高层钢结构要承受水平荷载、竖向荷载和扭转力矩等多种力的作用,这些力的大小,又随着高层钢结构的高度、平面形状以及风荷载大小、抗震设防烈度高低等多种因素,而出现较大幅度的变化。 为了使高层钢结构能够适应各种自然条件及不同使用要求,在实际工程中已经产生了10多种结构体系,然而组成这些结构体系的抗侧力构件,不外乎以下三种基本形式:线形构件、平面构件和立体构件。 一、线形构件 1、具有较大长细比的细长杆件,在单层结构中作为排架柱单独受力时,称为线构件或称线形构件。 2、当它不是作为一个独立构件承受荷载,
高层钢结构以悬臂杆代表抗侧力构件,按其变形属性进行分类。此方法可引伸用于杆系构件(框架等)、平面构件和立体构件,接照它们的构件整体变形属性来划分。 一、弯曲型构件 1、细长悬臂杆在侧力作用下的侧移⊿,主要是由杆件的弯曲变形产生的,杆件的剪切变形很小,对杆件侧移的影响甚微。| 2、侧力对悬臂杆各个截面产生的弯矩(倾覆力矩),使杆件横截面的受压一侧压缩、受拉-侧拉伸,截面发生转动,从原来的水平状态向受压侧倾斜而产生侧移。 3、弯曲型悬臂杆的侧移角(层间侧移角),在底端为零,向上,因横截面倾角的积累
由于中心支撑和偏心支撑的截面确定常受杆件的长细比限制,故其截面尺寸较大,受压时也易失稳屈曲;又为提高结构的侧向刚度,可以在高层钢结构中采用嵌入式墙板作为等效支撑或剪切板,承担结构的水平剪力,现已在高层钢结构中得到应用的嵌入式墙板主要有以下三种: 一、钢板剪力墙墙板 钢板剪力墙墙板一般需要采用厚钢板。设防烈度为7度或7度以上的抗震建筑还需要在钢板的两侧焊接纵向或横向加劲肋,以增强钢板的稳定性和刚度。对于非抗震或设防烈度为6度的抗震建筑,可不设加劲肋。钢板剪力墙墙板的上下两边缘和左右两边缘可以分别与框
为建造比钢框架结构更高的高层钢结构,以及提高抗侧力结构的承载能力和侧向刚度,又为避免过多地加大梁柱截面及相应的用钢量,高层钢结构的框架-支撑体系及框架-内筒体系是很有效的和经济的常用抗侧力结构体系。它的作用基本上类似钢筋混凝土高层建筑中的框架-剪力墙结构体系及框架-内筒体系。 高层钢结构的框架-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;或在框排架体系中,即外圈为刚接框架,内部为仅承担竖向荷载的排架式结构中对部分排架柱之间设置竖向支撑,形
由于高层钢结构框架结构体系不设置柱间竖向支撑,因此建筑平面设计有较大的灵活性,并且可以采用较大的柱距和提供较大的使用空间。对于20层以下的公共建筑框架结构具有良好的适应性。 高层钢结构中的框架体系是基本体系,由此可演变成各类体系。因此,下述有关框架体系中的某些问题也是各类体系中共有的问题。 一、正交及非正交相连而成的框架结构 当建筑平面为规则的矩形平面时,框架结构常由纵横方向各自平行的多榀正交相连的框架构成,因此可简化连接构造,并采用柱贯通型的节点做法。当建筑平面为非矩形时,如弧形、圆形、八角形
一、对称平面 1、大风作用下,高层钢结构的顺风向或横风向振动加速度超过某一量值时,在室内工作和生活的人员就会因高层钢结构的强列摇晃而产生头晕等不适感。即使仅仅发生轻微的扭转振动,也会使人员感受到高层钢结构振动加剧很多。 2、高层钢结构的高度一般在100米以上,风荷载量值和风振效应都很大。为了尽量减小结构侧移、风振加速度及扭转振动不良影响,高层钢结构的平面可以采用双轴对称的平面形状,侧如,方形、圆形、正六边形、正八边形、矩形、椭圆形。 3、高层钢结构的平面宜简单、规则,以减小高层钢结构的风荷载体型
一、柱脚轴向力产生的力偶是平衡倾覆力矩的主要部分 在水平荷载作用下,梁柱刚接的框架结构与梁柱铰接的排架结构的重要差别,在于框架梁与框架柱刚接后形成如同一整体的空腹桁架结构,不再如排架结构中横梁仅起传递水平力的作用,致使排架柱处于悬臂柱受力状态。 刚接框架在水平荷载作用下,结构一侧的部分柱脚产生轴向拉力,结构另一侧部分柱脚产生轴向压力,其中边柱柱脚的轴向力大于中柱。这些柱脚轴向力将形一边偶,平衡外部荷载产生的倾覆力矩,倾覆力矩与平衡力矩的表达式如下图: 一般情况下,柱脚轴向力产生的平衡力矩远大于柱
对主要结构类型常结合高层钢结构的具体情况进行再组合,也可以在高层钢结构中对一些主要抗侧力构件采用不同的材料,形成派生的多种结构类型。再组合后常用的结构类型有以下几种。 一、上部为钢结构下部为钢骨混凝土结构 这种上下两种结构类型的组合结构,已较多地用于实际工程中,这是由于在下部采用钢骨混凝土结构具有以下优点: 1、作为上部钢结构向下的过渡层 上部钢结构通过钢骨混凝土结构向下部钢筋混凝土结构过渡时,不仅在构造上较为方便,更主要的是使结构传力特性、结构延性和结构刚度方面等起到具有连续性及缓变的作用。
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