同济大学高层建筑第7章7.1钢结构-1.
同济大学钢结构基本原理课后习题答案完全版
第二章如图2-34所示钢材在单向拉伸状态下的应力－应变曲线，请写出弹性阶段和非弹性阶段的σε-关系式。
图2-34 σε-图（a ）理想弹性－塑性 （b ）理想弹性强化解：（1）弹性阶段：tan E σεαε==⋅非弹性阶段：y f σ=（应力不随应变的增大而变化）（2）弹性阶段：tan E σεαε==⋅非弹性阶段：'()tan '()tan yyy y f f f E f E σεαεα=+-=+-如图2-35所示的钢材在单向拉伸状态下的σε-曲线，试验时分别在A 、B 、C 卸载至零，则在三种情况下，卸载前应变ε、卸载后残余应变c ε及可恢复的弹性应变y ε各是多少？ 2235/y f N mm = 2270/c N mm σ= 0.025F ε= 522.0610/E N mm =⨯2'1000/E N mm =图2-35 理想化的σε-图解：（1）A 点：卸载前应变：52350.001142.0610yf E ε===⨯卸载后残余应变：0c ε= 可恢复弹性应变：0.00114y c εεε=-=（2）B 点：卸载前应变：0.025F εε== 卸载后残余应变：0.02386y c f E εε=-= 可恢复弹性应变：0.00114y c εεε=-=（3）C 点：卸载前应变：0.0250.0350.06'c y F f E σεε-=-=+= 卸载后残余应变：0.05869c c E σεε=-= 可恢复弹性应变：0.00131y c εεε=-=试述钢材在单轴反复应力作用下，钢材的σε-曲线、钢材疲劳强度与反复应力大小和作用时间之间的关系。
答：钢材σε-曲线与反复应力大小和作用时间关系：当构件反复力y f σ≤时，即材料处于弹性阶段时，反复应力作用下钢材材性无变化，不存在残余变形，钢材σε-曲线基本无变化；当y f σ>时，即材料处于弹塑性阶段，反复应力会引起残余变形，但若加载－卸载连续进行，钢材σε-曲线也基本无变化；若加载－卸载具有一定时间间隔，会使钢材屈服点、极限强度提高，而塑性韧性降低（时效现象）。
同济大学钢结构基本原理课后习题答案完全
第二章如图2-34所示钢材在单向拉伸状态下的应力－应变曲线，请写出弹性阶段和非弹性阶段的σε-关系式。
图2-34 σε-图（a ）理想弹性－塑性 （b ）理想弹性强化解：（1）弹性阶段：tan E σεαε==⋅非弹性阶段：y f σ=（应力不随应变的增大而变化）（2）弹性阶段：tan E σεαε==⋅非弹性阶段：'()tan '()tan yyy y f f f E f E σεαεα=+-=+-如图2-35所示的钢材在单向拉伸状态下的σε-曲线，试验时分别在A 、B 、C 卸载至零，则在三种情况下，卸载前应变ε、卸载后残余应变c ε及可恢复的弹性应变y ε各是多少？ 2235/y f N mm = 2270/c N mm σ= 0.025F ε= 522.0610/E N mm =⨯2'1000/E N mm =图2-35 理想化的σε-图解：（1）A 点：卸载前应变：52350.001142.0610yf E ε===⨯卸载后残余应变：0c ε= 可恢复弹性应变：0.00114y c εεε=-=（2）B 点：卸载前应变：0.025F εε== 卸载后残余应变：0.02386y c f E εε=-= 可恢复弹性应变：0.00114y c εεε=-=（3）C 点：卸载前应变：0.0250.0350.06'c y F f E σεε-=-=+= 卸载后残余应变：0.05869c c E σεε=-= 可恢复弹性应变：0.00131y c εεε=-=试述钢材在单轴反复应力作用下，钢材的σε-曲线、钢材疲劳强度与反复应力大小和作用时间之间的关系。
