钢结构设计--多层及高层房屋结构

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1、第4章多层及高层房屋结构4.1多、高层房屋结构的组成4.2楼盖的布置方案和设计4.3柱和支撑的设计4.4多、高层房屋结构的分析和设计计算1多、高层钢结构的认识多层和高层房屋建筑之间无严格的界线；大致可以12层(高度约40m)为界；主要优点:重量轻抗震性能好施工周期短工业化程度高环保效果好多层钢结构住宅的开发和建造已得到重视。2天津丽苑钢结构住宅天津丽苑钢结构住宅3青岛即墨钢结构住宅莱钢开发的青岛即墨钢结构住宅44.1多、高层房屋结构的组成4.1.1多、高层房屋结构的类别4.1.2结构布置提要本节内容5结构类

2、型常见类型：框架结构、框剪结构、筒体结构6框架结构最早用于高层建筑柱距宜控制在6～9m范围内次梁间距一般以3～4m为宜平面布置较灵活刚度分布均匀延性较大自振周期较长对地震作用不敏感框架结构的主要优点:7框剪结构框架结构上设置适当的支撑或剪力墙亦可二者皆设置8侧向位移模式在侧向荷载的作用下，纯框架结构：剪切变形模式抗剪结构：弯曲变形模式二者组合（框剪结构）：显著减少了纯框架结构的侧向位移9用于地震区时，具有双重设防的优点可用于不超过40～60层的高层建筑框剪结构的特点钢筋混凝土结构:需采取构造措施钢板结构(8

3、～9mm厚钢板)研究表明，在侧向刚度相同时，钢板剪力墙的框剪结构比框架结构用钢量少。剪力墙：10框筒结构框筒结构是筒体结构的一种结构布置（筒中筒）适用的建筑高度可超过90层（因横向刚度较大）结构及受力特点：1）内部设置剪力墙式的内筒，与及其他竖向构件主要承受竖向荷载；2）外筒体采用密排框架柱和各层楼盖处的深梁刚接，形成一个悬臂筒（竖直方向）以承受侧向荷载；3）同时设置刚性楼面结构作为框筒的横隔。11在框剪结构中，形成筒体的构面内存在的剪切变形，即为剪力滞后。为了避免严重的剪力滞后造成角柱的轴力过大，通常可采

4、取两个措施：1）控制框筒平面的长宽比不宜过大2）加大框筒梁和柱的线刚度之比剪力滞后（ShearLag）12束筒结构由各筒体之间共用筒壁的一束筒状结构组成(减缓框筒结构的剪力滞后效应)可较灵活地组成平面形式钢筋混凝土筒体(常作为内筒出现)可将各筒体在不同的高度中止密柱深梁的钢结构筒体筒体13结构种类结构体系非抗震设防抗震设防烈度钢结构框架-支撑（剪力墙板）各类筒体1102603601102203009020026050140180钢框架-混凝土剪力墙22018010070有混凝土剪力墙的钢结构22018015

5、0706,789框架钢框架-混凝土核心筒钢框筒-混凝土核心筒钢结构和有混凝土剪力墙的钢结构高层建筑的适用高度（m）14芯筒体系亦称悬挂结构；打破了密柱深梁对建筑设计的桎梏；实现优势互补（充分发挥钢结构抗拉强度高和钢筋混凝土结构抗压性能好的优势）；通常设置一些称为帽桁架和腰桁架的水平桁架。15支撑框筒结构或桁架筒体结构支撑系统覆盖了整个建筑物表面；是较框筒结构更为优越的抗侧力体系。16单纯采用框架结构或斜撑(或剪力墙)体系；1）框架体系：未必所有的梁柱都刚性连接2）斜撑体系：少数柱之间设斜撑（梁柱连接可做成

6、铰接）少数柱参与抗侧力体系；梁柱刚性连接构造复杂，应该尽量少用；抗侧力体系也可混合使用。楼盖梁柱支撑墙板多层多跨框架的组成多层结构房屋17多层房屋的抗侧力结构184.1.2结构布置提要多层房屋应首选由光滑曲线构成的平面形式；(为了减少风压作用)尽可能地采用中心对称或双轴对称的平面形式；(以减小或避免在风荷载作用下的扭转振动)避免以狭长形作平面形式；(因风荷载作用会产生严重的剪切滞后现象)框筒结构采用矩形平面形式时，应控制其平面长度比小于1.5；（不满足时，宜采用束筒结构）需抗震设防时平面尺寸关系应符合要求。

7、19≤0.5B'/Bmax大洞口宽度比≥1≤1.5l'/Bmaxl/b凹凸部分的长宽比需抗震设防时平面尺寸关系≤4≤5L/BmaxL/B平面的长宽比20抗侧力构件设置部位抗侧力构件布置状况→水平荷载下出现扭转?1)抗侧力刚度中心应和水平合力线尽量接近；2)度量抗侧力构件布置状况的力学参量:偏心率任一层的偏心率大于0.15时，称为平面不规则结构。21平面不规则结构任一层的偏心率大于0.15时；结构平面形状有凹角，凹角的伸出部分在一个方向的尺度，超过该方向建筑总尺寸的25％；楼面不连续或刚度突变，包括开洞面积超

8、过该层总面积的50％；抗水平力构件既不平行又不对称于侧力体系的两个互相垂直的主轴。22防震逢设置问题防震逢设置不当而导致高层建筑在地震时相互碰撞的破坏后果是严重的；高层建筑在发生地震时具有很大的侧向位移，防震缝的合理设置是困难的；因此高层建筑一般不宜设置防震缝；高层钢结构建筑，一般也无须设置温度缝；地震区的多高层建筑，应当建立精细的力学模型，作较精确的地震分析，并采取相应的措施提高其薄弱部位和构件的抗震能力。23