钢结构特点及设计控制.ppt

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1、邵弘钢结构的特点及分析控制1。钢结构的特点2。分析模型3。钢结构的设计控制4。混合结构的设计控制5。总结1.1。一般钢结构的特点结构方案的随意性：结构没有明显的楼层概念，它只根据需要而设置钢梁、支撑、楼板等。建模时，采用大量的特殊手段：如层间梁、修改节点高度、错层梁、坡梁、斜柱、楼板开大洞，等等。建筑设计只满足功能的需要：不考虑结构的要求，如层、层刚度、薄弱层、位移比、侧移刚度，等等的概念。所以结构布置大多为空旷的、不规则的、刚度不均匀的空间结构。给分析带来一定的难度。结构薄弱点：由于结构存在较多的不规则、不连续性，多层钢结构大多都会产生多处局部振动，造成多处薄弱部位。给结

2、构设计带来难度。水平支撑加变截面柱变截面梁柱多层钢结构工业厂房空间塔围结构普通多层钢结构普通多层钢结构特殊工业钢结构1.2。高层钢结构的建模特点高层钢结构往往带有，型钢构件、钢管构件、钢板剪力墙等等特殊的结构形式，设计时，应分别满足相应的设计规范、规程。对一些特殊工程，还应作模型试验。高层钢结构的建模，与高层混凝土结构的要求基本上符合，尽量避免错层、楼板不连续、平立面不规则、扭转不规则。高层钢结构往往采用大量的支撑，超高层钢结构大量采用支撑转换层、刚性层。建模时应尽量避免越层支撑。在高层混凝土结构的顶部加有钢塔时，建模要根据这类结构合理分析的需要。如：整体建模分析、分开建模

3、分析等等。更要考虑等效质量、荷载的合理作用。应特别注意混合结构的建模方法。如剪立墙与钢梁的连接。高层钢结构——支撑为主要抗侧力结构2.1。钢结构的局部振动结构分析应满足相应的设计规范、规程。结构分析一般可以选择：弹性楼板、P-Δ效应、总刚模型计算结构的振型、振型数应取得足够多满足有效质量系数，等等。结构的振型分析，可以观察到结构的薄弱部位，应尽量减少结构的面外振动、局部振动。采用面外加强的方式，减少局部振动和薄弱部位。当梁的高差较小（在梁高范围内）时，应简化成同一标高，这样可避免短柱的应力突变，造成设计超限。当结构为抗震控制，应尽量减少结构的刚度突变，减少薄弱层。板厚为0，

4、产生大量的空旷结构振型数要多取振型需要取到60个才能满足要求振型需要取到60个才能满足要求局部振动的处理当局部振型靠前，说明在此处形成薄弱部位的可能性越大。当第1振型就是局部振动时，可以肯定该部位是薄弱部位，在地震作用下，将首当其冲遭到破坏。局部振动产生的薄弱部位，往往是局部的刚度失却。如：楼板开洞太多；只有平面内支撑，没有平面外支撑；或两个方向的刚度差异太大造成。等等。改善结构的刚度，使之均衡，以避免局部振动。如：增加平面外的刚度等。建模的不当或计算模型的不合理，也会造成局部振动。通过增大振型数、保证有效质量系数等，产生局部振动的结构虽然是可以分析的，但是在设计时，还是应

5、该尽量避免。2.2。钢结构的非线性分析在钢结构分析时，应考虑P-Δ效应，即简化的几何非线性。当结构受力特殊时，还应考虑材料非线性，即弹塑性分析。钢结构由于其材料的一致性、各向同性性、均匀性等，其材料非线性性能是比较容易模拟的，分析结果的真实性较高。所以，一些特殊钢结构工程（如：体育场馆、重要的构筑物等）都应考虑弹塑性分析。非线性分析也可以找到结构的薄弱部位。可以确定结构在大震下的承载能力。是目前普遍采用的方法。P-Δ效应的计算选择软件采用的计算方法软件采用等效几何刚度的有限元法来考虑P-Δ效应。P-Δ效应是一种简化的几何非线性计算方法。一般结构还是属于小变形，所以P-Δ效应

6、是可以满足设计需要的。当需要考虑材料非线性时，应采用弹塑性分析，即弹塑性静力分析（PUSH）或弹塑性动力分析（EPDA）。以得到结构大震下的承载能力。不考虑P-Δ效应不考虑P-Δ效应考虑P-Δ效应考虑P-Δ效应2.3。钢结构分析模型的简化屋架的模型简化。刚性杆或采用刚性楼板假定柱顶铰接屋盖计算模型简化平板网架的模型简化。定义超大房间按刚性楼板假定分析网架荷载按集中力作用到四周网壳的模型简化。网壳荷载按集中力作用到四周超大房间按板厚为0考虑注意网壳传给四周的水平推力柱脚连接刚度的简化。一般上面两种柱脚连接，都按刚接处理。但是，实际情况却有出入。因为高强螺栓不能完全约束柱脚的位

7、移，计算时按刚接处理，柱底约束偏刚，结构位移计算偏小，柱底内力偏大、柱顶内力偏小。箱形刚接柱脚连接H形刚接柱脚连接梁腹板高强螺栓连接刚度的简化。梁柱刚接的连接方式：翼缘焊接、腹板用高强螺栓连接。在计算时按刚接处理是合理的。柱梁铰接的连接方式：腹板用高强螺栓连接。这种连接实际上腹板还是有承载能力的（约是刚接的40%），按铰接处理梁的跨中弯矩将偏大，梁支座处截面（腹板）没有进行强度验算，存在隐患。梁柱刚接梁柱铰接主次梁的连接同梁柱的铰接类似，也有刚度模拟问题。严格地说，钢结构的铰接是一种半刚接，如何合理的模拟这种半刚接