1、1目录下页上页多、高层房屋钢结构特点及环节多、高层房屋钢结构特点及环节 目录上页下页2目录下页上页内容提要能力要求 多层和高层房屋建筑之间并没有严格的界限。根据房屋多层和高层房屋建筑之间并没有严格的界限。根据房屋建筑的荷载特点及其力学行为，尤其是地震作用的反映，大建筑的荷载特点及其力学行为，尤其是地震作用的反映，大致可将致可将1212层、高度约层、高度约40m40m定为两者之界。本章所讨论的多层钢定为两者之界。本章所讨论的多层钢结构一般指层数不超过结构一般指层数不超过1010层、总高度小于层、总高度小于24m24m的民用建筑和的民用建筑和6 6层以下、总高度小于层以下、总高度小于40m40m的2、工业建筑；超过上述高度的定义为的工业建筑；超过上述高度的定义为高层钢结构。本章全面系统地介绍了多、高层房屋钢结构体高层钢结构。本章全面系统地介绍了多、高层房屋钢结构体系及其设计的理论、方法及具体要求与构造措施，并通过实系及其设计的理论、方法及具体要求与构造措施，并通过实例加以详细说明。内容包括：多、高层钢结构体系；多层钢例加以详细说明。内容包括：多、高层钢结构体系；多层钢结构分析和计算；钢与混凝土组合板和组合梁结构分析和计算；钢与混凝土组合板和组合梁设设计；多、高计；多、高层钢结构连接；多层钢结构设计实例；高层钢结构分析和计层钢结构连接；多层钢结构设计实例；高层钢结构分析和计算；高层钢结构的构3、件和连接设计。算；高层钢结构的构件和连接设计。了解多、高层钢结构的特点；掌握多、高层钢结构主要了解多、高层钢结构的特点；掌握多、高层钢结构主要体系的特点和布置、钢与混凝土组合板和组合梁；熟练掌握体系的特点和布置、钢与混凝土组合板和组合梁；熟练掌握多、高层钢结构设计的各个环节：内力与位移分析、构件及多、高层钢结构设计的各个环节：内力与位移分析、构件及连接设计等。连接设计等。2023/4/17特点：特点：侧向荷载效应的影响突出风荷载、地震作用分类：分类：按抵抗侧向荷载作用的功效分框架结构、框剪 结构、筒体结构一、一、多高层钢结构特点和类型多高层钢结构特点和类型结构类型结构类型目录下页上页目录上页34、 3.1 1多、高层钢结构体系多、高层钢结构体系下页二、高层建筑钢结构的特点二、高层建筑钢结构的特点(1)(1)自重轻、强度高自重轻、强度高 采用钢结构承重骨架采用钢结构承重骨架,比钢筋混凝土结构轻比钢筋混凝土结构轻1/31/3以以上。结构自重轻上。结构自重轻,可以减少运输和吊装费用可以减少运输和吊装费用,基础的负基础的负载也相应减少载也相应减少,在地质条件较差地区在地质条件较差地区,可以降低基础造可以降低基础造价。价。(2)(2)抗震性能好抗震性能好 钢材的弹塑性性能好钢材的弹塑性性能好,地震作用下具有良好的延地震作用下具有良好的延性。自重轻也显著减少地震作用性。自重轻也显著减少地震作用,一5、般可减少一般可减少40%40%左右左右主要表现在主要表现在:具有良好的综合经济效益和力学性能具有良好的综合经济效益和力学性能(3)(3)有效使用面积高有效使用面积高 构件断面小构件断面小,所占面积小；同时还可适当降低建筑所占面积小；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层高。与同类钢筋混凝土高层结构相比,可相应增加可相应增加建筑使用面积约建筑使用面积约4%4%。(4)(4)建造速度快建造速度快 构件制造工厂化，现场安装，现场施工作业面宽敞。构件制造工厂化，现场安装，现场施工作业面宽敞。可实施平行立体交叉作业。与同类钢筋混凝土高层结构可实施平行立体交叉作业。与同类钢筋混凝土高层结6、构相比相比.