多高层钢结构设计(52页)
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多高层房屋钢结构的节点连接设计
接节点设计，在整个设计工作中应将其视为一个非常
重要的组成部分。节点设计是否恰当，将直接影响到
结构承载力的可靠性和安全性。因此节点设计至关重
要，应予以足够的重视。但是，在多、高层房屋钢结
构中，连接节点很多 ( 如国家标准图 01SG5所1编9 制 的诸多节点也只是高层钢结构房屋中一般性的常用节
点 )，今天只能检其最主要的、如与梁柱刚性连接的
多高层房屋钢结构的节点连接 设计
多高层房屋钢结构的节点连接设计
主要内容
1 讲述多、高层房屋钢结构梁柱刚性连接节
点 设 计及 其 相关 的 国家 标 准图 01SG519
的构造详图(上午)。
2 介绍国家标准图03SG519-1与04SG519-2 节
点连接设计的技术条件、图集的内容及其
使用方法(下午)。
5/3/2021
多高层房屋钢结构的节点连接设计
13
1 第一种设计方法
（即按组合内力来设计的方法）
采用该法的理论根据是，认为在多遇地震作用下，
结构处于弹性阶段，连接设计只要根据组合内力，并
根据梁的应力强度比 R1（即梁的地震组合弯矩设计值
乘以梁的承载力抗震调整系数 0.75 后，在梁截面中产
生的弯曲应力与梁的钢材强度设计值之比）来进行设
比）只用到了 0.7S 5(0.9S)0.8 。3
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多高层房屋钢结构的节点连接设计
18
3）如果在梁端仍不采用加强的作法，而是在梁端采
用栓焊连接的另一种常规作法（即梁腹板与柱之间采
用只传递剪力的螺栓连接，梁翼缘与柱之间采用只传
递弯矩的全熔透坡口对接焊）由于焊缝的抗弯承载力
最多只能作到梁截面抗弯承载力设计值的 85% ，此 时就必须要改用一个能承受 900.8 0 510k6N m 0的 梁截面，但此时由于梁截面只需用 75k0N m的弯矩 值来设计，梁的承载力更加富裕而不能充分利用,其
多高层钢结构分解
第 4章
多高层钢结构
定义 高层钢结构一般是指六层以上（或30ｍ以上），主要采 用型钢、钢板连接或焊接成构件，再经连接、焊接而成的结 构体系。高层钢结构常用钢框架结构、钢框架――混凝土核 心筒结构形式。后者在现代高层、超高层钢结构中应用较为 广泛，事实上，它属于钢――混凝土混合结构。 应用范围 现代高层、超高层公共建筑，标志性建筑，商业中心，如： 北京国贸中心、环球金融大厦。 星级饭店，旅馆，如：北京香格里拉饭店、长富宫饭店 商用写字楼，综合楼，办公楼 如：长春光大银行、上海国 际航运大厦。 民用住宅，高层公寓。民用住宅的开发与试点正在进行。如： 天津市梨园小区等。
4.2.3.4竖向地震作用 高层建筑中考虑竖向地震作用时，按下述 方法确定等效地震力：
FEvk a vmax Geq
Fvi Gi H i
（4-20）
G H
j 1 j
n
FEvk
j
（4-21）
4.3 高层钢结构的内力与位移分析
4.3.1.一般原则及基本假定
无地震作用时
S G CG Gk Q1CQ1Q1k Q2 CQ2 Q2k w w Cw wk
4.1.3.高层钢结构的布置 1结构平面布置
建筑平面及体型宜简单规则。平面布置应力求使结构的抗侧 力中心与水平荷载合力中心重合，以减小结构受扭转的影响。 建筑的开间、进深应尽量统一，以减少构件规格，利于制作 和安装。 结构平面布置不宜使钢柱截面尺寸过大，钢板厚度不宜超过 100mm。 建筑物平面宜优先采用方形、圆形、矩形及其他对称平面。 抗震设计的常用建筑平面和尺寸关系见图4-14。筒体结构多 采用正方形、圆形、正多边形，当框筒结构采用矩形平面时， 其长宽比不宜大于1.5：1。 高层建筑宜选用风压较小的平面形状，并应考虑邻近高层房 屋对该房屋风压的影响，在体型上应力求避免在风作用下的 横向振动。
多高层钢结构
定义 高层钢结构一般是指六层以上（或30ｍ以上），主要采 用型钢、钢板连接或焊接成构件，再经连接、焊接而成的结 构体系。高层钢结构常用钢框架结构、钢框架――混凝土核 心筒结构形式。后者在现代高层、超高层钢结构中应用较为 广泛，事实上，它属于钢――混凝土混合结构。 应用范围 现代高层、超高层公共建筑，标志性建筑，商业中心，如： 北京国贸中心、环球金融大厦。 星级饭店，旅馆，如：北京香格里拉饭店、长富宫饭店 商用写字楼，综合楼，办公楼 如：长春光大银行、上海国 际航运大厦。 民用住宅，高层公寓。民用住宅的开发与试点正在进行。如： 天津市梨园小区等。
4.2.3.4竖向地震作用 高层建筑中考虑竖向地震作用时，按下述 方法确定等效地震力：
FEvk a vmax Geq
Fvi Gi H i
（4-20）
G H
j 1 j
n
FEvk
j
（4-21）
4.3 高层钢结构的内力与位移分析
4.3.1.一般原则及基本假定
无地震作用时
S G CG Gk Q1CQ1Q1k Q2 CQ2 Q2k w w Cw wk
4.1.3.高层钢结构的布置 1结构平面布置
建筑平面及体型宜简单规则。平面布置应力求使结构的抗侧 力中心与水平荷载合力中心重合，以减小结构受扭转的影响。 建筑的开间、进深应尽量统一，以减少构件规格，利于制作 和安装。 结构平面布置不宜使钢柱截面尺寸过大，钢板厚度不宜超过 100mm。 建筑物平面宜优先采用方形、圆形、矩形及其他对称平面。 抗震设计的常用建筑平面和尺寸关系见图4-14。筒体结构多 采用正方形、圆形、正多边形，当框筒结构采用矩形平面时， 其长宽比不宜大于1.5：1。 高层建筑宜选用风压较小的平面形状，并应考虑邻近高层房 屋对该房屋风压的影响，在体型上应力求避免在风作用下的 横向振动。
第四章多高层钢结构
结构受力
1）内部设置剪力墙式的内筒，与钢框架竖向构件
主要承受竖向荷载；
2）外筒体采用密排框架柱和各层楼盖处的深梁刚
接，形成一个悬臂筒，以承受侧向荷载；
3）同时设置刚性楼面结构作为框筒的横隔。
剪力滞后（Shear Lag）
在框剪结构中，形成筒体的构面内存在的 剪切变形，即为剪力滞后。 为了避免严重的剪力滞后造成角柱的轴力 过大，通常可采取两个措施： 1）控制框筒平面的长宽比不宜过大 2）加大框筒梁和柱的线刚度之比
束筒结构
由各筒体之间共用筒壁的一束筒状结 构组成(减缓框筒结构的剪力滞后效应) 可将各筒体在不同的高度中止 可较灵活地组成平面形式 密柱深梁的钢结构筒体 筒体
钢筋混凝土筒体(常作为内筒出现)
钢结构和有混凝土剪力墙的 钢结构高层建筑的适用高度（m）
抗震设防烈度
结构种类
结构体系
非抗震设防 6, 7
内筒的边长不宜小于相应外框筒边长的1/3；
框筒柱距一般为1.5～3.0m，且不宜大于层高；
框筒的开洞面积不宜大于其总面积的50％；
内外筒之间的进深一般控制在10～16m之间； 内筒亦为框筒时，其柱距宜与外框筒柱距相同，且 在每层楼盖处都设置钢梁将相应内外柱相连接；
框筒结构布置时的注意事项（续）
低碳钢 低合金钢 低合金钢 低合金钢 低碳钢
SS50
SS55
284
401
490~608
≥540
19
17
2.0a
2.0a
低碳钢
低合金钢
构件截面 柱
焊接箱型截面 焊接H型截面 450
