高层钢结构构件设计
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
5/3/2021
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
基于性能的高层建筑钢结构抗震设计研究3篇
基于性能的高层建筑钢结构抗震设计研究3篇基于性能的高层建筑钢结构抗震设计研究1随着现代城市化和人民生活水平提高，高层建筑的数量和高度有了显著的增长，其中不乏重要的政府和商业办公楼、酒店、购物中心甚至是住宅。
在高层建筑的设计中，抗震是一个至关重要的方面。
由于地震是一种毁灭性的自然灾害，会对建筑物造成巨大的破坏和人员伤亡。
然而，高层建筑地震设计是一项复杂而困难的工作，需要充分考虑建筑物的大小和复杂性、结构材料的种类和性质等不同因素。
近年来，随着钢结构的发展和应用，高层建筑的设计中也愈发注重钢结构抗震设计。
相对于混凝土和砖类建筑，钢结构建筑的抗震性能更加优越。
钢材具有高强度、高韧性、抗冲击力以及较好的可塑形性等特点，可以有效地抵御地震对建筑物的破坏。
因此，近年来，许多企业和工程师都将钢结构作为抗震性能优异的解决方案，用于设计和建造高层建筑。
然而，在钢结构设计方面，仍面临着一些挑战。
一方面，由于每座高层建筑的结构特点和地理情况都不同，设计人员必须充分了解这些差异以及地震带来的力量，针对每个具体的项目进行量身定制的设计。
另一方面，钢结构建筑的设计需要充分考虑材料的性能，和各种要素之间的平衡，以确保建筑的结构强度和稳定性，并且在抵御地震力量的同时，能够承受各种集中荷载、雪荷载等准静态荷载。
为了探讨高层建筑钢结构抗震设计，进行了一项基于性能的研究。
首先，需要对建筑的节点进行评估和分析，以确保在强地震条件下，节点能够充分发挥其带有冲击吸收作用的特点。
其次，需要考虑整个结构在地震中的变形能力，这一点对于钢结构设计来说尤为重要。
因为钢结构具有出色的韧性和可塑性，可以通过吸收和分散地震能量来避免建筑物的崩塌和全面破坏。
此外，还需要确保钢结构连接件的可靠性和结构的整体刚度。
总之，基于性能的高层建筑钢结构抗震设计研究具有广泛的理论和实践价值，它可以确保建筑物的安全性，保障人民生命财产安全，同时也对钢结构建筑的应用和进一步发展起到了积极的推动作用。
高层钢结构第九章规范钢框架混凝土核心筒结构
⾼层钢结构第九章规范钢框架混凝⼟核⼼筒结构钢框架—钢筋混凝⼟核⼼筒结构9.1总则9.1.1钢框架—钢筋混凝⼟核⼼筒结构的设计，应祖训现⾏国家标准《建设抗震设计规范》GB50011的有关规定。
9.1.2钢框架-钢筋混凝⼟核⼼筒结构有双重体系和单重体系之分，取决于框架部分的剪⼒分担率。
⼆者有不同的设计要求，适⽤范围，最⼤适⽤⾼度和抗震设计等级，设计时应分别符合有关规定。
9.1.3钢框架-钢筋混凝⼟核⼼筒结构有不同的形式，其框架部分采⽤钢框架外，必要时也可采⽤钢管混凝⼟柱（或钢⾻混凝⼟柱）和钢梁的组合框架；钢框架必要时可下部楼层⽤钢⾻混凝⼟柱和尚不六层⽤钢柱，混凝⼟核⼼筒必要时可作为钢⾻混凝⼟结构。
此外，周边钢框架必要时可设置钢⽀撑加强，使钢框架成为具有较⾼侧向承载⼒的⽀撑框架。
9.1.4钢框架-钢筋混凝⼟核⼼筒结构为双重体系时，其最⼤适⽤⾼度不宜超过现⾏国家规范《建筑结构抗震设计规范BG50011 对钢筋混凝⼟框架-核⼼筒（抗震墙）结构最⼤适⽤⾼度和钢框架-⽀撑结构最⼤适⽤⾼度⼆者的平均值。
单重体系时，不宜超过GB50011对抗震墙结构规定的最⼤适⽤⾼度。
9.1.5钢框架-钢筋混凝⼟核⼼筒结构的抗震设计等级，钢框架部分和混凝⼟核⼼筒部分应分别符合现⾏国家标准《建筑抗震设计规范》GB50011的表6.1.2和表8.1.3的规定。
9.1.6框架下部采⽤钢⾻混凝⼟柱上部采⽤钢柱时，应设置过渡层防⽌刚度突变。
过渡层的柱刚度宜为上下楼层柱刚度之和的⼀半。
9.2双重体系和单重体系9.2.1 钢框架—钢筋混凝⼟核⼼筒结构宜作为双重体系。
钢框架部分按刚度分配的最⼤楼层地震剪⼒，不应⼩于结构总剪⼒的10%；框架部分按刚度分配计算得到的地震层剪⼒应乘以的的增⼤系数，达到不⼩于结构底部地震剪⼒的20%和最⼤楼层剪⼒1.5倍⼆者较⼩值，且不⼩于结构底部地震剪⼒的15%。
【说明】在地震作⽤下，由于钢筋混凝⼟核⼼筒侧向刚度较钢框架⼤很多，因⽽承担了绝⼤部分地震⼒。
钢多高层结构设计手册
