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1、设计设计钢结构钢结构第九章第九章 多、高层房屋结构多、高层房屋结构设计设计钢结构钢结构第九章第九章 多、高层房屋结构多、高层房屋结构本章目录本章目录基本要求基本要求9.1 9.1 概述概述9.2 9.2 高层钢结构的计算特点高层钢结构的计算特点9.3 9.3 压型钢板组合楼（屋压型钢板组合楼（屋) )盖结构盖结构9.4 9.4 构件及连接的设计特点构件及连接的设计特点1 1了解多、高层钢结构的结构体系和特点及组了解多、高层钢结构的结构体系和特点及组合楼盖的设计。合楼盖的设计。2 2掌握高层钢结构的设计。掌握高层钢结构的设计。设计设计钢结构钢结构第九章第九章 多、高层房屋结构多、高层房屋结构第节
2、第节 概述概述1. 1. 多、高层钢结构的特点多、高层钢结构的特点2. 2. 高层建筑钢结构的结构体系高层建筑钢结构的结构体系1 .1 .了解多、高层钢结构的特点了解多、高层钢结构的特点2 .2 .了解常用的高层建筑钢结构的结构体系了解常用的高层建筑钢结构的结构体系本节目录本节目录基本要求基本要求设计设计钢结构钢结构第九章第九章 多、高层房屋结构多、高层房屋结构9.1.1 9.1.1 多、高层钢结构的特点多、高层钢结构的特点 世界上第一幢高层钢结构是美国芝加哥的家庭保险公司世界上第一幢高层钢结构是美国芝加哥的家庭保险公司大楼大楼(10(10层，高层，高5555m) )，建于，建于1884188
3、4年。年。 2020世纪开始，钢结构高层建筑在美国大量建成，最具代世纪开始，钢结构高层建筑在美国大量建成，最具代表性的有：表性的有： l02l02层、高层、高381381m的纽约帝国大厦的纽约帝国大厦( (图图9.1.1)9.1.1) 110 110层、高层、高411411m的世界贸易中心的世界贸易中心 目前世界上最高的钢结构建筑为目前世界上最高的钢结构建筑为110110层、高层、高443443m的芝加哥的芝加哥西尔斯大厦西尔斯大厦( (图图9.1.2)9.1.2)。设计设计钢结构钢结构第九章第九章 多、高层房屋结构多、高层房屋结构图图9.1.1图图9.1.2设计设计钢结构钢结构第九章第九章
4、多、高层房屋结构多、高层房屋结构 我国现代高层建筑钢结构自我国现代高层建筑钢结构自8080年代中期起步，第一幢高层年代中期起步，第一幢高层建筑钢结构为建筑钢结构为4343层、高层、高165165m的深圳发展中心大厦（图）。此后，的深圳发展中心大厦（图）。此后，较具代表性有：较具代表性有： 4444层、高层、高144144m的上海希尔顿饭店的上海希尔顿饭店 60 60层、高层、高208208m的北京京广中心的北京京广中心 8181层、高层、高325325m的深圳地王大厦（图）的深圳地王大厦（图） 8888层、高层、高m的金茂大厦的金茂大厦 19981998年底，我国颁布年底，我国颁布高层民用建筑
5、钢结构技术规程高层民用建筑钢结构技术规程（JGJ99999898）。）。设计设计钢结构钢结构第九章第九章 多、高层房屋结构多、高层房屋结构图图9.1.3图图9.1.4设计设计钢结构钢结构第九章第九章 多、高层房屋结构多、高层房屋结构图图9.1.5 钢结构住宅钢结构住宅设计设计钢结构钢结构第九章第九章 多、高层房屋结构多、高层房屋结构高层钢结构建筑的高层钢结构建筑的特点特点主要表现在：主要表现在： (1)(1)自重轻自重轻 (2)(2)抗震性能好抗震性能好 (3)(3)有效使用面积高有效使用面积高 (4)(4)建造速度快建造速度快 (5)(5)防火性能差防火性能差 设计设计钢结构钢结构第九章第九