╳
450
厚度 42 — 19 宽度200 — 250
PKPM多高层钢结构设计
编辑课件
水平支撑加变截面柱
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变截面梁柱
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多层钢结构工业厂房
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空间塔围结构
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普通多层钢结构
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普通多层钢结构
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特殊工业钢结构
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2。多层钢结构的分析模型
➢ 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。
编辑课件
➢ 层间位移：抗震规范规定，当地震力作用下的位 移应小于1/300，当为高层钢结构时，可以放松到 1/250。同时还应考虑舒适度的要求，控制顶点的 加速度值。。
➢ 有侧移无侧移：1。当楼层最大杆间位移小于 1/1000时，可以按无侧移设计；2。当楼层最大 杆间位移大于1/1000但小于1/300时，柱长度系数 可 以 按 1.0 设 计 ； 3 。 当 楼 层 最 大 杆 间 位 移 大 于 1/300时，应按有侧移设计。
编辑课件
吊车内力的预组合目标
➢ 吊车柱预组合目标共14项： ➢ （1）Vxmax（2）Vymax（3）+Mxmax（4）-Mxmax ➢ （5）+Mymax（6）-Mymax（7）Nmax+Mxmax ➢ （8）Nmax-Mxmax（9）Nmax+Mymax ➢ （10）Nmax-Mymax（11）Nmin+Mxmax ➢ （12）Nmin-Mxmax（13）Nmin+Mymax ➢ （14）Nmin-Mymax ➢ 吊车荷载作用下梁的预组合目标为： ➢ （1）+Mmax/T（2）-Mmax/T（3）-Vmax/N
水平支撑加变截面柱
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变截面梁柱
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多层钢结构工业厂房
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空间塔围结构
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普通多层钢结构
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普通多层钢结构
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特殊工业钢结构
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2。多层钢结构的分析模型
➢ 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。
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➢ 层间位移：抗震规范规定，当地震力作用下的位 移应小于1/300，当为高层钢结构时，可以放松到 1/250。同时还应考虑舒适度的要求，控制顶点的 加速度值。。
➢ 有侧移无侧移：1。当楼层最大杆间位移小于 1/1000时，可以按无侧移设计；2。当楼层最大 杆间位移大于1/1000但小于1/300时，柱长度系数 可 以 按 1.0 设 计 ； 3 。 当 楼 层 最 大 杆 间 位 移 大 于 1/300时，应按有侧移设计。
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吊车内力的预组合目标
➢ 吊车柱预组合目标共14项： ➢ （1）Vxmax（2）Vymax（3）+Mxmax（4）-Mxmax ➢ （5）+Mymax（6）-Mymax（7）Nmax+Mxmax ➢ （8）Nmax-Mxmax（9）Nmax+Mymax ➢ （10）Nmax-Mymax（11）Nmin+Mxmax ➢ （12）Nmin-Mxmax（13）Nmin+Mymax ➢ （14）Nmin-Mymax ➢ 吊车荷载作用下梁的预组合目标为： ➢ （1）+Mmax/T（2）-Mmax/T（3）-Vmax/N
多高层钢结构常用结构体系
偏心支撑框架柱的内力设计值，应取消能梁 段达到受剪承载力时柱内力与增大系数的乘 积，增大系数在一级时不应小于1.3，二级时 不应小于1.2，三级不应小于1.1。转换层下 钢框架柱的地震内力应乘以增大系数1.5。保 证柱子作为最后的抗震防线不先行发生破坏。
7.4 地震作用计算
（6）支撑杆件的内力
① 中心支撑框架中，斜杆轴线偏离梁柱轴 线交点不超过支撑杆件宽度时，仍可按中心支撑 框架分析，但应计及由此产生的附加弯矩。
7.4 地震作用计算 （2）结构内力分析中二阶效应的计算
二阶效应：结构受力产生侧向变形，其重力荷载与侧向 位移的乘积便形成重力附加弯矩 ，即所谓2阶效应。
a)
b)水平力引
c)重力荷载引起的附加层
起的层弯矩
弯矩
7.4 地震作用计算
（2）结构内力分析中二阶效应的计算
当楼面任一层以上全部重力荷载与该楼层 地震层间位移的乘积（即该楼层的重力附 加弯矩），大于该楼层地震剪力与楼层层 高的乘积（即该楼层的初始弯矩）的1/10 时，应计入二阶效应的影响。
7.4 地震作用计算
（4）框架－支撑结构中框架承担的水平力
结构分析时，框架－支撑结构中的支撑斜杆 可按端部铰接杆件计算，杆件截面强度抗震验算 时的结构内力只考虑按多遇地震进行弹性分析的 结果：
① 依据多道防线的概念设计，框架-支撑体系中， 支撑框架是第一道防线，在强烈地震下支撑先屈 服，内力重分布使框架部分承担的地震剪力增大， 二者之和应该大于弹性计算的总剪力。
a)节点A区域的弯矩和剪力
节点域剪切变形
b) 节点A变形
7.4 地震作用计算
（3）结构侧移计算及其层间位移角限值
杆端弯矩在节点域产生剪力，使得节点域柱 子的腹板产生剪切变形。若弹性分析采用轴线交 点间距离作为杆件长度，则因未考虑节点部分的 刚度过高估计了结构侧移，与节点剪切变形引起 框架侧移增加在一定程度上抵消。
7.4 地震作用计算
（6）支撑杆件的内力
① 中心支撑框架中，斜杆轴线偏离梁柱轴 线交点不超过支撑杆件宽度时，仍可按中心支撑 框架分析，但应计及由此产生的附加弯矩。
7.4 地震作用计算 （2）结构内力分析中二阶效应的计算
二阶效应：结构受力产生侧向变形，其重力荷载与侧向 位移的乘积便形成重力附加弯矩 ，即所谓2阶效应。
a)
b)水平力引
