高层建筑钢结构第三章结构体系和布置要点解析.ppt

框架-剪力墙板结构（也可以是双体系） 剪力墙板类型有：钢板剪力墙、开缝剪力墙和内藏钢板支撑剪力墙 开缝剪力墙的工作原理 内藏钢板支撑剪力墙 2) 框架-支撑结构的工作特点 框架—支撑体系是由框架体系演变来的，即在框架体系中对部分框架柱之间设置竖向支撑，形成若干榀带竖向支撑的支撑框架。 使框架构件受弯为主，变为轴力为主。 框架－支撑结构中的梁柱为刚接连接，按双体系设计，具有框架和支撑两道抗震防线； 支撑和框架的梁柱均需满足抗震的构造要求； 框架需根据抗震需要进行内力调整。 框架－支撑与支撑框架的同异 支撑桁架（框架）结构中节点均为铰接（刚接），不按双体系设计； 支撑需要满足抗震要求，对框架的梁柱没有要求； 对设防烈度大的高层钢结构限制使用。 双重体系的内力调整（用于抗震设计） 内力分析时，框架部分的所算得的剪力应乘以调整系数，使其任一层的地震剪力不小于结构底部总地震剪力的25％和框架部分层地震剪力最大值1.8倍二者中的较小值。 在水平荷载作用下，通过刚性（或弹性）楼板的变形协调，使支撑与刚接框架共同工作，形成双重抗侧力结构，即框架—支撑体系。 如何协同工作 变形特点 受力特点 中心支撑的工作性能 中心支撑均具有较大的侧向刚度，对减小结构的水平位移和改善结构的内力分布是有效的。 但在水平地震作用下，中心支撑容易产生侧向屈曲，尤其在往复的水平地震作用下，会产生下列后果： (1)支撑斜杆重复压曲后，其受压承载力急剧降低； (2)支撑端点实际构造做法并非铰接，引发支撑产生很大的次内力； (3)往复的水平地震作用，斜杆会从受压的压曲状态变为受拉的拉伸状态，这将对结构产生冲击性作用力，使支撑及其节点和相邻的构件产生很大的附加应力； (4)往复的水平地震作用，使同一层支撑框架内的斜杆轮流压曲又不能恢复拉直，楼层的受剪承载力迅速降低。 偏心支撑的工作性能 采用偏心支撑的主要目的是改变支撑斜杆与梁(耗能梁段)的先后屈服顺序。 在罕遇地震时，一方面通过耗能梁段的非弹性变形进行耗能，另一方面使耗能梁段的剪切屈服在先，从而保护支撑斜杆不屈曲或屈曲在后。 耗能梁段在多遇地震下应保持弹性状态，在罕遇地震下产生剪切或弯曲屈服。 必须提高支撑斜杆的受压承载力，使其至少应为耗能梁段达到屈服强度时相应支撑轴力的1.6倍。 3.4 伸臂桁架结构(outrigger truss systems) 1) 结构形式 2) 受力特点 通过设置伸臂桁架及腰桁架使外框架参与整体抗弯作用，从而提高结构侧向刚度、减小结构水平位移，也减少内筒所承担的倾覆力矩。 3) 伸臂桁架的位置及特点 利用设备层或避难层设置伸臂桁架； 伸臂桁架的高度为设备层的层高； 其腹杆布置需考虑便于人员通行及管道穿越而过。 对应伸臂桁架的楼层位置，宜沿外框架周边设置腰桁架或帽桁架，以使外框架的所有柱子能与内筒起到整体抗弯作用。腰桁架的高度也与设备层的层高相同。 3.5 交错桁架体系(staggered truss systems) 1) 结构构成 2) 受力特点 3.6 筒体结构(tube structures) 1) 筒体结构的分类 外筒体系 筒中筒 成束筒 框架筒体 桁架筒体 密柱深梁 刚性连接 柱距1.5~3m 为方、圆、八角形 长宽比小于1.5 3.6 筒体结构(tube structures) 1) 筒体结构的分类 外筒体系 筒中筒 成束筒 框架筒体 桁架筒体 不必密柱深梁 梁柱可为铰接 柱距可以3~6m以上 长宽比小于1.5 较好消除剪力滞后 角柱受力较大 3.6 筒体结构(tube structures) 1) 筒体结构的分类 外筒体系 筒中筒 成束筒 框架筒体 桁架筒体 外筒要求和形式同上 内筒采用支撑框架或支撑排架 外筒承受弯矩和一部分水平剪力 内筒主要承担水平剪力和竖向荷载 3.6 筒体结构(tube structures) 1) 筒体结构的分类 外筒体系 筒中筒 成束筒 框架筒体 桁架筒体 有多榀腹板框架，刚度更大 整体性更好，减小剪力滞后 可适当加大柱距、减小梁高 2) 框筒与成束筒的剪力滞后 3) 腰桁架、帽桁架和转换桁架 柱距较大时、长宽比较大时，剪力滞后效应明显，如何消除之？ 利用设备层和避难层，设置腰桁架和帽桁架 如何实现上下层柱网尺寸的变换？ 利用设备层和避难层，转换桁架 4) 筒体结构的用钢量 3.7 巨型结构体系(mega structure systems) 1) 巨型桁架(支撑)结构 mega trusses * 3 结构体系和布置 3-1 高层结构体系的若干概念 3-2 框架结构 3-3框架-支撑结构 3-4 伸臂及带状桁架结构 3-5 交错桁架体系