高层1-高层钢结构体系与概念设计（修改后）-475901241.ppt

1、 。 （ wHN 2 2 1 qHM 2 3 1 qHM 图图1-2 1-2 高层建筑结构用钢量随层数的变化高层建筑结构用钢量随层数的变化 EI qH 8 4 EI qH 120 11 4 框架中柱的轴压应力框架中柱的轴压应力 往往大于边柱的轴压应力，往往大于边柱的轴压应力， 中柱的轴向压缩变形大于中柱的轴向压缩变形大于 边柱的轴向压缩变形。当边柱的轴向压缩变形。当 房屋很高时，这种轴向压房屋很高时，这种轴向压 缩差异将会达到较大的数缩差异将会达到较大的数 值，其后果相当于连续梁值，其后果相当于连续梁 的中间支座产生沉陷，从的中间支座产生沉陷，从 而使连续梁中间支座处的而使连续梁中间支座处的

2、负弯矩值减小，跨中正弯负弯矩值减小，跨中正弯 矩值和端支座负弯矩值增矩值和端支座负弯矩值增 大大 相对于较低楼房而言，高层建筑更柔一些，在地震作用下相对于较低楼房而言，高层建筑更柔一些，在地震作用下 的变形更大一些。为了使结构在进入塑性变形阶段后仍具有较的变形更大一些。为了使结构在进入塑性变形阶段后仍具有较 强的变形能力，避免倒塌，除选用延性较好的材料外，特别需强的变形能力，避免倒塌，除选用延性较好的材料外，特别需 要在构造上采取恰当的措施，来保证结构具有足够的延性。要在构造上采取恰当的措施，来保证结构具有足够的延性。 由线构件和由线构件和( (或或) )面构件组成的具有较大横截面尺寸和较小壁

3、面构件组成的具有较大横截面尺寸和较小壁 厚的组合构件，称为空间构件或立体构件。厚的组合构件，称为空间构件或立体构件。 空间构件是框筒体系、筒中筒体系、束筒体系、支撑框筒体空间构件是框筒体系、筒中筒体系、束筒体系、支撑框筒体 系、大型支撑筒体系及巨型结构体系中的基本构件。系、大型支撑筒体系及巨型结构体系中的基本构件。 与线构件和面构件相比，它具有较大的抗扭刚度和极大的抗与线构件和面构件相比，它具有较大的抗扭刚度和极大的抗 推刚度，在水平荷载下的侧移较小，因而在高层或超高层建筑中，推刚度，在水平荷载下的侧移较小，因而在高层或超高层建筑中， 宜尽量选用空间构件。宜尽量选用空间构件。 钢材虽为非燃烧材

4、料，但它耐热不耐火，在火灾高温下，钢材虽为非燃烧材料，但它耐热不耐火，在火灾高温下， 结构钢的强度和刚度都将迅速降低，而火灾升温又十分迅速，结构钢的强度和刚度都将迅速降低，而火灾升温又十分迅速， 故无防火保护措施的钢构件在火灾中很容易破坏。因此，高层故无防火保护措施的钢构件在火灾中很容易破坏。因此，高层 建筑钢结构必须进行恰当的抗火设计，以减少或避免财产损失建筑钢结构必须进行恰当的抗火设计，以减少或避免财产损失 和人员伤亡。和人员伤亡。 由于钢材耐腐蚀性差，钢结构构件易生锈腐蚀，影响结构由于钢材耐腐蚀性差，钢结构构件易生锈腐蚀，影响结构 使用寿命，所以高层建筑钢结构中的所有钢结构构件均应进行使

5、用寿命，所以高层建筑钢结构中的所有钢结构构件均应进行 合理的防锈处理，以保证结构的长期使用。合理的防锈处理，以保证结构的长期使用。 高层建筑上遭受雷击的机会比一般建筑要多，一年中的雷高层建筑上遭受雷击的机会比一般建筑要多，一年中的雷 击次数与建筑物的高度有关，建筑物越高，受到的雷击次数越击次数与建筑物的高度有关，建筑物越高，受到的雷击次数越 多。在雷击放电时便有可能引起火灾或产生其它电击、机械性多。在雷击放电时便有可能引起火灾或产生其它电击、机械性 的事故。因此，为了保证高层建筑的防雷安全，高层建筑要设的事故。因此，为了保证高层建筑的防雷安全，高层建筑要设 置可靠的避雷系统。置可靠的避雷系统。