钢多高层结构设计手册钢多高层结构设计手册第一章：引言1.1 本手册的目的和范围本手册旨在为工程师和设计师提供一套完整的、系统的高层钢结构设计指南，以确保高层建筑的结构安全、稳定性和经济性。
本手册适用于超过30层的高层钢结构建筑设计和施工，并且概述了一些与空间结构和特殊结构相关的内容。
1.2 现行标准和规范高层建筑的设计必须符合国家和地区的建筑设计标准和规范要求。
本手册将根据最新的标准和规范提供设计建议，并指出其中的变化和差异。
1.3 本手册的结构本手册共包括八个章节，分别是：引言、材料、结构设计、节点设计、振动控制、防火设计、耐震设计和施工。
每个章节将逐一详细介绍相关的设计原则、计算方法、核心技术和注意事项。
第二章：材料2.1 钢材的选用和使用选取合适的钢材对于高层钢结构的设计和施工至关重要。
本章将介绍常用的结构钢种类、性能、优缺点，以及如何进行合理的材料选择。
2.2 钢材的特性与应用钢材的强度、延展性、疲劳性等特性对于高层钢结构的设计和施工具有重要影响。
本章将介绍钢材的力学特性，如强度、刚度、韧性等，并探讨其在高层结构中的应用。
2.3 钢材的预应力控制预应力技术在高层钢结构中具有重要的应用价值。
本章将介绍预应力的原理、方法和控制要点，并提供实际计算案例。
第三章：结构设计3.1 弹性设计基本原理弹性设计是高层钢结构的基本设计原则。
本章将介绍弹性设计的基本概念、假设条件和计算方法，并提供详细的计算流程和示例。
3.2 塑性设计基本原理塑性设计在高层钢结构设计中具有重要的应用价值。
本章将介绍塑性设计的原理、方法、局限性和计算要点，并提供实际计算案例。
3.3 极限状态设计基本原理极限状态设计对于高层钢结构的安全性和可靠性具有重要意义。
本章将介绍极限状态设计的基本原理、设计要求和计算方法，并提供详细的计算流程和示例。
第四章：节点设计4.1 节点设计基本原理节点是高层钢结构的重要组成部分，对于整体结构的性能和稳定性起着至关重要的作用。
01(04)SG519 多、高层钢结构图集修改说明
图集号 03(04)SG519的应力强度比大于时，就必须要在梁端采取加强措施（如在梁端上、下翼缘加焊盖板或局部加宽翼缘板等），来增大焊缝的抗弯承载力。
2 )当梁的应力强度比小于时，在梁端只需全焊接连接（即截面的抗弯等强连接）就可满足式（1.2）的要求。
3 ）当梁的应力强度比在以下时, 在梁端还可以采用连接的抗弯承载力只有梁截面抗弯承载力左右的栓焊连接。
（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）。
同样也能满足式（1.2）的要求。
83.083.067.0%80 但是，当地震烈度高于多遇地震、进入基本烈度时的过程中，凡是应力强度比较小的抗侧力构件，由于其还处于弹性阶段，其内力都将随地震作用的加大而加大，应力强度比也必然随之增大到。
同样，也需在梁端局部加大截面，并使加大截面后的焊缝抗弯承载力设计值不应小于梁截面抗弯承载力设计值的倍才能确保框架梁在大震时进入塑性使延性得到充分发挥。
这就是为什么在抗震结构中，梁柱刚性节点的连接不能按组合内力来设计，而只能按条的规定来进行连接设计的原因所在。
12.11.3.11.3.3 在梁与柱的栓焊连接或梁与柱的全焊接连接中，当梁端翼缘未作任何加强时，根据1.3.1条的规定，都是不能满足梁端连接的抗弯承载力设计值不应小于框架梁抗弯承载力设计值倍要求的。
只有在梁端采用局部加大截面后才能增大焊缝的抗弯能力。
但局部加大梁端截面后，就必然使塑性铰外移，而产生如原图集页19节点①②和页20节点①②所示的增强式连接；或在离梁端不远处，将梁的上下翼缘进行削弱，形成如原图集页20节点③所示的犬骨式连接，才能满足1.3.1条抗震结构节点连接的设计要求。
2.11.3.4 在抗震设防结构中，梁腹板与柱的连接只考虑承受剪力不承受弯矩的这一假定，只能在梁端经过局部加强使塑性铰外移后的情况下才能采用。
因为只有此时才有条件使梁腹板在塑性铰处的弯曲应力通过一定长度的、局部加宽的梁端翼缘板（或盖板）传递给梁端的对接焊缝。
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
高层建筑钢结构-第三章结构体系和布置
偏心支撑的工作性能