一般可一般可缩短建设周期约缩短建设周期约1/41/41/31/3。(5)(5)防火性能差防火性能差 无耐火防护的钢构件无耐火防护的钢构件,其平均耐火时限其平均耐火时限约约15min15min左右左右,明显低于混凝土结构。故有防火要求时，构件表面必明显低于混凝土结构。故有防火要求时，构件表面必须用专门的防火涂料防护须用专门的防火涂料防护,以满足防火规范的要求。以满足防火规范的要求。u结构的荷载种类结构的荷载种类竖向荷载：永久荷载（自重和使用荷载）竖向荷载：永久荷载（自重和使用荷载）水平荷载：风荷载水平荷载：风荷载地震作用：水平、竖向地震作用地震作用：水平、竖向地震作用u荷载计算荷载计7、算1.1.风荷载风荷载2.2.地震作用计算地震作用计算三、高层建筑钢结构的荷载计算三、高层建筑钢结构的荷载计算u计算的一般原则计算的一般原则1.1.多高层建筑钢结构的内力与位移一般采用多高层建筑钢结构的内力与位移一般采用弹性方弹性方法法计算。计算。对有抗震设防要求的结构，除进行多遇地震作用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，采用构可能进入弹塑性状态，采用弹塑性方法弹塑性方法进行分析。进行分析。2023/4/172.2.高层建筑钢结构通常采用现浇组合楼盖，一般可假定高层建筑钢结8、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楼面在自身平面内为绝对刚性绝对刚性。但在设计中应采取保证。但在设计中应采取保证楼面整体刚度的楼面整体刚度的构造措施构造措施，如加设梁抗剪件、非刚性楼，如加设梁抗剪件、非刚性楼面加整浇层等。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，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。宜采用楼板平面内的实际刚度。u计算的一般原则计算的一般原则3.3.由于楼板与钢梁连接在一起，当进行多高层钢结构由于楼板与钢梁连9、接在一起，当进行多高层钢结构的弹性分析时，宜考虑现浇钢筋混凝土楼板与钢梁的的弹性分析时，宜考虑现浇钢筋混凝土楼板与钢梁的共同工作，此时应保证楼板与钢梁间有共同工作，此时应保证楼板与钢梁间有可靠连接可靠连接。当进行弹塑性分析对，楼板可能严重开裂因此，当进行弹塑性分析对，楼板可能严重开裂因此，不宜考虑楼板与钢梁的共同工作。不宜考虑楼板与钢梁的共同工作。u计算的一般原则计算的一般原则2023/4/174.4.多高层钢结构的计算模型应视具体结构形式和计多高层钢结构的计算模型应视具体结构形式和计算内容规定。算内容规定。一般情况下一般情况下可采用平面抗侧力结构的空间协同计算模可采用平面抗侧力结构的空间协同10、计算模型。型。当结构布置规则、质量及刚度沿高度分布均匀、不当结构布置规则、质量及刚度沿高度分布均匀、不计扭转效应时，可采用计扭转效应时，可采用平面结构计算模型平面结构计算模型；当结构平面或立面不规则、体型复杂、无法划分当结构平面或立面不规则、体型复杂、无法划分成平面抗侧力单元或为简单结构时，应采用成平面抗侧力单元或为简单结构时，应采用空间结构空间结构计算模型计算模型。u计算的一般原则计算的一般原则5.5.高层建筑钢结构梁柱构件的跨高比较小，在计算结高层建筑钢结构梁柱构件的跨高比较小，在计算结构的内力和位移时，除考虑梁、柱的弯曲变形和柱的构的内力和位移时，除考虑梁、柱的弯曲变形和柱的轴向变形外，11、尚应考虑轴向变形外，尚应考虑梁、柱的剪切变形梁、柱的剪切变形。