房屋钢结构设计第五章 多高层钢结构房屋设计精品PPT课件
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第五章高层建筑结构框架结构设计PPT课件
7
（2）柱正截面受弯承载力验算 • 按照钢筋混凝土偏心受压柱构件进行计算 • 抗震设计框架的角柱按双向偏心受压构件验算
8
2、强剪弱弯
（1）柱剪力设计值 柱的抗剪强度要高于它的抗弯强度（强剪弱弯）。
一、二、三级框架柱
V
Vc
M
t c
M
b c
Hn
9度和一级框架结构尚应符合：
V
1.2
M
t cua
Mb cua
框架柱斜截面受剪承载力按下式计算：
Vcol
1 RE
1.05 1
ftbchc0
f yv
Asv s
hc0
0.056N
当框架柱出现拉力时，其斜截面承载力应按下式计算：
Vcol
1 RE
1.05 1
ftbchc0
f yv
Asv s
hc0
-0.2N
式中：
——柱的计算剪跨比， Hn ；当 1时，取 1；当 3时，取 3； 2hc0
28
1.节点核芯区抗剪承载 力的验算
四级框架节点核心区可不进行 抗震验算，但应符合构造措施 的要求。
（1）节点核芯区组合的 剪力设计值
V j
c
hb 0
Mb as
1
hb 0 Hc
as hb
29
9度和一级框架尚应符合
V j
1.15
hb 0
M bua as
1
hb 0 Hc
as hb
高层建筑柱轴压比限值应适当减小。
12
4、框架柱构造要求
（1）最小截面尺寸 框架柱的截面尺寸应符合下列各项要求：
b, h 250 （非抗震设计）
b, h 300 （抗震设计，四级）
（2）柱正截面受弯承载力验算 • 按照钢筋混凝土偏心受压柱构件进行计算 • 抗震设计框架的角柱按双向偏心受压构件验算
8
2、强剪弱弯
（1）柱剪力设计值 柱的抗剪强度要高于它的抗弯强度（强剪弱弯）。
一、二、三级框架柱
V
Vc
M
t c
M
b c
Hn
9度和一级框架结构尚应符合：
V
1.2
M
t cua
Mb cua
框架柱斜截面受剪承载力按下式计算：
Vcol
1 RE
1.05 1
ftbchc0
f yv
Asv s
hc0
0.056N
当框架柱出现拉力时，其斜截面承载力应按下式计算：
Vcol
1 RE
1.05 1
ftbchc0
f yv
Asv s
hc0
-0.2N
式中：
——柱的计算剪跨比， Hn ；当 1时，取 1；当 3时，取 3； 2hc0
28
1.节点核芯区抗剪承载 力的验算
四级框架节点核心区可不进行 抗震验算，但应符合构造措施 的要求。
（1）节点核芯区组合的 剪力设计值
V j
c
hb 0
Mb as
1
hb 0 Hc
as hb
29
9度和一级框架尚应符合
V j
1.15
hb 0
M bua as
1
hb 0 Hc
as hb
高层建筑柱轴压比限值应适当减小。
12
4、框架柱构造要求
（1）最小截面尺寸 框架柱的截面尺寸应符合下列各项要求：
b, h 250 （非抗震设计）
b, h 300 （抗震设计，四级）
2019钢结构设计_03多高层钢结构设计.ppt
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 展。 •中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。
2019/4/2 昆明理工大学 建工学院 土木系
第三章
多高层钢结构设计
2019/4/2
昆明理工大学 建工学院 土木系
内容提要
3.1 轻钢结构概述 3.2 轻型钢屋架设计 3.3 钢管屋架设计
3.4 门式刚架结构设计 3.5 金属拱形波纹屋盖
2019/4/2 昆明理工大学 建工学院 土木系
4.1多高层钢结构的特点与结构体系…1
4.1.1 多高层钢结构的特点 高层建筑的发展简况
弹塑性
结构的层间位移及 层间侧移延性比
注：1）第一阶段为弹性分析，包括截面设计和变形计算；2）大部分建筑 的第二阶段设计主要由概念设计和构造措施来保证。
2019/4/2 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…6
•三水准地震作用的标定
f(I)
基本假定 地震强度呈极值分布 烈度符合极值III型
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.
wk z s z wo
式中，wk -任意高度处的风荷载标准值（kN/m2）
w0 -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》（GB50009-2001)和《高 层民用建筑钢结构技术规程》（JGJ99-98）的有关条文取值。
•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。
2019/4/2 昆明理工大学 建工学院 土木系
第三章
多高层钢结构设计
2019/4/2
昆明理工大学 建工学院 土木系
内容提要
3.1 轻钢结构概述 3.2 轻型钢屋架设计 3.3 钢管屋架设计
3.4 门式刚架结构设计 3.5 金属拱形波纹屋盖
2019/4/2 昆明理工大学 建工学院 土木系
4.1多高层钢结构的特点与结构体系…1
4.1.1 多高层钢结构的特点 高层建筑的发展简况
弹塑性
结构的层间位移及 层间侧移延性比
注：1）第一阶段为弹性分析，包括截面设计和变形计算；2）大部分建筑 的第二阶段设计主要由概念设计和构造措施来保证。
2019/4/2 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…6
•三水准地震作用的标定
f(I)
基本假定 地震强度呈极值分布 烈度符合极值III型
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.
