多高层房屋钢结构.ppt

第9.1节概述9.1.1多、高层钢结构的特点图9.1.1我国现代高层建筑钢结构自80年代中期起步，第一幢高层建筑钢结构为43层、高165m的深圳发展中心大厦（图9.1.3）。此后，较具代表性有：
44层、高144m的上海希尔顿饭店
60层、高208m的北京京广中心
81层、高325m的深圳地王大厦（图9.1.4）
88层、高420.5m的金茂大厦
1998年底，我国颁布《高层民用建筑钢结构技术规程》（JGJ99—98）。图9.1.3高层钢结构建筑的特点主要表现在：
(1)自重轻
(2)抗震性能好
(3)有效使用面积高
(4)建造速度快
(5)防火性能差
9.1.2高层建筑钢结构的结构体系(1)框架结构体系
纯框架结构一般适用于层数30的高层钢结构，如图9.1.5。
框架结构的平面布置灵活，可为建筑提供较大的室内空间，且结构各部分刚度比较均匀。框架结构有较大延性，自震周期较长，因而对地震作用不敏感，抗震性能好。但框架结构的侧向刚度小，由于侧向位移大，易引起非结构构件的破坏。(2)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，如图9.1.6。
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40～60层的高层钢结构。
剪力墙按其材料和结构的形式可分为钢筋混凝土剪力墙、钢筋混凝土带缝剪力墙和钢板剪力墙等。(3)框架—支撑结构体系
框架—支撑结构体系由沿竖向或横向布置的支撑桁架结构和框架构成，是高层建筑钢结构中应用最多的一种结构体系，一般适用于40～60层的高层建筑。
它的特点是框架与支撑系统协同工作，竖向支撑桁架起剪力墙的作用，承担大部分水平剪力。在罕遇地震中，若支撑系统破坏，尚可内力重分布由框架承担水平力，即所谓两道抗震设防。
支撑应沿房屋的两个方向布置，狭长形截面的建筑也可布置在短边。设计时可根据建筑物高度及水平力作用情况调整支撑的数量、刚度及形式。支撑一般沿同一竖向柱距内连续布置，见图9.1.7(a)。这种布置方式层间刚度变化较均匀，适合地震区；当不考虑抗震时，若立面布置需要，亦可交错布置，图9.1.7(b)；在高度较大的建筑中，若支撑桁架的高宽比太大，为增加支撑桁架的宽度，亦可布置在几个跨间，图9.1.7(c)。(4)框架—核心筒结构体系
若将框架—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，就形成了框架—核心筒体系，见图9.1.8。
这种结构形式近年来被大量采用，中心筒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，水平荷载将通过刚性楼面传递到核心筒。(5)筒体结构体系
筒体结构是超高层建筑中受力性能较好的结构体系，适用于90层左右的高层钢结构建筑。筒体结构由内外两个筒体多个筒体结构组合而成，前者称筒中筒体系，见图9.1.9(a)，后者称束筒体系，见图9.1.9(b)。各个筒体共同抵抗水平力，具有很好的空间整体作用。第9.2节高层钢结构的计算特点9.2.1结构荷载高层建筑中，活荷载值与永久荷载值相比不大，因而计算时，一般对楼面和屋面活荷载可不作最不利布置工况的选择，即按各跨满载简化计算。但当活荷载较大时，需将简化算得的框架梁的跨中弯矩计算值乘以1.1～1.2的系数；梁端弯矩值乘以1.05～1.1的系数予以提高。式中9.2.1.3地震作用第一阶段应考虑下列原则：
①通常情况下，应在结构的两个主轴方向分别计入水平地震作用，各方向的水平地震作用应全部由该方向的抗侧力构件承担；
②当有斜交抗侧力构件时，应分别计入各抗侧力构件方向的水平地震作用，
③质量和刚度明显不均匀、不对称的结构，应计入水平地震作用的扭转效应；
④按9度抗震设防的高层建筑钢结构，或者按8度和9度抗震设防的大跨度和长悬臂构件，应计入竖向地震作用。(2)高层建筑钢结构的设计反应谱
高层建筑钢结构的设计反应谱，取阻尼比为0.02，地震影响系数α曲线如图9.2.1所示。值应根据近震、远震、场地类别及结构自振周期计算，及特征用期按表9.1和表9.2的规定采用。系数按下列公式确定：
当时，

当时，

当时，

值不小于(3)水平地震作用计算
高层建筑钢结构的地震作用计算方法有：
■底部剪力法
■振型分解反应谱法
■时程分析法
高层建筑钢结构应根据不同情况，分别采用不同的地震作用计算方法。
底部剪力法
底部剪力法适用于高度不大于60m且平面和竖向较规则的高层建筑。底部剪力法根据建筑物的总重力荷载计算结构底部的总剪力，然后按一定的比例分配到各楼层。得到各楼层的水平地震作用后，即可按静力方法计算结构的内力。
采用底部剪力法计算水平地震作用时，各