c)重力荷载引起的附加层
起的层弯矩
弯矩
7.4 地震作用计算
（2）结构内力分析中二阶效应的计算
当楼面任一层以上全部重力荷载与该楼层 地震层间位移的乘积（即该楼层的重力附 加弯矩），大于该楼层地震剪力与楼层层 高的乘积（即该楼层的初始弯矩）的1/10 时，应计入二阶效应的影响。
7.4 地震作用计算
（4）框架－支撑结构中框架承担的水平力
结构分析时，框架－支撑结构中的支撑斜杆 可按端部铰接杆件计算，杆件截面强度抗震验算 时的结构内力只考虑按多遇地震进行弹性分析的 结果：
① 依据多道防线的概念设计，框架-支撑体系中， 支撑框架是第一道防线，在强烈地震下支撑先屈 服，内力重分布使框架部分承担的地震剪力增大， 二者之和应该大于弹性计算的总剪力。
a)节点A区域的弯矩和剪力
节点域剪切变形
b) 节点A变形
7.4 地震作用计算
（3）结构侧移计算及其层间位移角限值
杆端弯矩在节点域产生剪力，使得节点域柱 子的腹板产生剪切变形。若弹性分析采用轴线交 点间距离作为杆件长度，则因未考虑节点部分的 刚度过高估计了结构侧移，与节点剪切变形引起 框架侧移增加在一定程度上抵消。
多高层民用建筑钢结构节点构造详图-适用于全国各大建筑设计院及房地产开发商一线设计人员。
接,腹板采用一805456M204580摩擦型高强度螺栓连接翼缘采用全熔透的坡口对接焊缝连工字形截面柱的工地拼接90及耳板的设置构造hf11耳板454518011580115连接尺寸18AAA参见表159.2A连接板耳板hfA耳板连接板t=6花纹钢板10.000=12孔14高强螺栓MM14螺栓200X100X6X925a25a100X6200X100X6X925a25a100X6111111A51111(板厚 = 100 )(分布筋 6@250 )新疆石油管理局泽普石油化工厂 DATE日 期第 张 共 张分项名称CONT.NO.结构专 业DISP.图名TITLESCALE比 例1:100合同号9640-5-62-0120-DWG.NO.SUBPROJECTCCECC-96219设计阶段STAGE图号空分装置SHEET工程设计OFCCECCCCECCDESD.设 计to any other party without 's permission in written form.This document is the property of . It shall not be reproduced or transfered本文件产权属REV.版次所有,未经CCECCDESCRIPTION说 明泽普石油化工厂化肥扩建工程书面许可不准复制或转让第三方.CCECC用 户 CLIENT项目名称CHKD.校 核DATE日 期DATE日 期新疆石油管理局PROJECTAPPD.审 核DATE日 期APPD.审 定 描图 制图 一校 二校D12CB34A123456DCB56AHF4孔花纹钢板DY高强螺栓螺栓DC1SY5100X6VL1t=6KGBM14GLSHHLSM14HCHIHLVIVH25a200X100X6X9VC25a100X625a25a200X100X6X9=121OBYPAZX11
高层建筑钢结构施工方案
高层建筑钢结构施工高层建筑钢结构的施工内容撮要：本文简要介绍了高层、超高层建筑的结构系统，并连系“东南科技研发中心”超高层全钢结构的建造与安装及钢结构首要构件的翻样、下料、建造等各个主要环节的质量节制和材料选用供给一些粗浅的定见。
对于支撑系统，消能减震装配不在此文内介绍。
关头词：超高层智能年夜楼节点域 MST组合梁耐火钢焊领受缩变形熔嘴电渣焊。
一、概况高层钢结构建筑在国外已有110多年的历史，1883年最早一幢钢结构高层建筑在美国芝加哥拔地而起，到了二次世界年夜战后因为地价的上涨和生齿的迅速增添，以及对高层及超高层建筑的结构系统的研究日趋完美、计较手艺的成长和施工手艺水平的不竭提高，使高层和超高层建筑迅猛成长。
钢筋混凝土结构在超高层建筑中因为自重年夜，柱子所占的建筑面积比率越来越年夜，在超高层建筑中采用钢筋混凝土结构受到质疑；同时高强度钢材应运而生，在超高层建筑中采用部门钢结构或全钢结构的理论研究与设计建造可说是同步前进。
超高层建筑的成长浮现了发家国家的建筑科技水平、材料工业水安然安祥综合手艺水平，也是培植部门财力雄厚的象征。
我国的高层与超高层钢结构建筑自更始开放以来已有20年的历史，并在设计和施工中堆集了不少经验，已有我国自行编制的《高层平易近用建筑钢结构手艺规程》JGJ 99-98。
东南网架集团的“东南科技研发中心”的初步设计已于2003年9月20日在萧山宾馆经由过程专家的论证和区政府率领的审查。
这是一幢地下二层，地上二十六层，层高3.6m，集研发、设计、培训、检测为一体的多功能智能年夜楼。
建筑物为总高度100m、建筑总面积4.0万平方米的全钢结构超高层建筑，建筑造型新奇、美不美观、细腻，充实展示了钢结构的特征和现代建筑气概。
全钢结构超高层建筑，国内为数不多，在杭州市甚至浙江省属于始创，这浮现了东南网架集团对培植部授予“钢结构财富化基地”的声誉和责任。
东南网架集团已设计、建造、安装了4000多项难度年夜、造型复杂钢结构工程，如广州新体育馆主场馆、广州新白云国际机场、广州国际会展中心、黄龙体育中心、河南省体育场、杭州年夜剧院、宁波新桥化工办公楼、厦门气象形象局综合楼等工程，在钢结构方面已经堆集了丰硕的设计、建造、安装经验。
多高层钢结构
4.1.1多高层结构的特点
（1）结构自重轻 （2）抗震性能良好 （3）能更充分地利用建筑空间 （4）建造速度快 （5）防火性能差
4.1.2结构荷载的特点-水平荷载是设计控制荷载。
4.1.3.高层钢结构种类
(1)框架结构体系
（a）双向十字交叉框架；（b）踏步式平行内柱的平行框架；（c）平行的横向框架； （d）曲线网络上的横向框架；（e）圆弧包络的径向框架；（f）双轴平行双向框架； （g）径向网络上的横向框架
2结构竖向布置 抗震设计的高层建筑，在结构的竖向布置上具有下 列情况之一者，为竖向不规则结构。
▪ 楼层刚度小于其相邻上层刚度的70%，且连续三层 总的刚度降低超过50%；相邻楼层有效质量之比超 过1.5，但轻屋盖与相邻楼层的有效质量之比除外； 竖向抗侧力构件不连续；任一楼层抗侧力构件的总 抗剪承载力，小于其相邻上层的80%；立面收进部 分的尺寸比值为：
4.2.3.地震作用
高层建筑钢结构抗震设计时，第一阶段按多遇
烈度地震作用，第二阶段按罕遇烈度地震计算地震 作用。
第一阶段设计时的地震作用应考虑下列原则：
▪ 沿结构的两个主轴方向分别考虑水平地震作用并进 行抗震计算，各方向的水平地震作用部由该方向的 抗侧力构件承担。
▪ 当有斜交抗侧力构件时，宜分另考虑各侧力构件方 向的水平地震作用。
第4章 多高层钢结构
➢ 定义
高层钢结构一般是指六层以上（或30ｍ以上），主要采 用型钢、钢板连接或焊接成构件，再经连接、焊接而成的结 构体系。高层钢结构常用钢框架结构、钢框架――混凝土核 心筒结构形式。后者在现代高层、超高层钢结构中应用较为 广泛，事实上，它属于钢――混凝土混合结构。
➢ 应用范围 现代高层、超高层公共建筑，标志性建筑，商业中心，如： 北京国贸中心、环球金融大厦。 星级饭店，旅馆，如：北京香格里拉饭店、长富宫饭店 商用写字楼，综合楼，办公楼 如：长春光大银行、上海国 际航运大厦。 民用住宅，高层公寓。民用住宅的开发与试点正在进行。如： 天津市梨园小区等。
