多层钢结构设计.ppt

1多层钢结构多层钢结构设计设计2第三章 多层钢结构设计第一节第一节 多层钢结构体系多层钢结构体系第二节第二节 多层钢结构的荷载效应和组合多层钢结构的荷载效应和组合第三节第三节 多层钢结构的内力分析多层钢结构的内力分析第四节第四节 钢与混凝土组合板和组合梁钢与混凝土组合板和组合梁 *第五节第五节 多层钢结构的连接多层钢结构的连接第六节第六节 多层钢结构设计实例多层钢结构设计实例3第一节 多层钢结构体系4第一节 多层钢结构体系5第一节 多层钢结构体系6第一节 多层钢结构体系7第一节 多层钢结构体系8第一节 多层钢结构体系9第一节 多层钢结构体系10第一节 多层钢结构体系11第一节 多层钢结构体系12第一节 多层钢结构体系13第二节 多层钢结构的荷载效应和组合14第二节 多层钢结构的荷载效应和组合风振系数风载体型系数；风压高度变化系数；基本风压；ZSZZSZkwww002.115对于平坦或稍有起伏的地形，风压高度变化系数应根据地面粗糙度类别按荷载规范中表7.2.1中确定。地面粗糙度可分为A、B、C、D 四类：A 类指近海海面和海岛、海岸、湖岸及沙漠地区；B 类指田野、乡村、丛林、丘陵以及房屋比较稀疏的乡镇和城市郊区；C 类指有密集建筑群的城市市区；D 类指有密集建筑群且房屋较高的城市市区。16风压高度变化系数还应考虑地形条件的修正：风压高度变化系数还应考虑地形条件的修正：对于山峰和山坡对于山峰和山坡 对于远离海面和海岛对于远离海面和海岛1718 对于基本自振周期T1 大于0.25s 的工程结构，如房屋、屋盖及各种高耸结构,以及对于高度大于大于30m 且高宽比大于大于1.5 的高柔房屋，均应考虑风压脉动对结构发 生顺风向风振的影响。风振计算应按随机振动理论进行，结构的自振周期应按结构动力学计算。一般情况一般情况1、钢结构、钢结构 T1=（0.100.15）n2、钢筋混凝土结构、钢筋混凝土结构 T1=（0.050.10）n19例题：例题：一幢矩形平面的一幢矩形平面的8层办公楼，其平面尺寸为层办公楼，其平面尺寸为22m50m，房屋，房屋高度高度H=28m。基本风压。基本风压 W0=0.60kN/m2。地面粗糙度属。地面粗糙度属D类。类。求风荷载标准值。求风荷载标准值。（1）风压高度变化系数）风压高度变化系数 地面粗糙度属地面粗糙度属D类类 房高房高H=28m，（2）荷载体型系数）荷载体型系数 迎风面迎风面 ，背风面，背风面（3）型振系数）型振系数 H=28m30m，H/B=28/22-1.271.5，（4）荷载标准值）荷载标准值 风振系数风载体型系数；风压高度变化系数；基本风压；ZSZZSZkwww002.162.0ZZ8.0S8.0S3.15.08.0SZ0.1Z6.062.03.10.12.12.10ZSZkww20第二节 多层钢结构的荷载效应和组合21第二节 多层钢结构的荷载效应和组合ijijjjiGXF15.1m1m2mi11F12FiF1nF121F22FiF2nF21 jF2jFjiFjnF1nF2nFniFnnF1振型地震作用标准值2振型j振型n振型j j 振型时，振型时，i i 质点水平质点水平地震作用标准值地震作用标准值22第二节 多层钢结构的荷载效应和组合ijijjjiGXF15.1j相应于相应于j j振型自振周期的水平地震影响系振型自振周期的水平地震影响系数，应以抗震规范中以数，应以抗震规范中以max、特征周特征周期期Tg、结构自振周期结构自振周期T等来确定；等来确定；jiXj j振型质点振型质点i i的水平相对位移；的水平相对位移；iGi i质点的重力荷载代表值；质点的重力荷载代表值；23mHiHiFiFEkFn1(1)iiiEknniiiG HFFG H1.高度不超过40且平面和竖向较规则的以剪切变形为主的建筑，可采用底部剪力法计算；2.对于高度不超过60m的建筑预估截面时，可采用底部剪力法计算。11111111111nnnEkiiiiiiiniieqiFFFa GmH GG EknnFF110.058nT24表表4.4表表4.5ngTnTuT7.1125 建筑结构地震影响系数曲线的阻尼调整和形状参数应符合下列要求：1 除有专门规定外，建筑结构的阻尼比应取除有专门规定外，建筑结构的阻尼比应取0.05，地震影响系数曲线的阻尼调整系数应按地震影响系数曲线的阻尼调整系数应按1.0采用，形采用，形状数应符合下列规定：状数应符合下列规定：1)直线上升段，周期小于直线上升段，周期小于0.1s的区段。的区段。2)水平段，自水平段，自0.1s至特征周期区段，应取最大值至特征周期区段，应取最大值(max)。3)曲线下降段，自特征周期至5倍特征周期区段，衰减指数应取0.9。