6、 低层房屋一般采用简单方法计及结构动力响应对荷载的影低层房屋一般采用简单方法计及结构动力响应对荷载的影 响后，设计主要按静力问题处理；响后，设计主要按静力问题处理； 而由于风和地震作用的随机性和复杂性，高层建筑风振和而由于风和地震作用的随机性和复杂性，高层建筑风振和 地震响应分析地震响应分析, ,高层建筑风振、地震动响应是由结构特征、环境高层建筑风振、地震动响应是由结构特征、环境 作用等诸因素综合影响决定的，是结构整体性能的体现，同时作用等诸因素综合影响决定的，是结构整体性能的体现，同时 也表明，要获得满意的结构动力响应特征，必须综合考虑结构也表明，要获得满意的结构动力响应特征，必须综合考虑结

7、构 系统，因此高层建筑动力响应成为设计考虑的关键因素。系统，因此高层建筑动力响应成为设计考虑的关键因素。 高层建筑结构设计要求尽可能采用轻质、高强且性能良好高层建筑结构设计要求尽可能采用轻质、高强且性能良好 的材料，一方面减小重力荷载，进一步减小基础压力和造价；的材料，一方面减小重力荷载，进一步减小基础压力和造价； 另一方面因结构所受动力荷载大小直接与质量有关，减小质量另一方面因结构所受动力荷载大小直接与质量有关，减小质量 有助于减小结构动力荷载。有助于减小结构动力荷载。 1-8 (b) 1-7 1-10 （a）中段楼层结构平面 （b）底段楼层结构平面 （c）结构纵剖面 (b) (a) 钢结构

8、和有混凝土剪力墙的钢结构高层建筑的适用高度（钢结构和有混凝土剪力墙的钢结构高层建筑的适用高度（m） 表表 1-4 图图1-46美国纽约的层大楼美国纽约的层大楼 (a)竖向支撑与伸臂桁架；竖向支撑与伸臂桁架；(b)周边桁架周边桁架 对于预应力和非预应力现浇钢筋混凝土楼板，均可采用非抽心成空的生产对于预应力和非预应力现浇钢筋混凝土楼板，均可采用非抽心成空的生产 工艺，制成空心楼板。其方法是：在楼板内，顺跨度方向埋置波纹薄钢管或工艺，制成空心楼板。其方法是：在楼板内，顺跨度方向埋置波纹薄钢管或 硬纸管，然后浇筑混凝土，从而形成空心板。硬纸管，然后浇筑混凝土，从而形成空心板。 据测算，与现浇的普通钢筋

9、混凝土平板相比较，采用预应力或非预应力空据测算，与现浇的普通钢筋混凝土平板相比较，采用预应力或非预应力空 心板，约可减轻楼板自重心板，约可减轻楼板自重30%左右，降低造价。左右，降低造价。 在楼盖设计中，若能综合钢梁和楼板的各种优点于同一楼盖结构之中，那在楼盖设计中，若能综合钢梁和楼板的各种优点于同一楼盖结构之中，那 将是一种具有优良综合性能和显著经济优势的楼盖体系。将是一种具有优良综合性能和显著经济优势的楼盖体系。 2）使用桁架钢梁）使用桁架钢梁 3）采用蜂窝梁）采用蜂窝梁 （2）减轻楼板自重的方法减轻楼板自重的方法 1）使用轻骨料混凝土）使用轻骨料混凝土 2）减小楼板的折实厚度）减小楼板的

10、折实厚度 利用一些常用的设计方法和施工手段，利用一些常用的设计方法和施工手段， 来减小楼板的折实厚度。来减小楼板的折实厚度。 a.选用密肋楼盖选用密肋楼盖 b.选用无粘结预应力混凝土平板选用无粘结预应力混凝土平板 c.采用压型钢板采用压型钢板-混凝土组合楼板混凝土组合楼板 以压型钢板作底模的压型钢板以压型钢板作底模的压型钢板-混凝土混凝土 组合楼板，呈密肋状组合楼板，呈密肋状(如图如图1-51a)，从而具，从而具 有较薄的折实厚度，可减轻楼盖自重。有较薄的折实厚度，可减轻楼盖自重。 d.使用空心楼板使用空心楼板 图图1-52 高层建筑的基础型式高层建筑的基础型式 （a）井格形基础；（）井格形基础；（b）梁式筏基；）梁式筏基；(c)板式筏基；（板式筏基；（d）箱形基础）箱形基础