多高层建筑钢结构设计(一)2024
多高层建筑钢结构设计（一）引言：多高层建筑钢结构设计是现代建筑领域中一项重要的技术，通过使用钢材来构建高层建筑的结构，可以提供更大的建筑空间，增加建筑的安全性和稳定性，以及降低建筑的整体重量。
本文将详细介绍多高层建筑钢结构设计的概述和要点。
正文内容：一、选择合适的钢材1. 考虑抗拉强度和抗剪强度2. 考虑可焊性和可塑性3. 考虑耐候性和耐腐蚀性4. 考虑材料的价格和供应稳定性5. 考虑材料的可持续性和环保性二、确定结构荷载1. 考虑建筑的自重和附加荷载2. 考虑风荷载和地震荷载3. 考虑人员和设备的荷载4. 考虑临时荷载和安全荷载5. 考虑荷载的影响因素和计算方法三、设计结构的布置1. 确定建筑的整体布局和功能需求2. 考虑结构的平面布置和立面形式3. 考虑结构的杆系和节点连接方式4. 考虑结构的刚度和柔度，以及适当的振动控制措施5. 考虑结构的消防和疏散设计要求四、进行结构计算和分析1. 建立合适的数学模型和力学假设2. 进行静力和动力计算，包括线性和非线性分析3. 分析结构的变形、应力和稳定性4. 评估结构的可靠性和安全性5. 优化结构设计，满足设计要求五、控制施工质量和安全1. 编制施工图纸和工艺规范2. 选择合适的建筑施工设备和施工方法3. 监督施工质量和安全，进行质量检查和验收4. 加强施工过程中的质量控制和安全管理5. 完善施工记录和档案，提高后期维护管理效率总结：多高层建筑钢结构设计需要考虑钢材选择、结构荷载确定、结构布置设计、结构计算分析以及施工质量和安全控制等多个方面。
通过合理的设计和施工管理，可以确保高层建筑的结构安全稳定，并提供优质的建筑空间。
对于未来的高层建筑设计和施工，钢结构将继续发挥重要的作用。
多高层建筑钢结构抗震设计
为保证钢框架为强柱弱梁型，框架的任一梁柱节点处 需满足下列要求：
4. 框筒结构体系
（1）实际上是密柱框架结构
（2）框架结构的梁柱节点宜采用刚接 （3）由于梁跨小，刚度大，使周圈柱
近似构成一个整体受弯的薄壁筒体
（4）具有较大的抗侧刚度和承载力
因而框筒结构多用于高层建筑
各种钢结构体系建筑的适用高度
适用的钢结构房屋最大高度（m）
结构体系
设 6、7
防烈 8
框架
110
应计算结构扭转影响
4. 高层建筑钢结构不宜设置防震缝，但薄弱部位应注意采 取措施提高抗震能力。
如结构平面不规则，可设置防震缝，将平面不规则的结 构，分解为几个结构平面较规则的部分。
三、结构竖向布置
多高层钢结构的 竖向布置 应尽量满足下列要求：
1. 楼层刚度大于其相邻上层刚度的70%，且连续三层总的刚度降低不超过50% 2. 相邻楼层质量之比不超过1.5
第六章 多高层建筑钢结构抗震设计
主要内容
6.1 多高层钢结构的主要震害特征 6.2 多高层钢结构的选型与结构布置 6.3 多高层钢结构的抗震概念设计 6.4 多高层钢结构的抗震计算要求 6.5 多高层钢结构抗震构造要求
§6.1 多高层钢结构的主要震害特征
钢结构特性：
强度高、延性好、重量轻、抗震性能好 总体来说，在同等场地、烈度条件下， 钢结构房屋的震害较钢筋混凝土结构房屋的震害要小
但钢支撑或混凝土芯筒（剪力墙）的延性较差
为发挥钢框架部分延性好的作用，承担起第二道结构抗震 防线的责任，要求钢框架的抗震承载力不能太小
框架部分按计算得到的地震剪力应乘以调整系数 达到不小于 min {结构底部总地震剪力的25％ ；框架部分地震剪 力最大值1.8倍}
6-1 多高层钢结构的主要震害特征
6．1．3 结 构 倒 塌
结构倒塌是地震中结构破坏最严重的形式。钢 结构建筑尽管抗震性能好，但在地震中也有倒 塌事例发生。表6-3是阪神地震中某地区钢结 构房屋震害情况。 钢结构房屋在地震中严重破坏或倒塌与结构抗 震设计水平关系很大。1957年和1976年，墨 西哥结构设计规范分别进行过较大的修订， 1971年是日本钢结构设计规范修订的年份， 1982年是日本建筑标准法实施的年份。从表61和表6-3知，由于新设计规范采纳了新研究成 果，提高了结构抗震设计水平，在同一地震中 按新规范设计建造的钢结构房屋倒塌的数量就 要比按老规范设计建造的少得多。
第六章 多高层建筑钢结构 抗震设计
§6.1 多高层钢结构的主要震害特征 §6.2 多高层钢结构的选型与结构布置 §6.3 多高层钢结构的抗震计算要求 §6.4 多高层钢结构的抗震构造要求
§6.1 多高层钢结构的主要震害特征 钢结构强度高、延性好、重量轻、抗震性能 好。总体来说，在同等场地、烈度条件下， 钢结构房屋的震害较钢筋混凝土结构房屋的 震害要小，而钢筋混凝土结构房屋的破坏就 要严重得多。 多高层钢结构在地震中的破坏形式有三种：1） 节点连接破坏；2）构件破坏；3）结构倒塌。
6．1．1 节点连接破坏
梁柱刚性连接裂缝或断裂破坏的原因有： 1)焊缝缺陷，如裂纹、欠焊、夹渣和气孔等。 这些缺陷将成为裂缝开展直至断裂的起源。 2)三轴应力影响。分析表明，梁柱连接的焊缝 变形由于受到梁和柱约束，施焊后焊缝残存三 轴拉应力，使材料变脆。 3)构造缺陷。出于焊接工艺的要求，梁翼缘与 柱连接处设有垫板，实际工程中垫板在焊接后 就留在结构上，这样垫板与柱翼缘之间就形成 一条“人工”裂缝(图6-4)，成为连接裂缝发展 的起源。
6．1．1 节点连接破坏
多高层钢结构住宅的建筑技术及应用.doc
多高层钢结构住宅的建筑技术及应用多高层钢结构住宅的施工技术具有先进性，对保护城市环境具有重要意义。
钢结构的抗震能力气人耐火能力均较强，在建筑施工时应用的钢筋建材数量减少，减轻了建筑企业对工程的造价预算，提升建筑企业的经济利益。
下面了关于多高层钢结构住宅的建筑技术及应用，希望对大家有所帮助!(一)钢结构体系1、纯框架形纯框架机构的主体框架材料为型钢，具有明显的受力结构，结构的平面方向布置具有灵活性，该结构的各个局部刚度分布均匀，抗震能力以及延性较强，对其进行标准化以及定型化设计较容易，并且该结构的施工工期短，效率高。
但是该结构的缺乏柔性建立，结构易被破坏。
2、支撑结构支撑结构对提升建筑框架中的侧向刚度具有良性影响，能够对水平荷载进行有效抵抗，提升住宅建筑的整体强度。
在建筑高层住宅时，采用支撑结构相较于纯框架形结构，其稳定度以及性价比相对较高。
适宜的支撑位置一般利用诸多方法在窗台的下方到下层窗户顶部的位置进行寻找、布置，保证支撑位置的合理性，满足其支撑要求。
提升钢结构侧向刚度的方式是环向封闭同一平面，这种方式适合强震区。
3、新型抗侧力结构该结构体系能够应用到多种框架结构中，且其中的钢结构主要用于承当建筑竖向负载，同时钢框架还要与剪力墙共同承当建筑的横向负载。
该结构最大的优点就在于其能够针对建筑物的不同要求使用不尽相同的抗侧力结构。
4、交织桁结构在建筑中桁架的高度与单楼层的高度相同，因此利用该结构对上下楼层进行设置，能够保证各个单元的灵活性，采用该方法时，梁柱在钢结构平面内会出现幅度很小的弯矩，并且侧向的位移度较小。
(二)住宅建筑楼板结构在多高层钢结构住宅的建筑中使用率较高的楼板结构为，整表达浇式结构以及叠合式结构。
