《高层钢结构》PPT课件

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1、多高层钢结构的分类及其稳定性设计一、引言二、有侧移框架和无侧移框架的概念三、侧向柔性结构和侧向刚性结构四、强支撑框架和弱支撑框架、纯框架五、强支撑框架的判定准则六、钢结构分类的进一步说明一、引言在建筑物的设计中,设计人员首先必须给建筑物进行定类，比如：确定建筑物的安全等级（一、二、三级）;确定建筑物的类别（甲、乙、丙、丁类）；对建筑场地进行划分(I、II、III、IV类场地)；钢筋混凝土结构抗震设计要划分抗震等级(一、二、三、四级)；计算风荷载时要对地貌分类（A、B、C类）；各规范还根据建筑物的类型、层数、荷载类型等,有针对性地提出对设计很有价值、有时可以简化设计

2、的分类规定：比如规定了抗震设计时何时采用反应谱基底剪力法、反应谱振型分解法和时程分析法等等。各种分类的目的是为了建立概念框架，并从而进行合理而方便的设计。本文介绍与钢结构稳定性计算有关的分类，并澄清一些概念。返回二、有侧移框架和无侧移框架的概念什么是有侧移框架？所有的框架及框架－支撑（剪力墙〕结构中的框架在水平风力或地震力的作用下，都会产生侧移，因此这个问题应该不成为问题。是什么导致本文提出这个问题？<<钢结构设计规范>>GBJ17-88[1]第5.2.2条最末尾有这样一个注：无侧移框架系指框架中设有支撑架、剪力墙、电梯井等支撑结构，且其抗侧移刚度等于和大于框

3、架本身抗侧移刚度的5倍者；有侧移结构系指框架中未设上述支撑者，或支撑结构的抗侧移刚度小于框架本身抗侧移刚度的5倍者。虽然建筑物侧移的大小直接与结构抗侧刚度有关，但上述概念涉及到“有”和“无”的问题，在一定程度上引起了工程界和学术界的误解。正确的答案应该如何引入？如果意识到所有的结构在风荷载等水平力作用下均有侧移，对无侧移框架的定义就必须采用相对的、比较的手段。下面介绍Eurocode3[2]的方法。Eurocode3规定，在双重抗侧力结构中，如果框架承受的总水平力小于等于总剪力的20％，则可以以足够的精确度假设所有的水平力都由支撑架(剪力墙)承受，框架本身不承受

4、水平力，从而这个框架可以作为无侧移框架。不满足上述规定的框架－支撑结构体系中的框架，是有侧移框架。根据这个规定，可以知道：(1)无侧移框架是一个相对的概念，是在与支撑架、剪力墙的抗侧刚度比较中获得的，由此只有在双重抗侧力体系中的框架才会有无侧移和有侧移框架的区分；(2)无侧移框架可以按照不承受水平力进行设计。图1表示了两个结构，图1a主框架如果刚度比小框架大得多，则小框架可以按照无侧移框架进行设计，所有的水平力由大框架承受，包括作用在小框架上的水平力。图1b框架在支撑架刚度很大时可以按照无侧移进行设计，所有水平力由支撑架承受。纯框架如果无主框架和副框架之分，则纯框

5、架是有侧移框架。图1a图1b上述分类的方法不涉及到框架的稳定性计算，而只是对框架进行一个分类，了解建筑物各子结构在承受水平力上的相对比例，在框架分担的水平力小到一定程度时可以进行简化的力学分析。在计算机设计的时代，有侧移和无侧移框架的区分没有带来计算上的好处，但对于初步设计，以及对所设计的框架进行定性定类的了解，还是很有意义的。返回三、侧向柔性结构和侧向刚性结构侧向柔性结构和侧向刚性结构这两个概念在我国还没有引进，而在新的正在修订中的<<钢结构设计规范>>和已经颁布的<<高层民用建筑钢结构技术规程>>（JGJ99－98）中已经采用与这两个概念有关的一些规定。侧向

6、刚性结构和侧向柔性结构的定义如下[2]：一个结构如果满足下式：则这个结构为侧向刚性结构，式中分别为某一层的竖向荷载总和、层剪力、在层剪力作用下的层间侧移和层高。不满足上述条件的结构为侧向柔性结构。上式左边这项的物理意义需要解释。层间抗侧刚度一般为：设计人员可能会认为结构侧向的“刚”和“柔”应根据（或根据水平力作用下的侧移大小）来区分，但这仅仅是结构侧向刚性与否的一个方面。从稳定性角度研究，重力荷载是使结构发生失稳的因素，失稳意味着结构失去进一步抵抗荷载的能力，也即结构达到了刚度为零的状态。是什么使结构从刚度为初始的刚度变化到刚度为零？这个罪魁祸首就是重力荷载。因

7、此重力是一个负刚度，其值为[3]：式中是1.0~1.216之间的一个数，对绝大多数框架结构其值在1.1~1.15之间。因此（1）式左边式子是结构某层负刚度和正刚度的比值，如果该比值接近于1.0，则表明这一层的正刚度和负刚度已经接近相互抵销，该层的剩余的抗侧刚度快要达到零了，该层不再具有承受水平荷载的能力，因此侧向很柔，应该划入侧向柔性结构一类。因此根据(1)式左边的参数来判断结构侧向的“刚”和“柔”是最合适不过的了。是重力荷载的二阶效应弯矩，而则是层剪力的一阶弯矩的度量，因此（1）式左边也是二阶效应相对于一阶效应的比值，比值越小，二阶效应就越可以忽略。(1)式

8、左边的比值