高层钢结构设计分析

高层钢结构设计分析中10层以下民用建筑、6层以下工业建筑、40米以下总高度为多层钢结构，超过上述高度的高层钢结构为高层钢结构。其中民用建筑的数量和高度限制与我国建筑消防规范相一致，工业建筑的高度普遍较高，这是根据实际工程经验确定的。

轻型框架和轻型框架支撑钢结构适用于等效活荷载小于8KN/m2、建筑高度小于20m的多层民用建筑和工业建筑。

框架-弯曲结构可分为侧框架-弯曲结构和竖向框架-弯曲结构。侧向框架-弯曲结构由侧向连接的弯曲和框架组成。它可以分为等高和不等高。如图4.3.1 (a)、(b)所示，竖向框架-弯结构上部为弯结构，下部为框架结构，如图4.3.1 (c)所示。

在结构体系单元中，除框架形式清晰外，支撑形式、剪力墙形式、筒体形式较为丰富，常用形式列于结构体系分类表中。耗能支撑一般用于有中心支撑的框架-支撑结构中，也用于构成圆柱结构的普通桁架管或斜网格管中。在偏心支撑结构中，由于与消能梁端部有重叠作用，通常在不同的时间使用。斜网格管都是由交叉斜杆编织而成，可以提供很大的帮助。在广州电视塔、广州西塔等400多米高层建筑中，采用了剪力墙面板的刚度计算方法。国内现有的剪力墙面板、筒体等均采用钢板填充框架成型，应用于天津金坛塔300米以上。


钢结构厂房,高层办公楼

筒体结构的细分是根据筒体与框架或筒体之间的位置关系:筒体与筒体之间的内外位置关系为筒体中的筒体;管与管的相邻组合位置关系为束管;筒体与框架的组合就是框架筒体，框架筒体又可分为内外两部分，在传统意义上具有最高的侧阻力效率。框架与外管和内框架结构,核心是18类似传统的钢筋混凝土结构管结构,框架结构外框和内管,和帧多管结构与多个管自由安排的框架。

巨型结构是一个相对宽泛的概念。当竖向或水平荷载在多层结构中作为基本尺度而不是在传统的楼层中传递时，可视为巨型结构。

例如，将框架或桁架的某一部分视为单一的组合构件，以层或跨的尺寸作为“截面”的高度形成巨大的梁或柱，形成巨大的框架体系，即巨型框架结构。巨型梁之间子结构的竖向荷载通过巨型梁段传递给巨型柱。“巨型梁”与“巨型柱”节点之间设置支撑巨型支撑，形成巨型框架支撑结构。当框架处于普通尺度，支撑处于建筑立面时，可称为巨型支撑结构，如香港的中国银行。

不同结构体系由于其力学和变形特性的不同，其延性差异很大。具有多通道侧阻力和非屈曲破坏的结构体系具有较高的延性。同时，构件的延性还取决于节点区域是否发生脆性破坏，构件塑性区域是否具有足够的延性。

在上述体系分类中，框架-偏心支撑结构、耗能支撑框架-中心支撑结构、钢板墙框架-抗震墙结构、筒内管结构、无斜格管束管结构一般属于高延性等级结构类型;所有斜网格管的管结构一般与斜网格管相同。低延性等级结构型式。

延性较高的结构在塑性阶段可以承受较大的变形，没有构件屈曲和整体塌陷，具有较好的耗能能力。如果抗震设计准则是延性较高的结构在设防烈度下应具有均匀吸收地震能量的能力，则应允许延性较高的结构相对较低。韧性结构较早进入塑性阶段。

屈曲约束支撑可以提高结构的延性，且延性比框架偏心支撑结构更可控。因此，根据其在所有支撑中所占的比例，框架-中心支撑结构的适用高度可提高20%以上。

双侧阻力体系是指具有两条侧阻力线的结构体系，其中第二条线的水平承载力不小于总水平剪力的25%。

扩展桁架和周边桁架可以提高周围框架的横向贡献。当两者同时设置时，效果更加明显。它们广泛应用于框架筒结构中，也适用于需要提高外围构件横向贡献的各种结构体系中。外伸桁架的上、下弦必须在柱体内拉出。同时，在弦体之间应设置足够的斜撑或剪力墙，以方便上下弦体轴力的自平衡。外伸桁架的数量和位置不仅要考虑其整体侧阻力效率，还要考虑与之相连的构件和节点的承载力。

对于超高层钢结构来说，风荷载往往起着控制作用，因此选择小风压形状十分重要。在一定条件下，由涡流脱落引起的结构侧风振动效应非常显著。结构的平面、高程和转角处理的选择对横风振动有重要影响。应采用气动弹性模型风洞。对风敏结构的横风振动效应进行了实验和数值研究。

地下室采用多层、高层钢结构时，建筑一般较高，钢框架柱应延伸至地下室一层。为避免框架支撑结构沿竖向连续布置不利于抗震的底层刚度突变，应将支撑延伸至地下室。

目前，国内外多层钢结构建筑常用的具有较好抗震性能的楼板形式和做法。采用整体钢筋混凝土楼板拼装时，预制混凝土楼板肋端可安装预埋件，安装后与钢梁焊接牢固，保证楼板的完整性。对于超高层钢结构，如果条件允许，轻骨料混凝土是首选的地板混凝土。在保证楼板与梁之间可靠连接的条件下，一般可以根据组合梁设计两端铰接的楼板梁。

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