wk z s z wo
式中，wk -任意高度处的风荷载标准值（kN/m2）
w0 -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》（GB50009-2001)和《高 层民用建筑钢结构技术规程》（JGJ99-98）的有关条文取值。
钢结构设计原理第五章.ppt
作阶段进行计算，在上式中取x= y =1.0即可。
抗弯强度的计算
抗弯强度的计算
根据局部稳定要求，当梁受压翼缘的自由外伸宽度与
其厚度之比大于
但不超过
时，塑性
发展对翼缘局部稳定会有不利影响，应取 x ＝1.0。
对于需要计算疲劳的梁，因为有塑性区深入的截面，
塑性区钢材易发生硬化，促使疲劳断裂提前发生，宜取 x= y =1.0。
控制梁的刚度通过对标准荷载下的最大挠度加以限制实现。根据公
式：
w≤[w]
（5-13）
w——标准荷载下梁的最大挠度；
[w]——受弯构件的挠度限值，按表5-3规定采用。
梁的最大挠度可用材料力学、结构力学方法计算。
均布荷载下等 截面简支梁 集中荷载下等 截面简支梁
w 5qL4 5 MxL2 38E4xI 48ExI
w PL3 MxL2 4梁8整E体Ix稳定的1概2E念 Ix
式中， IMx—x———跨跨中中毛截截面面弯惯矩性矩
梁整体稳定的概念
梁整体稳定的概念
梁整体稳定的概念
梁可以看做是受拉构件和受压构件的组合体。 1 Y 1
受压翼缘其弱轴为1 -1轴，但由于有腹板作连 X X
续支承，（下翼缘和腹板下部均受拉，可以提
变形等）； 按承载能力极限状态和正常使用极限状态进行设计。
受弯构件设计内容
受弯构件设计内容
强度
整体稳定 受
（承载能力极限状态）
弯
局部稳定
构
件
刚度 （正常使用极限状态）
应用
应用
梁在钢结构中是应用较广泛的一种基本构件。例如房屋建 筑中的楼盖梁、墙梁、檩条、吊车梁和工作平台梁，水工 钢闸门中的梁和采油平台梁等。
抗弯强度的计算
抗弯强度的计算
根据局部稳定要求，当梁受压翼缘的自由外伸宽度与
其厚度之比大于
但不超过
时，塑性
发展对翼缘局部稳定会有不利影响，应取 x ＝1.0。
对于需要计算疲劳的梁，因为有塑性区深入的截面，
塑性区钢材易发生硬化，促使疲劳断裂提前发生，宜取 x= y =1.0。
控制梁的刚度通过对标准荷载下的最大挠度加以限制实现。根据公
式：
w≤[w]
（5-13）
w——标准荷载下梁的最大挠度；
[w]——受弯构件的挠度限值，按表5-3规定采用。
梁的最大挠度可用材料力学、结构力学方法计算。
均布荷载下等 截面简支梁 集中荷载下等 截面简支梁
w 5qL4 5 MxL2 38E4xI 48ExI
w PL3 MxL2 4梁8整E体Ix稳定的1概2E念 Ix
式中， IMx—x———跨跨中中毛截截面面弯惯矩性矩
梁整体稳定的概念
梁整体稳定的概念
梁整体稳定的概念
梁可以看做是受拉构件和受压构件的组合体。 1 Y 1
受压翼缘其弱轴为1 -1轴，但由于有腹板作连 X X
续支承，（下翼缘和腹板下部均受拉，可以提
变形等）； 按承载能力极限状态和正常使用极限状态进行设计。
受弯构件设计内容
受弯构件设计内容
强度
整体稳定 受
（承载能力极限状态）
弯
局部稳定
构
件
刚度 （正常使用极限状态）
应用
应用
梁在钢结构中是应用较广泛的一种基本构件。例如房屋建 筑中的楼盖梁、墙梁、檩条、吊车梁和工作平台梁，水工 钢闸门中的梁和采油平台梁等。
钢结构课件全套-5-9章
0.60 0.600
1.05 0.775
1.50 0.850
b 1.07 0.282 /b 1.0
表5.4 整体稳定系数Φ’b值
0.65 0.70 0.75 0.80 0.85 0.90 0.627 0.653 0.676 0.697 0.715 0.732
1.10 1.15 1.20 1.25 1.30 1.35 0.788 0.799 0.809 0.819 0.828 0.828
第5.4节 梁的局部稳定和腹板加劲肋设计
本节目录
1．梁的局部失稳概念 2．受压翼缘的局部稳定 3．腹板的局部稳定 4．加劲肋的构造和截面尺寸 5．支承加劲肋的计算
基本要求
1．理解梁的局部失稳的基本概念； 2．掌握保证梁受压翼缘稳定性的方法； 3．掌握保证腹板稳定的方法； 4．了解加劲肋构造和截面尺寸。
Mx My f
bWx yWy
梁的整体稳定系数φb计算方法： 1.双轴对称工字型截面简支梁受纯弯曲荷载作用 2.单轴对称工字型截面 3. Фb>0.6的情况
式中:
b
4320 Ah
2yWx
1 ( yt1 )2 235
4.4h f y
——梁在侧向支承点间对截面弱轴(y轴)的长 细比； ——受压翼缘的自由长度； ——梁的毛截面对y轴的截面回转半径； ——梁的毛截面面积； ——梁的截面高度和受压翼缘厚度。
(a)有刚性铺板；(b)无刚性铺板 1一横向平面支撑；2一纵向平面支撑；3一柱间垂直支撑；
