高層建筑鋼結(jié)構(gòu)-第五章構(gòu)件的設(shè)計

1、高層建筑鋼結(jié)構(gòu)高層建筑鋼結(jié)構(gòu)高層建筑鋼結(jié)構(gòu)高層建筑鋼結(jié)構(gòu)彈性階段彈性階段整體分析，計算構(gòu)件內(nèi)力整體分析，計算構(gòu)件內(nèi)力驗算構(gòu)件承載力和穩(wěn)定性驗算構(gòu)件承載力和穩(wěn)定性驗算層間變形和頂層變形驗算層間變形和頂層變形節(jié)點(diǎn)的計算與設(shè)計節(jié)點(diǎn)的計算與設(shè)計彈塑性階段彈塑性階段結(jié)構(gòu)極限變形的驗算結(jié)構(gòu)極限變形的驗算層間側(cè)移延性比的驗算層間側(cè)移延性比的驗算舒適度的驗算舒適度的驗算高層建筑鋼結(jié)構(gòu)高層建筑鋼結(jié)構(gòu)v無地震作用時的組合無地震作用時的組合1) 荷載效應(yīng)組合荷載效應(yīng)組合wkwwkQQkQQGkGSSSSS2211v有地震作用時的組合有地震作用時的組合wkwwEvkEvEhkEhGEGSSSSS高層建筑鋼結(jié)構(gòu)高層建筑

2、鋼結(jié)構(gòu)式中：式中：S結(jié)構(gòu)構(gòu)件內(nèi)力組合的設(shè)計值，包括組合的彎矩、結(jié)構(gòu)構(gòu)件內(nèi)力組合的設(shè)計值，包括組合的彎矩、軸力和剪力設(shè)計值；軸力和剪力設(shè)計值； G重力荷載分項系數(shù)，一般情況采用重力荷載分項系數(shù)，一般情況采用1.2，當(dāng)重力，當(dāng)重力荷載效應(yīng)對構(gòu)件承載能力有利時，不應(yīng)大于荷載效應(yīng)對構(gòu)件承載能力有利時，不應(yīng)大于1.0； Q1、Q2、w分別為樓面活荷載、雪荷載和風(fēng)荷載分別為樓面活荷載、雪荷載和風(fēng)荷載等荷載分項系數(shù)，一般取等荷載分項系數(shù)，一般取1.4； Eh、Ev水平、豎向地震作用分項系數(shù)，當(dāng)僅計及水平、豎向地震作用分項系數(shù)，當(dāng)僅計及單向地震作用時，取單向地震作用時，取1.3，當(dāng)同時計算水平和豎向，當(dāng)同時計

3、算水平和豎向地震作用時，地震作用時，Eh1.3(0.5)，Ev0.5(1.3)； SGk、SQ1k、SQ2k、Swk分別為由永久荷載、樓面活分別為由永久荷載、樓面活荷載、屋面雪荷載和風(fēng)荷載等的標(biāo)準(zhǔn)值引起的構(gòu)荷載、屋面雪荷載和風(fēng)荷載等的標(biāo)準(zhǔn)值引起的構(gòu)件內(nèi)的荷載效應(yīng)；件內(nèi)的荷載效應(yīng)；高層建筑鋼結(jié)構(gòu)高層建筑鋼結(jié)構(gòu)式中：式中：SGE由重力荷載代表值引起的效應(yīng)，有吊車時，由重力荷載代表值引起的效應(yīng)，有吊車時，應(yīng)包括懸吊物重力標(biāo)準(zhǔn)值的效應(yīng)。重力荷載代應(yīng)包括懸吊物重力標(biāo)準(zhǔn)值的效應(yīng)。重力荷載代表值按表值按建筑抗震設(shè)計規(guī)范建筑抗震設(shè)計規(guī)范(GB50011-2010)的的5.1.3條取用；條取用； SEhk、SE

4、vk分別為水平或豎向地震作用標(biāo)準(zhǔn)值分別為水平或豎向地震作用標(biāo)準(zhǔn)值引起的效應(yīng)，尚應(yīng)乘以相應(yīng)的增大系數(shù)或調(diào)整引起的效應(yīng)，尚應(yīng)乘以相應(yīng)的增大系數(shù)或調(diào)整系數(shù)；系數(shù)； w風(fēng)荷載組合系數(shù)，無地震作用的組合中取風(fēng)荷載組合系數(shù)，無地震作用的組合中取1.0；有地震作用的組合中??；有地震作用的組合中取0.2。v當(dāng)驗算結(jié)構(gòu)的變形時，所有荷載分項系數(shù)均取當(dāng)驗算結(jié)構(gòu)的變形時，所有荷載分項系數(shù)均取1.0。高層建筑鋼結(jié)構(gòu)高層建筑鋼結(jié)構(gòu)v非抗震驗算時非抗震驗算時2) 承載力極限狀態(tài)驗算承載力極限狀態(tài)驗算0/RS 式中：式中：0結(jié)構(gòu)重要性系數(shù)，使用年限結(jié)構(gòu)重要性系數(shù)，使用年限100年及以上年及以上1.1，50年年1.0； S結(jié)