答：钢材σε-曲线与反复应力大小和作用时间关系：当构件反复力y f σ≤时，即材料处于弹性阶段时，反复应力作用下钢材材性无变化，不存在残余变形，钢材σε-曲线基本无变化；当y f σ>时，即材料处于弹塑性阶段，反复应力会引起残余变形，但若加载－卸载连续进行，钢材σε-曲线也基本无变化；若加载－卸载具有一定时间间隔，会使钢材屈服点、极限强度提高，而塑性韧性降低（时效现象）。
建筑结构加固工程施工质量验收规范 GB50550-2010
1 总 则1.0.1 为了加强建筑结构加固工程质量管理，统一建筑结构加固工程施工质量的验收，保证工程的质量和安全，制定本规范。
1.0.2 本规范适用于混凝土结构、砌体结构和钢结构加固工程的施工过程控制和施工质量验收。
1.0.3 建筑结构加固工程技术文件和承包合同中规定的对加固工程质量的要求不得低于本规范的规定。
1.0.4 本规范应与下列现行国家标准配套使用：1 《建筑工程施工质量验收统一标准》GB 50300；2 《混凝土结构工程施工质量验收规范》GB 50204；3 《砌体工程施工及验收规范》GB 50203；4 《钢结构工程施工质量验收规范》GB 50205。
1.0.5 建筑结构加固工程的施工过程控制和施工质量验收除应执行本规范及其配套使用的标准规范外，尚应符合国家现行有关标准的规定。
2 术 语2.1 一般术语2.1.1 结构加固工程 structure strengthening engineering对可靠性不足的承重结构、构件及其相关部分进行增强或调整其内力，使具有足够的安全性和耐久性，并力求保持其适用性。
2.1.2 结构加固工程质量 quality of structure strengthening engineering反映结构加固工程满足现行相关标准规定或合同约定的要求，包括其在安全性能、耐久性能、使用功能以及环境保护等方面所有明显和隐含能力的特性总和。
2.1.3 验收 acceptance结构加固工程质量在施工单位自行检查评定的基础上，由参与该工程活动的有关单位共同对检验批、分项、子分部、分部工程的质量进行抽样复查，根据现行相关标准以书面形式对工程质量达到合格与否做出确认。
2.1.4 进场检查 site inspection对进入施工现场的加固材料、制品、构配件、连接件、锚固件、器具和设备等，按相关标准规定的要求进行检查或检验，以对其质量达到合格与否做出确认。
2.1.5 复验repeat test凡涉及安全或功能的加固材料、产品，在进场时，不论事先持有何种检验合格证书，均应按现行有关标准规范所指定项目进行的见证抽样检验活动。
同济大学《建筑钢结构设计》教学大纲
《建筑钢结构设计》课程教学大纲（课程类别：F2）（学时：26，学分：1.5，课号：031152）一、课程性质与目的《建筑钢结构设计》是土木工程专业建筑工程课群组学生的限选课，属专业特色课。
学生通过本课程的学习，了解建筑钢结构的各种形式，全面掌握建筑钢结构工程设计的基本原理。
本课程有双语教学班。
二、课程基本要求1．熟悉平台钢结构、屋盖钢结构、框架钢结构、单层厂房钢结构等各种钢结构的形式与特点，了解钢结构施工与防腐的基本方法；2．掌握上述各种钢结构建筑的设计原理与方法。
三、课程教学基本内容(一)绪论1．钢结构应用范围2．钢结构发展3．钢结构设计基本要求4．钢结构设计原则(二)平台钢结构设计1．平台钢结构布置2．平台铺板设计3．平台梁设计4．平台柱和柱间支撑设计5．柱头、柱脚设计(三)屋盖钢结构设计1．屋盖结构布置2．屋盖支撑体系3．檩条设计4．普通钢屋架设计5．轻型钢屋架设计6．钢管钢屋架设计7．空腹梁和框架梁屋架8．空间桁架屋盖体系(四)框架钢结构设计1．框架钢结构体系2．框架钢支撑布置3．单层实腹钢框架设计4．格构钢框架设计5．多层多跨框架设计6．框架刚接柱脚设计7．压弯实腹、格构构件设计8．多层框架柱的计算长度(五) 单层厂房钢结构1．单层厂房钢结构体系、传力路线及柱网布置2．吊车梁设计3．制动结构、支撑梁柱连接(六)钢结构施工与防腐蚀1．钢结构的制作与防腐蚀2．钢结构的安装与验收四、实验（实践或上机）内容无五、前修课程要求结构力学，钢结构基本原理六、建议教材与参考书建议教材：《建筑钢结构设计》王肇民同济大学出版社200l 参考教材：无七、课内学时分配建议八、课外要求：复习课程内容九、本教学大纲执笔人：马人乐十、本教学大纲审核人：罗烈。
