第七章 其他建筑形式结构设计
高层建筑结构设计
高层钢结构建筑设计
第七章 其他建筑形式结构设计
高层钢结构建筑设计
1、结构体系 2、适用高度及高宽比限值 3、结构布置 4、结构内力计算
5、内力调整
6、钢框架构件设计及验算
第七章 其他建筑形式结构设计
1 . 结构体系
多高层钢结构体系分
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3、筒中筒体系 在框筒结构内部，利用建筑中心部位电梯竖井的可封闭性，将其 周围的一般框架改成密柱内框筒，或采用混凝土芯筒，可构成筒 中筒结构。
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4）. 巨型结构体系
巨型斜杆 巨型柱
巨型框架结构
巨型支撑结构
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2、适用高度及高宽比限值
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3、结构布置
钢结构高层建筑结构的结构总体布置原则和抗震概念设计与混 凝土高层建筑相同。 结构布置的其它要求 1、支撑框架在两个方向的布置均宜基本对称，支撑框架之间楼盖 的长宽比不宜大于3。 2.支撑斜杆及剪力墙板应沿竖向连续布置，以使结构的刚度、承 载力连续均匀。 3.超过12层的钢结构房屋应设置地下室时，框架-支撑结构中竖向 连续布置的支撑应延伸至基础；钢框架柱应至少延伸至地下一层， 其竖向荷载应直接传至基础。 4、钢结构的楼盖宜采用压型钢板现浇钢筋混凝土组合楼板或非组 合楼板，楼板应与钢梁可靠连接。 不超过12层的钢结构，尚可采用装配整体式钢筋混凝土楼板， 也可采用装配式楼板或其他轻型楼盖；但应将楼板预埋件与钢梁 焊接，或采取其他保证楼盖整体性的措施。 对于超过12层的钢结构房屋，必要时可设置水平支撑。
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2、偏心支撑 是指支撑斜杆的两端，至少有一端与梁相交(不在柱节点处)， 另一端可在梁与柱交点处连接；或偏离另一根支撑斜杆一段长度 与梁连接，并在支撑斜杆杆端与柱子之间构成一耗能梁段；或在 两柱支撑斜杆之间构成一耗能梁段的支撑。
偏心支撑类型
(a)门梁式1；(b)门梁式2；(c)单斜杆式；(d)人字形式；(c)V字形式
对箱形柱框架、中心支撑框架和不超过50m的钢结构，其层间 位移计算可不计入梁柱节点域剪切变形的影响，近似按框架轴线 进行分析。
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4. 现浇混凝土楼板的影响 • 考虑现浇楼板与钢梁共同工作，对现浇楼盖 ,中框架取I=1.5I0， 边框架取I=1.2I0； • I0为钢梁的截面惯性矩。 • 大震的弹塑性变形是不考虑楼板对钢梁刚度的增大作用。 • 简支梁及框架梁的跨中截面，可考虑现浇楼板对受弯承载力的 增大作用。
对于地震区建筑，不得采用K形中心支撑（K形支撑斜杆的尖点
与柱相交，受拉杆屈服和受压杆屈服会使柱产生较大的侧向变形，可 能引起柱的压屈甚至整个结构的倒塌，所以抗震设计时不宜采用 ）
具有较大的侧向刚度，对减小结构的水平位移和改善结构的内 力分布是有效的。
主要用于抗风结构；抗震设计时不超过12层的钢结构房屋；
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采用偏心支撑的主要目的是改变支撑斜杆与梁 (耗能梁段)的先 后屈服顺序，即在罕遇地震时，耗能梁段在支撑失稳之前就进 入弹塑性阶段利用非弹性变形进行耗能，从而保护支撑斜杆不 屈曲或屈曲在后。 偏心支撑与中心支撑相比具有较大的延性，它是适用于高烈度 地区的一种新型支撑体系。 抗震设计时超过12层的钢结构房屋宜采用偏心支撑框架。 用钢板剪力墙代替钢支撑，墙板与框架梁焊接和螺栓连接，镶 嵌在框架内，构成钢框架——剪力墙板体系。与现浇混凝土剪力 墙相比，钢板墙的刚度较小，与钢框架的刚度较匹配；钢板墙不 考虑其承担的竖向荷载，仅考虑承担的水平剪力。
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4、结构计算
高层钢结构在水平荷载作用下的内力和位移的弹性计算，其力 学模型、数学方法等与其他结构类似或相同，不再赘述，但需注 意以下几点：
1. 阻尼比 • 多遇地震下的计算，高度不大于50m时可取0.04；高度大于50m • 且小于200m时，可取0.03；高度不小于200m时，宜取0.02。 • 当偏心支撑框架部分承担的地震倾覆力矩大于结构总地震倾覆 力矩的50％时，其阻尼比可相应增加0.005。 • 在罕遇地震下的弹塑性分析，阻尼比可取 0.05。
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1、中心支撑 指斜杆、横梁及柱汇交于一点的支撑体系，或两根斜杆与横杆 汇交于一点，也可与柱子汇交于一点，但汇交时均无偏心距。
中心支撑类型
(a)x形支撑；(b)单斜支撑；(c)人字形支撑；(d)K形支撑；(e)V形支撑
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地震作用时中心支撑的破坏特点： 在强烈地震的反复作用下，受压易发生屈曲，反向荷载作用 下受压屈曲的支撑斜杆不能完全拉直，而另一方向的斜杆又可能 受压屈曲，致使支撑框架的刚度和承载力降低。
2. 基本自振周期 估算多遇地震下的地震总水平剪力时，可取T1=0.1n (n—地面以上的层数，不包括出屋面的电梯间、水箱等 )。
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3.梁柱节点域剪切变形对侧移的影响 对工字形截面柱，宜计入梁柱节点域剪切变形对结构侧移的影 响——将梁柱节点域当作一个单独的单元进行结构分析。
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3பைடு நூலகம். 筒体体系 1、框筒体系 当建筑的高度较高时，可采用密柱深梁方式构成框筒结构
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2、束筒体系 在框筒垂直于水平力的翼缘的宽度过大时，由于剪力滞后效应， 筒体的整体抗弯能力将较大地减弱，筒体效果显著降低。 将一个大框筒分割成若干个小框筒，构成框筒束结构。 由于小框筒翼缘的宽度减小，剪力滞后效应大大降低，筒体的整 体抗侧刚度将大大提高.
1）. 框架体系
框架体系是沿房屋纵横方向由多榀平面框架构成的结构体系。这 类结构的抗侧力能力主要决定于梁柱构件节点的强度与延性. 根据受力变形特征，钢框架梁、柱连接可分为三类。
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2）. 钢框架-支撑体系
框架—支撑体系是在框架体系中沿结构的纵、横两个方向均匀布 置一定数量的支撑所形成的结构体系. 在框架—支撑体系中，框架是剪切型结构，底部层间位移大，支 撑架为弯曲型结构，底部层间位移小，两者并联，可以明显减小 建筑物下部的层间位移.