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。 在罕遇地震时，一方面通过耗能梁段的非弹性变形进行 耗能，另一方面使耗能梁段的剪切屈服在先，从而保护 支撑斜杆不屈曲或屈曲在后。 耗能梁端在多遇地震下应保持弹性状态，在罕遇地震下 产生剪切屈服。 必须提高支撑斜杆的受压承载力，使其至少应为耗能梁 段达到屈服强度时相应支撑轴力的1.6倍。
i i
1
i
实例
北京长富宫中心
1.建筑概况
地下2层、地上25层，旅馆建筑，建于1987年。 高91m，层高3.3m，25.8×48m矩形平面，柱网8×9.8m。 外墙采用带面砖的预制混凝土挂板。
2.结构体系及主要计算结果
为钢框架体系，但在2层以下和地下室为钢骨混凝土 结构。 基本周期为3.6s，最大层间位移1/337，小于1/200 的限值。
偏心支撑框架结构 框架-偏心支撑结构（双体系）
框架-剪力墙板结构（也可以是双体系）
剪力墙板类型有：钢板剪力墙、开缝剪力墙和内藏钢板支撑剪力墙
开缝剪力墙的工作原理
内藏钢板支撑剪力墙
2) 框架-支撑结构的工作特点
框架—支撑体系是由框架体系演变来的，即在框架体 系中对部分框架柱之间设置竖向支撑，形成若干榀带 竖向支撑的支撑框架。
对应伸臂桁架的楼层位置，宜沿外框架周边设置腰桁架或 帽桁架，以使外框架的所有柱子能与内筒起到整体抗弯作 用。腰桁架的高度也与设备层的层高相同。
3.5 交错桁架体系(staggered truss
1) 结构构成
systems)
2) 受力特点
3.6 筒体结构(tube structures)
1) 筒体结构的分类 外筒体系 框架筒体 桁架筒体 筒中筒 成束筒
高层钢结构结构体系
各层楼盖协调的结果，使框架—支撑体系的侧移曲线，介于单独框架和单独支撑的侧移曲线之间。从而使支撑的顶点侧移和顶点最大层间侧移角得以减小；同时也使得框架下部的最大层间侧移角减小(图21．3．1b)。
在框架—支撑体系中，框架和支撑之间，不仅有连系梁，更重要的是有各楼盖将他们连为一体。因为各层楼盖沿水平方向的刚度很大，框架和支撑不再能自由地单独变形，两者的侧移曲线由各层楼盖将其协调一致，变成一条共同的侧移曲线(图21．3 剪力墙板
2．框架—支撑框架结构体系
框架—支撑框架结构就是在框架的一跨或几跨沿竖向布置支撑而构成，其中支撑桁架部分起着类似于框架—剪力墙结构中剪力墙的作用。在水平作用下，支撑桁架部分中支撑构件只承受拉、压轴向力，这种结构形式无论是从承载力或变形的角度看，都是十分有效的。与纯框架结构相比，这种结构形式大大提高了结构的抗侧力刚度。 支撑在水平荷载作用下所产生的侧移，主要是由其杆件的轴向拉伸或压缩变形引起的。与杆件的剪弯刚度相比较，杆件的轴向变形刚度要大得多。也就是说，支撑的抗侧力刚度相对于框架的抗侧力刚度要大得多。 就钢支撑的布置而言．可分为中心支撑(CBF)和偏心支撑(EBF)两大类。
3 高层建筑钢结构的结构体系 目前，高层建筑钢结构的主要结构体系有钢框架、钢框架—抗剪结构、带水平加强层的钢框架—支撑桁架结构、巨型结构、筒体结构等结构体系，下面就这些结构体系的不同特点来分别讨论。
21．3．1 钢框架结构体系
框架结构体系是指，沿房屋的纵向和横向均采用框架作为承重和抵抗侧向力的主要构件所构成的结构体系。
01
由于框架体系能够提供较大的内部使用空间，因而建筑布置灵活。此外，框架的杆件类型少，构造简单，施工周期短。所以，对层数不太多的高层结构来说，框架体系是一种应用比较广泛的结构体系。
高层钢结构设计规范
高层钢结构设计规范高层钢结构设计规范是指在高层建筑中，对钢结构的设计和施工进行规范化的要求和指导，以确保钢结构的安全可靠性和建筑的持久性。
以下是一些常见的高层钢结构设计规范要求：一、设计准则1.遵循国家相关的建筑设计和工程施工规范，如《建筑抗震设计规范》、《钢结构设计规范》等。
2.结构设计要满足建筑的使用要求，并考虑到周围环境的影响。
3.对于超过特定高度的高层建筑，要进行风洞试验，确保钢结构的抗风性能。
二、材料选择1.钢材要符合国家标准，具有良好的力学性能和耐腐蚀性。
2.钢结构使用的焊接材料应符合规定，并采用正规厂家生产的产品。
3.对于防火要求较高的高层建筑，要采用具有防火性能的材料。
三、结构设计1.采用一定的设计安全系数，确保结构在正常使用和极限状态下的安全性能。
2.考虑到结构的可维修性和耐用性，在设计中有充分的预留空间和通道。
3.对于特殊构件的设计，要进行详细的计算和模拟分析，确保其承载能力和稳定性。