同济大学 高层建筑第7章 7.2组合结构设计-1
第七章 其他建筑形式结构设计
7.2 钢与混凝土组合结构设计 1 . 原理
（1）混凝土 材料的抗压性能好，但抗拉抗裂性能差。 （2）钢材 具备良好的抗拉压性能。 把它们合理、可靠地连接在一起。就能够得到性能良好的 组合构件。
2 . 形式
型钢混凝土结构、钢管混凝土结构、钢梁部件和支承于 其上的混凝土翼板所构成的组合楼面梁。
（2）梁的形式
按翼板的不同形式，梁可分为3种： –型钢与普通钢筋混凝土楼板组合梁 ; –型钢与压型钢板楼板组合梁; –型钢与预制装配式钢筋混凝土楼板组合梁。
第七章 其他建筑形式结构设计
普通钢筋混凝土楼板组合梁
（a）外包混凝土组合梁（b）钢梁外漏的组合梁
压型钢板楼板组合梁
预制多孔板组合梁截面形式
（a）肋平行于钢梁（b）肋垂直于钢梁 （a）板跨平行于钢梁（b）板跨垂直于钢梁
第七章 其他建筑形式结构设计
3 .
结构特点
(1)受力合理，材料利用充分。 (2)稳定性好，抗风抗震性能也好。 (3)综合经济效益好。 (4)钢筋混凝土的外壳可作为保护层，大大增强型钢的防火
• 钢与混凝土组合结构主要有以下特点及优点：
防
锈能力，提高结构的耐久性。 (5)施工方便，建造速度快。
• 由于上述优点，钢与混凝土组合结构的应用前景十分广阔， 在我国高层及超高层建筑中有较多的应用。
• 实例：北京长富宫饭店，地上25层，地下3层，高88m，地 下部分至2层为型钢混凝土结构，上部为钢框架结构。
北京长富宫饭店平面简图
第七章 其他建筑形式结构设计
(2)
框架-剪力墙结构
由钢筋混凝土剪力墙和劲性钢筋混凝土框架组成。 • 实例：北京京广中心结构平面，总高208m，按8度抗震设防。
同济大学版钢结构基本原理(第二版)习题参考解答
5.1 影响轴心受压稳定极限承载力的初始缺陷有哪些?在钢结构设计中应如何考虑?5.2 某车间工作平台柱高2.6m,轴心受压,两端铰接.材料用I16,Q235钢,钢材的强度设计值2215/d f N mm =.求轴心受压稳定系数ϕ及其稳定临界荷载.如改用Q345钢2310/d f N mm =,则各为多少?解答:查P335附表3-6,知I16截面特性,26.57, 1.89,26.11x y i cm i cm A cm === 柱子两端较接, 1.0x y μμ== 故柱子长细比为 1.0260039.665.7x x xli μλ⨯===,2600 1.0137.618.9y y y l i μλ⨯===因为x y λλ<,故对于Q235钢相对长细比为137.61.48λπ=== 钢柱轧制, /0.8b h ≤.对y 轴查P106表5-4(a)知为不b 类截面。
故由式5-34b得()223212ϕααλλλ⎡=++⎢⎣ ()2210.9650.300 1.48 1.482 1.48⎡=+⨯+⎢⎣⨯ 0.354=(或计算137.6λ=,再由附表4-4查得0.354ϕ=)故得到稳定临界荷载为20.35426.1110215198.7crd d N Af kN ϕ==⨯⨯⨯=当改用Q365钢时,同理可求得 1.792λ=。
由式5-34b 计算得0.257ϕ= (或由166.7λ=,查表得0.257ϕ=)故稳定临界荷载为20.25726.1110310208.0crd d N Af kN ϕ==⨯⨯⨯=5.3 图5-25所示为一轴心受压构件,两端铰接,截面形式为十字形.设在弹塑性范围内/E G 值保持常数,问在什么条件下,扭转屈曲临界力低于弯曲屈曲临界力,钢材为Q235.5.4 截面由钢板组成的轴心受压构件,其局部稳定计算公式是按什么准则进行推导得出的.5.5 两端铰接的轴心受压柱,高10m,截面为三块钢板焊接而成,翼缘为剪切边,材料为Q235,强度设计值2205/d f N mm =,承受轴心压力设计值3000kN (包括自重).