4一主梁间垂直支撑；5一次梁；6一主梁
b bf t1
b
0
t1
h t
w
h
t
t
w
w
b
t1
建筑钢结构设计(共计2部分共计933)部分2精品PPT课件
高层钢结构的特点
• 结构体系的特点
– 结构体系：抗重力系统+抗水平侧力系统； – 为确保结构整体工作，需设置水平刚性楼板； – 柱脚应与基础可靠嵌固；
二、高层钢结构体系
高层钢结构体系
• 框架结构体系（梁、柱刚接）：
– 包括各层楼盖平面内梁格系统和竖直平面内梁、 柱组成的平面刚接框架体系；
– 结构体系的整体性取决于梁、柱的刚度、强度 以及节点刚接构造的可靠性；
– 适用高度50-80层
三、高层钢结构的布置
高层钢结构的布置
• 结构平面布置
– 建筑平面及体型宜简单规则：力求抗侧力中心 与水平荷载中心重合，减小结构扭转效应；建 筑开间、进深应尽量统一，减少构件规格，便 于制作和安装。
– 平面不规则的结构包括：任意一层结构偏心率 大于0.15；结构平面形状有凹角，凹角部分两 个方向的长度都超过建筑物尺寸的25%；楼面 不连续或有刚度突变，如开洞面积超过该层总 面积的50%；抗侧力构件不平行也不对称于抗 侧力体系的主轴。
高层钢结构的布置
• 结构竖向布置
– 高层钢结构竖向布置应力求结构刚度和质量均 匀，规则。
– 竖向布置不规则的情况包括：楼层刚度小于相 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，轻 屋盖除外；立面收进部分尺寸较大时；竖向抗 侧力构件不连续；任一楼层抗侧力构件总抗剪 承载力小于相邻上层的80%。
高层钢结构体系
• 钢-混凝土组合结构体系
– 钢外框架-钢筋混凝土核心筒体系 – 钢筋混凝土外框筒-钢架-钢筋混凝土核心筒体系
– 钢筋混凝土核心筒承受全部侧向荷载，钢外框 架仅承受竖向荷载
– 优点：钢外框架不承受水平荷载，节点构造简 单，跨度大，建筑布置方便灵活；缺点：核心 筒布置不灵活，侧向刚度不够大；
房屋钢结构 ppt课件
（1）设计领域：
第一、建筑设计与结构设计一体化，原来的设计都是先 建筑设计后结构设计，而钢结构建筑由于其特殊的材料 和先进的设计软件，得以使设计程序实现建筑结构设计 一体化 ；
第二、围护系统和主体结构设计一体化，原来分为两个 阶段，现在是同时设计一次完成。
第三、配件系统与整体建筑系统设计一体化，因而基本 可以保证安装结束的时候，地上没有多余的配件。
42
（3）制造领域
这是钢结构建安企业与传统建安企业产生最大不同的地 方，钢结构企业能不能盈利？在于你的产品如何体现出 标准化、装配式的特点，如何保证质量体现精确施工快 速装配的特点，这是我国建筑钢结构大力发展的瓶颈。
我国钢结构制造有非常好的机悈工业多年打下的基础，
但这仅指共性的东西，既然钢结构建筑是通过机械工业
2）在牌号组成表示方法中，“Z”和“TZ”符号可予以省 略。
3）行业标准Y8 4104-2000规定，高层建筑结构用钢板 的牌号表示为Q345GJC,它ppt课是件 由以下四部分按顺序组成47 ：
③代表高层建筑的汉语拼音字母“GJ”；④质量等级符 号“C, D, E”,对于厚度方向性能钢板，则在质量等级符 号之前加上厚度方向性能级别“Z15、Z25、Z35”，如 Q345GJZ15C。
与钢结构的迅速发展形成鲜明对照的是人才培养的严重
滞后。 土木工程课程设置中，钢结构课时少，局限于
一些基本理论的讲授，相应的教师和科研人员也少；同
样设计单位和施工单位钢结构的设计和施工人员缺乏钢
结构工程经验，不熟悉基本理论和现行规范的要求。
ppt课件
40
钢结构作为一个行业的发展趋势，主要集中在以下领域： （1）设计领域；（2）配套技术领域；（3）制造领域。
钢结构全套PPT教学课件
防腐防火处理效果评价
厚度检测
使用涂层测厚仪检测防腐防火 涂层的厚度，确保满足设计要 求。
耐腐蚀性测试
通过盐雾试验、湿热试验等模 拟环境测试方法，评估防腐处 理效果。
外观检查
观察防腐防火处理后的钢结构 表面是否平整、无气泡、无裂 纹等缺陷。
附着力测试
采用划格法或拉开法等测试方 法，检测防腐防火涂层与钢结 构基材的附着力。
结构分析与计算方法
结构分析方法
弹性力学方法、塑性力学方法、有限 元方法等。
计算内容
计算软件
SAP2000、ANSYS、ABAQUS等通 用有限元软件，以及专用钢结构分析 软件如Midas/Gen、3D3S等。
内力分析、变形计算、稳定性验算、 疲劳分析等。
构造措施与节点设计
01
02
03
构造措施
保证结构整体性和稳定性 的措施，如设置支撑、加 强刚度等。
认真阅读图纸，了解钢结构的构 造、节点形式和安装要求，掌握 相关技术标准和验收规范。
制定施工方案
根据工程特点和现场条件，制定 切实可行的施工方案，包括安装 顺序、吊装方法、安全措施等。
