多高层钢结构共52页

阿联酋 迪拜大厦 （在建） 据说世界第一
上
海
环 95层
球 金
高466
融 中
米
心 在建
二、高层建筑钢结构的特点
主要表现在:具有良好的综合经济效益和力学性能 (1)自重轻、强度高
采用钢结构承重骨架, 比钢筋混凝土结构轻1/3以上。 结构自重轻,可以减少运输和吊装费用,基础的负载也相 应减少,在地质条件较差地区,可以降低基础造价。
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。
§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。
钢板剪力墙 以厚约8～lOmm的钢板做成剪力墙,与钢框架组 合,起到刚性构件的作用。
4.框架-核心筒结构体系
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，形成框架-核心筒体系。 中心筒体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。钢与钢筋混凝土筒体结构的水平刚度 取决于核心筒的高宽比。
L
纵向柱列
横向柱列
纵向柱列
横向柱列
支撑的形式和布置
在水平力作用下, 支撑顶部将产 生很大的水平变位。此时可在顶 层设置帽桁架及在中间某层设置 腰桁架。帽桁架和腰桁架使外围 柱与核心抗剪结构共同工作, 可有 效减小结构的侧向变位, 刚度也有 很大提高。腰桁架的间距一般为 12-15层,腰桁架越密整个结构的 简体作用越强〈这种结构通常被 称为部分筒体结构体系),当仅设一 道腰桁架时, 最佳位置是在离建筑 顶端0.455H高度。
成
第四 西尔斯大楼
110层 高443米 美国芝加哥
第五 上海金茂大廈
88层 高420米 2019年落成
第六 国际金融中心大厦
（二期） 高416米 中国香港
第七 中信广场大厦
中国广州
第八 信兴广场大厦
中国深圳
第九 帝国大厦 高381米 美国纽约
第十 中央广场大厦
高374米 中国香港
世贸中心，高417米和415米，110层
§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
5.筒体结构
由内外两个筒体（筒中筒）或多个筒体结构（束筒 体系）组合而成，共同抵抗水平力，具有很好的空间 作用，适用于90层左右的钢结构建筑。
6.悬挂结构
三、结构设计的一般步骤
1.确定合理的结构形式和节点的连接（形式）方法； 2.选择结构和连接的材料并提出相应的技术性能指标； 3.维护结构的选择（从结构上考虑）； 4.构件的形式并初步估算截面尺寸； 5.荷载汇集及荷载组合； 6.地震作用计算； 7.结构变形及内力计算； 8.内力组合及构件截面验算； 9.连接的设计计算； 10.维护结构的设计计算； 11.基础设计； 12.其他。
钢筋混凝土剪力墙
刚度较大,地震时易发生应力集中,导致墙体产生 斜向大裂缝而脆性破坏。
钢筋混凝土带缝剪力墙
即在钢筋混凝土墙体中按一定间距设置框架结构
剪 力 墙
竖缝。这样墙体成了许多并列的壁柱, 在风载和 小震下处于弹性阶段, 确保结构的使用功能。在
强震时进入塑性阶段, 能吸收大量地震能量, 各
壁柱继续保持其承载能力, 以防止建筑物倒塌。
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。
(2)抗震性能好 钢材的弹塑性性能好, 地震作用下具有良好的延性。
自重轻也显著减少地震作用,一般可减少40%左右
(3)有效使用面积高 构件断面小,所占面积小；同时还可适当降低建筑层
高。与同类钢筋混凝土高层结构相比,可相应增加建筑 使用面积约4%。
(4)建造速度快 构件制造工厂化，现场安装，现场施工作业面宽敞。
3. 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，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至60层的 高层钢结构。当钢筋混凝土墙沿 服务性面积（如楼梯间、电梯间 和卫生间）周围设置，就形成框 架多筒体结构体系。这种结构体 系在各个方向都具有较大的抗侧 力刚度，成为主要的抗侧力构件， 承担大部分水平荷载，钢框架主 要承受竖向荷载。
可实施平行立体交叉作业。与同类钢筋混凝土高层结构 相比. 一般可缩短建设周期约1/4～1/3。
(5)防火性能差 无耐火防护的钢构件,其平均耐火时限约15min左右,
明显低于混凝土结构。故有防火要求时，构件表Байду номын сангаас必 须用专门的防火涂料防护,以满足防火规范的要求。
三、多高层建筑钢结构体系
1.框架结构
特点：平面布置灵活，可为提供较大的室内空间， 结构各部分刚度比较均匀。框架横结构有较大的延性，