如采用图5-26所示的两种截面,计算两种情况下柱是否安全.图5-26 题5.5解答:截面特性计算: 对a)截面:32394112(5002020500260)8500 1.436101212x I mm =⨯⨯⨯+⨯⨯+⨯⨯=⨯ 3384112205005008 4.167101212y I mm =⨯⨯⨯+⨯⨯=⨯ 2250020500824000A mm =⨯⨯+⨯=244.6x i mm ==131.8y i mm==对b)截面:32384112(4002540025212.5)104009.575101212x I mm =⨯⨯⨯+⨯⨯+⨯⨯=⨯ 33841122540040010 2.667101212y I mm =⨯⨯⨯+⨯⨯=⨯ 24002524001024000A mm =⨯⨯+⨯=199.7x i mm ==105.4y i mm==整体稳定系数的计算:钢柱两端铰接,计算长度10000ox oy l l mm == 对a)截面: 1000040.88244.6ox x x l i λ=== 1000075.87131.8ox y y l i λ=== 对b)截面: 1000050.08199.7kx x x l i λ=== 1000094.88105.4ox y y l i λ=== 根据题意,查P106表5-4(a),知钢柱对x 轴为b 类截面,对y 轴为c 类截面.对a)截面:对x 轴:40.880.440x λπ===()223212x x x x ϕααλλλ⎡=++⎢⎣()2210.9650.30.440.4420.44⎡=⨯+⨯+-⎢⨯⎣0.895=(或计算40.88λ=,再由附表4-4查得0.896xϕ)对y 轴:25.870.816y λπ===()223212y y y y ϕααλλλ⎡=++⎢⎣()2210.9060.5950.8160.81620.816⎡=⨯+⨯+⎢⨯⎣0.604=(或计算75.87λ=,再由附表4-5查得0.604yϕ)故取该柱的整体稳定系数为0.604ϕ=对b)截面,同理可求得0.852x ϕ=,0.489y ϕ=,故取该柱截面整体稳定系数为0.489ϕ= 整体稳定验算:对a)截面 0.604240002052971.68 3000 crd d N Af kN kN ϕ==⨯⨯=<不满足。
同济大学土木工程施工_钢结构工程PPT教案
24
➢
6．运条方法
（1）焊条沿中心线向下送进，防止断弧。 （2）焊条要沿焊缝方向移动：形成线形焊缝。 （3）焊条横向摆动：形成焊缝的一定宽度。一般焊缝的宽度是焊条直径的
1.5倍左右。 ➢ 采用合适的运条方式可以在各种焊接位置得到优质的焊缝。
25
➢ 7．焊接完工后的处理
✓ 折边用于薄板构件，有较长的弯曲线和很小的弯曲半径。薄板经折 边后可以大大提高结构的强度和刚度。
14
2．模具压制
➢ 在压力设备上 利用模具 使钢材成形。 ——模具的形状尺寸与制造质量，决定成形质量
➢ 按加工工序，模具分：冲裁模、弯曲模、拉伸模、压延模，4种。
3．制孔
➢ 在钢结构制孔中包括：铆钉孔、普通螺栓连接孔、 高强度螺栓孔、地脚螺栓孔等，
普通螺栓的种类和用途普通螺栓是钢结构常用的紧固件之一用作钢结构中构件间的连接固定普通螺栓是钢结构常用的紧固件之一用作钢结构中构件间的连接固定或将钢结构固定到基础上使之成为一个整体
同济大学土木工程施工_钢结构工程
会计学
1
2
第一节 钢结构加工工艺
一、钢结构加工前的准备
✓ 材料准备； ✓ 技术准备： 施工详图设计、工艺规程设计。
11
➢（3）卷曲 ✓ 采用多次进给法卷曲。利用上辊筒(三辊机)或侧辊筒(四辊机) 位置的调节 使板料发生初步的弯曲，然后来回滚动而卷曲。当板料移至边缘时，根据 板边和准线检查板料位置是否正确。逐步压下上辊并来回滚动，使板料的 曲率半径逐渐减小，直至达到规定的要求。
2．管材弯曲
✓ 根据被弯管材的 界面尺寸和弯曲半径，分为： 形弯——在形弯设备上、通过成形模具，连续弯曲管材； 压弯——截面尺寸较大的管材，油压机与成形模具，逐步压弯成形； 中频弯——截面尺寸较大、弯曲曲率较小的管材，采用中频电流瞬间加热 需弯曲段、并在外力作用下按要求弯曲。