材料和设备准备
按照图纸要求，准备好所需的钢 材、连接件、紧固件等材料，以 及吊装设备、焊接设备、测量工 具等。
现场拼装和吊装技术
前景展望
随着城市化进程的加快和建筑业的持续发展，钢结构将在未来建筑领域中发挥更 加重要的作用。同时，随着新材料和新技术的不断涌现，钢结构的应用范围将进 一步扩大，市场前景广阔。
02 钢结构设计原理 与方法
设计基本原则与规范要求
设计基本原则
确保结构安全、适用、经济、美观；符合现行国家规范和行 业标准；考虑施工便利性和可持续性。
多层及高层房屋钢结构设计ppt课件
b :压型钢板的波距
AP: 压型钢板波距内的截面面积 hc :压型钢板顶面以上混凝土厚度 f : 压型钢板钢材的抗拉强度设计值
0.8:考虑到起受拉钢筋作用的压型钢板没有混凝土保护层，以 及中和轴附近材料强度发挥不充分等因素 。
5
梁系的构成
梁系
用于矩形平面
常见的次梁布置：
用于正方形平面
等跨等间距次梁
等跨不等间距次梁(中间设走 6
2～梁3m）系布置时考虑的因素
主梁应与竖向抗侧力构件直接 相连；（充分发挥整体空间作 用）
竖向构件纵横两个方向均应有 主梁与之相连，以保证两个方 向的长细比不致相差悬殊；
7
主次梁连接（一）
影响到整个结构的性能； 影响到施工进程； 影响到建筑的经济效益。
3
楼盖结构的方案选 择原则
满足建筑设计要求 较小自重 便于施工 有足够的整体刚度
多、高层建筑的楼盖结构组成
楼板 梁系
固定作用、传递水平剪力作用
4
用于多、高层建筑的楼板
现浇钢筋混凝土 楼板
26
组合板正截面抗弯承载力验算（1）
验算公式
AP f ≤fcmhcb时， M≤0.8fcm xbyP x AP f / fcmb yP h0 x / 2
x :组合板受压区高度
x>0.55h0时，取x=0.55h0 h0 :组合板有效高度 yp:压型钢板截面应力合力至混凝土
受压区截面应力合力的距离
弯曲简支板；
2) 负 弯 矩 计 算 的 力 学 模 型 : 单 向
弯曲固支板。
板厚超过100mm时
1） 0.5<λe<2.0参μ =数时(Ixλ／e ＝：Iyμ)1l/x4双／（l异y,向向性弯系数曲） 板；
AP: 压型钢板波距内的截面面积 hc :压型钢板顶面以上混凝土厚度 f : 压型钢板钢材的抗拉强度设计值
0.8:考虑到起受拉钢筋作用的压型钢板没有混凝土保护层，以 及中和轴附近材料强度发挥不充分等因素 。
5
梁系的构成
梁系
用于矩形平面
常见的次梁布置：
用于正方形平面
等跨等间距次梁
等跨不等间距次梁(中间设走 6
2～梁3m）系布置时考虑的因素
主梁应与竖向抗侧力构件直接 相连；（充分发挥整体空间作 用）
竖向构件纵横两个方向均应有 主梁与之相连，以保证两个方 向的长细比不致相差悬殊；
7
主次梁连接（一）
影响到整个结构的性能； 影响到施工进程； 影响到建筑的经济效益。
3
楼盖结构的方案选 择原则
满足建筑设计要求 较小自重 便于施工 有足够的整体刚度
多、高层建筑的楼盖结构组成
楼板 梁系
固定作用、传递水平剪力作用
4
用于多、高层建筑的楼板
现浇钢筋混凝土 楼板
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组合板正截面抗弯承载力验算（1）
验算公式
AP f ≤fcmhcb时， M≤0.8fcm xbyP x AP f / fcmb yP h0 x / 2
x :组合板受压区高度
x>0.55h0时，取x=0.55h0 h0 :组合板有效高度 yp:压型钢板截面应力合力至混凝土
受压区截面应力合力的距离
弯曲简支板；
2) 负 弯 矩 计 算 的 力 学 模 型 : 单 向
弯曲固支板。
板厚超过100mm时
1） 0.5<λe<2.0参μ =数时(Ixλ／e ＝：Iyμ)1l/x4双／（l异y,向向性弯系数曲） 板；
钢结构设计ppt课件
1.2.1、“高钢规程”的规定
1、适用高度
“高钢规定”对非抗震设防和设防烈度为6度至 9度的乙类和丙类高层建筑，按照所采用的结 构类型和结构体系，规定了下表适用高度。
精选课件
6
2、建筑高宽比限值
精选课件
7
1.2.2、“抗震规范”（GB 50011－ 2001）的规定
1、适用高度
高层民用建筑钢结构各种类型的最大适用高度 应符合规范规定。对平面和竖向不规则或建造 于Ⅳ类场地的钢结构，其高度应适当降低。
6～8度时 120235fay
9度时
100235fay
精选课件
50
5.3.2、梁的板件宽厚比限制
➢ 不超过12层钢框架的梁板件的宽厚比限值
抗震设防烈度
7度
8度
9度
工字形截面和箱形
11
10
9
截面翼缘外伸部分
箱形截面翼缘在两
36
32
30
腹板间的部分
工字形截面和箱形 截面腹板
Nb Af0.3785~12N0b Af80~11N0b Af70~10N0b Af