5、構(gòu)構(gòu)件內(nèi)力組合設(shè)計值；結(jié)構(gòu)構(gòu)件內(nèi)力組合設(shè)計值； R結(jié)構(gòu)構(gòu)件承載力設(shè)計值；結(jié)構(gòu)構(gòu)件承載力設(shè)計值；v抗震驗算時抗震驗算時RERS/式中：式中：RE構(gòu)件的承載力抗震調(diào)整系數(shù)，柱、梁、支構(gòu)件的承載力抗震調(diào)整系數(shù)，柱、梁、支撐、節(jié)點(diǎn)板件、螺栓、焊縫強(qiáng)度計算時為撐、節(jié)點(diǎn)板件、螺栓、焊縫強(qiáng)度計算時為0.75；柱、支撐穩(wěn)定計算時為柱、支撐穩(wěn)定計算時為0.8。高層建筑鋼結(jié)構(gòu)高層建筑鋼結(jié)構(gòu)v重力荷載作用下梁的撓度限值重力荷載作用下梁的撓度限值 主梁主梁l/400, 次梁次梁l/250v風(fēng)荷載下的位移限值風(fēng)荷載下的位移限值 頂點(diǎn)質(zhì)心側(cè)移頂點(diǎn)質(zhì)心側(cè)移H/500； 層間質(zhì)心側(cè)移層間質(zhì)心側(cè)移hi/400； 結(jié)構(gòu)平面端部構(gòu)

6、件最大側(cè)移不得超過質(zhì)心側(cè)移的結(jié)構(gòu)平面端部構(gòu)件最大側(cè)移不得超過質(zhì)心側(cè)移的1.2倍。倍。v第一階段抗震驗算的最大層間質(zhì)心側(cè)移限值第一階段抗震驗算的最大層間質(zhì)心側(cè)移限值hi/300，結(jié)構(gòu)平面端部構(gòu)件最大側(cè)移，不得超過質(zhì)心側(cè)移的結(jié)構(gòu)平面端部構(gòu)件最大側(cè)移，不得超過質(zhì)心側(cè)移的1.3倍。倍。 其它其它“鋼混凝土鋼混凝土”混合結(jié)構(gòu)的限值見混合結(jié)構(gòu)的限值見GB50011-2001的的5.5.1條。條。3) 正常使用極限狀態(tài)驗算正常使用極限狀態(tài)驗算高層建筑鋼結(jié)構(gòu)高層建筑鋼結(jié)構(gòu)v舒適度（風(fēng)振加速度）限值舒適度（風(fēng)振加速度）限值 建筑物頂部最大加速度建筑物頂部最大加速度a限值為限值為 公寓建筑公寓建筑a0.20m/s

7、2 公共建筑公共建筑a0.28m/s2高層建筑鋼結(jié)構(gòu)高層建筑鋼結(jié)構(gòu)4) 第二階段抗震驗算第二階段抗震驗算 層間側(cè)移層間側(cè)移hi/50 (hi/70) 混合結(jié)構(gòu)的限值見混合結(jié)構(gòu)的限值見GB50011-2010的的5.5.5條；條； 層間側(cè)移延性比不應(yīng)超過層間側(cè)移延性比不應(yīng)超過(高鋼規(guī)高鋼規(guī))層間側(cè)移延性比是指結(jié)構(gòu)在罕遇地震下的最大層間側(cè)層間側(cè)移延性比是指結(jié)構(gòu)在罕遇地震下的最大層間側(cè)移與該樓層進(jìn)入彈塑性狀態(tài)時層間側(cè)移的比值。移與該樓層進(jìn)入彈塑性狀態(tài)時層間側(cè)移的比值。高層建筑鋼結(jié)構(gòu)高層建筑鋼結(jié)構(gòu)1) 梁的強(qiáng)度梁的強(qiáng)度 非抗震驗算：抗彎強(qiáng)度非抗震驗算：抗彎強(qiáng)度 抗剪強(qiáng)度抗剪強(qiáng)度 梁端尚應(yīng)驗算梁端尚應(yīng)驗