四、施工质量控制1.对于钢结构的焊接、螺栓连接等，要按照相关规范进行施工，并严格进行质量检测。
2.对于特殊构件的施工，要由专业团队进行操作，并委托第三方检测机构进行质量监督。
五、防腐措施1.在结构设计中要考虑到外部的腐蚀因素，采用合适的防腐措施，延长结构的使用寿命。
2.定期对钢结构进行检查和维护，及时发现并修复腐蚀问题。
六、地震安全性1.结构设计要满足地震安全性的要求，在设计中考虑到地震荷载的影响。
2.采用适当的抗震措施，如增设支撑、设置防震装置等，提高结构的抗震能力。
以上是高层钢结构设计规范的一些主要内容，通过严格遵守这些规范要求，可以保证高层建筑的钢结构安全可靠，并提高建筑的持久性。
设计单位和施工单位应密切合作，确保设计方案的实施和质量控制的有效性，最终实现高层建筑的安全和可靠。
多高层钢结构住宅设计
多高层钢结构住宅设计研究摘要：钢结构作为一种可循环利用的绿色建筑材料，同时兼具优良的材料力学性能和其工业化生产的优点，使其不仅可以突破以往钢筋混凝土和砌体结构在住宅设计方面的局限，创造更为灵活的住宅空间，满足现代居住生活的需要，同时使住宅的产业化成为可能。
这些特点使得钢结构住宅体系将会成为未来中国通行的绿色环保型住宅体系。
鉴于此，本文对多高层钢结构住宅设计进行了探讨。
关键词：多高层；钢结构；住宅设计一、前言钢结构建筑的发展水平从某种角度来说是衡量一个国家经济发展水平的重要标志之一。
多高层钢结构住宅由于其所采用的建筑材料、适用范围和产业化的特点，使其建筑设计方法与于普通意义上的钢筋混凝土和砌体结构建筑的设计有较大的不同。
其自身的特点要求其建筑设计方法应该满足三个方面的要求。
其一，以钢结构作为主要的结构材料，其建筑设计应充分发挥钢结构强度高、刚度大的特点，尽量采用大空间的布局方式，保持室内空间分隔的灵活性，在满足近期不同使用需求的情况下，还可满足远期改造的要求;其二，由于其适用范围为多高层住宅，其建筑设计必须符合多高层住宅设计的特点，一方面必须满足住宅设计的相关规范要求，另一方面，必须满足当前和日后市场对住宅设计的舒适性和审美要求;其三，钢结构住宅设计应该符合产业化的特点，建筑设计应执行标准化、多样化的特点，积极采用新技术、新材料，以促进住宅产业化的发展。
二、多高层钢结构住宅设计注意事项1.多高层钢结构体系选型设计目前国内进行多高层钢结构住宅建设所采用的结构体系主要分为四种:1)纯框架形式;2)框架支撑形式;3)型钢混凝土组合形式;4)钢框架一混凝土抗震墙形式。
对于纯框架形式，梁柱材料采用型钢，通过焊接或螺栓连接的方式进行组合安装。
框架支撑形式同纯框架形式类似，只是由于抗震需要，在主体结构两个主轴方向布置斜撑，钢斜撑与型钢柱和梁连接组成竖向抗侧力析架，从而取代传统的混凝土剪力墙，安装方式同样采用焊接或螺栓连接。
多层及高层房屋钢框架结构
4.3 柱和支撑的设计
4.3.1 框架柱设计概要
➢柱截面形式: 箱形、焊接工字形、H型钢、圆管等 ➢截面估计：按1.2N的轴心受压构件，34层作一次截面变
化，厚度不宜超过100mm ➢板件宽厚比，见下表 ➢长细比：多层(12层)框架柱在68度设防时不应大于120，
9度设防时不应大于100。高层(>12层)框架柱在设防烈度 为6，7以及8和9度时，分别为120，80以及60
bc1= bc2
组合梁混凝土翼板的有效宽度
(a) Afbcehcfcm (塑性中和轴在混凝土受压翼板内)
(b) Af>bcehcfcm (塑性中和轴在钢梁截面内) 正弯矩时组合梁横截面抗弯承载力计算图
2.负弯矩作用时
MMp+Asfsy(y3+/y4 /2)
As
组合梁塑性中和轴 钢梁塑性中和轴
y4 y3
多层(12 层)
高层(>12 层)
7度 8度 9度 6度 7度 8度 9度
13 11 9 9 8 8 7
33 30 27 25 23 23 21
31 28 25 23 21 21 19
42 40 40 38
➢ 截面形式：
1. 双轴对称截面 2. 单轴对称截面，采取防止绕对称轴屈曲的构造措施
➢ P-效应导致的附加效应：
多层(12层) 按压杆设计
150
按拉杆设计 200
120 120 150 150
高层(>12层)
120
90 60
➢ 板件宽厚比： 1. 6度抗震设防和非抗震设防：按《钢结构设计规范》(GB50017) 2. 抗震设防结构：
板件名称
翼缘外伸部分 工字形截面腹板
《高层建筑钢结构讲》PPT课件
连接面处理