对于多层框架结构可忽略柱轴向变形产生的层 间位移。对高层框架虽不能忽略此变形，但由 梁柱构件变形产生的层间位移是主要的，它构 成的水平变形曲线属剪切型。 由于柱脚处无水平位移，且底部作用剪力最大， 最大的层间位移常位于底层或下部几层，顶部 较小。
精选课件
25
精选课件
26
在水平荷载作用下，框架节点因腹板较薄，节点域将产生 较大的剪切变形（图1-17），从而使框架侧移增大10%至20% （“高钢规程”规定，应计入其影响）；对内力的影响在10% 以内（可不计其影响）。
精选课件
4
1、适用高度
“高钢规定”对非抗震设防和设防烈度为6度至 9度的乙类和丙类高层建筑，按照所采用的结 构类型和结构体系，规定了下表适用高度。
精选课件
6
2、建筑高宽比限值
精选课件
7
1.2.2、“抗震规范”（GB 50011－ 2001）的规定
1、适用高度
高层民用建筑钢结构各种类型的最大适用高度 应符合规范规定。对平面和竖向不规则或建造 于Ⅳ类场地的钢结构，其高度应适当降低。
6～8度时 120235fay
9度时
100235fay
精选课件
50
5.3.2、梁的板件宽厚比限制
➢ 不超过12层钢框架的梁板件的宽厚比限值
抗震设防烈度
7度
8度
9度
工字形截面和箱形
11
10
9
截面翼缘外伸部分
箱形截面翼缘在两
36
32
30
腹板间的部分
工字形截面和箱形 截面腹板
Nb Af0.3785~12N0b Af80~11N0b Af70~10N0b Af
对于多层框架结构可忽略柱轴向变形产生的层 间位移。对高层框架虽不能忽略此变形，但由 梁柱构件变形产生的层间位移是主要的，它构 成的水平变形曲线属剪切型。 由于柱脚处无水平位移，且底部作用剪力最大， 最大的层间位移常位于底层或下部几层，顶部 较小。
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25
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26
在水平荷载作用下，框架节点因腹板较薄，节点域将产生 较大的剪切变形（图1-17），从而使框架侧移增大10%至20% （“高钢规程”规定，应计入其影响）；对内力的影响在10% 以内（可不计其影响）。
精选课件
4
高层建筑钢结构PPT课件
❖ 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
❖ 绿色环保、可持续发展 ❖ 15层以上的高层钢结构造价可达到与混凝土持平，
综合造价可超过混凝土
18.04.2020
精品课件
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高层建筑钢结构
1.3 高层钢结构体系介绍
❖全钢结构体系
➢ 平面框架
15～30层
Empire state building
18.04.2020
精品课件
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高层建筑钢结构
➢ 繁荣期 1945年二次大战后，高层 在美欧等西方国家快速发 展，其中以美国最具代表 性
芝加哥Sears大厦，109层 443米，用钢量161Kg/m2， 1974年建成。Sears Tower 成束筒体系。
➢ 平面框架-支撑结构
40～60层
➢ 等效筒体结构
50～65层
➢ 高效筒体结构
65～110层
(框筒、筒中筒、成束筒)
➢ 巨型结构
65～110层以上
(巨型框架、巨型桁架、巨型悬挂、巨型分离式)
18.04.2020
精品课件
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高层建筑钢结构
筒体结构
框架支撑或 部分筒体 框架剪力墙 框架结构
18.04.2020
不同结构精体品课系件 的对比
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高层建筑钢结构
❖混合结构体系
➢ 钢筋砼内筒＋外围钢框架 ➢ 钢筋砼剪力墙＋钢框架 ➢ 钢管砼结构 ➢ 钢骨砼结构
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精品课件
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高层建筑钢结构
1.4 高层钢结构在国内外的发展
1）国外的发展
➢ 形成期 西方工业革命时期，铁钢开始用于建筑 1872年法国巴黎Menier巧克力厂采用了钢框架结构
高层建筑结构设计ppt课件
四、主要参考文献