8、算 抗震驗算：上公式的設(shè)計強(qiáng)度應(yīng)該除以抗震調(diào)抗震驗算：上公式的設(shè)計強(qiáng)度應(yīng)該除以抗震調(diào)整系數(shù)整系數(shù)RE 。xxnxMfWvxwVSfItvw nVfA塑性發(fā)展系數(shù)塑性發(fā)展系數(shù)高層建筑鋼結(jié)構(gòu)高層建筑鋼結(jié)構(gòu)2) 梁的整體穩(wěn)定梁的整體穩(wěn)定抗震驗算要考慮抗震調(diào)整系抗震驗算要考慮抗震調(diào)整系數(shù)。數(shù)。當(dāng)梁端僅以腹板與柱當(dāng)梁端僅以腹板與柱(主梁主梁)連接時，整體穩(wěn)定系數(shù)上應(yīng)連接時，整體穩(wěn)定系數(shù)上應(yīng)乘以乘以0.85的降低系數(shù)。的降低系數(shù)。當(dāng)為組合樓蓋，或現(xiàn)澆鋼筋當(dāng)為組合樓蓋，或現(xiàn)澆鋼筋混凝土板與鋼梁翼緣有可靠混凝土板與鋼梁翼緣有可靠連接時，可不驗算鋼梁的整連接時，可不驗算鋼梁的整體穩(wěn)定性。體穩(wěn)定性。高層建筑鋼結(jié)構(gòu)

9、高層建筑鋼結(jié)構(gòu)v抗震區(qū)側(cè)向支撐的設(shè)置抗震區(qū)側(cè)向支撐的設(shè)置目的目的保證梁上塑性鉸能充分塑性轉(zhuǎn)動而不發(fā)生整體失穩(wěn)。保證梁上塑性鉸能充分塑性轉(zhuǎn)動而不發(fā)生整體失穩(wěn)。位置位置兩端可能出現(xiàn)塑性鉸處；兩端可能出現(xiàn)塑性鉸處； 梁的上下翼緣均應(yīng)設(shè)置；梁的上下翼緣均應(yīng)設(shè)置； 相鄰側(cè)向支撐點(diǎn)間的側(cè)向長細(xì)比應(yīng)符合相鄰側(cè)向支撐點(diǎn)間的側(cè)向長細(xì)比應(yīng)符合鋼規(guī)鋼規(guī)塑性塑性 設(shè)計的有關(guān)規(guī)定，且滿足下表。設(shè)計的有關(guān)規(guī)定，且滿足下表。鋼梁的容許側(cè)向長細(xì)比鋼梁的容許側(cè)向長細(xì)比側(cè)向支承點(diǎn)間的構(gòu)件長細(xì)比側(cè)向支承點(diǎn)間的構(gòu)件長細(xì)比 應(yīng)力比值應(yīng)力比值1pxM0.51.0W f1pxM-1.00.5Wf1ypxyM2356040W ff1ypxy

10、M23545 10W ffyy高層建筑鋼結(jié)構(gòu)高層建筑鋼結(jié)構(gòu)3) 梁板件的寬厚比限值梁板件的寬厚比限值v一般鋼梁一般鋼梁板件的寬厚比限值板件的寬厚比限值鋼梁的截面形式bfbftfhotftwb1twtwtfhotfb1bo高層建筑鋼結(jié)構(gòu)高層建筑鋼結(jié)構(gòu)框架梁的板件寬厚比限值框架梁的板件寬厚比限值高層建筑鋼結(jié)構(gòu)高層建筑鋼結(jié)構(gòu)鋼結(jié)構(gòu)房屋抗震等級的規(guī)定鋼結(jié)構(gòu)房屋抗震等級的規(guī)定高層建筑鋼結(jié)構(gòu)高層建筑鋼結(jié)構(gòu)v兼作支撐橫桿的梁和塑性設(shè)計時梁兼作支撐橫桿的梁和塑性設(shè)計時梁板件的寬厚比限值板件的寬厚比限值12 3 59fybtf02 3 53 0fybtf0100235(72)bwyhNtAff02 3 53 5

11、wyhtf0.37bNAf0.37bNAf翼 緣腹 板鋼梁軸力鋼梁軸力高層建筑鋼結(jié)構(gòu)高層建筑鋼結(jié)構(gòu)（梁，（梁，柱柱，中心支撐，偏心支撐，剪力墻板），中心支撐，偏心支撐，剪力墻板） 軸壓柱軸壓柱 框架柱框架柱 截面形式截面形式 強(qiáng)度、整體穩(wěn)定計算強(qiáng)度、整體穩(wěn)定計算 局部穩(wěn)定計算局部穩(wěn)定計算 剛度計算，長細(xì)比剛度計算，長細(xì)比 強(qiáng)柱弱梁要求，節(jié)點(diǎn)域強(qiáng)柱弱梁要求，節(jié)點(diǎn)域高層建筑鋼結(jié)構(gòu)高層建筑鋼結(jié)構(gòu)l兩個工字鋼組成兩個工字鋼組成的十字形截面也的十字形截面也有大量應(yīng)用有大量應(yīng)用l圓管截面多用于圓管截面多用于鋼管混凝土柱鋼管混凝土柱1) 軸壓柱軸壓柱截面形式截面形式強(qiáng)度驗算強(qiáng)度驗算穩(wěn)定驗算穩(wěn)定驗算剛度驗算剛