对连接面进行清理、打磨等处理，确保连接 面平整、无油污和锈蚀等缺陷。
焊接、螺栓连接等关键工艺介绍
要点一
螺栓预紧力控制
要点二
防松措施采取
通过扭矩扳手等工具对螺栓施加预紧力，确保螺栓连接的 紧固性和稳定性。
采取防松垫圈、双螺母等防松措施，防止螺栓在振动或外 力作用下松动。
PART 05
高层建筑钢结构性能评估 与加固措施
通过对高层建筑钢结构进行损伤和缺陷检测，如焊缝质量、钢材锈 蚀等，评估其对结构性能的影响程度。
既有高层建筑钢结构加固原则
安全可靠原则
加固措施应确保结构在加固后的 安全性，提高结构的承载能力和 稳定性，防止发生倒塌等严重事
故。
经济合理原则
加固方案应综合考虑技术可行性 和经济合理性，选择性价比高的 加固措施，避免不必要的浪费。
定义
高层建筑指建筑高度大于27米的 住宅建筑和建筑高度大于24米的 非单层厂房、仓库和其他民用建 筑。
特点
高层建筑具有层数多、高度大、 结构复杂、施工周期长、技术要 求高等特点。
钢结构在高层建筑中应用
应用范围
钢结构在高层建筑中广泛应用于框架 、支撑、楼板、屋盖等结构体系。
优势
钢结构具有自重轻、强度高、延性好 、施工速度快、节能环保等优点，适 用于高层建筑的建设。
《高层建筑钢结构讲 》PPT课件
REPORTING
目录
• 高层建筑钢结构概述 • 钢结构材料与性能 • 高层建筑钢结构设计原理 • 高层建筑钢结构施工技术 • 高层建筑钢结构性能评估与加固措施 • 高层建筑钢结构发展趋势与挑战
PART 01
高层建筑钢结构概述
REPORTING
钢结构设计
工业厂房的钢结构设计
总结词
工业厂房的钢结构设计需要考虑的因素 包括工艺要求、设备荷载、环保和安全 等，其设计需要满足生产工艺和设备安 装的要求。
VS
详细描述
工业厂房的钢结构设计需要考虑的因素包 括工艺要求、设备荷载、环保和安全等。 在设计过程中，需要充分了解生产工艺和 设备安装的要求，采用合理的结构形式和 材料，以满足生产工艺和设备安装的要求 。同时，还需要考虑结构的耐久性和可维 护性，以及结构的环保和安全性能等因素 。
板梁节点设计
板梁节点形式
板梁节点可根据结构形式和受力要求采用不同的形式，如T型、L 型、X型等。
板梁节点受力分析
板梁节点的设计应进行详细的受力分析，以确保节点能够承受结构 的荷载和变形要求。
板梁节点构造要求
板梁节点的设计应满足构造要求，如加强板的设置、加劲肋的布置 等，以提高节点的承载能力和稳定性。
施工便利
环保节能
钢结构设计应考虑施工便利性，合理规划 构件尺寸和连接方式，方便加工、运输和 安装。
钢结构设计应注重环保节能，采用环保材 料和节能技术，降低能耗和资源消耗，减 少对环境的影响。
02
钢结构材料与特性
钢材的种类与特性
01
02
03
高强度钢
具有较高的屈服点和抗拉 强度，常用于大型建筑和 高层建筑的承重结构。
钢结构设计
汇报人：可编辑 2024-01-05
目录
• 钢结构设计概述 • 钢结构材料与特性 • 钢结构设计基础 • 钢结构节点设计 • 钢结构施工图设计 • 钢结构设计实例分析
01
钢结构设计概述
定义与特点
定义
钢结构设计是指根据建筑要求和相关 规范，对钢结构的布局、构件和连接 进行设计，以满足结构安全、功能和 施工要求的过程。
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。
钢结构设计的8大步骤
一．钢结构设计步骤第一步判断结构是否适合用钢结构第一步：判断结构是否适合用钢结构钢结构通常用于高层、大跨度、体型复杂、荷载或吊车起重量大、有较大振动、要求能活动或经常装拆的结构。
直观的说：大厦、体育馆、歌剧院、大桥、电视塔、雕塑、仓棚、工厂、住宅、山地建筑和临时建筑等。
这是和钢结构自身的特点相一致的。
二．钢结构设计步骤第二步结构选型与结构布置结构选型及布置是对结构的定性，由于其涉及广泛,应该在经验丰富的工程师指导下进行。
此处仅简单介绍。
在钢结构设计的整个过程中都应该被强调的是"概念设计",它在结构选型与布置阶段尤其重要. 对一些难以作出精确理性分析或规范未规定的问题，可依据从整体结构体系与分体系之间的力学关系、破坏机理、震害、试验现象和工程经验所获得的设计思想，从全局的角度来确定控制结构的布置及细部构造措施。
在早期迅速、有效地进行构思、比较与选择，所得结构方案往往易于手算、力学行为清晰、定性正确，并可避免结构分析阶段不必要的繁琐运算。