由于梁的轴力很小，一般不考虑梁的轴向变形，由于梁的轴力很小，一般不考虑梁的轴向变形，但当梁同时作为腰桁架或帽桁架的弦杆时，应计入轴但当梁同时作为腰桁架或帽桁架的弦杆时，应计入轴力的影响。力的影响。u计算的一般原则计算的一般原则2023/4/176.6.钢框架钢框架剪力墙体系中，现浇竖向连续钢筋混凝土剪力墙体系中，现浇竖向连续钢筋混凝土剪力墙的计算应计入墙的弯曲变形、剪切变形和轴向剪力墙的计算应计入墙的弯曲变形、剪切变形和轴向变形。变形。当钢筋混凝土剪力墙具有比较规则的开孔时，可当钢筋混凝土剪力墙具有比较规则的开孔时，可按带刚域的框架12、计算；按带刚域的框架计算；当具有复杂开孔时，宜采用平面有限元法计算。当具有复杂开孔时，宜采用平面有限元法计算。u计算的一般原则计算的一般原则7.7.柱间支撑两端应为刚性连接，但可按两端铰接连柱间支撑两端应为刚性连接，但可按两端铰接连接计算，其端部连接的刚度通过支撑构件的计算长度接计算，其端部连接的刚度通过支撑构件的计算长度加以考虑。若采用偏心支撑，由于耗能梁段在大震时加以考虑。若采用偏心支撑，由于耗能梁段在大震时将首先屈服，计算时应取为单独单元。将首先屈服，计算时应取为单独单元。u计算的一般原则计算的一般原则 特点：平面布置灵活，可为提供较大的室内空间，特点：平面布置灵活，可为提供较大的室内空13、间，结构各部分刚度比较均匀。结构各部分刚度比较均匀。框架结构有较大的延性，自振周期较长，因而对框架结构有较大的延性，自振周期较长，因而对地震作用不敏感，抗震性能好。地震作用不敏感，抗震性能好。但框架结构的侧向刚度小，由于侧向位移大，易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破坏，因此不宜建的太高。引起非结构构件的破坏，因此不宜建的太高。纯框架结构体系在地震区一般不超过纯框架结构体系在地震区一般不超过1515层。层。u多高层建筑钢结构体系多高层建筑钢结构体系1.1.框架结构框架结构2.2.框架框架-支撑体系支撑体系 纯框架侧移不满足时，可以采用带支撑的框架，纯框架侧移不满足时，14、可以采用带支撑的框架，即在框架体系中，即在框架体系中，沿结构的纵、横两个方向布置一定沿结构的纵、横两个方向布置一定数量的支撑数量的支撑。沿纵向布置的支撑和沿横向布置的支撑。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。相连接，形成一个支撑芯筒。竖向支撑桁架起剪力墙竖向支撑桁架起剪力墙的作用的作用，能获得比纯框架结构大的多的抗侧力刚度，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。可以明显减小建筑物的层间位移。支撑的形式和布置支撑的形式和布置 在水平力作用下在水平力作用下,支撑顶部将产生很支撑顶部将产生很大的水平变位。此时可在顶层设置大的水平变位。此时可在顶层15、设置帽桁架帽桁架及在中间某层设置及在中间某层设置腰桁架腰桁架。帽桁架和腰桁架使外围柱与核心帽桁架和腰桁架使外围柱与核心抗剪结构共同工作抗剪结构共同工作,可有效减小结可有效减小结构的侧向变位构的侧向变位,刚度也有很大提高。刚度也有很大提高。腰桁架的间距一般为腰桁架的间距一般为12-1512-15层层,腰桁架越腰桁架越密整个结构的简体作用越强这种结构通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常被称为部分筒体结构体系),),当仅设一道当仅设一道腰桁架时腰桁架时,最佳位置是在离建筑顶端最佳位置是在离建筑顶端0.455H0.455H高度。高度。