12、度驗算局部穩(wěn)定局部穩(wěn)定高層建筑鋼結(jié)構(gòu)高層建筑鋼結(jié)構(gòu)l使用凈截面面積使用凈截面面積fANn 非抗震：REnfAN/ 抗震：1) 軸壓柱軸壓柱截面形式截面形式強(qiáng)度驗算強(qiáng)度驗算穩(wěn)定驗算穩(wěn)定驗算剛度驗算剛度驗算局部穩(wěn)定局部穩(wěn)定高層建筑鋼結(jié)構(gòu)高層建筑鋼結(jié)構(gòu)l使用毛截面面積使用毛截面面積l計算穩(wěn)定系數(shù)時，厚板多為計算穩(wěn)定系數(shù)時，厚板多為c、d類類fAN 非抗震：REf/AN 抗震：1) 軸壓柱軸壓柱截面形式截面形式強(qiáng)度驗算強(qiáng)度驗算穩(wěn)定驗算穩(wěn)定驗算剛度驗算剛度驗算局部穩(wěn)定局部穩(wěn)定高層建筑鋼結(jié)構(gòu)高層建筑鋼結(jié)構(gòu)1) 軸壓柱軸壓柱截面形式截面形式強(qiáng)度驗算強(qiáng)度驗算穩(wěn)定驗算穩(wěn)定驗算剛度驗算剛度驗算l由長細(xì)比控制由長細(xì)

13、比控制l長細(xì)比不宜大于長細(xì)比不宜大于120，一般，一般40-60局部穩(wěn)定局部穩(wěn)定yftb2351 .0101ywfth2355 .0250工字形工字形截面截面yw0235 40fth箱形箱形截面截面高層建筑鋼結(jié)構(gòu)高層建筑鋼結(jié)構(gòu)2) 框架柱（壓彎柱框架柱（壓彎柱 beam-columns）v承載力驗算承載力驗算yxnxnxynyMMNfAWW強(qiáng)度驗算強(qiáng)度驗算穩(wěn)定驗算穩(wěn)定驗算抗震驗算時除抗震驗算時除RE1(10.8)m xxxxxEXMNfNAWN彎矩作用彎矩作用平面內(nèi)：平面內(nèi)：1txxybxMNfAW彎矩作用彎矩作用平面外：平面外： 計算長度計算長度高層建筑鋼結(jié)構(gòu)高層建筑鋼結(jié)構(gòu) 支撐框架 無側(cè)移

14、 無支撐框架 有側(cè)移 弱支撐框架 框架的分類：框架的分類：v框架柱計算長度框架柱計算長度平面內(nèi)計算長度平面內(nèi)計算長度平面外計算長度平面外計算長度鋼規(guī)的分類鋼規(guī)的分類高層中基本高層中基本上是前兩類上是前兩類高層建筑鋼結(jié)構(gòu)高層建筑鋼結(jié)構(gòu)計算長度的確定方法：計算長度的確定方法：基本假定基本假定穩(wěn)定方程穩(wěn)定方程進(jìn)行簡化進(jìn)行簡化表格公式表格公式確定模型確定模型高層建筑鋼結(jié)構(gòu)高層建筑鋼結(jié)構(gòu)計算長度的確定方法：計算長度的確定方法：基本假定基本假定穩(wěn)定方程穩(wěn)定方程進(jìn)行簡化進(jìn)行簡化表格公式表格公式確定模型確定模型a）材料彈性）材料彈性b）只在節(jié)點(diǎn)承受豎向荷載）只在節(jié)點(diǎn)承受豎向荷載c）所有柱子同時失穩(wěn)）所有柱子同