同时，它也是判断计算机内力分析输出数据可靠与否的主要依据。
林同炎教授在《结构概念和体系》一书中介绍了用整体概念来规划结构方案的方法，以及结构总体系和个分体系间的相互力学关系和简化近似设计方法。
钢结构通常有框架、平面桁架、网架（壳）、索膜、轻钢、塔桅等结构形式。
其理论与技术大都成熟。
亦有部分难题没有解决,或没有简单实用的设计方法，比如网壳的稳定。
结构选型时，应考虑不同结构形式的特点。
在工业厂房中，当有较大悬挂荷载或大范围移动荷载，就可考虑放弃门式刚架而采用网架。
基本雪压大的地区，屋面曲线应有利于积雪滑落（切线50度外不需考虑雪载），如亚东水泥厂石灰石仓棚采用三心圆网壳，总雪载和坡屋面相比释放近一半。
降雨量大的地区相似考虑。
建筑允许时，在框架中布置支撑会比简单的节点刚接的框架有更好的经济性。
而屋面覆盖跨度较大的建筑中，可选择构件受拉为主的悬索或索膜结构体系。
高层钢结构房屋抗震设计
高层钢结构房屋抗震设计作者：牛超蔡肖娴来源：《装饰装修天地》2016年第04期摘要：随着人们对高层钢结构建筑的需求越来越大，其抗震设计越来越引起人们的高度重视。
本文阐述了高层钢结构房屋抗震设计的内容：包括概念设计、计算设计和构造要求，以供参考。
关键词：高层钢结构房屋；抗震设计前言钢材基本属于各向同性的均质材料，且轻质高强、延性好，是一种很适合于建筑抗震结构的材料。
但是，钢结构房屋如果设计与制造不当，在地震作用下，可能发生构件的失稳和材料的脆性破坏或连接破坏，使钢材的性能得不到充分发挥，造成灾难性后果。
因此，高层钢结构房屋的抗震设计就显得非常重要和必要。
一、概念设计1.建筑场地在选择建筑场地时，应根据工程需要，掌握地震活动情况和工程地质的有关资料，对建筑场地做出综合评价。
宜选择对建筑抗震有利的地段，如开阔平坦的坚硬场地土或密实均匀的干硬场地土等地段，避开对建筑抗震不利的地段，如软弱场地土、易液化土、条状突出的山嘴、高耸孤立的山丘，非岩质的陡坡、采空区、河岸和边坡边缘等地段。
2.地基和基础为了避免建筑物不均匀沉降而导致结构产生裂缝、甚至倾斜，使结构构件过早进入塑性区，同一结构单元不应设置在性质截然不同的地基土上，不宜部分采用天然地基，部分采用桩基；地基有软弱粘性土、可液化土或严重不均匀土层时，应加强基础的整体性和刚性。
3.平面和立面布置为了避免地震时建筑发生扭转和应力集中或塑性变形集中而形成薄弱环节，建筑平面、立面布置宜规则、对称，质量分布和刚度变化宜均匀。
当不设置抗震缝时，应采用与实际情况相符合的计算模型，设置抗震缝时，应将建筑物分割成规则的结构单元。
我国《抗震规范》对高层钢结构房屋的最大适用高度和钢结构房屋的最大高宽比都有规定。
4.结构体系应具有明确的计算简图和合理的地震作用传递途径；应有多道抗震设防防线，避免因部分结构或构件失效而导致整个体系丧失抗震能力或丧失对重力的承载能力；应具备必要的承载能力，良好的变形能力和耗能能力；应具有合理的刚度分布和承载力分布，避免因局部削弱或突变而形成薄弱部位，产生过大的应力集中或塑性变形集中，对可能出现的薄弱部位，应采取措施提高其承载能力。
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}
高层框架—支撑体系钢结构建筑优化设计案例
山 西建筑SHANXI ARCHIDECTURE第47卷第11期・60・2 0 2 1年6月Vot. 27 N o . 11Juu. 2021DOI ：1. 1371/j. cnei. 10094025.2021. 11.022高层框架一支撑体系钢结构建筑优化设计案例汤嘉虹1宋鹤2（1.太原市晋源区建筑工程质量服务站，山西太原030000； 2.山西四建集团有限公司，山西太原030000 ）摘 要:某高层建筑，结构形式为钢框架（钢管混凝土柱）—支撑体系，通过荷载的精细化取值、梁规格的合理选型及计算参数的调整等方面，对原结构设计进行了优化，并对优化前后结构的规则性、侧移、自振周期及振型等整体指标进行了比较分析。
结果表明，通过本次优化,用钢量降低了 12% ,同时并未降低原结构的安全储备。
结合实际工程，对优化及抗震设计过程中的要点进行了分析，期望能够为高层建筑钢结构的优化设计提供有益的参考。
