钢框架结构设计（课件）.ppt

钢框架结构设计基本理论 第一篇、钢框架的基本概念 第二篇、钢框架的结构布置 第三篇、荷载 第四篇、框架结构的计算 第五篇、钢构件设计 第六篇、钢框架节点设计 第七篇、组合楼盖布置与设计 1.1、框架结构 沿纵横方向由多榀框架构成及承担水平荷载的抗侧力结构，梁柱连接常采用刚接。 一般在不超过30层时比较经济。 1.2、钢框架结构的特点 优点： 1、抗震性能良好：由于钢材延性好，既能削弱地震反应，又使得钢结构具有抵抗强烈地震的变形能力； 2、自重轻：可以显著减轻结构传至基础的竖向荷载和地震作用； 3、充分利用建筑空间：由于柱截面较小，可增加建筑使用面积2～4％； 4、施工周期短，建造速度快； 框架体系的主要特点 5、形成较大空间，平面布置灵活，结构各部分刚度较均匀，构造简单，易于施工； 6、侧向刚度小，在水平荷载作用下二阶效应不可忽视；由于地震时侧向位移较大，引起非结构性构件的破坏。 1.1、钢框架结构的特点 存在的问题： 1、耐火性能差：钢结构中的梁、柱、支撑及作承重用的压型钢板等要求用喷涂防火涂料。 2、吸取震害经验教训完善钢结构设计：由于地震的随机性和实际工程的复杂性，很难避免节点的开裂、支撑的压曲等震害。 1.2、钢框架结构体系的适用高度及建筑高宽比 1.2.1、“高钢规程”的规定 1、适用高度 “高钢规定”对非抗震设防和设防烈度为6度至9度的乙类和丙类高层建筑，按照所采用的结构类型和结构体系，规定了下表适用高度。 2、建筑高宽比限值 1.2.2、“抗震规范”（GB 50011－2001）的规定 1、适用高度 高层民用建筑钢结构各种类型的最大适用高度应符合规范规定。对平面和竖向不规则或建造于Ⅳ类场地的钢结构，其高度应适当降低。 2、建筑高宽比限制 第二篇 钢框架的结构布置 2.1、按照承重方案的不同划分为三种: 横向承重 纵向承重 纵横向双向承重 2.2、柱网布置 方形柱网和矩形柱网是多高层框架结构常用的基本柱网，其柱距宜采用6～9m。 当柱网确定后，梁格即可自然地按柱网分格来布置。框架的主梁应按框架方向布置于框架柱间并与柱刚接。 一般需在主梁间按楼板受载要求设置次梁，其间距可为3～4m。 柱网一般布置 第三篇 荷载 3.1、荷载分类： 竖向荷载 按《建筑构件荷载规范》(GB50009-2001)有关条文取值。 风荷载 地震作用 3.1.1、风荷载 3.1.2、地震作用 结构所承受的“地震力”实际上是由于地震地面运动引起的动态作用，属于间接作用，称为“地震作用” 。 “三水准”设计原则： 小震不坏，中震可修，大震不倒。 “两阶段”设计方法： 第一阶段设计——多遇地震作用下的弹性分析，主要验算构件的承载力、稳定性及结构的层间位移 第二阶段设计——罕遇地震作用下的弹塑性变形验算，主要验算结构的屈服机构、层间位移和层间位移延性比。 3.2、荷载效应组合 承载力极限状态的荷载效应组合分为 1、无地震作用时的荷载效应组合 2、有地震作用时的荷载效应组合 注：9度设防烈度时，以及建筑高度H60m时，应考虑风荷载和地震作用的组合。 结构侧移验算时的荷载效应组合有 1、风荷载作用时： S=SWk 2、水平地震作用时： S=SWhk 第四篇 框架结构的计算 4.1、框架结构的受力特性及内力分布 柱脚轴向力产生的力偶是平衡倾覆力矩的主要部分 柱脚轴向力产生的平衡力矩 远大于柱脚弯矩之和 。 框架梁的刚度越大， 值越大。当框架边柱之间的距离越大，或建筑物的高宽比越小，柱脚轴力产生的平衡力矩越大，梁柱内力也可有所减小。 4.2、框架结构的水平侧移 4.2.1、水平位移是由三方面原因产生的 水平位移曲线属剪切型，层间位移下大上小 对于多层框架结构可忽略柱轴向变形产生的层间位移。对高层框架虽不能忽略此变形，但由梁柱构件变形产生的层间位移是主要的，它构成的水平变形曲线属剪切型。 由于柱脚处无水平位移，且底部作用剪力最大，最大的层间位移常位于底层或下部几层，顶部较小。 4.2.2、钢框架结构侧移要求 框架结构在水平荷载作用下的变形由总体剪切变形和总体弯曲变形两部分组成。 《抗震规范》： 多高层钢框架的弹性层间位移角限值：（第一阶段抗震设计） 1/300 《高钢规》： 在风荷载作用下，顶层质心位置的侧移不宜超过建筑高度的1/500，质心层间侧移不宜超过楼层高度的1/400。 4.3、框架结构近似计算 框架结构计算简图 将框架结构的空间形式,简化成平面形式,如图 框架杆件用其轴线表示；杆件之间用节点表示；杆件长度用节点之间的距离表示； 计算