在实际的施工过程中，楼板的底部模板使用的钢板材料是压型钢板，或者是较轻型混凝土的预应力板材，两种材料相结合形成混凝土与板材的叠合式楼板，施工便捷;整表达浇式的楼板结构施工工艺与普通的楼板施工技术相同。
多高层钢结构建筑汇总
钢骨混凝土
高层建筑钢管混凝土结构
钢管混凝土
高层建筑组合结构
概 述
上述两种或以上材料的组合
2 抗侧力体系类型 高层建筑的结构体系
抗重力体系 抗侧力体系
竖向重力 水平力(风和地震)
抗侧力体系
高层建筑结构体系
主要部分
概 述
抗侧力体系
基本组成单元
分类 各类抗侧力体系
做法 水平变形特点 应用范围 实例
概 述
钢框架体系
1、做法
把梁柱刚接成整体，形成空间杆系结构 是最早出现、也是最基本的抗侧力体系
2、特点
A、平面布置比较灵活，可以获得大空间 B、安装简单方便，造价相对较低 C、应用于10层以内的高层建筑
体 系
D、在水平力作用下，抗侧力刚度小，顶层位移大
顶层水平位移
层间水平位移
层间水平位移 由 柱 弯 曲 剪
层高
地下室 — 0.00 一层 二层 三 — 二十二层 二十三层 二十四层 二十五层
体 系
6.8 m 4.5 m 5.0 m 3.3 m 4.3 m 4.1 m 3.3 m
钢框架 — 支撑体系
1、做法
把钢框架和支撑桁架共同组合， 作为抗侧力体系
体 系
2、特点
A、平面布置比较灵活，不能获得大空间 B、安装较为简单方便 C、应用于30 — 60层的高层建筑 D、抗侧力刚度比钢框架大
出结构设计图
结构设计说明 结构设计图
构件加工详图
结构计算书
概 述
二、结构体系
抗侧力体系
体 系
钢框架体系 钢框架—支撑体系 钢框架—筒体系 大型支撑体系 支撑—筒体系 筒 中 筒体系 筒 束 体系
抗侧力体系
标准图集清单
构件详图多高层民用建筑钢结构节点构造详7801sg519图钢吊车梁中轻级工作制q235钢7903sg52012q345钢2003年合订本8008sg5203钢吊车梁h型钢工作级别a1a5钢檩条钢墙梁冷弯薄壁卷边槽钢檩8105sg5211410g52112条单层房屋钢结构节点构造详图工字型8206sg5291截面钢柱柱脚连接8303sg61018403sg611混凝土小型空心砌墙体结构构造原8598sg6131205g61396sg61312框架结构填充小型空心砌块墙体结构8602sg614构造8706sg6141砌体填充墙结构构造8803sg615第5页共13页蒸压轻质加气混凝土板nalc构8903sg7151造详图9005sg811条形基础9192zg001抗震构造柱及圈梁9298zg002民用多层砖房抗震构造03zg0029398zg003多层及高层钢筋混凝土结构抗震构造03zg0039495zg201钢筋混凝土桩承台适用于圆桩9595zg202钢筋混凝土桩承台适用于方桩9692zg301钢筋混凝土平板跨度1224米03zg3019792zg302钢筋混凝土雨篷9892zg303钢筋混凝土悬挑檐沟9992zg311钢筋混凝土单梁跨度4572米10092zg312钢筋混凝土悬挑梁10192zg313钢筋混凝土过梁03zg31310292zg321钢筋混凝土板式楼梯10392zg322钢筋混凝土梁式楼梯预应力混凝土空心板板厚120mm10498zg40103zg401跨度2442米预应力混凝土空心板板厚180mm10592zg402跨度4560米预应力混凝土叠合板跨度246910692zg404米10792zg511轻型屋面钢屋架10892zg合订本结构标准图集结构图集103zg00203zg00310903zg合订本03zg203结构图集203zg20403zg30111003zg合订本03zg31303zg40111192zg901重力式挡土墙墙高5米三给排水序号图集编号图集名称代替号编号1s133排气阀排泥阀安装图2s651t深井泵房电气设计图集3s720加速澄清池4s8合订本给排水国家标准图集5s3合订本给排水国家标准图集6s1合订本全国通用给排水标准图集7s2上下给水排水标准图集1292s220给水设备附件结构构造及安装04s30117s1上下给排水标准图集97版部分作废18s2上下给排水标准图集97版
多高层钢结构共52页
向
自振周期较长，因而对地震作用跨不敏感，抗震性能好。 但框架结构的侧向刚度小，由于度方侧向位移大，易引起 非结构构件的破坏，因此不宜建向的太高。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
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。
§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
台北
高508米
第二、三 吉隆坡 佩纳斯大厦 (双塔) 95层 高452米 2019年建
§3-2 多高层钢结构的计算特点
一、结构的荷载种类 竖向荷载：永久荷载（自重和使用荷载） 水平荷载：风荷载 地震作用：水平和竖向 二、荷载计算 1.风荷载 2.地震作用计算
三、计算的一般原则
1. 多高层建筑钢结构的内力与位移一般采用弹性方法计 算。对有抗震设防要求的结构，除进行多遇地震作用下 的弹性效应计算外，还应考虑在罕遇地震作用下结构可 能进入弹塑性状态，采用弹塑性方法进行分析。
2.高层建筑钢结构通常采用现浇组合楼盖，一般可假定 楼面在自身平面内为绝对刚性。但在设计中应采取保证 楼面整体刚度的构造措施，如加设梁抗剪件、非刚性楼 面加整浇层等。对整体性较差、或楼面有大开孔、有较 长外伸段或相邻层刚度有突变的楼面，当不能保证楼面 的整体刚度时，宜采用楼板平面内的实际刚度。
自振周期较长，因而对地震作用跨不敏感，抗震性能好。 但框架结构的侧向刚度小，由于度方侧向位移大，易引起 非结构构件的破坏，因此不宜建向的太高。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
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。
§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
台北
高508米
第二、三 吉隆坡 佩纳斯大厦 (双塔) 95层 高452米 2019年建
§3-2 多高层钢结构的计算特点
一、结构的荷载种类 竖向荷载：永久荷载（自重和使用荷载） 水平荷载：风荷载 地震作用：水平和竖向 二、荷载计算 1.风荷载 2.地震作用计算
三、计算的一般原则
1. 多高层建筑钢结构的内力与位移一般采用弹性方法计 算。对有抗震设防要求的结构，除进行多遇地震作用下 的弹性效应计算外，还应考虑在罕遇地震作用下结构可 能进入弹塑性状态，采用弹塑性方法进行分析。
2.高层建筑钢结构通常采用现浇组合楼盖，一般可假定 楼面在自身平面内为绝对刚性。但在设计中应采取保证 楼面整体刚度的构造措施，如加设梁抗剪件、非刚性楼 面加整浇层等。对整体性较差、或楼面有大开孔、有较 长外伸段或相邻层刚度有突变的楼面，当不能保证楼面 的整体刚度时，宜采用楼板平面内的实际刚度。
多高层房屋钢结构梁柱刚性节点的设计建议