15、時失穩(wěn)d）柱子失穩(wěn)時，相交于同一節(jié)點(diǎn)的橫梁）柱子失穩(wěn)時，相交于同一節(jié)點(diǎn)的橫梁對柱提供約束彎矩，按柱線剛度之比對柱提供約束彎矩，按柱線剛度之比分配給柱，只考慮與該柱相連的橫梁分配給柱，只考慮與該柱相連的橫梁e）無側(cè)移失穩(wěn)，橫梁兩端轉(zhuǎn)角大小相等）無側(cè)移失穩(wěn)，橫梁兩端轉(zhuǎn)角大小相等方向相反；有側(cè)移失穩(wěn)，橫梁兩端轉(zhuǎn)方向相反；有側(cè)移失穩(wěn)，橫梁兩端轉(zhuǎn)角大小相等方向相同角大小相等方向相同高層建筑鋼結(jié)構(gòu)高層建筑鋼結(jié)構(gòu)計算長度的確定方法：計算長度的確定方法：基本假定基本假定穩(wěn)定方程穩(wěn)定方程進(jìn)行簡化進(jìn)行簡化表格公式表格公式確定模型確定模型轉(zhuǎn)角位移方程組轉(zhuǎn)角位移方程組確定穩(wěn)定承載力確定穩(wěn)定承載力Pcr與歐拉臨界力公式

16、相對比：與歐拉臨界力公式相對比：22lEIPE20222)(lEIlEIPcr這里的這里的即為計即為計算長度系數(shù)；算長度系數(shù)；l0即為計算長度即為計算長度最后發(fā)現(xiàn)最后發(fā)現(xiàn)除了與失穩(wěn)模式有關(guān)之外，還除了與失穩(wěn)模式有關(guān)之外，還與柱上下端的梁柱線剛度比與柱上下端的梁柱線剛度比K1和和K2有關(guān)，有關(guān)，是關(guān)于它們的超越方程。是關(guān)于它們的超越方程。高層建筑鋼結(jié)構(gòu)高層建筑鋼結(jié)構(gòu)1212計算長度的確定方法：計算長度的確定方法：基本假定基本假定穩(wěn)定方程穩(wěn)定方程進(jìn)行簡化進(jìn)行簡化表格公式表格公式確定模型確定模型關(guān)于梁柱線剛度比關(guān)于梁柱線剛度比K1和和K2111)/()/(ciibiilIlIK222)/()/(ci

17、ibiilIlIK高層建筑鋼結(jié)構(gòu)高層建筑鋼結(jié)構(gòu)計算長度的確定方法：計算長度的確定方法：基本假定基本假定穩(wěn)定方程穩(wěn)定方程進(jìn)行簡化進(jìn)行簡化表格公式表格公式確定模型確定模型無支撐框架：無支撐框架：121212127.54()1.67.5K KKKK KKK底層柱底層柱柱腳剛性嵌固時柱腳剛性嵌固時柱腳鉸接時柱腳鉸接時 2K102K011.64K16 . 716. 49 . 711KK高層建筑鋼結(jié)構(gòu)高層建筑鋼結(jié)構(gòu)計算長度的確定方法：計算長度的確定方法：基本假定基本假定穩(wěn)定方程穩(wěn)定方程進(jìn)行簡化進(jìn)行簡化表格公式表格公式確定模型確定模型強(qiáng)支撐框架：強(qiáng)支撐框架：1212121231.4()0.6432()1.2

18、8KKK KKKK K柱腳剛性嵌固時柱腳剛性嵌固時柱腳鉸接時柱腳鉸接時 2K102K0110.740.341 0.643KK1131.432KK03(1.2)bbiiSNN第第i層框架柱用無側(cè)移框架和有層框架柱用無側(cè)移框架和有側(cè)移框架柱計算長度系數(shù)算得側(cè)移框架柱計算長度系數(shù)算得的軸壓桿穩(wěn)定承載力之和。的軸壓桿穩(wěn)定承載力之和。高層建筑鋼結(jié)構(gòu)高層建筑鋼結(jié)構(gòu)03(1.2)bbiiSNN計算長度的確定方法：計算長度的確定方法：基本假定基本假定穩(wěn)定方程穩(wěn)定方程進(jìn)行簡化進(jìn)行簡化表格公式表格公式確定模型確定模型弱支撐框架：弱支撐框架：第第i層框架柱用無側(cè)移框架和有層框架柱用無側(cè)移框架和有側(cè)移框架柱計算長度系