1.建筑结构荷载规范（GB 50009-2012） 2.高层建筑混凝土结构技术规程(JGJ 3-2010) 3.建筑抗震设计规范(GB 50011-2010) 4.混凝土结构设计规范（GB 50010-2010） 5.现行地基与桩基设计规范 6.赵西安，《现代高层建筑结构设计》，1999年 7.沈蒲生，《高层建筑结构设计》，2006 8.傅学怡，《实用高层建筑结构设计》，2010年
高层建筑结构设计 Design of Tall Building Structures
高层建筑结构设计
绪论
一、本课程讲授的主要内容
高层建筑的一般知识 高层建筑结构的体系与布置 高层建筑结构的荷载与设计要求 框架结构的计算 剪力墙的计算 框架—剪力墙结构的内力和位移计算 扭转近似计算
Page *
高层建筑结构设计
深圳平安国际金融中心 PingAn International Finance Center
“平安国际金融中心”共115层，1～8层为裙房，用作商业，8～115层是办公区。带外伸臂的混合结构。本工程于2011年11月15日动工，工期4～5年，计划于2016年3月竣工。 设计高度为塔顶646米，屋面588米，该中心将成为深圳市标志性建筑物。
图2-2 框架结构示例
高层建筑结构设计
Page *
2、类别: ①整体式框架——整体现浇； ②装配式框架——构件预制； ③装配整体式框架——部分现浇、部分预制（采用叠合梁）。 3、承重分类： ①横向框架承重； ②纵向框架承重； ③纵横向框架承重。
高层建筑结构设计
框架结构； 剪力墙结构； 框架剪力墙结构； 筒体结构。 各有不同的适用的高度和优缺点。
高层建筑结构设计
1.建筑结构荷载规范（GB 50009-2012） 2.高层建筑混凝土结构技术规程(JGJ 3-2010) 3.建筑抗震设计规范(GB 50011-2010) 4.混凝土结构设计规范（GB 50010-2010） 5.现行地基与桩基设计规范 6.赵西安，《现代高层建筑结构设计》，1999年 7.沈蒲生，《高层建筑结构设计》，2006 8.傅学怡，《实用高层建筑结构设计》，2010年
高层建筑结构设计 Design of Tall Building Structures
高层建筑结构设计
绪论
一、本课程讲授的主要内容
高层建筑的一般知识 高层建筑结构的体系与布置 高层建筑结构的荷载与设计要求 框架结构的计算 剪力墙的计算 框架—剪力墙结构的内力和位移计算 扭转近似计算
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高层建筑结构设计
深圳平安国际金融中心 PingAn International Finance Center
“平安国际金融中心”共115层，1～8层为裙房，用作商业，8～115层是办公区。带外伸臂的混合结构。本工程于2011年11月15日动工，工期4～5年，计划于2016年3月竣工。 设计高度为塔顶646米，屋面588米，该中心将成为深圳市标志性建筑物。
图2-2 框架结构示例
高层建筑结构设计
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2、类别: ①整体式框架——整体现浇； ②装配式框架——构件预制； ③装配整体式框架——部分现浇、部分预制（采用叠合梁）。 3、承重分类： ①横向框架承重； ②纵向框架承重； ③纵横向框架承重。
高层建筑结构设计
框架结构； 剪力墙结构； 框架剪力墙结构； 筒体结构。 各有不同的适用的高度和优缺点。
高层建筑结构设计
钢结构设计课件ppt
将结构离散为有限个小的单元，通过计算这些单元的力学行为
来预测整体结构的力学性能。
直接分析法
02
直接对整体结构进行分析，无需离散化，适用于大型复杂结构
的快速近似分析。
边界元法
03
基于边界积分方程的数值方法，适用于求解边界问题，减少未
知数和计算量。
结构体系与布置
框架结构
由梁和柱组成的结构体系 ，具有较好的承载能力和 空间灵活性。
预紧力控制
防腐处理
对高强螺栓进行预紧力控制，保证节点连 接的紧密性和稳定性。
对螺栓进行防腐处理，提高节点的耐久性 和安全性。
板梁拼接节点设计
拼接方式选择
根据板梁的截面形式和承载要求选择合适的 拼接方式，如对接、搭接等。
拼接缝处理
对拼接缝进行合理处理，减小拼接缝对节点 承载能力的影响。
拼接材料选择
选择合适的拼接材料，如钢板、角钢等，确 保节点的承载能力和稳定性。
感谢您的观看
THANKS
根据地震危险性评估结果，采取相应 的抗震设防标准。
抗震构造措施与节点设计
合理选择节点连接方式，如焊接、螺栓连接等，确保节点具有足够的承载力和延性 。
加强节点构造，如增加加劲肋、设置抗剪键等，以提高节点的抗剪切和抗弯能力。
对关键部位进行加强，如增加支撑、设置斜拉索等，以提高结构的整体稳定性和抗 震性能。
焊接顺序
制定合理的焊接顺序，减小焊接变形 和残余应力对节点的影响。
焊缝质量检测