课件第七部分高层及多层钢结构房屋的抗震设计方案
（1）钢结构的最大适用高度
结构类型
钢框架 钢框架—支撑 （剪力墙板） 筒体和巨型框架
6、7度 110 220 300
抗震设防烈度 8度 90 200 260
9度 50
140
180
第 一
节
绪 论
第七章 高层及多层钢结构房屋抗震设计
（2）高层钢结构的高宽比限值
抗震设防烈度
6、7度
8度
第七章 高层及多层钢结构房屋抗震设计
第 一 节 绪 论
第七章 高层及多层钢结构房屋抗震设计
第 一 节 绪 论
第七章 高层及多层钢结构房屋抗震设计
支撑的破坏
支撑构件为结构
提供了较大的侧向刚
度，当地震强度较大
时，承受的轴向力
（反复拉压）增加，
如果支撑的长度、局
部加劲板构造与主体
结构的连接构造等出
现问题，就会出现破
坏或失稳。
第 一
节
绪 论
第七章 高层及多层钢结构房屋抗震设计
节点破坏
由于节点传力集中、构造复杂，施工难度大，容易造 成应力集中、强度不均衡现象，再加上可能出现的焊缝缺 陷、构造缺陷，就更容易出现节点破坏。
节点域的破坏形式比较复杂，主要有加劲板的屈曲和
开裂、加劲板焊缝出现裂缝、腹板的屈曲和裂缝。
第
一
最大高宽比
6.5
6
9度 5.5
第 一 节 绪 论
第七章 高层及多层钢结构房屋抗震设计
课件第七部分高层及多层钢结构房屋的抗震设计方案
第七章 高层及多层钢结构房屋抗震设计
1. 概述
钢结构房屋在强震作用的破坏形式主要为： 框架节点区的梁柱焊接连接破坏 竖向支撑的整体失稳和局部失稳 柱脚焊缝破坏及锚栓失效
同济大学钢结构基本原理(沈祖炎)课后习题答案完全版-(1)
第二章2.1如图2-34所示钢材在单向拉伸状态下的应力一应变曲线，请写出弹性阶段和非弹性阶段的关系式。
解:(1)弹性阶段： E tan非弹性阶段：f y (应力不随应变的增大而变化)(2)弹性阶段： Etan非弹性阶段：f y E'(f y tan '( -^)yE ytan(b )理想弹性强化2.2如图2-35所示的钢材在单向拉伸状态下的曲线，试验时分别在 A 、B 、C 卸载至零，则在三种情况下，卸载前应变、卸载后残余应变及可恢复的弹性应变 y 各是多少?2f y 235N/mm 22c 270N / mm25 2 2F 0.025 E 2.06 105N/mm 2E' 1000N/mm 2解:图C图2-35理想化的 图(1 ) A 点:卸载前应变：f y235E 5 1 r2.06 105卸载后残余应变：c0可恢复弹性应变：y c0.00114 (2) B 点：卸载前应变：F0.025卸载后残余应变：c 也E0.02386可恢复弹性应变：y c0.00114(3) C 点：卸载前应变：F c f y0.025 0.035 0.06E'卸载后残余应变：ccE0.05869可恢复弹性应变：y c0.001312.3试述钢材在单轴反复应力作用下，钢材的曲线、钢材疲劳强度与反复应力大小和作用时间之间的关系。
答：钢材曲线与反复应力大小和作用时间关系：当构件反复力| | f y时，即材料处于弹性阶段时，反复应力作用下钢材材性无变化，不存在残余变形，钢材曲线基本无变化；当丨丨f y时，即材料处于弹塑性阶段，反复应力会引起残余变形，但若加载-卸载连续进行，钢材曲线也基本无变化；若加载-卸载具有一定时间间隔，会使钢材屈服点、极限强度提高，而塑性韧性降低（时效现象）。
钢材曲线会相对更高而更短。
另外，载一定作用力下，作用时间越快，钢材强度会提高、而变形能力减弱，钢材曲线也会更高而更短。
(完整word版)同济大学钢结构设计原理题库及答案
一、填空题1．承受动力荷载作用的钢结构，应选用综合性能好的钢材。
2．冷作硬化会改变钢材的性能，将使钢材的强度提高，塑性、韧性降低。
3．钢材五项机械性能指标是屈服强度、抗拉强度、延伸率、冷弯性能、冲击韧性。
4．钢材中氧的含量过多，将使钢材出现热脆现象。
