高层建筑钢结构讲.ppt
高层建筑钢结构,内容,第五部分 高层建筑钢结构 抗侧力体系（一）,高层建筑钢结构,抗重力体系,结构体系,抗侧力体系,竖向重力,水平力,抵抗,抵抗,高度大,抗侧力体系,结构体系的主要部分,抗侧力体系,分类,基本组成单元,各类抗侧力体系,水平变形特点,实例,做法,应用范围,一、抗侧力体系基本单元,基本组成单元,支撑桁架,钢框架,筒,高层建筑钢结构（包括钢砼组合结构）,钢框架,支撑桁架,筒,支撑桁架+框架,密柱深梁,钢砼剪力墙,（密柱深梁）,筒,(支撑桁架+框架),筒,(钢砼剪力墙),筒,钢框架 或 钢筒,基本单元的组合,基本单元的组合,基本单元的组合,基本单元的组合,基本单元的组合,基本单元的组合,抗侧力体系,抗侧力体系,二、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30层以内的高层建筑,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,由柱弯曲剪切变形引起,层间水平位移,由梁引起,框架弯曲变形引起,柱弯曲、剪切变形引起层间位移 i c,梁弯曲、剪切变形引起层间位移 i g,框架弯曲变形引起,i f,相对较小,梁、柱,抗弯、抗剪刚度较小,抗轴向刚度较大,相对较大,相对较大,框架抗侧力刚度小，顶层位移大,3、实例,长富宫中心,北京 地上25层，地下2层,94m1987年建成,2层以下和地下室为型钢砼结构,以上全部为钢框架结构,结构钢材,(日本钢材),柱及主梁:SM50A,次梁及压型钢板:SS41,高强度螺栓:F10T,构件截面,焊接箱型截面,厚度 42 19,450 450,焊接H型截面,宽度200 250,梁高650,翼缘板厚度 32 19,腹板厚度 12,轧制H型钢,1.2mm压型钢板上浇混凝土楼板,压型钢板支承于跨度小于3m的钢梁上,层高,6.8 m,4.5 m,5.0 m,3.3 m,4.3 m,4.1 m,3.3 m,三、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,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,剪切形,弯曲形,3、分类（两种分类方法）,按支撑杆的设置方法,支撑杆一端位于梁柱节点，另一端与另一支撑杆相交于框架梁或节点上,支撑杆端点与梁柱节点之间（或）两支撑杆端点之间,耗能梁段,轴交支撑,轴交支撑特点,用于抗风或不太强的地震力,当有强震作用时，会有如下严重后果,A、地震反复作用下,两支撑杆会先后压屈,支撑抗侧力刚度降低,B、往复的地震作用,支撑斜杆会从受压的压屈状态,受拉的拉伸状态,支撑斜杆、节点、相邻构件中将产生很大附加应力,结构受冲击作用,C、地震反复作用下,两支撑杆会先后压屈后不能恢复（拉直）,偏交支撑,偏交支撑特点,用于地震烈度大的地区,A、存在一小段耗能梁段,B、地震作用时，耗能梁段先屈服，消耗地震能量，保护支撑杆,a、耗能梁段的受弯承载力大于受剪承载力,b、耗能梁段的设计剪力不超过剪力承载力的80%,c、提高支撑杆的受压承载力，使其至少应为耗 能梁段屈服时相应支撑轴力的1.6倍,d、塑性铰应出现在梁而不是柱上,按支撑桁架的设置位置,框架竖向支撑体系,加劲的框架竖向支撑体系,框架竖向支撑体系,框架竖向支撑体系,每层设置支撑,跨层设置支撑,每层设置,跨层设置,杆件、节点数量多，费用高，传力路线长,与上面相反，但杆件长,加拿大国家银行大厦,蒙特利尔 地上31层，地下7层,127.08m1983年建成,7层以下为钢砼结构,以上全部为钢框架竖向支撑体系,构件截面,焊接H型截面,厚度 50,760 760（最大）,W610,梁高610,W410,压型钢板肋高76mm,混凝土楼板140mm,梁高410,间距 3m,加劲的框架竖向支撑体系,在设置竖向支撑的基础上，在顶层和每隔15层左右，沿房屋两个方向全长设置横向的伸臂桁架,伸臂桁架,伸臂桁架,15层,设置伸臂桁架和腰桁架（帽桁架）,楼层,水平加强层,设备层或避难层,腰桁架（帽桁架）,外框架所有柱子均参与整体抗弯作用,加劲的框架竖向支撑体系,伸臂桁架的作用,相当于作用反弯矩,4、支撑的等效件 嵌入式墙板,支撑杆件易屈曲,支撑杆件截面尺寸大,为提高结构抗侧力刚度,原因,嵌入式墙板,嵌入式墙板,钢板剪力墙板,内藏钢板剪力墙墙板,带竖缝砼剪力墙墙板,钢板剪力墙板,采用厚钢板，四周通过高强度螺栓与梁柱相连,设防烈度大于等于7时，钢板两侧焊纵向或横向加劲肋,特点,内藏钢板剪力墙墙板,钢板支撑的基础上，外包钢砼,预制板仅在支撑的上下端节点处与钢框架相连,北京京城大厦,北京京城大厦,带竖缝砼剪力墙墙板,预制板，中间带竖缝,竖缝宽度10 mm，竖向长度为墙板净高的一半，缝间距为缝长一半,多遇地震，墙板处于弹性阶段，侧向刚度大,预制板仅与框架柱用高强度螺栓连接,罕遇地震，墙板处于弹塑性阶段而产生裂缝，起到抗震耗能的作用,5、工程实例,北京京广中心大厦,地上52层，地下3层,196m高，1990年建成,地下为钢骨砼框架和砼剪力墙，以上为钢框架支撑体系,结构钢材,(日本钢材),钢板厚小于等于40mm SM50A,轧制H型钢 SS41,钢板厚大于40mm SM50B,构件截面,箱型截面,厚度 80,850 850（最大）,焊接H截面,800 200 12 36（外围框架梁端）,800 300 12 25（中心框架梁端）,热轧及焊接H截面,350 350 36 36（最大）,支撑主要采用带竖缝的预制墙板，在层高较大的部分则采用钢支撑（1-6层，23层，38层）,竖向支撑布置,R1轴支撑布置,新锦江大酒店,地上43层，地下1层,152m高，上海,加劲的钢框架 竖向支撑体系,结构钢材,(美国钢材),A572/50级钢,抗拉强度 390N/mm2,屈服强度 350N/mm2,构件截面,箱型截面,700 700 80-20(6层以下),焊接H截面,700 300,500 500 80-20(6层以上),外围柱,500 500,中心柱,东京新宿行政大厦,地上54层，地下5层,223m高，1979年,加劲的钢框架 竖向支撑体系,构件截面,箱型截面,550 550 65-13,焊接H截面,H=700,概况,设置嵌入式钢砼预制墙板为支撑体系,