进行焊缝质量检测，确保焊缝无缺陷 ，满足结构安全要求。
螺栓连接节点设计
螺栓类型选择
螺栓布置
根据节点的承载要求和施工条件选择合适 的螺栓类型，如高强螺栓、普通螺栓等。
《钢结构房屋》课件
特点
钢结构房屋具有自重轻、强度高、抗 震性能好、施工速度快、绿色环保等 优点，广泛应用于工业、商业、民用 等领域。
钢结构房屋的应用领域
工业厂房
民用住宅
由于钢结构厂房具有较大的跨度和高 度，适合用于大型工业厂房的建设。
随着钢结构技术的发展，越来越多的 民用住宅也开始采用钢结构体系，具 有建造速度快、节能环保等优点。
行详细分析。
结构优化设计
根据分析结果，对结构 进行优化设计，提高结
构效率。
结构抗震设计
考虑地震因素，采取抗 震措施，提高结构抗震
性能。
节点设计
01
02
03Leabharlann 04节点分类根据连接方式，将节点分为焊 接、螺栓连接、铆钉连接等类
型。
节点设计原则
确保节点安全、可靠、经济、 易于施工。
节点构造要求
根据不同连接方式，制定相应 的节点构造要求。
常见的钢结构房屋加固方法包括增加 支撑结构、焊接加强板、更换损坏的 连接件等。应根据具体情况选择合适 的加固方法，并确保加固施工符合相 关规范和标准。
案例分析
可以列举一些典型的钢结构房屋加固 案例，分析原因、加固方案和实施效 果等。这些案例可以为其他钢结构房 屋的加固提供参考和借鉴。
04
CATALOGUE
总结词
总结案例分析中的关键点，提出对未来钢结构房屋发展的 启示。
要点二
详细描述
在总结国内外知名钢结构房屋项目和抗震性能优越的钢结 构房屋案例的基础上，提出对未来钢结构房屋发展的启示 ，如加强技术创新、提高施工质量、推广绿色建筑等方面 ，以推动钢结构房屋的可持续发展。
THANKS
感谢观看
挑战与机遇
面对激烈的市场竞争和不断变化的市场需求，钢结构房屋企业需要不断创新、提高产品 质量和服务水平，抓住机遇，迎接挑战。
钢结构房屋具有自重轻、强度高、抗 震性能好、施工速度快、绿色环保等 优点，广泛应用于工业、商业、民用 等领域。
钢结构房屋的应用领域
工业厂房
民用住宅
由于钢结构厂房具有较大的跨度和高 度，适合用于大型工业厂房的建设。
随着钢结构技术的发展，越来越多的 民用住宅也开始采用钢结构体系，具 有建造速度快、节能环保等优点。
行详细分析。
结构优化设计
根据分析结果，对结构 进行优化设计，提高结
构效率。
结构抗震设计
考虑地震因素，采取抗 震措施，提高结构抗震
性能。
节点设计
01
02
03Leabharlann 04节点分类根据连接方式，将节点分为焊 接、螺栓连接、铆钉连接等类
型。
节点设计原则
确保节点安全、可靠、经济、 易于施工。
节点构造要求
根据不同连接方式，制定相应 的节点构造要求。
常见的钢结构房屋加固方法包括增加 支撑结构、焊接加强板、更换损坏的 连接件等。应根据具体情况选择合适 的加固方法，并确保加固施工符合相 关规范和标准。
案例分析
可以列举一些典型的钢结构房屋加固 案例，分析原因、加固方案和实施效 果等。这些案例可以为其他钢结构房 屋的加固提供参考和借鉴。
04
CATALOGUE
总结词
总结案例分析中的关键点，提出对未来钢结构房屋发展的 启示。
要点二
详细描述
在总结国内外知名钢结构房屋项目和抗震性能优越的钢结 构房屋案例的基础上，提出对未来钢结构房屋发展的启示 ，如加强技术创新、提高施工质量、推广绿色建筑等方面 ，以推动钢结构房屋的可持续发展。
THANKS
感谢观看
挑战与机遇
面对激烈的市场竞争和不断变化的市场需求，钢结构房屋企业需要不断创新、提高产品 质量和服务水平，抓住机遇，迎接挑战。
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多层钢结构住宅的开发和建造已得到重视。
天津丽苑钢结构住宅
天
津
丽
苑
钢
结
构
住
宅
青岛即墨钢结构住宅 莱钢开发的青岛即墨钢结构住宅ห้องสมุดไป่ตู้
5.1 多、高层房屋结构的组成
本节内容 5.1.1 多、高层房屋结构的类别 5.1.2 结构布置提要
结构类型
常见类型：框架结构、框剪结构、筒体结构
框架结构
最早用于高层建筑 柱距宜控制在6～9m范围内 次梁间距一般以3～4m为宜
多层结构房屋
❖ 单纯采用框架结构或斜撑(或 剪力墙)体系；
1）框架体系： 未必所有的梁柱都刚性连接
2）斜撑体系： 少数柱之间设斜撑
（梁柱连接可做成铰接） ❖ 少数柱参与抗侧力体系； ❖ 梁柱刚性连接构造复杂，应
该尽量少用； ❖ 抗侧力体系也可混合使用。
楼盖
墙板
梁 柱 支撑
多层多跨框架的组成
多层房屋的抗侧力结构
结构及受力特点： 1）内部设置剪力墙式的内筒，与及其他竖向构件
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（竖直方向）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。