5．钢材含硫量过多，高温下会发生热脆，含磷量过多，低温下会发生冷脆。
6．时效硬化会改变钢材的性能，将使钢材的强度提高，塑性、韧性降低。
7．钢材在250ºC度附近有强度提高塑性、韧性降低现象，称之为蓝脆现象。
8．钢材的冲击韧性值越大,表示钢材抵抗脆性断裂的能力越强。
9．钢材牌号Q235－BF,其中235表示屈服强度 ,B表示质量等级为B级 ,F表示沸腾钢。
10．钢材的三脆是指热脆、冷脆、蓝脆。
11．钢材在250ºC度附近有强度提高塑性、韧性降低现象，称之为蓝脆现象。
12．焊接结构选用焊条的原则是,计算焊缝金属强度宜与母材强度相适应，一般采用等强度原则。
13．钢材中含有C、P、N、S、O、Cu、Si、Mn、V等元素,其中 N、O 为有害的杂质元素。
14．衡量钢材塑性性能的主要指标是伸长率。
15．.结构的可靠指标β越大,其失效概率越小。
16．承重结构的钢材应具有抗拉强度、屈服点、伸长率和硫、磷极限含量的合格保证,对焊接结构尚应具有碳极限含量的合格保证;对于重级工作制和起重量对于或大于50 t中级工作制焊接吊车梁、吊车桁架或类似结构的钢材,应具有冷弯试验的的合格保证。
17．冷弯性能合格是鉴定钢材在弯曲状态下塑性应变能力和钢材质量的综合指标。
18．冷弯性能是判别钢材塑性变形能力和钢材质量的综合指标。
19．薄板的强度比厚板略高。
20．采用手工电弧焊焊接Q345钢材时应采用 E50 焊条。
21．焊接残余应力不影响构件的强度。
22．角焊缝的最小计算长度不得小于和焊件厚度。
23．承受静力荷载的侧面角焊缝的最大计算长度是。
24．在螺栓连接中，最小端距是 2d25．在螺栓连接中，最小栓距是 3d。
同济大学钢结构基本原理课件
2 D c D 32 A a1 c D N
1
D D
损伤累积破坏： 损伤：荷载+环境+温度+化学缺陷 塑性损伤、疲劳损伤、材质变化、蠕变损伤 损伤不断积累导致的破坏损伤累积破坏 损伤变量D：无损伤0、破坏1，D=(0,1) 单调递增、不可逆
大跨度结构
——飞机库、候机楼、体育场馆、会展中心等公共建筑
结构体系：网架网壳（螺栓球节点、焊接球节点）
结构体系：钢管桁架（直接汇交焊接节点、铸钢件节点）
组焊完成的构件
结构体系：预张力结构
高耸塔桅 ——电视、无线发射、观光等
其他结构
幕墙支承、压力容器、折板结构、桥塔、桥面梁板、水箱、船舶、 车厢、基坑维护、地下管线、脚手架
材料、构件和体系的发展与创新
高性能材料、大回转半径截面、组合或杂交截面与结构体系
Q235、Q345，Q420(水立方)、Q460(CCTV、鸟巢)，Q700-1100 耐侯钢、耐火钢、……
研究方向——极端灾害破坏机理、精细化数值模拟、 信息化模型、全寿命优化(sustainable structures)、
JGJ系列
CECS系列
门式刚架结构设计规程 索膜结构设计技术规程 钢管混凝土结构设计与施工规程 点支式玻璃幕墙技术规程
DBJ系列
轻型钢结构设计规程 膜结构技术规程 建筑结构用索技术规程
第一章结束
1、均匀受拉时的工作性能
A: fp ≈200MPa, p ≈0.1%
C: fy≈235MPa, y≈0.15%2.5% B: fu ≈370-460MPa, u ≈21%
钢材的冷弯性能： 钢材常温下冷加工产生塑性变形时对发生裂缝的抵抗能力
【土木建筑】07 钢结构高层建筑施工
但这种外筒不是实腹外墙而是密网框架，框架的柔性在
传力过程中易造成应力损失，使正应力两边大中间小，角柱 轴力大于中间轴力，形成剪力滞后现象。因此框架筒结构在 水平荷载作用下，仍存在一定的缺点，为克服缺点可将外筒 的刚性框架结构改为桁架式结构，也称为桁架式外筒结构。 因框架筒依靠梁柱的弯曲抵抗水平剪力，而桁架筒则主要靠 斜撑的轴向力来抵抗水平剪力，水平剪力引起的斜撑拉力将 会被重力荷载产生的压力抵消，斜撑的这种双重作用使这种 结构有很高的效能，用钢量也降低约10%，应用此结构体系， 建筑物高可达100层以上。其缺点是开窗受斜撑影响，大量交 叉节点使结构变的复杂。如图7.6所示美国芝加哥100层的约 翰·汉考克中心即为桁架式外筒结构，强大的交叉支撑外露于 建筑物的立面上。