工作探索2019年第1期1多高层房屋钢结构梁柱刚性节点的设计建议李峰召 李贺林 王华民（中国联合工程有限公司，浙江 杭州 310052）摘 要：钢结构是未来极具发展潜力的一种建筑构造方式,随着社会经济水平和科学技术的迅速发展,钢结构建筑逐渐成为应用最广泛的结构类型之一。
与其他建筑结构形式相比,钢结构具有强度高、材质均匀、质量轻、塑性强和韧性好的优点,以及优越的抗震性能,因此在建筑学领域广受关注。
钢结构梁柱节点是结构中非常重要的部分。
其中刚性节点则是当代建筑节点的主流。
本文就多高层房屋钢结构梁柱刚性节点的设计进行分析。
关键词：房屋；钢结构；梁柱刚性节点设计保证多高层钢结构安全可靠的关键就是钢结构的节点设计，要使多高层钢结构按照“节点等强”或“强节点弱构件”的设计原则进行合理设计，才能保证多高层钢结构整体性和可靠性，从而确保多高层钢结构建筑的安全可靠，以及满足使用需要。
1 节点设计概述节点是结构最薄弱的环节之一，是确定结构计算模型的关键，节点的设计是否合理不仅直接关系到建筑结构整体的可靠性，还对结构的施工质量、工程进度以及整个工程的造价都有直接的影响，所以处理好节点的连接至关重要。
2 钢结构节点设计原理2.1 节点的连接方式钢结构设计中最主要的设计方法是节点设计，它通常是指将钢架的断点处进行连接处理，最传统的节点连接方式是对节点处进行高温焊接，这种连接方式可以很好地对钢架结构进行延展，但是焊接的节点会相对没有灵活性，刚性强，对于抗震方面来说，没有震动缓冲导致抗震性较差，不能满足现在建筑对于抗震能力的标准。
另外，采用焊接的方式进行节点连接，通常使用全熔透技术。
另一种节点连接方式是提前在钢架上打孔，适合放进螺钉，进行螺栓连接，这种连接方式在现在的多高层建筑中使用的也很频繁，虽然连接方式上比较简单，但是由于使用的是螺栓连接，在打孔上成本较高，又由于螺栓与螺钉直接通过螺纹摩擦结合，所以在高强度震动时，螺栓会产生松动，形成很大的安全隐患，所以这种连接方式的抗震性能也很差。
PKPM结构设计软件入门与应用实例：钢结构框架(多高层篇)
图1-单击 ，进入图1-16界面。
需修改截面参数时，选择需修改的构件，再单击修改，进入“截面类型选择界面”图17，再按图18，操作完成修改。
需定义新截面时按上述图16至图18重新操作即可完成，如定义相同类型新截面时，还可选择与要定义的截面类型相同的已有截面，单击 ，进入截面参数定义界面，如图1-18，修改截面参数，单击 ，完成新截面定义。
本工程耐火等级一级，建筑类别为一类，建筑物使用年限100年。
结构类型：钢框架结构。
本地设防烈度6度，场地土类别二类。
楼板采用压型钢板非组合型楼板。
结构安全等级一级，建筑物抗震设防类别为乙类。
墙体材料：±0.000以上采用加气混凝土砌块，容重≤6kN/m3
基本分压：0.45kN/m2
基本雪压：0.40kN/m2
2.钢梁定义：选择梁布置进入梁定义的界面，如图1-19，单击 ，进入截面类型选择界面，如图1-17。
图1-19梁定义界面
本工程钢梁选用H型梁单击 ，进入截面参数定义界面，如图1-20。
图1-20截面参数定义界面
随后的操作与钢柱定义操作相同。
3.次梁布置：先在图1-19界面中定义好钢梁截面，选择次梁布置，进入次梁选择界面，如图1-19。选择所布置次梁截面后，单击 ，进入次梁布置界面，如图1-21。
图1-10五层～二十二层结构平面布置图
1.2平面建模
编者按：高层钢结构的在设计中的分析与钢筋混凝土高层结构的建模与结构分析操作过程类似，本书重点介绍的就是高层钢结构与钢筋混凝土高层结构PKPM应用的不同之处。
1.2.1建立工作目录
启动PKPM软件钢结构模块后，进入用户界面，如图1-11所示。
图1-11框架主界面
支撑：H250×380×16×20，H250×380×14×18
需修改截面参数时，选择需修改的构件，再单击修改，进入“截面类型选择界面”图17，再按图18，操作完成修改。
需定义新截面时按上述图16至图18重新操作即可完成，如定义相同类型新截面时，还可选择与要定义的截面类型相同的已有截面，单击 ，进入截面参数定义界面，如图1-18，修改截面参数，单击 ，完成新截面定义。
本工程耐火等级一级，建筑类别为一类，建筑物使用年限100年。
结构类型：钢框架结构。
本地设防烈度6度，场地土类别二类。
楼板采用压型钢板非组合型楼板。
结构安全等级一级，建筑物抗震设防类别为乙类。
墙体材料：±0.000以上采用加气混凝土砌块，容重≤6kN/m3
基本分压：0.45kN/m2
基本雪压：0.40kN/m2
2.钢梁定义：选择梁布置进入梁定义的界面，如图1-19，单击 ，进入截面类型选择界面，如图1-17。
图1-19梁定义界面
本工程钢梁选用H型梁单击 ，进入截面参数定义界面，如图1-20。
图1-20截面参数定义界面
随后的操作与钢柱定义操作相同。
3.次梁布置：先在图1-19界面中定义好钢梁截面，选择次梁布置，进入次梁选择界面，如图1-19。选择所布置次梁截面后，单击 ，进入次梁布置界面，如图1-21。
图1-10五层～二十二层结构平面布置图
1.2平面建模
编者按：高层钢结构的在设计中的分析与钢筋混凝土高层结构的建模与结构分析操作过程类似，本书重点介绍的就是高层钢结构与钢筋混凝土高层结构PKPM应用的不同之处。
1.2.1建立工作目录
启动PKPM软件钢结构模块后，进入用户界面，如图1-11所示。
图1-11框架主界面
支撑：H250×380×16×20，H250×380×14×18
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（2）结构按一阶线弹性计算所得的各楼层层间相对位移值满足
u 0.12Fh
h
T/s
–η2－阻尼调整系数
0.1
Tg
5Tg
6
10.12.2020
昆明理工大学 建工学院 土木系
4.2 多高层钢结构的计算特点…14
αmax和Tg分别按下列表格取值 水平地震影响系数最大值 max
特征周期 Tg（s）
10.12.2020
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4.2 多高层钢结构的计算特点…15
•地震作用计算 1)一般说明和计算原则
•影响设计地震作用的因素
➢ 地震动特性方面 抗震设防烈度 设计近远震 场地类别
➢ 结构特性方面 结构自振周期 建筑质量（重力荷载） 结构阻尼比（材料）
10.12.2020
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4.2 多高层钢结构的计算特点…9
•设计地震作用的方向
10.12.2020
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4.2 多高层钢结构的计算特点…20
2. 内力与位移计算
–规范规定在进行内力及位移分析时可以采用较为精确的程序计 算方法，也可以采用近似的简化计算方法。 －程序计算的基本方法－矩阵位移法
－简化近似计算方法－分层法、D值法
–采用近似计算方法计算高层钢结构的内力与位移时，尚应注意 以下问题
风荷载标准值 w k 由下式计算
wk zszwo
基本风压：当地比较空旷平 坦地面上离地10m高统计所 得的50年一遇10min平均最 大风速v0为标准，按v02/1600 确定的风压值.