6、章 多、高层房屋结构多、高层房屋结构9.1.2 9.1.2 高层建筑钢结构的结构体系高层建筑钢结构的结构体系 常用的高层建筑钢结构的常用的高层建筑钢结构的结构体系结构体系主要有：主要有： 框架结构体系框架结构体系 框架框架剪力墙结构体系剪力墙结构体系 框架框架支撑结构体系支撑结构体系 框架框架核心筒结构体系及筒体体系核心筒结构体系及筒体体系设计设计钢结构钢结构第九章第九章 多、高层房屋结构多、高层房屋结构 (1)(1)框架结构体系框架结构体系 纯框架结构一般适用于层数纯框架结构一般适用于层数3030的高的高层钢结构，如图。层钢结构，如图。 框架结构的平面布置灵活，可为建框架结构的平面布置灵活，
7、可为建筑提供较大的室内空间，且结构各部分筑提供较大的室内空间，且结构各部分刚度比较均匀。框架结构有较大延性，刚度比较均匀。框架结构有较大延性，自震周期较长，因而对地震作用不敏感，自震周期较长，因而对地震作用不敏感，抗震性能好。但框架结构的侧向刚度小，抗震性能好。但框架结构的侧向刚度小，由于侧向位移大，易引起非结构构件的由于侧向位移大，易引起非结构构件的破坏。破坏。图图9.1.5设计设计钢结构钢结构第九章第九章 多、高层房屋结构多、高层房屋结构 (2)(2)框架框架剪力墙结构体系剪力墙结构体系 在框架结构中布置一定数量的剪力墙在框架结构中布置一定数量的剪力墙可以组成框架可以组成框架剪力墙结构体系
8、，如图。剪力墙结构体系，如图。 这种结构以剪力墙作为抗侧力结构，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，可用于的特点，又有较大的刚度，可用于40406060层的高层钢结构。层的高层钢结构。 剪力墙按其材料和结构的形式可分为剪力墙按其材料和结构的形式可分为钢筋混凝土剪力墙、钢筋混凝土带缝剪力钢筋混凝土剪力墙、钢筋混凝土带缝剪力墙和钢板剪力墙等。墙和钢板剪力墙等。图图9.1.6设计设计钢结构钢结构第九章第九章 多、高层房屋结构多、高层房屋结构 (3)(3)框架框架支撑结构体系支撑结构体系 框架框架支撑结构体系由
9、沿竖向或横向布置的支撑桁支撑结构体系由沿竖向或横向布置的支撑桁架结构和框架构成，是高层建筑钢结构中应用最多的一架结构和框架构成，是高层建筑钢结构中应用最多的一种结构体系，一般适用于种结构体系，一般适用于40406060层的高层建筑。层的高层建筑。 它的特点是框架与支撑系统协同工作，竖向支撑桁它的特点是框架与支撑系统协同工作，竖向支撑桁架起剪力墙的作用，承担大部分水平剪力。在罕遇地震架起剪力墙的作用，承担大部分水平剪力。在罕遇地震中，若支撑系统破坏，尚可内力重分布由框架承担水平中，若支撑系统破坏，尚可内力重分布由框架承担水平力，即所谓两道抗震设防。力，即所谓两道抗震设防。 支撑应沿房屋的两个方向
10、布置，狭长形截面的建筑支撑应沿房屋的两个方向布置，狭长形截面的建筑也可布置在短边。设计时可根据建筑物高度及水平力作也可布置在短边。设计时可根据建筑物高度及水平力作用情况调整支撑的数量、刚度及形式。用情况调整支撑的数量、刚度及形式。设计设计钢结构钢结构第九章第九章 多、高层房屋结构多、高层房屋结构 支撑一般沿同一竖向柱距内连续布置，见图支撑一般沿同一竖向柱距内连续布置，见图9.1.7(a)9.1.7(a)。这种布置方式层间刚度变化较均匀，适合地震区；当不考虑这种布置方式层间刚度变化较均匀，适合地震区；当不考虑抗震时，若立面布置需要，亦可交错布置，图抗震时，若立面布置需要，亦可交错布置，图9.1.