在框架结构中布置一定数量的剪力墙可以组成框16、架剪力墙结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，可用于面布置灵活、使用方便的特点，又有较大的刚度，可用于4040至至6060层的高层钢结构。当钢筋混凝土墙沿层的高层钢结构。当钢筋混凝土墙沿服务性面积（如楼梯间、电梯间服务性面积（如楼梯间、电梯间和卫生间）周围设置，就形成框和卫生间）周围设置，就形成框架多筒体结构体系。架多筒体结构体系。这种结构体这种结构体系在各个方向都具有较大的抗侧系在各个方向都具有较大的抗侧力刚度，成为主要的17、抗侧力构件，力刚度，成为主要的抗侧力构件，承担大部分水平荷载，钢框架主承担大部分水平荷载，钢框架主要承受竖向荷载。要承受竖向荷载。3.3.框架剪力墙结构体系框架剪力墙结构体系剪剪力力墙墙钢筋混凝土剪力墙钢筋混凝土剪力墙钢筋混凝土带缝剪力墙钢筋混凝土带缝剪力墙钢板剪力墙钢板剪力墙刚度较大刚度较大,地震时易发生应力集中地震时易发生应力集中,导致墙体产生导致墙体产生斜向大裂缝而脆性破坏。斜向大裂缝而脆性破坏。即在钢筋混凝土墙体中按一定间距设置框架结构即在钢筋混凝土墙体中按一定间距设置框架结构竖缝。这样墙体成了许多并列的壁柱竖缝。这样墙体成了许多并列的壁柱,在风载和在风载和小震下处于弹性阶段小震下处于18、弹性阶段,确保结构的使用功能。在确保结构的使用功能。在强震时进入塑性阶段强震时进入塑性阶段,能吸收大量地震能量能吸收大量地震能量,各各壁柱继续保持其承载能力壁柱继续保持其承载能力,以防止建筑物倒塌。以防止建筑物倒塌。以厚约以厚约8 8lOmmlOmm的钢板做成剪力墙的钢板做成剪力墙,与钢框架组合与钢框架组合,起到刚性构件的作用。起到刚性构件的作用。将框架将框架-剪力墙结构体系中的剪力墙结构设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，形成围钢框架柱柱网较密，形成框架框架-核心筒体系核心筒体系。中心筒体中心筒体既可19、采用钢结构亦可采用钢筋混既可采用钢结构亦可采用钢筋混凝土结构凝土结构,核心筒体承担核心筒体承担全部或大部分水平力全部或大部分水平力及扭转力。及扭转力。楼面楼面多采用钢梁、压型钢板与现浇混凝土多采用钢梁、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，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。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。的高宽比。4.4.框架框架-核心筒结构体系核心筒结构体系5.5.筒体结构筒体结构 由内外两个筒体（筒中筒）或多个筒体结构（束由内20、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，适用于间作用，适用于9090层左右的钢结构建筑。层左右的钢结构建筑。6.悬挂结构3.1.23.1.2 多高层钢结构布置多高层钢结构布置P113v多层房屋应首选由光滑曲线构成的平面形式；多层房屋应首选由光滑曲线构成的平面形式；(为了减少风压作用为了减少风压作用)v尽可能地采用中心对称或双轴对称的平面形式；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以减小或避免在风荷载作用下的扭转振动)2023/4/17v避免以狭长形作平面形21、式；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因风荷载作用会产生严重的剪切滞后现象)v框筒结构采用矩形平面形式时，应控制其平面框筒结构采用矩形平面形式时，应控制其平面长度比小于长度比小于1.51.5；（不满足时，宜采用束筒结构）（不满足时，宜采用束筒结构）v需抗震设防时平面尺寸关系应符合要求。