19、數(shù)算得側(cè)移框架柱計算長度系數(shù)算得的軸壓桿穩(wěn)定承載力之和。的軸壓桿穩(wěn)定承載力之和。0100()3(1.2)bbiiSNN10按無側(cè)移框架柱按無側(cè)移框架柱按有側(cè)移框架柱按有側(cè)移框架柱計算長度系數(shù)計算長度系數(shù)軸心壓桿穩(wěn)定系數(shù)軸心壓桿穩(wěn)定系數(shù)高層建筑鋼結(jié)構(gòu)高層建筑鋼結(jié)構(gòu)計算長度的確定方法：計算長度的確定方法：基本假定基本假定穩(wěn)定方程穩(wěn)定方程進(jìn)行簡化進(jìn)行簡化表格公式表格公式確定模型確定模型確定柱計算長度系數(shù)的方法小結(jié)：確定柱計算長度系數(shù)的方法小結(jié)： 確定框架類型確定框架類型 計算梁柱截面參數(shù)計算梁柱截面參數(shù) 求梁柱線剛度比求梁柱線剛度比 查表或簡化公式查表或簡化公式 鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計規(guī)范鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計規(guī)范(GB5

20、0017-2003)(GB50017-2003)高層民用建筑鋼結(jié)構(gòu)技術(shù)規(guī)程高層民用建筑鋼結(jié)構(gòu)技術(shù)規(guī)程(JGJ99-98)(JGJ99-98)高層建筑鋼結(jié)構(gòu)高層建筑鋼結(jié)構(gòu)柱在框架平面外的計算長度：柱在框架平面外的計算長度：與平面內(nèi)計算方法相同與平面內(nèi)計算方法相同 確定框架類型確定框架類型 計算梁柱截面參數(shù)計算梁柱截面參數(shù) 求梁柱線剛度比求梁柱線剛度比 查表或簡化公式查表或簡化公式 高層建筑鋼結(jié)構(gòu)高層建筑鋼結(jié)構(gòu) 有側(cè)移雙層框架有側(cè)移雙層框架 圖中數(shù)字為橫梁或柱子的線剛度圖中數(shù)字為橫梁或柱子的線剛度 分析各柱在框架平面內(nèi)計算長度系數(shù)分析各柱在框架平面內(nèi)計算長度系數(shù) H HH HL LL LC1C1C

21、2C2C3C3C5C5C6C6C4C46 66 62 24 42 24 48 84 410101010線剛度線剛度例例1 1高層建筑鋼結(jié)構(gòu)高層建筑鋼結(jié)構(gòu) 柱柱C1,C3:C1,C3: 柱柱C2C2： 柱柱C4,C6C4,C6： 柱柱C5C5： 1261031.67224KK，1.16126610 1031.67448KK，1.1612101.671024KK，1.131210 101.67048KK，2.22H HH HL LL LC1C1C2C2C3C3C5C5C6C6C4C46 66 62 24 42 24 48 84 410101010無支撐純框架無支撐純框架 1.01.0 柱腳剛接柱腳

22、剛接 1.0-2.01.0-2.0 柱腳鉸接柱腳鉸接 2.0 2.0 有支撐框架柱有支撐框架柱 1.01.0高層建筑鋼結(jié)構(gòu)高層建筑鋼結(jié)構(gòu) 圖示鉸接柱腳的雙跨等截面柱框架圖示鉸接柱腳的雙跨等截面柱框架 確定邊柱和中柱在框架平面內(nèi)的計算長度確定邊柱和中柱在框架平面內(nèi)的計算長度L=12mL=12mH=8m16*35010*80010*36012*30010*46016*300例例2 2高層建筑鋼結(jié)構(gòu)高層建筑鋼結(jié)構(gòu)3240I1 80 /12+2 35 1.6 40.8229100cm 3241I1 36 /12+2 30 1.2 18.628800cm 3242I1 46 /12+2 30 1.623

23、.862500cm 查有側(cè)移框架計算長度系數(shù)的規(guī)范表格：查有側(cè)移框架計算長度系數(shù)的規(guī)范表格：橫梁線剛度與邊柱線剛度比值橫梁線剛度與邊柱線剛度比值橫梁橫梁邊柱邊柱中柱中柱 用近似公式計算用近似公式計算5.352.072.072.032.0681053 . 512288008229100/101HILIK02K07. 23 . 5/6 . 14/6 . 141K高層建筑鋼結(jié)構(gòu)高層建筑鋼結(jié)構(gòu)高層建筑鋼結(jié)構(gòu)高層建筑鋼結(jié)構(gòu)兩個橫梁線剛度之和與中柱線剛度比值：兩個橫梁線剛度之和與中柱線剛度比值：0122I H22291008K4.9I l6250012兩種方法計算結(jié)果一致兩種方法計算結(jié)果一致近似公式近似公