筒式结构的发展，从单筒到筒中筒，进而又把许多个 筒体排列而成筒束结构体系。此体系合适高度约为110～ 120层，如采用桁架式筒束结构体系，有可能把合适高度 提高到140层以上。美国芝加哥西尔兹大厦是采用筒束结 构的典型实例。其平面形式及外形特征如图7.7所示。110 层的西尔兹大厦平面尺寸67.5×67.5m，高445m。
如北京的京城大厦(183.35m)、深圳的地王大厦(384m)、 上海的金茂大厦(421m)等著名的钢结构高层建筑。目前，钢结 构高层建筑已成为我国高层建筑的主要结构类型，并且由于我 国已生产钢结构高层建筑用厚钢板、热轧H型钢等多种钢材品 种，也为钢结构高层建筑的发展提供了重要的物质保证。钢结 构建筑被称为21世纪的绿色工程。表7-1列举了国内较有代表 性的一些钢结构高层建筑。
又因桁架在工厂制作后整体吊装，结构安装速度快，施 工周期短，美国已有此类结构实例。
●7.1.4 外筒式结构体系
外筒式结构体系如图7.1(e)、(f)、(g)所示，有开口筒、框 架筒、桁架筒等几种。当建筑物高度超过60层后，水平荷载 作用的影响愈来愈严重，结构体系必须具有更强有力的承受 水平荷载的有效部分。由于框架—核心筒结构的内筒平面尺 寸较小，其侧向刚度受到限制，所以有时把抗剪结构在外围 延伸至建筑短边全宽，长边则在中间断开，在平面两端形成 槽形悬臂构件，称为半框筒式结构或开口筒结构。如长边较 长，中间可再加工字形抗剪悬臂构件或加一个封闭的中间筒。 此结构的抗水平力构件可采用支撑桁架或密柱解决，其抗水 平力能力加大，内部空旷，使用较灵活，但楼盖梁跨度较大， 可建到70层。国内尚无此结构体系实例。
同济大学高等钢结构与组合结构理论抗火
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2.1 热空气与构件保护层表面传热
热
图 1 热空气与钢构件间的传热[4]
以热辐射方式从空气向保护层表面传递热量：
( ) qr
= r
Tg
+ 273
4
− (Tb
+
273)4
式中 qr ——单位时间内向构件保护层单位表面积上传递的热量（W m2 ）；
Fi V
Tg
− Ts
（11）
显然，该公式不显含 Ts ，要求解该公式，可通过杜哈梅尔积分求得解析解。
t
Ts (t ) = Tg (t )exp −A(t − ) d + Tg (0)exp(−At )
0
（12）
式中
Tg (0) ——火灾初始时刻的空气温度 C ；
A = Fi i = Fi s cs V di Qs R
c
T t
=
x
x
+
y
y
式中 ——介质密度（kg/m3）； c ——介质比热容；
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（6）
T ——点 ( x, y) 处在时刻 t 的温度（ C ）； ——介质导热系数 W (m C ) 。
图 2 单元热平衡简图[4]
引入第三类边界条件：ISO834 标准升温条件 Tg (t) 为钢构件的升温边界条件（热空气
以热对流方式从空气向保护层表面传递热量：
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( ) qc = c Tg − Tb
（3）
式中
c ——对流传热系数，对于纤维类燃烧火灾，可取c = 25W (m C ) ，对于烃类燃烧 火灾，可取c = 50W (m C ) ；
高层建筑钢结构1ppt课件
采用钢-砼混合结构
采用钢梁和压型钢 板组合楼盖,C40砼
2019年8月29日星期四
钢砼内筒23m×23m 41~42层
外筒直径46m，由16 根钢砼柱组成,C80砼
处,58m跨 钢天桥
高层建筑钢结构
Twin towers
世界第一高的比较
2019年8月29日星期四
Sears
高层建筑钢结构
2019年8月29日星期四
高层建筑钢结构