需抗震设防时平面尺寸关系应符合要求。平面不规则结构平面不规则结构P114P114任一层的任一层的偏心率偏心率大于大于0.150.15时；时；结构平面形状有结构平面形状有凹角凹角，凹角的伸出部分在一个方，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向的尺度，超过该方向建筑总尺寸22、的2525；楼面不连续或楼面不连续或刚度突变刚度突变，包括开洞面积超过该层，包括开洞面积超过该层总面积的总面积的5050；抗水平力构件既抗水平力构件既不平行又不对称不平行又不对称于侧力体系的两于侧力体系的两个互相垂直的主轴。个互相垂直的主轴。2023/4/17防震逢设置问题防震逢设置问题P115P115v防震逢设置不当防震逢设置不当而导致高层建筑在地震时相互碰而导致高层建筑在地震时相互碰撞的破坏后果是严重的；撞的破坏后果是严重的；v高层建筑在发生地震时高层建筑在发生地震时具有很大的侧向位移，防具有很大的侧向位移，防震缝的合理设置是困难的；震缝的合理设置是困难的；v因此高层建筑因此高层建筑一般不23、宜设置防震缝；一般不宜设置防震缝；防震逢设置问题（续）v高层钢结构建筑，高层钢结构建筑，一般也一般也无须设置温度缝；无须设置温度缝；v地震区的多高层建筑，应当地震区的多高层建筑，应当建立精细的力学模型，建立精细的力学模型，作较精确的地震分析作较精确的地震分析，并采取相应的措施，并采取相应的措施提高其提高其薄弱部位和构件的抗震能力薄弱部位和构件的抗震能力。结构竖向布置P115使结构各层的抗侧力刚度中心与水平合力中心接近使结构各层的抗侧力刚度中心与水平合力中心接近重合；重合；各层的刚度中心应接近在同一竖直线上；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。要强调建筑开间、进深24、的尽量统一。竖向布置的不规则结构 楼层刚度楼层刚度小于其相邻上层刚度的小于其相邻上层刚度的70%70%，且连续，且连续三层总的刚度降代超过三层总的刚度降代超过50%50%相邻楼层质量相邻楼层质量之比超过之比超过1.51.5立面收进尺寸立面收进尺寸的比例为的比例为L1 1/L 12层)2023/4/17抗震设防的多高层钢结构房屋形式抗震设防的多高层钢结构房屋形式l中心支撑体系中心支撑体系（不超过12层）+斜支撑体系斜支撑体系中心支撑体系中心支撑体系2023/4/17目录下页上页目录上页3 3.3 3钢与混凝土组合板和组合梁钢与混凝土组合板和组合梁楼盖结构组成楼盖结构组成l l楼板楼板楼板楼板l 25、l梁系梁系梁系梁系框架布置方案框架布置方案下页3.3.1 压型钢板组合楼盖的设计(b)通常的布置方案通常的布置方案(a)不设次梁时的布置方案不设次梁时的布置方案保证楼板和钢梁之间可靠地传递水平剪力 抗剪栓钉的布置抗剪栓钉的布置 抗剪栓钉的布置抗剪栓钉压型钢板与抗剪栓钉的连接压型钢板与抗剪栓钉的连接组合楼板和组合梁组组合合楼楼板板组合板组合板非组合板非组合板考虑压型钢板对组合考虑压型钢板对组合楼板承载力的贡献楼板承载力的贡献一般形式组合梁一般形式组合梁压型钢板组合梁压型钢板组合梁组组合合梁梁预制钢筋混凝土板组合梁预制钢筋混凝土板组合梁压压型型钢钢板板组组合合楼楼板板组合楼板设计时的基本原则组合楼26、板的设计考虑两个受力阶段：组合楼板的设计考虑两个受力阶段：v 1)1)施工阶段施工阶段:对作为浇注混凝土底模的压型钢板进对作为浇注混凝土底模的压型钢板进 行强度和变形验算行强度和变形验算.v 2)2)使用阶段使用阶段:对于非组合板，压型钢板仅作为模板对于非组合板，压型钢板仅作为模板 使用；验算组合板在永久荷载和使用段的可变荷使用；验算组合板在永久荷载和使用段的可变荷载作载作用下的强度和变形用下的强度和变形.