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1、第三章第三章§3-1概述一、多、高层钢结构建筑的应用1、建筑用钢量国内：全部钢产量的20%～25%国外（美国、日本）：50%我国真正用于钢结构的钢材仅为200～300万吨（年产量1亿吨）2、典型的高层钢结构建筑第一台北国际金融中心（101楼）101层高508米台北第二、三吉隆坡佩纳斯大厦(双塔)95层高452米1996年建成第四西尔斯大楼110层高443米美国芝加哥第五上海金茂大廈88层高420米1998年落成第六国际金融中心大厦（二期）高416米中国香港第七中信广场大厦中国广州第八信兴广场大厦中国深圳第九帝国大厦高381米美国纽约第十中央广场大厦高374米中国香港世贸中心，高417米和41
2、5米，110层阿联酋迪拜大厦（在建）据说世界第一上海环球金融中心95层高466米在建二、高层建筑钢结构的特点主要表现在:具有良好的综合经济效益和力学性能(1)自重轻、强度高采用钢结构承重骨架,比钢筋混凝土结构轻1/3以上。结构自重轻,可以减少运输和吊装费用,基础的负载也相应减少,在地质条件较差地区,可以降低基础造价。(2)抗震性能好钢材的弹塑性性能好,地震作用下具有良好的延性。自重轻也显著减少地震作用,一般可减少40%左右(3)有效使用面积高构件断面小,所占面积小；同时还可适当降低建筑层高。与同类钢筋混凝土高层结构相比,可相应增加建筑使用面积约4%。(4)建造速度快构件制造工厂化，现场安装，
3、现场施工作业面宽敞。可实施平行立体交叉作业。与同类钢筋混凝土高层结构相比.一般可缩短建设周期约1/4～1/3。(5)防火性能差无耐火防护的钢构件,其平均耐火时限约15min左右,明显低于混凝土结构。故有防火要求时，构件表面必须用专门的防火涂料防护,以满足防火规范的要求。三、多高层建筑钢结构体系1.框架结构特点：平面布置灵活，可为提供较大的室内空间，结构各部分刚度比较均匀。框架结构有较大的延性横，向自振周期较长，因而对地震作用不敏感跨，抗震性能好。度但框架结构的侧向刚度小，由于侧向位移大，易引起方非结构构件的破坏，因此不宜建的太高向。纯框架结构体系在地震区一般不超过15层。纵向柱列纵向跨度方向
4、2.框架-支撑体系纯框架侧移不满足时，可以采用带支撑的框架，即在框架体系中，沿结构的纵、横两个方向布置一定数量的支撑。沿纵向布置的支撑和沿横向布置的支撑相连接，形成一个支撑芯筒。竖向支撑桁架起剪力墙的作用，能获得比纯框架结构大的多的抗侧力刚度，可以明显减小建筑物的层间位移。L纵向柱列横向柱列纵向柱列横向柱列支撑的形式和布置在水平力作用下,支撑顶部将产生很大的水平变位。此时可在顶层设置帽桁架及在中间某层设置腰桁架。帽桁架和腰桁架使外围柱与核心抗剪结构共同工作,可有效减小结构的侧向变位,刚度也有很大提高。腰桁架的间距一般为12-15层,腰桁架越密整个结构的简体作用越强〈这种结构通常被称为部分筒体
5、结构体系),当仅设一道腰桁架时,最佳位置是在离建筑顶端0.455H高度。3.框架剪力墙结构体系在框架结构中布置一定数量的剪力墙可以组成框架剪力墙结构体系，这种结构以剪力墙作为抗侧力结构，既具有框架结构平面布置灵活、使用方便的特点，又有较大的刚度，可用于40至60层的高层钢结构。当钢筋混凝土墙沿服务性面积（如楼梯间、电梯间和卫生间）周围设置，就形成框架多筒体结构体系。这种结构体系在各个方向都具有较大的抗侧力刚度，成为主要的抗侧力构件，承担大部分水平荷载，钢框架主要承受竖向荷载。钢筋混凝土剪力墙刚度较大,地震时易发生应力集中,导致墙体产生斜向大裂缝而脆性破坏。钢筋混凝土带缝剪力墙剪力墙即在钢筋混
6、凝土墙体中按一定间距设置框架结构竖缝。这样墙体成了许多并列的壁柱,在风载和小震下处于弹性阶段,确保结构的使用功能。在强震时进入塑性阶段,能吸收大量地震能量,各壁柱继续保持其承载能力,以防止建筑物倒塌。钢板剪力墙以厚约8～lOmm的钢板做成剪力墙,与钢框架组合,起到刚性构件的作用。4.框架-核心筒结构体系将框架-剪力墙结构体系中的剪力墙结构设置于内筒的四周形成封闭的核心筒体，而外围钢框架柱柱网较密，形成框架-核心筒体系。中心筒体既可采用钢结构亦可采用钢筋混凝土结构,核心筒体承担全部或大部分水平力及扭转力。楼面多采用钢梁、压型钢板与现浇混凝土组成的组合结构，与内外筒均有较好的连接，水平荷载将通过
7、刚性楼面传递到核心筒。钢与钢筋混凝土筒体结构的水平刚度取决于核心筒的高宽比。5.筒体结构由内外两个筒体（筒中筒）或多个筒体结构（束筒体系）组合而成，共同抵抗水平力，具有很好的空间作用，适用于90层左右的钢结构建筑。6.悬挂结构三、结构设计的一般步骤1.确定合理的结构形式和节点的连接（形式）方法；2.选择结构和连接的材料并提出相应的技术性能指标；3.维护结构的选择（从结构上考虑）；4.构件的形式并初步估算截面尺
