIb欧洲规范EC3分类法2)刚接框架(Rigidframes)的工作特点在水平荷载作用下，一榀框架在第i层的水平位移由以下几部分组成：柱弯曲变形引起的侧移；梁弯曲变形引起的侧移；柱拉压变形引起的侧移；节点域剪切变形引起的侧移；整体二阶

4、效应引起的侧移；柱弯曲变形引起的侧移δic：lh/2h/2V/2V/2V/2V/2δicEIclh/2h/2V/2V/2V/2V/2δibM=Vh/2θEIb梁弯曲变形引起的侧移δib：柱拉压变形引起的侧移δif：lhVNNδifMcMcθCNθCN节点域剪切变形引起的侧移δis：节点域的剪力主要由梁、柱端部弯矩引起的翼缘集中力造成。（影响可达10％～20％）2B2DδisγiQiQiMp厚度t整体二阶效应引起的侧移ΔⅡ：原因：竖向荷载在水平荷载产生的侧移上，产生了附加弯矩，从而增大了侧移。即：ΔⅡ=Δ1+Δ2+…高钢规要

5、求，对于无支撑结构和层间侧移角大于1/1000的有支撑结构，应按能反映二阶效应的方法验算稳定。（如等效水平荷载法、非线性分析法等）Δ1VPΔ1Δ2P总体层间变形：δic柱弯曲δib+δif+ΔⅡ节点整体转动δis节点剪切δi＝δic+δib+δif+δis+ΔⅡ由于δif相对较小，变形主要以梁、柱的弯曲变形为主，该两种变形都与V成正比，故下大、上小，为整体剪切变形。δis对Δ的影响可达10％～20％。层绝对变形：在水平荷载作用下，一榀框架在第i层的水平位移，是第1~i层的各层间位移之和，即实例北京长富宫中心1.建筑概况地下

6、2层、地上25层，旅馆建筑，建于1987年。高91m，层高3.3m，25.8×48m矩形平面，柱网8×9.8m。外墙采用带面砖的预制混凝土挂板。2.结构体系及主要计算结果为钢框架体系，但在2层以下和地下室为钢骨混凝土结构。基本周期为3.6s，最大层间位移1/337，小于1/300的限值。设计过程中曾与框架-支撑体系方案作比较。框架-支撑体系的基本周期为2.37s，最大层间位移角为1/1398；其侧向刚度与框架方案相比有很大的提高，但因施工复杂等原因未取用该方案。3.钢材牌号及结构构件(2)钢柱焊接箱形截面柱450mm×45

7、0mm等，柱的钢板厚度自下而上为42mm~19mm(1)钢材牌号柱及主梁为SM50A，次梁SS41，压型钢板亦为SS41，高强度螺栓F10T。相当Q345焊接H型钢，高650mm，宽200~250mm，翼缘板厚度自下而上为32~19mm，腹板厚度12mm。多数梁为变截面梁，支座段的翼缘宽度和厚度大于中间段。(3)主钢梁(4)钢骨混凝土梁钢骨混凝土梁的截面为500mm×950mm及500mm×1100mm，相应钢骨梁为高度650及850mm的工字形截面。钢骨混凝土柱的截面为1200mm×1200mm及850mm×850mm，

8、钢骨为450×450mm，即同上部钢柱截面。(5)钢骨混凝土柱(6)楼板采用1.2mm厚的压型钢板组合楼板，支撑于间距小于3m的次梁上，板下不设临时支撑，钢梁上焊栓钉。(7)外墙板采用带饰面的200厚的钢筋混凝土预制墙板，仅与上下现浇板及钢梁连接，不与柱相连。4.主要节点连接做法框架梁柱采用常用的栓焊法