第 5 章 多层及高层房屋结构
5.1 多、高层房屋结构的组成 5.2 楼盖的布置方案和设计 5.3 柱和支撑的设计 5.4 多、高层房屋结构的分析
和设计计算
多、高层钢结构的认识
多层和高层房屋建筑之间无严格的界线；
大致可以12层(高度约40m)为界；
主要优点:
重量轻
抗震性能好
工业化程度高 施工周期短 环保效果好
260
180
180
100
70
180
150
70
芯筒体系
亦称悬挂结构； 打破了密柱深梁对建筑设计的
桎梏；
实现优势互补（充分发挥钢结 构抗拉强度高和钢筋混凝土结 构抗压性能好的优势）；
通常设置一些称为帽桁架和腰 桁架的水平桁架。
支撑框筒结构或桁架筒体结构
支撑系统覆盖了整 个建筑物表面；
是较框筒结构更为 优越的抗侧力体系。
个互相垂直的主轴。
防震逢设置问题
❖ 防震逢设置不当而导致高层建筑在地震时相互碰 撞的破坏后果是严重的；
❖ 高层建筑在发生地震时具有很大的侧向位移，防 震缝的合理设置是困难的；
❖ 因此高层建筑一般不宜设置防震缝； ❖ 高层钢结构建筑，一般也无须设置温度缝； ❖ 地震区的多高层建筑，应当建立精细的力学模型，
➢ 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
筒体
密柱深梁的钢结构筒体 钢筋混凝土筒体(常作为内筒出现)
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
任一层的偏心率大于0.15时， 称为平面不规则结构。
平面不规则结构
➢ 任一层的偏心率大于0.15时； ➢ 结构平面形状有凹角，凹角的伸出部分在一个方
向的尺度，超过该方向建筑总尺寸的25％； ➢ 楼面不连续或刚度突变，包括开洞面积超过该层
总面积的50％； ➢ 抗水平力构件既不平行又不对称于侧力体系的两
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）
结构种类
结构体系
非抗震设防
抗震设防烈度
6, 7
8
9
框架
110
钢结构 框架-支撑（剪力墙板） 260
各类筒体
360
钢框架-混凝土剪力墙
有混凝土剪力 钢框架-混凝土核心筒
220
墙的钢结构
钢框筒-混凝土核心筒
220
110
90
50
220
200
140
300
框剪结构的特点
用于地震区时，具有双重设防的优点 可用于不超过40～60层的高层建筑
钢筋混凝土结构:需采取构造措施 剪力墙：
钢板结构 (8～9mm厚钢板) 研究表明， 在侧向刚度相同时，钢板剪 力墙的框剪结构比框架结构 用钢量少。
框筒结构
❖框筒结构是筒体结构的一种结构布置（筒中筒） ❖适用的建筑高度可超过90层（因横向刚度较大）
需抗震设防时平面尺寸关系
平面的长宽比
L/B
L / Bmax
≤5
≤4
凹凸部分的长宽比
l/b
l '/ Bmax
≤1.5
≥1
大洞口宽度比 B ' / Bmax ≤0.5
抗侧力构件设置部位
❖ 抗侧力构件布置状况→水平荷载下出现扭转? 1)抗侧力刚度中心应和水平合力线尽量接近； 2)度量抗侧力构件布置状况的力学参量: 偏心率
框架结构的主要优点:
平面布置较灵活 刚度分布均匀 延性较大 自振周期较长 对地震作用不敏感
框剪结构
❖ 框架结构上设置适当的支撑或剪力墙
❖ 亦可二者皆设置
侧向位移模式
在侧向荷载的作用下， 纯框架结构： 剪切变形模式 抗剪结构： 弯曲变形模式 二者组合（框剪结构）： 显著减少了纯框架结构的侧向位移
作较精确的地震分析，并采取相应的措施提高其 薄弱部位和构件的抗震能力。
结构竖向布置
使结构各层的抗侧力刚度中心与水平合力中心接 近重合；
各层的刚度中心应接近在同一竖直线上； 要强调建筑开间、进深的尽量统一； 多高层房屋的横向刚度、风振加速度还和其高宽
比有关，其限值为：
设防烈度 6， 7
8
9
最大高宽比 6.5
6.0
5.5
竖向布置的不规则结构
楼层刚度小于其相邻上层刚度的70%，且连续 三层总的刚度降代超过50%
相邻楼层质量之比超过1.5
立面收进尺寸的比例为L1/L < 0.75
竖向抗侧力构件不连续 任一楼层抗侧力构件的总剪承载力
小于其相邻上层的80％
框筒结构布置时的注意事项
框筒结构高宽比不宜小于4；（更好地发挥框筒的立 体作用）
5.1.2 结构布置提要
❖多层房屋应首选由光滑曲线构成的平面形式； (为了减少风压作用) ❖尽可能地采用中心对称或双轴对称的平面形式； (以减小或避免在风荷载作用下的扭转振动) ❖避免以狭长形作平面形式； (因风荷载作用会产生严重的剪切滞后现象) ❖框筒结构采用矩形平面形式时，应控制其平面 长度比小于1.5；（不满足时，宜采用束筒结构） ❖需抗震设防时平面尺寸关系应符合要求。