关键词:高层钢结构建筑,优化设计,结构形式中图分类号:TU31 文献标识码:A 文章编号:1009 4025（ 2021）l1-4062-431概述近年来，装配式建筑得到了政府的大力推广，其中钢结构工程主要是通过工厂化的形式生产各类结构构件， 实现全生命周期的设计，包括生产、施工和安装等环节， 具有节能环保的社会效益，在装配式建筑中具有明显的 优势。
因此在高层住宅、公寓等建筑中，钢结构作为结构 主体的应用得到了较大规模的普及。
而经济性能是影响其应用的一个关键问题,如何控制工程造价,充分发挥钢 结构建筑技术经济上的综合优势，工程设计是一个非常重要和关键的阶段。
2工程概况23 工程简介本工程地上10层，地下2层，其中地上部分使用功能 为公寓和办公，地下部分为车库。
地上部分总建筑面积为 135 525 m 2,分为A 座、B 座两部分,层高为48. 72 m,每部分通过抗震缝分为四个单体，平面布置如图1所示。
结构 层高见图2。
高层民用建筑钢筋结构技术规范
高层民用建筑钢结构技术规第二章材料第2.0.1条高层建筑钢结构的钢材，宜采用Q235等级B、C、D的碳素结构钢，以及Q345等级B、C、D、E的低合金高强度结构钢，其质量标准应分别符合我国现行国家标准《碳素结构钢》（GB700）和《低合金高强度结构钢》的规定，当有可靠根据时可采用其他牌号的钢材。
第2.0.2条承重结构的钢材应根据结构的重要性、荷载特征、连接方法、环境温度以及构件所处部位等不同情况，选择其牌号和材质，并应保证抗拉强、伸长率、屈服点、冷弯试验、冲击韧性合格和硫、磷含量符合限值。
对焊接结构尚应保证碳含量符合限值。
第2.0.3条抗震结构钢材的强屈比不应小于1.2，应有明显的屈服台阶，伸长率应大于20%，应有良好的可焊性。
第2.0.4条承重结构处于外露情况和低温环境时，其钢材性能尚应符合耐大气腐蚀和避免低温冷脆的要求。
第2.0.5条采用焊接连接的节点，当板厚等于或大于50mm，并承受沿板厚方向的拉力作用时，应按现行国家标准《厚度方向性能钢板》（GB5313）的规定，附加板厚方向的断面收缩率，并不得小于该标准 Z15级规定的允许值。
第2.0.6条结构采用的钢材强度设计值，不得小于表2.0.6的规定。
第2.0.7条钢材的物理性能，应按现行国家标准《钢结构设计规》（GBJ 17）第2.2.3条的规定。
在高层建筑钢结构的设计和钢材订货文件中，应注明所采用钢材的牌号、等级和对Z 向性能的附加保证要求。
第2.0.8条钢结构的焊接材料应符合下列要求：一、手工焊接用焊条的质量，应符合现行国家标准《碳钢焊条》（GB5117）或《低合金钢焊条》（GB5118）的规定。
选用的焊条型号应与主体金属相匹配。
二自动焊接或半自动焊接采用的焊丝和焊剂，应与主体金属强度相适应，焊丝应符合现行国家标准《熔化焊用钢丝》（GB/T 14957），或《气体保护焊用钢丝》（GB/14958）的规定。
焊缝的强度设计值应按表2.0.8规定采用焊焊条的抗拉强度。
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
11
4.1.5 梁的构造要求(续)
（5）采用高强度螺栓摩擦型连接拼合的大跨度钢梁，其翼缘 板不宜超过三层；其外层钢板的理论断点处的外伸长度内 的高强度螺栓数目，应按该层钢板的1/2净截面面积的承 载力进行验算；钢梁翼缘角钢截面面积不宜少于整个翼缘 截面面积的30％，当最大型号的角钢不能满足条件时，可 增设腋板，参见附图，此时，角钢与腋板截面积之和不应 少于翼缘总截面面积的30％。
注意：1）计算梁的抗弯强度时，框架梁端弯矩的取值原则：
当不计入水平地震作用的组合时，梁端弯矩应取柱轴线处
的弯矩值；当计入水平地震作用的组合时，梁端弯矩应取柱面
处（即梁端处）的弯矩值进行设计。
3
2）地震作用下托柱梁承载力的调整 高层钢结构中的托柱梁，因柱的不连续，在支承柱处造成该 托柱梁的受力状态集中，因此在多遇地震作用下计算托柱梁的 承载力时，其内力应乘以不小于1.5的增大系数。9度抗震设防的 结构不应采用大梁托柱的结构形式。
第四讲 高层钢结构构件设计
4.1 梁 4.2 轴心受压柱 4.3 框架柱 4.4 中心支撑 4.5 偏心支撑 4.6 钢板剪力墙 4.7 内藏钢板支撑剪力墙 4.8 带竖缝的混凝土剪力墙
1
第四讲 钢构件设计
主要受力构件按照其功能和构造特点可分为：承重构件和 抗侧力构件两大类。
承重构件包括梁、柱（一般梁、柱和框架梁、柱）；
10
4.1.5 梁的构造要求
（1）变截面框架梁的截面变化，宜改变梁翼缘的宽度和厚度， 而保持梁的腹板高度不变；