高800米的DIB-200动力智能大厦
2019年8月29日星期四
高层建筑钢结构
高800米的东京千年塔 (Millenuium tower)
高约840米，170层， 外观呈圆锥形，1989 年是由福斯特建筑事 务所提出，占地0.4 平方英里，用于商业 和居住，可容纳6万 人。每隔13层都设有 一个交通中转站，公 交系统连接这些交通 枢纽。千年塔的风力 涡轮机和安装在上层 的太阳能电池板可以 为整栋建筑提供可持 续能源，是目前提出 的最环保的城市设计 方案之一。
结构所占面积少，可增加使用面积 30-40层的抗震区结构，底部砼柱截面尺寸可达
1.8~2.0m，核心筒壁厚0.6~0.8m S较M可增加2～3％ S较RC可增加4～6％
2019年8月29日星期四
高层建筑钢结构
工厂化程度高，施工周期短，早投产、早受益、早 回收 综合经济指标显示： 钢结构最适于高层和超高层建筑
2019年8月29日星期四
高层建筑钢结构
2019年8月29日星期四
高层建筑钢结构
空中之城1000(Sky City 1000)是一座3280英尺(约合1000米)高的城市， 整座城市可以实现自给自足，最早在1989年由Takenaka公司提出，以帮助恢 复东京城市交通拥堵地区的绿地。如果Takenaka公司解决东京交通问题的方 案最终通过，我们也许会看到一座完全符合构想的城市在东京拔地而起。空 中之城1000由14个玻璃层保护的平台构成，占地面积达到3.1平方英里，将 拥有大片的绿色空间。
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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
第七章 其他建筑形式结构设计
第七章 其他建筑形式结构设计
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。
第七章 其他建筑形式结构设计
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
第七章 其他建筑形式结构设计
2、适用高度及高宽比限值
第七章 其他建筑形式结构设计
第七章 其他建筑形式结构设计
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。
第七章 其他建筑形式结构设计
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。
第七章 其他建筑形式结构设计
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；
第七章 其他建筑形式结构设计
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。
第七章 其他建筑形式结构设计
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。
第七章 其他建筑形式结构设计
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
第七章 其他建筑形式结构设计
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 )。
第七章 其他建筑形式结构设计
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。
第七章 其他建筑形式结构设计
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
第七章 其他建筑形式结构设计
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。
第七章 其他建筑形式结构设计
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.