式中，w k -任意高度处的风荷载标准值（kN/m2）
w 0 -高层建筑基本风压（kN/m2）
z -风压高度变化系数 s -风荷载体型系数 z -顺风向z高度处的风振系数 注：相关系数按《建筑结构荷载规范》（GB50009-2019)和《高 层民用建筑钢结构技术规程》（JGJ99-98）的有关条文取值。
j1
xg(t)
a1i
aji
ani
S
S2j
计算振型
计算地震影响系数和振型参与系数
计算振型地震作用
计算振型地震效应
10.12.2020
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振型组合
4.2 多高层钢结构的计算特点…17
时程分析法
–竖向特别不规则的建筑 –高度较大的建筑 –采用时程分析法进行补充计算 –采用能反应当地场地特征的地震波不能少于4条，其 中宜包括一条本地区历史上发生地震时的实测记录波 –地震波的持续时间不宜过短，宜取10～20s或更长
10.12.2020
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4.2 多高层钢结构的计算特点…4
3. 地震作用
•抗震设防烈度 -按国家规定的权限批准作为一个地区抗震设防依据的地 震烈度; -必须按国家规定的权限审批、颁发的文件（图件）确定; -设防范围6-9度 •抗震设防目标 小震不坏、中震可修、大震不倒
10.12.2020
10.12.2020
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4.2 多高层钢结构的计算特点…12
•计算模型——集中质量模型
➢ 多高层房屋 无扭转 有扭转
➢ 单层厂房 横向 纵向
10.12.2020
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4.2 多高层钢结构的计算特点…13
2）设计反应谱
最大地震作用
地震系数
➢ 地震影响系数曲线
-框架-剪力墙体系
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4.1多高层钢结构的特点与结构体系…2 4.1.2. 多高层钢结构的结构体系…3
-框架-支撑结构体系
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4.1多高层钢结构的特点与结构体系…2 4.1.2. 多高层钢结构的结构体系…4
-巨型框架体系
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第四章 多高层钢结构设计
4.2 多高层钢结构的计算特点
10.12.2020
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4.2 多高层钢结构的计算特点…1
4.2.1 荷载…1
水平方向的风荷载和地震作用，对高层钢结构设计起 着主要的控制作用
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4.2 多高层钢结构的计算特点…19
–高层建筑钢结构梁柱构件的跨高比较小，计算结构的内力和 位移时，除考虑梁、柱的弯曲变形和柱的轴向变形外，尚应计 算梁、柱的剪切变形；
–钢框架－剪力墙体系中，现浇剪力墙的计算按照钢筋混 凝土结构设计，应记入墙的弯曲、剪切和轴向变形；
–柱间支撑两端应为刚性连接，但可按两端铰接连接计算，其端部 连接的刚度通过支撑构件的计算长度加以考虑；若采用偏心支撑， 由于耗能梁段在大震时将首先屈服，计算时应取为单独单元；
– 一般正交布置抗侧力构件的结构，可沿纵横主轴方 向分别计算； – 斜交布置抗侧力构件的结构，宜按平行于抗侧力构 件方向计算； – 质量和刚度明显不均匀、不对称的结构，应考虑水 平地震作用的扭转影响。
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4.2 多高层钢结构的计算特点…11
•地震作用的计算方法及其适用范围
高层建筑的发展简况
城市人口集中，用地紧张，以及商业竞争 的激烈化，促使近代高层建筑的出现和发 •中展国。最早的高层建筑是一些寺、塔。
•高层建筑发展的基本原因 a)经济的发展； b)城市人口增多； c)建设用地减少； d)地价上涨； e)建筑科技进步； f)轻质高强材料的应用。
10.12.2020
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昆明理工大学 建工学院 土木系
4.2 多高层钢结构的计算特点…2
1. 竖向荷载
•永久荷载（结构自重） •可变荷载（楼面及屋面活荷载）
注：相关荷载按《建筑结构荷载规范》（GB500092019)的有关条文取值。
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4.2 多高层钢结构的计算特点…3
2. 风荷载
Fn nFEk
或 Geq=Sum ( Gi )*0.80
n
Vi Fn Fi
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mi
4.2 多高层钢结构的计算特点…16
振型分解反应谱法
Fji jjajiGi
xi(t)
n
n
j GiXji
GiX2ji
i1
i1
n
xia1iy1a2iy2 ajy ii anyin ajy ii
多高层钢结构的特点
•自重轻 •抗震性能好 •有效使用面积高
•建造速度快
•防火、防腐性能差
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4.1多高层钢结构的特点与结构体系…2 4.1.2. 多高层钢结构的结构体系…1
-框架体系
10.12.2020
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4.1多高层钢结构的特点与结构体系…2 4.1.2. 多高层钢结构的结构体系…2
–钢框架－支撑结构的斜杆可按端部铰接杆计算；框架部分按计算 得到的地震剪力应乘以调整系数，达到不小于结构底部总地震剪力 的25％和框架部分地震剪力最大值1.8倍两者中的较小者。
–中心支撑框架的斜杆轴线偏离梁柱轴线交点不超过支撑杆件的宽 度时，仍可按中心支撑框架分析，但应计及由此产生的附加弯距； 人字形和V形支撑组合的内力设计值应乘以增大系数，可取1.5。
3）水平地震作用计算
ΔFn
底部剪力法 计算方法
Fi
mHi
底部剪力的计算 地震作用沿高度的分配 顶部附加地震作用 突出屋面小建筑物
Hi FEk
FEk 1Geq
Geq——结构等效重力荷载代表值 SDOF：Geq=G1
Fi
GiHi
n
FEk(1n)
GiHi
i1
MDOF： Geq=Sum ( Gi )*0.85
•应考虑梁柱节点域的剪切变形对侧移的影响；
•高层建筑钢结构的P-Δ效应较强，一般应验算结构的整体稳定性 。
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4.2 多高层钢结构的计算特点…21
高层建筑钢结构的P-Δ效应较强，一般应验算结构的整体稳定 性。但同时符合下列条件时，可不验算结构的整体稳定。
-框架-筒体结构体系
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4.1多高层钢结构的特点与结构体系…2 4.1.2. 多高层钢结构的结构体系…5
-筒体结构体系
筒中筒结构
西尔斯(Sears)大楼筒体变化图
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4.1多高层钢结构的特点与结构体系…2 4.1.2. 多高层钢结构的结构体系…6
基本假定 地震强度呈极值分布 烈度符合极值III型
f(I) Im
Im=I0-1.55 Is<=I0+1
I0
Is
I
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4.2 多高层钢结构的计算特点…7
•建筑类别与设防标准
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4.2 多高层钢结构的计算特点…8
➢ 设计地震作用的方向 水平（两个） 竖向（一个）
➢ 结构效应的方向 平动（两个水平、一个竖向） 扭转（竖轴）
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4.2 多高层钢结构的计算特点…10
•地震作用的计算范围和原则
➢ 计算范围 水平地震作用 竖向地震作用
➢ 水平地震作用的计算原则
u 0.12Fh
h
T/s
–η2－阻尼调整系数
0.1
Tg
5Tg
6
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4.2 多高层钢结构的计算特点…14
αmax和Tg分别按下列表格取值 水平地震影响系数最大值 max
特征周期 Tg（s）
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4.2 多高层钢结构的计算特点…15
•地震作用计算 1)一般说明和计算原则
•影响设计地震作用的因素
➢ 地震动特性方面 抗震设防烈度 设计近远震 场地类别
➢ 结构特性方面 结构自振周期 建筑质量（重力荷载） 结构阻尼比（材料）
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4.2 多高层钢结构的计算特点…9
•设计地震作用的方向
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2. 内力与位移计算
–规范规定在进行内力及位移分析时可以采用较为精确的程序计 算方法，也可以采用近似的简化计算方法。 －程序计算的基本方法－矩阵位移法
－简化近似计算方法－分层法、D值法
–采用近似计算方法计算高层钢结构的内力与位移时，尚应注意 以下问题
风荷载标准值 w k 由下式计算
wk zszwo
基本风压：当地比较空旷平 坦地面上离地10m高统计所 得的50年一遇10min平均最 大风速v0为标准，按v02/1600 确定的风压值.