24、式0761. 29 . 4/6 . 14/6 . 141K071. 2)07. 208. 2(459 . 4507. 2高層建筑鋼結(jié)構(gòu)高層建筑鋼結(jié)構(gòu) 基礎(chǔ)鉸接的雙跨框架基礎(chǔ)鉸接的雙跨框架 已知：一階分析的軸壓力，彎矩，水平力，已知：一階分析的軸壓力，彎矩，水平力， 框架平面外有足夠支撐不發(fā)生彎扭屈曲，框架平面外有足夠支撐不發(fā)生彎扭屈曲， 鋼材為鋼材為Q235，截面與例，截面與例2同。同。 確定柱的承載力確定柱的承載力例例3 3P2PPP2PP0.2P0.384PKN.M0.048P0.104P0.048P0.416PKN.M0.416PKN.M0.348PKN.M0.348PKN.M0.832

25、PKN.M0.384PKN.M高層建筑鋼結(jié)構(gòu)高層建筑鋼結(jié)構(gòu)解解: (1)先計算邊柱的承載力先計算邊柱的承載力邊柱的截面特性：邊柱的截面特性：23xxA36 12 30 1.2=108cmW28800/19.21500cm ,28800i16.33cm108 oxxxxHH8002.07101.4ii16.33彎矩作用平面內(nèi)的穩(wěn)定承載力彎矩作用平面內(nèi)的穩(wěn)定承載力:長細(xì)比長細(xì)比高層建筑鋼結(jié)構(gòu)高層建筑鋼結(jié)構(gòu)按按b類截面查類截面查x0.546mx1.03623P 101.0 0.384P 10215P0.546 108 101.05 1500 101 0.82135.20.244P0.17P215,P

26、461.5KN1 0.00038P按穩(wěn)定確定邊柱承載力按穩(wěn)定確定邊柱承載力對于有側(cè)移框架，等效彎矩系數(shù)對于有側(cè)移框架，等效彎矩系數(shù)按強(qiáng)度確定邊柱的承載力按強(qiáng)度確定邊柱的承載力kNNEANxEx2 .213521352004 .1011 . 1108001006. 2)1 . 1 (25222得到 /8 . 01fNNWMANExxxxmxx高層建筑鋼結(jié)構(gòu)高層建筑鋼結(jié)構(gòu)XXX3623MNAWP 100.384P 10215P=639KN108 101.05 1500 10f由得到，（2）再計算中柱的承載能力）再計算中柱的承載能力 中柱的截面特征：中柱的截面特征：23XxA=46 12 30 1.

27、6142cm62500W2540.7cm24.662500i21cm142 按彎矩作用平面內(nèi)的穩(wěn)定來承載能力按彎矩作用平面內(nèi)的穩(wěn)定來承載能力長細(xì)比長細(xì)比x8002.076=79.121仍按仍按b類截面查表類截面查表x0.693高層建筑鋼結(jié)構(gòu)高層建筑鋼結(jié)構(gòu)按強(qiáng)度確定邊柱的承載能力按強(qiáng)度確定邊柱的承載能力36232P 101.0 0.832P 102152P0.693 142 101.05 2540.7 101 0.846070.321P0.203P215,P381.8KN1 0.00035P由36232P 100.832P 10215,P475KN142 101.05 2540.7 10由經(jīng)比較

28、可知，經(jīng)比較可知，P之最小值為之最小值為381.8KN，是由中柱的穩(wěn)定承載力，是由中柱的穩(wěn)定承載力決定的。決定的。kNNNExmx460746069591 .791 . 1142001006. 2, 0 . 1252高層建筑鋼結(jié)構(gòu)高層建筑鋼結(jié)構(gòu))()/(ybpbcycpcfWANfW式中：式中：Wpc、Wpb分別為節(jié)點(diǎn)處柱和梁的截面塑性模量；分別為節(jié)點(diǎn)處柱和梁的截面塑性模量；N為柱軸向壓力設(shè)計值；為柱軸向壓力設(shè)計值；Ac為柱截面面積；為柱截面面積；為為超強(qiáng)系數(shù)，一級超強(qiáng)系數(shù)，一級1.15、二級、二級1.10、三級、三級1.05A.A.當(dāng)柱所在樓層的受剪承載力比相鄰上一層當(dāng)柱所在樓層的受剪承載力

29、比相鄰上一層的受剪承載力高出的受剪承載力高出2525；B.B.柱軸向力設(shè)計值與柱全截面面積和鋼材抗柱軸向力設(shè)計值與柱全截面面積和鋼材抗壓強(qiáng)度設(shè)計值乘積的比值不超過壓強(qiáng)度設(shè)計值乘積的比值不超過0.40.4；C.C.作為軸心受壓構(gòu)件在作為軸心受壓構(gòu)件在2 2倍地震力的組合下倍地震力的組合下穩(wěn)定性得到保證時；穩(wěn)定性得到保證時；D.D.與支撐相連接的節(jié)點(diǎn)。與支撐相連接的節(jié)點(diǎn)。3) 抗震時，純框架的強(qiáng)柱弱梁要求抗震時，純框架的強(qiáng)柱弱梁要求可不按上可不按上式驗算式驗算高層建筑鋼結(jié)構(gòu)高層建筑鋼結(jié)構(gòu)4) 柱的構(gòu)造要求柱的構(gòu)造要求v框架柱的長細(xì)比限值為框架柱的長細(xì)比限值為 一、二、三、四抗震等級時，長細(xì)比限值為

