浅谈高层钢结构体系的计算及分析

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1、浅谈高层钢结构体系的计算及分析摘要：由于钢结构住宅具有较高的科技含量，建筑安装造价也相应高于其它类住宅。但结合考虑住房率、土地使用效率等因素，钢结构住宅属值得推广的新型住宅结构体系。本文通过对冃前高层钢结构住宅采用何种结构体系进行了有益的研究和探索，在计算过程中考虑地震荷载和风荷载，研究成果对于推动钢结构住宅的发展和完善具有一定的指导意义和参考价值。Abstract：Duetosteelhousingwithahightechnologicalcontent,constructionandinstallationcostishigherthanotherclassescorrespo

2、ndinghousing.However,consideredinconjunctionoccupancy,landuseefficiencyandotherfactors；steelresidentialgenusworthynewresidentialarchitecture.Basedonthehigh-risesteelresidentialarchitectureinwhatausefulresearchandexploration,consideringinthecalculationprocessseismicloadsandwindloads,researchfort

3、hepromotionofdevelopmentandimprovementofsteelhousinghasaguidingsignificanceandreferencevalue.关键词：高层钢结构住宅；结构计算及分析；地震荷载；风荷载Keywords：high-risesteelresidential；structurecalculationandanalysis；seismicload；windload中图分类号：TU973文献标识码：A文章编号:1006-4311(2016)02-0131-030引言钢框架结构与混凝土框架结构相比，有很多不同之处。一方面钢材比混凝土材质更

4、为均匀、各方向的力学性能几乎一样，这些有利于结构的分析计算；另一方面，钢材强度较高，在相同承载力下钢构件的截面可以减小很多。这是钢结构的一个优点，但同时也产生一些问题：构件截面的抗弯刚度EI、抗扭刚度Git、抗翘曲刚度EIw均小于混凝土构件的各个刚度值。刚度小就意味着抗变形的能力比较差，容易产生较大的变形。[1-5]1荷载效应的计算我国《钢结构设计规范》对框架结构的内力计算作规定，但公式只限于弹性分析，而且一般采用一阶弹性分析。由于钢框架结构P-八效应较大,采用一阶弹性分析显得保守，这时宜采用二阶分析。国内外学者对钢框架结构二阶效应进行了研究，比较成熟的分析方法冇两种：塑性区法和塑性

5、較法。这两种方法都对材料进入塑性阶段给出了研究结果。但由于计算工作量大，难于在实际结构设计中推广。本文按照我国钢结构设计规范(GB50017-2014)中的设计方法，通过PKPM软件，对常用的钢结构体系进行分析，从而找出结构性能比最好的结构体系。[1_2]2PKPM计算分析2.1结构模型现以昆明某小区12层钢结构住宅为背景，建筑方案为：(高层)地下1层，地上12层，出屋面楼梯、电梯间1层；层高为地下3.6m,地上12层每层均为2.9m,出屋面4.Im；室内外高差：0.45m；地上结构总高度：0.45+2.9X12=35.25m；结构方案为：楼板采用现浇混凝土平板，预应力槽形叠合板，楼

6、面预留70mm建筑做法，轻骨料混凝土填充；主体结构材料为钢材：Q235；混凝土强度等级：钢管混凝土柱C40,其他C30；钢筋:HPB300级、HRB400级。基础采用钢筋混凝土桩基础；填充墙采用200mm厚加气混凝土砌块。抗震设防烈度分别考虑7度和8度，设计基本加速度值为0.10g和0.20g,设计地震分组为第二组，场地土特征周期值选取0.40so结构类型分别考虑钢框架-支撑结构和钢框架-混凝土筒体结构两种，结构平面布置如图1和图2所示，其三维模型如图3和图4所示。柱子釆用方钢管柱和钢管混凝土柱两种类型。2.2计算结果比较通过PKPM计算，将两种结构计算结果进行比较，期中用钢量对比如

7、表1所示，层间位移角对比如表2所示，应力比对比如表3所示。通过以上分析可以看出，无论是7度设防区还是8度设防区，采用钢管混凝土柱的结构用钢量少，在水平荷载作用下的层间侧移也比较小。说明钢管混凝土柱的使用效果更好，在高层钢结构中表现更好。此外，从应力比对比结果来看，钢框架-混凝土筒体结构各类构件的应力比比较高，说明构件的承载力更能够充分发挥。3结论本文对高层钢结构常用的结构体系进行了分析与对比。从分析结果可以得出以下结论：2.1用钢量无论是钢框架-支撑结构还