11、7(b)9.1.7(b)；在；在高度较大的建筑中，若支撑桁架的高宽比太大，为增加支撑高度较大的建筑中，若支撑桁架的高宽比太大，为增加支撑桁架的宽度，亦可布置在几个跨间，图桁架的宽度，亦可布置在几个跨间，图9.1.7(c)9.1.7(c)。图图9.1.7(a) (b) (c)设计设计钢结构钢结构第九章第九章 多、高层房屋结构多、高层房屋结构 (4)(4)框架框架核心筒结构体系核心筒结构体系 若将框架若将框架剪力墙结构体系中的剪力墙结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，就形成了框架外围钢框架柱柱网较密，就形
12、成了框架核心核心筒体系，见图。筒体系，见图。 这种结构形式近年来被大量采用，中心筒这种结构形式近年来被大量采用，中心筒既可采用钢结构亦可采用钢筋混凝土结构，核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。载将通过刚性楼面传递到核心筒。图图9.1.8设计设计钢结构钢结构第九章第九章 多、高层房屋结构多、高层房屋结构 (5)(5)筒体结构
13、体系筒体结构体系 筒体结构是超高层建筑中受力性筒体结构是超高层建筑中受力性能较好的结构体系，适用于能较好的结构体系，适用于9090层左右层左右的高层钢结构建筑。筒体结构由内外的高层钢结构建筑。筒体结构由内外两个筒体多个筒体结构组合而成，前两个筒体多个筒体结构组合而成，前者称筒中筒体系，见图者称筒中筒体系，见图9.1.9(a)9.1.9(a)，后，后者称束筒体系，见图者称束筒体系，见图9.1.9(b)9.1.9(b)。各个。各个筒体共同抵抗水平力，具有很好的空筒体共同抵抗水平力，具有很好的空间整体作用。间整体作用。图图9.1.9设计设计钢结构钢结构第九章第九章 多、高层房屋结构多、高层房屋结构第
14、节第节 高层钢结构的计算特点高层钢结构的计算特点1. 1. 结构荷载结构荷载2. 2. 结构设计结构设计1.1.掌握高层钢结构的荷载及抗震设计掌握高层钢结构的荷载及抗震设计2.2.了解高层钢结构的设计了解高层钢结构的设计本节目录本节目录基本要求基本要求设计设计钢结构钢结构第九章第九章 多、高层房屋结构多、高层房屋结构9.2.1 9.2.1 结构荷载结构荷载 高层钢结构多为超高层建筑，高层钢结构多为超高层建筑，水平荷载较大水平荷载较大是其设计的特是其设计的特点。水平荷载包括风荷载和地震荷载。点。水平荷载包括风荷载和地震荷载。9.2.1.2 9.2.1.2 竖向荷载竖向荷载 竖向荷载主要是永久荷载
15、竖向荷载主要是永久荷载( (结构自重结构自重) )和活荷载。和活荷载。 这里，楼面和屋面活荷载以及雪荷载的标准值及其准永这里，楼面和屋面活荷载以及雪荷载的标准值及其准永久性系数等，应按久性系数等，应按建筑结构荷载规范建筑结构荷载规范的有关条文取值。的有关条文取值。 对某些未作具体规定的屋面或楼面活荷载如直升飞机平对某些未作具体规定的屋面或楼面活荷载如直升飞机平台荷载等，应根据台荷载等，应根据高层建筑钢结构技术规程高层建筑钢结构技术规程以及其他有以及其他有关规定采用。关规定采用。设计设计钢结构钢结构第九章第九章 多、高层房屋结构多、高层房屋结构 高层建筑中，活荷载值与永久荷载值相比不大，因而高层
16、建筑中，活荷载值与永久荷载值相比不大，因而计算时，一般对楼面和屋面活荷载可不作最不利布置工况计算时，一般对楼面和屋面活荷载可不作最不利布置工况的选择，即的选择，即按各跨满载简化计算按各跨满载简化计算。但当活荷载较大时，需。但当活荷载较大时，需将简化算得的框架梁的将简化算得的框架梁的跨中弯矩跨中弯矩计算值乘以的系数；计算值乘以的系数；梁梁端弯矩值端弯矩值乘以的系数予以提高。乘以的系数予以提高。 当施工中采用附墙塔、爬塔等对结构有影响的起重机当施工中采用附墙塔、爬塔等对结构有影响的起重机械或其他设备时，在结构设计中应进行施工阶段验算。械或其他设备时，在结构设计中应进行施工阶段验算。9.2.1.2 9.2.1.2 风荷载风荷载 作用在高层建筑任意高度处的风荷载标准值作用在高层建筑任意高度处的风荷载标准值 ，应按，应按下式计算：下式计算：设计设计钢结构钢结构第九章第九章 多、高层房屋结构多、高层房屋结构式中式中 任意高度处的风荷载标准值任意高度处的风荷载标准值(kN/m2)； 高层建筑基本风压高层建筑基本风压(kN/m2)； 风压高度变化系数；风压高度变化系数； 风荷载体型系数；风荷载体型系数