压型钢板的跨中变形时：压型钢板的跨中变形时：挠度挠度w0大于大于20mm时，确定混凝土自重应考虑挠曲效时，确定混凝土自重应考虑挠曲效应，在全跨增加混凝土厚度应，在全跨增加混凝土厚度0.7 w27、0,或增设临时支撑或增设临时支撑.组合楼板施工阶段的设计组合楼板施工阶段的设计 永久荷载永久荷载:压型钢板、钢筋和混凝土的自重压型钢板、钢筋和混凝土的自重.可变荷载可变荷载:施工荷载和附加荷载施工荷载和附加荷载.附加荷载附加荷载:当有过量冲击、混凝土堆放、管线和泵当有过量冲击、混凝土堆放、管线和泵 的荷载时考虑的荷载时考虑.验算验算:采用弹性方法采用弹性方法.力学模型：右力学模型：右图图.压型钢板的截面力学特性压型钢板的截面力学特性:参见第参见第1 1知识单元知识单元.如果承载能力和变形能力不满足要求，如果承载能力和变形能力不满足要求，可加在板下设可加在板下设置临时支护置临时支护,以减小板跨加28、以验算以减小板跨加以验算.施工阶段力学模型的说明强边方向(顺肋)弱边方向v实质上是压型钢板的计算实质上是压型钢板的计算v只考虑荷载沿强边方向传递只考虑荷载沿强边方向传递(单向板单向板)(因强边方向的截面刚度远大于弱边方向因强边方向的截面刚度远大于弱边方向)组合楼板使用阶段的设计组合楼板使用阶段的设计u非组合板非组合板:按常规钢筋混凝土楼板设计按常规钢筋混凝土楼板设计,应在压型钢板应在压型钢板波槽内设置钢筋，并进行相应计算波槽内设置钢筋，并进行相应计算.u组合板组合板:永久荷载永久荷载 +使用阶段可变荷载使用阶段可变荷载变形验算变形验算承载力验算承载力验算单向弯曲简支板单向弯曲简支板双向弯曲板或29、单向弯曲板双向弯曲板或单向弯曲板正截面抗弯承载力、抗冲剪承载力、斜截面抗剪承载力正截面抗弯承载力、抗冲剪承载力、斜截面抗剪承载力内容内容组合梁的设计组合梁的设计v对于中间梁，对于中间梁，bc1=bc2.vbc1尚不应超过混凝土翼板实际外伸长度尚不应超过混凝土翼板实际外伸长度s1;1;vbc2不应超过净距不应超过净距s0的的1/2;v混凝土翼板计算厚度：普通钢筋混凝土翼板：取原厚度ho 带压型钢板的混凝土翼板：取hcv混凝土翼板有效宽度bce：bce=bo+bc1+bc2 bo：钢梁上翼缘宽度 bc1,bc2：各取梁跨度l的1/6和翼缘板 厚度hc的6倍中的较小值 换算宽度的折算受压混凝土翼板的30、有效宽度受压混凝土翼板的有效宽度bce与钢材等效的换算宽度与钢材等效的换算宽度beq弹性分析时弹性分析时bcebeq换算公式：换算公式：荷载标准组合荷载标准组合：beq=bce/E 荷载准永久组合荷载准永久组合：beq=bce/（2E）E：钢材弹性模量与混凝钢材弹性模量与混凝 土弹性模量的比值土弹性模量的比值组合梁的正截面受弯承载力验算 满足以下条件满足以下条件在混凝土翼板的有效宽度内，纵向钢筋和钢梁在混凝土翼板的有效宽度内，纵向钢筋和钢梁受拉及受拉及受压应力均达到强度设计值受压应力均达到强度设计值；塑性中和轴塑性中和轴受拉侧受拉侧的混凝土强度设计值可的混凝土强度设计值可忽略不计忽略不计；塑性31、中和轴塑性中和轴受压侧受压侧的混凝土截面的混凝土截面均匀受压均匀受压，并达到弯，并达到弯曲抗压强度设计值。