式中，w k -任意高度处的风荷载标准值（kN/m2）
w 0 -高层建筑基本风压（kN/m2）
z -风压高度变化系数 s -风荷载体型系数 z -顺风向z高度处的风振系数 注：相关系数按《建筑结构荷载规范》（GB50009-2019)和《高 层民用建筑钢结构技术规程》（JGJ99-98）的有关条文取值。
j1
xg(t)
a1i
aji
ani
S
S2j
计算振型
计算地震影响系数和振型参与系数
计算振型地震作用
计算振型地震效应
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振型组合
4.2 多高层钢结构的计算特点…17
时程分析法
–竖向特别不规则的建筑 –高度较大的建筑 –采用时程分析法进行补充计算 –采用能反应当地场地特征的地震波不能少于4条，其 中宜包括一条本地区历史上发生地震时的实测记录波 –地震波的持续时间不宜过短，宜取10～20s或更长
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4.2 多高层钢结构的计算特点…4
3. 地震作用
•抗震设防烈度 -按国家规定的权限批准作为一个地区抗震设防依据的地 震烈度; -必须按国家规定的权限审批、颁发的文件（图件）确定; -设防范围6-9度 •抗震设防目标 小震不坏、中震可修、大震不倒
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4.2 多高层钢结构的计算特点…12
•计算模型——集中质量模型
➢ 多高层房屋 无扭转 有扭转
➢ 单层厂房 横向 纵向
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2）设计反应谱
最大地震作用
地震系数
➢ 地震影响系数曲线
-框架-剪力墙体系
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4.1多高层钢结构的特点与结构体系…2 4.1.2. 多高层钢结构的结构体系…3
-框架-支撑结构体系
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4.1多高层钢结构的特点与结构体系…2 4.1.2. 多高层钢结构的结构体系…4
-巨型框架体系
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第四章 多高层钢结构设计
4.2 多高层钢结构的计算特点
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4.2 多高层钢结构的计算特点…1
4.2.1 荷载…1
水平方向的风荷载和地震作用，对高层钢结构设计起 着主要的控制作用
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4.2 多高层钢结构的计算特点…19
–高层建筑钢结构梁柱构件的跨高比较小，计算结构的内力和 位移时，除考虑梁、柱的弯曲变形和柱的轴向变形外，尚应计 算梁、柱的剪切变形；
–钢框架－剪力墙体系中，现浇剪力墙的计算按照钢筋混 凝土结构设计，应记入墙的弯曲、剪切和轴向变形；
–柱间支撑两端应为刚性连接，但可按两端铰接连接计算，其端部 连接的刚度通过支撑构件的计算长度加以考虑；若采用偏心支撑， 由于耗能梁段在大震时将首先屈服，计算时应取为单独单元；
– 一般正交布置抗侧力构件的结构，可沿纵横主轴方 向分别计算； – 斜交布置抗侧力构件的结构，宜按平行于抗侧力构 件方向计算； – 质量和刚度明显不均匀、不对称的结构，应考虑水 平地震作用的扭转影响。
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4.2 多高层钢结构的计算特点…11
•地震作用的计算方法及其适用范围
高层建筑的发展简况
城市人口集中，用地紧张，以及商业竞争 的激烈化，促使近代高层建筑的出现和发 •中展国。最早的高层建筑是一些寺、塔。
•高层建筑发展的基本原因 a)经济的发展； b)城市人口增多； c)建设用地减少； d)地价上涨； e)建筑科技进步； f)轻质高强材料的应用。
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4.2 多高层钢结构的计算特点…2
1. 竖向荷载
•永久荷载（结构自重） •可变荷载（楼面及屋面活荷载）
注：相关荷载按《建筑结构荷载规范》（GB500092019)的有关条文取值。
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2. 风荷载
Fn nFEk
或 Geq=Sum ( Gi )*0.80
n
Vi Fn Fi
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mi
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振型分解反应谱法
Fji jjajiGi
xi(t)
n
n
j GiXji
GiX2ji
i1
i1
n
xia1iy1a2iy2 ajy ii anyin ajy ii
多高层钢结构的特点
•自重轻 •抗震性能好 •有效使用面积高
•建造速度快
•防火、防腐性能差
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4.1多高层钢结构的特点与结构体系…2 4.1.2. 多高层钢结构的结构体系…1
-框架体系
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4.1多高层钢结构的特点与结构体系…2 4.1.2. 多高层钢结构的结构体系…2
–钢框架－支撑结构的斜杆可按端部铰接杆计算；框架部分按计算 得到的地震剪力应乘以调整系数，达到不小于结构底部总地震剪力 的25％和框架部分地震剪力最大值1.8倍两者中的较小者。
–中心支撑框架的斜杆轴线偏离梁柱轴线交点不超过支撑杆件的宽 度时，仍可按中心支撑框架分析，但应计及由此产生的附加弯距； 人字形和V形支撑组合的内力设计值应乘以增大系数，可取1.5。
3）水平地震作用计算
ΔFn
底部剪力法 计算方法
Fi
mHi
底部剪力的计算 地震作用沿高度的分配 顶部附加地震作用 突出屋面小建筑物
Hi FEk
FEk 1Geq
Geq——结构等效重力荷载代表值 SDOF：Geq=G1
Fi
GiHi
n
FEk(1n)
GiHi
i1
MDOF： Geq=Sum ( Gi )*0.85
•应考虑梁柱节点域的剪切变形对侧移的影响；
•高层建筑钢结构的P-Δ效应较强，一般应验算结构的整体稳定性 。
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高层建筑钢结构的P-Δ效应较强，一般应验算结构的整体稳定 性。但同时符合下列条件时，可不验算结构的整体稳定。
-框架-筒体结构体系
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4.1多高层钢结构的特点与结构体系…2 4.1.2. 多高层钢结构的结构体系…5
-筒体结构体系
筒中筒结构
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4.1多高层钢结构的特点与结构体系…2 4.1.2. 多高层钢结构的结构体系…6
基本假定 地震强度呈极值分布 烈度符合极值III型
f(I) Im
Im=I0-1.55 Is<=I0+1
I0
Is
I
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4.2 多高层钢结构的计算特点…7
•建筑类别与设防标准
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4.2 多高层钢结构的计算特点…8
➢ 设计地震作用的方向 水平（两个） 竖向（一个）
➢ 结构效应的方向 平动（两个水平、一个竖向） 扭转（竖轴）
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4.2 多高层钢结构的计算特点…10
•地震作用的计算范围和原则
➢ 计算范围 水平地震作用 竖向地震作用
➢ 水平地震作用的计算原则