（2）当梁的上翼缘采用抗剪连接件与组合楼板相连时，可不验 算组合梁的整体稳定，但仍应根据条件在其下翼缘设置隅撑；
（3）框架梁的端部以及有集中荷载作用点等可能出现塑性铰的 部位，梁的受压翼缘应设置侧向支撑（7度及以上抗震设防 的结构，上、下翼缘均应该设置侧向支撑），且实腹钢梁相 邻侧向支撑点 之间的长细比应满足表4-2要求；
(5) 检验是否满足构造要求。
2
4.1 梁
4.1.1 梁的截面形式
无论框架梁或承受重力荷载的梁，其截面一般采用双轴对称 的轧制或焊接H型钢。
对于跨度较大或受荷很大，而高度又受到限制时，可选用箱 形截面。对于墙梁等维护构件，可采用槽形等截面形式。
4.1.2 梁的强度
梁的强度主要包括抗弯强度和抗剪强度，其计算公式见《钢 结构》（1）或《钢结构设计规范》（GBJ 50017-2003）。
M1 ——侧向支承点之间的最大弯矩； W px ——钢梁截面对x轴的塑性截面模量； fay f ——分别为钢材屈服点与设计强度值。
6
注意：单纯由压型钢板做成的铺板，只有在平面内的抗剪刚度 符合式（4-1）时，方可视为刚性铺板。
2
2 h2 70
K (EIw
l12
GIt EI y
l12
表4-2 按7度及以上设防实腹钢梁的最大侧向长细比
应力比值
0.5 M1 1.0 Wpx f
1.0 M1 0.5 Wpx f
侧向支承点间的构件长细比
y
(60
40 M1 Wpx f
)
235 fay
y
(45
10 M1 Wpx f
)
235 fay
y ——钢梁弯矩平面外的长细比；
抗侧力构件包括框架梁、框架柱、中心支撑和偏心支撑、 抗震剪力墙等。
高层建筑钢结构构件的主要特点是：构件的截面尺寸较大、 钢板厚度较大。
高层建筑钢结构构件设计内容及一般步骤：
(1) 计算各种荷载作用下各构件的内力（即作用效应计算）；
(2) 进行内力组合；
(3) 试选构件截面（形式和尺寸）；
(4) 构件截面验算；
8
表4－3 框架梁的板件宽厚比限值
9
注：对钢框架中兼作支撑系统横杆的梁，在受弯的同时还承受轴 向压力。当按7度及以上抗震设防时，梁端有可能出现塑性铰， 其腹板宽厚比应符合压弯构件塑性设计的要求，即应满足表4-4 的规定；箱形截面两腹板之间的翼缘宽厚比应满足：
b0 30 tf
235/ f y
表4-4 兼作支撑系统横杆的梁腹板的宽厚比限值
要求）；
表4-1 非抗震设防或6度设防简支实腹钢梁的最大侧向长细比
钢号
工字形截面（含H型钢）梁
跨中无侧向支撑
跨中受压翼缘有侧 向支撑
荷载于上 荷载于下
翼缘
翼缘
荷载于任何部位
箱型截面梁
Q235
13
20
16
95
Q345
10.5
16.5
13
65
Q390
10
15.5
12.5
57
Q420
9.5
15
12
-
Байду номын сангаас
5
4）按7度及以上抗震设防的结构，实腹钢梁相邻侧向支撑 点间的长细比不超过表4-2所规定的数值时。
4.1.3 梁的整体稳定
（1）不必验算整体稳定的条件
1）有刚性铺板(钢板、各种钢筋混凝土板、压型钢板-混凝土 组合楼板)密铺在梁的受压翼缘，并与其牢固相连，能阻止梁的 受压翼缘的侧向位移；
2）钢框架梁的上翼缘采用抗剪连接件与组合楼板连接时；
4
3）对于非抗震设防或按6度抗震设防的结构，其简支实腹钢 梁受压翼缘的侧向自由长度与其宽度之比，不超过表4-1所规定 的数值时（对于箱形截面简支梁，其截面尺寸还应同时满足 的
防止板件局部失稳最有效的方法是限制其宽厚比。钢框架 梁的板件宽厚比，应随截面塑性变形发展程度的不同，而需满 足不同的要求。
在高层建筑钢结构中，对按7度及以上抗震设防的高层建筑， 在抗侧力框架的梁可能出现塑性铰的区段，要求在出现塑性铰 之后，仍具有较大的转动能力，以实现结构内力重分布，因此 板件的宽厚比限制较严；而对于非抗震设防和按6度抗震设防的 高层建筑，当抗侧力框架的梁中可能出现塑性铰之后，不要求 具有太大的转动能力，因此板件宽厚比限制相对较宽。梁的板 件宽厚比一般情况下应满足表4-3规定的限值。
) 4 h2
（4-1）
K ——压型钢板每个波槽均与梁相连时板面内的抗剪刚度；
l1, h ——钢梁的自由长度和高度；
Iw , It , I y ——钢梁的翘曲常数，自由扭转常数，绕弱轴的惯性矩。
当不符合上述条件之一者，应按《钢结构》（1）的相 关公式计算梁的整体稳定。
7
4.1.4 梁的局部稳定（板件宽厚比）