曲抗压强度设计值。2023/4/17目录下页上页目录上页3 3.4.4多、高层钢结构连接下页梁与柱的连接形式梁与柱的连接形式v通常采用的是柱贯通的连接形式；通常采用的是柱贯通的连接形式；v按连接转动刚度的不同可分为：按连接转动刚度的不同可分为：柔性连接柔性连接1 1半刚性连接半刚性连接2 2刚性连接刚性连接3 3梁腹板传递竖向剪力梁腹板传递竖向剪力梁腹板与翼缘传递剪力和部分弯矩梁腹板与翼缘传递剪力和部分弯矩梁上下翼缘传递弯矩，腹板传递剪力梁上下翼缘传递弯矩，腹板传递剪力4 4连接角钢、端板32、支托连接角钢、端板、支托连接角钢、端板、支托连接角钢、端板、支托完全焊接、完全栓接、栓焊混合完全焊接、完全栓接、栓焊混合完全焊接、完全栓接、栓焊混合完全焊接、完全栓接、栓焊混合完全焊接完全焊接v梁翼缘与柱翼缘间梁翼缘与柱翼缘间:全熔透坡口焊缝；全熔透坡口焊缝；v按规定设置按规定设置衬板衬板；v当框架梁端垂直于工字形柱当框架梁端垂直于工字形柱 腹板时，柱在梁腹板时，柱在梁翼缘对应位翼缘对应位 置设置横向加劲肋置设置横向加劲肋；v且加劲肋且加劲肋厚度不应小于梁翼厚度不应小于梁翼 缘厚度缘厚度。为便于施焊，梁腹板要切去两角；构造简单，但焊缝质量要求高。完全焊接连接的计算方法常用计算法常用计算法精确33、计算法精确计算法梁翼缘梁翼缘梁端全部弯矩梁端全部弯矩梁腹板梁腹板梁端全部剪力梁端全部剪力尚应以尚应以Anwfv/2作为焊缝所承担的剪力来验算作为焊缝所承担的剪力来验算梁翼缘梁翼缘梁腹板梁腹板承担承担Mf同时承担同时承担Mw和梁端全部剪力和梁端全部剪力V梁端的弯矩梁端的弯矩M以梁翼缘和腹板各自的截面惯性矩分担作用以梁翼缘和腹板各自的截面惯性矩分担作用完全焊接时的常用计算法追加追加Anwfv/2作为作为焊缝焊缝所所承担的剪力验算承担的剪力验算!v梁翼缘与柱翼缘对接焊缝的抗拉强度：梁翼缘与柱翼缘对接焊缝的抗拉强度：v梁腹板角焊缝的抗剪强度：梁腹板角焊缝的抗剪强度：栓焊混合连接时的常用计算法追加追加A34、nwfv/2作为作为螺栓螺栓所承所承担的剪力验算担的剪力验算!v梁翼缘与柱翼缘对接焊缝的抗拉强度：梁翼缘与柱翼缘对接焊缝的抗拉强度：v梁腹板高强螺栓的抗剪承载力：梁腹板高强螺栓的抗剪承载力：0.90.9：考虑焊接热影响对高强：考虑焊接热影响对高强度螺栓预拉力损失。度螺栓预拉力损失。完全栓接完全栓接v所有的螺栓都采用所有的螺栓都采用高强摩高强摩擦型螺栓擦型螺栓连接；连接；v当当梁翼缘梁翼缘提供的塑性截面提供的塑性截面模量模量小于梁全截面塑性截面小于梁全截面塑性截面模量的模量的7070时，时，梁腹板梁腹板与柱与柱的连接的连接螺栓不得少于两列螺栓不得少于两列；v当计算只需一列时，仍应当计算只需一列时35、，仍应布置两列，且此时螺栓总数布置两列，且此时螺栓总数不得小于计算值的不得小于计算值的1.51.5倍。倍。适用于单侧有梁相连的柱适用于单侧有梁相连的柱改进的节点构造改进的节点构造-1-1(骨形连接)Dogbone Moment Connectionv梁翼缘梁翼缘局部削弱局部削弱，形成骨形连接；形成骨形连接；v塑性铰塑性铰自梁端自梁端外移外移。塑性铰所在截面改进的节点构造改进的节点构造-2-2(梁端部加腋)其它方法：其它方法：把梁的短段在工厂和柱焊接，以保证焊接质量，短段和梁的把梁的短段在工厂和柱焊接，以保证焊接质量，短段和梁的主段在工地拼接，可以全部用高强度螺栓连接，或焊、栓并用。主段在工地拼36、接，可以全部用高强度螺栓连接，或焊、栓并用。v塑性铰外移；塑性铰外移；v用于结构用于结构加固加固。