30、一、二、三、四抗震等級時，長細(xì)比限值為60、80、100、120Q235鋼，其它應(yīng)乘以鋼，其它應(yīng)乘以235/yfv框架柱板件的寬厚比限值：框架柱板件的寬厚比限值：高層建筑鋼結(jié)構(gòu)高層建筑鋼結(jié)構(gòu)v支撐桿承載力驗算（按小震壓桿設(shè)計，保證彈性承載支撐桿承載力驗算（按小震壓桿設(shè)計，保證彈性承載力）力）REbrfAN/式中：式中：N設(shè)計內(nèi)力。設(shè)計內(nèi)力。 循環(huán)荷載下的強(qiáng)度降低系數(shù)。循環(huán)荷載下的強(qiáng)度降低系數(shù)。 正則化長細(xì)比。正則化長細(xì)比。n35. 011cryynfEfREbrfAN/高層建筑鋼結(jié)構(gòu)高層建筑鋼結(jié)構(gòu)v長細(xì)比長細(xì)比限值（我國）限值（我國） 120 一、二、三級不得采用拉桿設(shè)計，四級采用拉桿設(shè)計一、

31、二、三級不得采用拉桿設(shè)計，四級采用拉桿設(shè)計時，長細(xì)比限值為時，長細(xì)比限值為1801395 . 132,/4 . 2/50 235120/720 2，即歐洲：，日本：美國：中震nyycmtFFfFQ235鋼，其它應(yīng)乘以鋼，其它應(yīng)乘以235/yf高層建筑鋼結(jié)構(gòu)高層建筑鋼結(jié)構(gòu)v支撐板件寬厚比限值支撐板件寬厚比限值235/yf適用于適用于Q235鋼，其它鋼號應(yīng)乘以鋼，其它鋼號應(yīng)乘以 (工形、箱形工形、箱形)或或 (圓管圓管)桿件兩個方向長細(xì)比均應(yīng)滿足此表桿件兩個方向長細(xì)比均應(yīng)滿足此表yf/235可以發(fā)現(xiàn)支撐板件寬厚比限值比柱子還要嚴(yán)格，原因？可以發(fā)現(xiàn)支撐板件寬厚比限值比柱子還要嚴(yán)格，原因？高層建筑鋼結(jié)

32、構(gòu)高層建筑鋼結(jié)構(gòu)1) 支撐桿的承載力驗算支撐桿的承載力驗算REfAN式中：式中：N支撐斜桿軸力設(shè)計值，支撐斜桿軸力設(shè)計值，取與支撐斜桿相連的消能梁取與支撐斜桿相連的消能梁段達(dá)到受剪承載力時支撐斜桿軸力段達(dá)到受剪承載力時支撐斜桿軸力； 軸心受壓構(gòu)件的穩(wěn)定系數(shù)，查鋼結(jié)構(gòu)規(guī)范附錄軸心受壓構(gòu)件的穩(wěn)定系數(shù)，查鋼結(jié)構(gòu)規(guī)范附錄C；內(nèi)力增大系數(shù)內(nèi)力增大系數(shù) 一級不應(yīng)小于一級不應(yīng)小于1.4 二級不應(yīng)小于二級不應(yīng)小于1.3 三級不應(yīng)小于三級不應(yīng)小于1.2如此規(guī)定支撐內(nèi)力設(shè)計值的原因是什么？如此規(guī)定支撐內(nèi)力設(shè)計值的原因是什么？高層建筑鋼結(jié)構(gòu)高層建筑鋼結(jié)構(gòu)2) 偏心支撐的構(gòu)造要求偏心支撐的構(gòu)造要求v長細(xì)比長細(xì)比yf235120yftb23513yftb235400ywfth235400v板件寬厚比板件寬厚比可以發(fā)現(xiàn)偏心支撐板件寬厚比限值比很寬松，原因？可以發(fā)現(xiàn)偏心支撐板件寬厚比限值比很寬松，原因？高層建筑鋼結(jié)構(gòu)高層建筑鋼結(jié)構(gòu)3) 偏心支撐框架梁的構(gòu)造要求偏心支撐框架梁的構(gòu)造要求v在消能梁