塑性铰所在截面塑性铰所在截面实例梁与柱的刚接连接高强螺栓钢衬板对接焊缝梁上下翼缘传递弯矩，腹板传递剪力梁上下翼缘传递弯矩，腹板传递剪力柔性连接柔性连接多层框架中可由部分梁和柱刚性连接组成抗侧多层框架中可由部分梁和柱刚性连接组成抗侧力结构，而另一部分梁铰接于柱，力结构，而另一部分梁铰接于柱，这些柱只承这些柱只承受竖向荷载受竖向荷载；设有足够支撑的非地震区设有足够支撑的非地震区多层框架原则上可全多层框架原则上可全部采用柔性连接。部采用柔性连接。柔性连接柔性连接（a）（c）（b）连接角钢或端板连接角钢或37、端板偏上放置：偏上放置：上翼缘处变形小。上翼缘处变形小。v图图(d):当梁用承托连于柱腹板时，宜用当梁用承托连于柱腹板时，宜用厚板厚板作为承托构件以免柱作为承托构件以免柱 腹板承受较大弯矩；腹板承受较大弯矩；v图图(e):在需要用小牛腿时，则应做成在需要用小牛腿时，则应做成工字形截面工字形截面，并把它的两块，并把它的两块 翼缘都翼缘都焊于柱翼缘焊于柱翼缘，使偏心力矩，使偏心力矩M=Re以力偶的形式传给柱翼缘。以力偶的形式传给柱翼缘。承托承托牛腿牛腿柔性连接柔性连接实例梁与柱铰接连接梁腹板传递竖向剪力梁腹板传递竖向剪力主梁和次梁的连接宜采用简支连接；主梁和次梁的连接宜采用简支连接；（其传递荷载为38、次梁的梁端（其传递荷载为次梁的梁端剪力，并考虑连接的偏心引起的附加弯矩，可不考虑主梁扭转）剪力，并考虑连接的偏心引起的附加弯矩，可不考虑主梁扭转）必要时也可采用刚性连接必要时也可采用刚性连接 。主次梁连接（一）简支连接简支连接实例主梁与次梁的铰接连接主次梁连（二）刚性连接刚性连接2023/4/17见教材见教材目录下页上页目录上页3 3.5 5多层钢结构设计实例多层钢结构设计实例下页2023/4/17目录下页上页目录上页3 3.6 6高层钢结构的分析和计算高层钢结构的分析和计算下页v楼面、屋顶活荷载和雪荷载的标准值及其准永久系数楼面、屋顶活荷载和雪荷载的标准值及其准永久系数规定；规定；v层数较少39、的多层建筑应考虑活荷载的不利分布层数较少的多层建筑应考虑活荷载的不利分布。竖竖向向荷荷载载v对一般建筑结构的重现期为对一般建筑结构的重现期为5050年；年；v对高层建筑采用的重现期可适当提高基本风压对高层建筑采用的重现期可适当提高基本风压 乘以系数乘以系数1.11.1计之。计之。风风荷荷载载v高层钢结构抗震设计应进行多遇地震作用及罕高层钢结构抗震设计应进行多遇地震作用及罕 遇地震作用两阶段的抗震计算。遇地震作用两阶段的抗震计算。地地震震荷荷载载静力分析方法（一）静力分析方法（一）矩阵位移法矩阵位移法薄壁杆件理论、有限条法等薄壁杆件理论、有限条法等框架结构框架结构框架框架-支撑结构支撑结构框架剪40、力墙结构框架剪力墙结构框筒结构框筒结构筒体结构筒体结构竖向悬臂筒体竖向悬臂筒体静力分析方法（二）静力分析方法（二）近似方法竖向荷载竖向荷载分层法分层法水平荷载水平荷载 D D值法值法框架框架-支撑结构协同工作分析支撑结构协同工作分析在水平荷载作用下简化为平面抗侧力体系分析时在水平荷载作用下简化为平面抗侧力体系分析时总支撑总支撑总框架总框架（框架剪力墙结构）（框架剪力墙结构）地震作用不参与荷载组合地震作用不参与荷载组合，多、高层建筑的竖向荷，多、高层建筑的竖向荷载通常包括：永久荷载、楼面使用荷载及雪荷载，载通常包括：永久荷载、楼面使用荷载及雪荷载，水平荷载只有风荷载；水平荷载只有风荷载；地震作用参与荷载组合地震作用参与荷载组合，按第一阶段设计时由下式，按第一阶段设计时由下式计算荷载效应组合计算荷载效应组合:：风荷载组合值系数：重力荷载代表值的效应：水平地震作用标准值的效应：竖向地震作用标准值的效应：风荷载标准值的效应 关于荷载组合