4)直线下降段，自5倍特征周期至6s区段，下降斜率调整系数应取0.02。26表表4.3272 当建筑结构的阻尼比按有关规定不等于当建筑结构的阻尼比按有关规定不等于0.05时，时，地震影响系数曲线的阻尼调整系数和形状参数应符合地震影响系数曲线的阻尼调整系数和形状参数应符合下列规定：下列规定：1)曲线下降段的衰减指数应按下式确定：2)直线下降段的下降斜率调整系数应按下式确定：3)阻尼调整系数应按下式确定：28框架梁柱线刚度计算框架梁柱线刚度计算 05.1 II 0I00.2II 00.2II 横梁线刚度横梁线刚度 在框架结构中，通常现浇层的楼板，可以作为梁的有效翼缘，增大梁的有效刚度，减少框架侧移，为考虑这一有利作用，在计算梁截面惯性矩时，对现浇楼面的边框架梁取(为梁的截面惯性矩)，对中框架梁取本设计取中框架，则，梁线刚度见表2.1 表表2.1 2.1 梁线刚度梁线刚度0i的计算表的计算表2930313233343536第二节 多层钢结构的荷载效应和组合37第二节 多层钢结构的荷载效应和组合EOVVOGFVVOEOFG大跨或悬臂构件的竖向地震作用竖向地震作用系数，8度设防时取0.1，9度设防时取0.2大跨或悬臂构件上相应的重力38第二节 多层钢结构的荷载效应和组合39第二节 多层钢结构的荷载效应和组合()()()()()GGkL LLLSSAAwwSC GC QC QC QC Q 恒楼层活雪灰风40第二节 多层钢结构的荷载效应和组合()0.5()0.5()()()EkSALKTGGQQKQG恒雪灰活吊车荷载41第二节 多层钢结构的荷载效应和组合荷载标准值是荷载的基本代表值荷载标准值是荷载的基本代表值其他代表值均在标准值的基础上乘以相应的系数后得出其他代表值均在标准值的基础上乘以相应的系数后得出42第二节 多层钢结构的荷载效应和组合()()()()EGGEEhEhhkEvEhvkwwwwSC GC EC EC Q 重力荷载代表值水平地震作用竖向地震作用风43第三节 多层钢结构的内力分析44第三节 多层钢结构的内力分析45第三节 多层钢结构的内力分析46第三节 多层钢结构的内力分析47第三节 多层钢结构的内力分析48竖向荷载作用下的内力计算方法竖向荷载作用下的内力计算方法分层法分层法 按照叠加原理，多层框架在竖向荷载作用下的内力，可看成是各层竖向荷载单独作用下内力的叠加(a)；各层梁上单独作用竖向荷载时，仅在图(b)所示结构的实线部分产生内力，虚线部分中所产生的内力可忽略不计 独立刚架单元，柱的远端简化为固定支承。用弯矩分配法进行计算，节点的不平衡弯矩只在本单元内进行分配传递，图（，图（c）49C 在D值法中，横梁不再是无变形的刚性梁，即考虑了节点转角的影响 节点转动影响系数，反映了由于节点转动而使柱抗侧刚度降低的程度 由 的表达式可见，相对转动越大，越小，表明约束作用越小，柱的抗侧刚度降低越多。而转动的大小与梁柱线刚度有关 50修正后柱的反弯点高度 影响柱反弯点高度的主要因素是该柱上下端的约束条件，如果约束条件相同，柱上下端的转角相同，反弯点就在柱的中点。如两端约束能力不同，则杆端转角就不一样，反弯点会向约束刚度小转角大的一端移动。柱两端的约束刚度与结构总层数、该层所在位置、梁柱线刚度比、上下两层梁的线刚度比以及上下层层高的变化等因素有关 51反弯点高度 式中 反弯点到下柱的距离；标准反弯点高度比；上下层横梁刚度变化时反弯点高度比的修正值；、上下层层高变化时反弯点高度比的修正值。y yy0y1y2y3y52第三节 多层钢结构的内力分析/500H/400h53第三节 多层钢结构的内力分析2sII1.5sIIsI10.1T全部风荷载集中作用在框架 顶部所产生的顶部水平位移 54第三节 多层钢结构的内力分析55第三节 多层钢结构的内力分析56第三节 多层钢结构的内力分析57第三节 多层钢结构的内力分析58第三节 多层钢结构的内力分析59第三节 多层钢结构的内力分析60第三节 多层钢结构的内力分析61第三节 多层钢结构的内力分析62第三节 多层钢结构的内力分析63第三节 多层钢结构的内力分析64第三节 多层钢结构的内力分析65第三节 多层钢结构的内力分析185235yfVAf66第三节 多层钢结构的内力分析21212cos2,ccbccbNAA左 右 柱 在 垂 直 荷 载 作 用 下 产 生 的 压 应 力斜 杆 的 截 面 面 积；斜 杆 与 柱 之 间 的 交 角67第五节 多层钢结构的连接68第五节 多层钢结构的连接69第五节 多层钢结构的连接70第五节 多层钢结构的连接71第五节 多层钢结构的连接72第五节 多层钢结构的连接73第五节 多层钢结构的连接74第五节 多层钢结构的连接75第五节 多层钢结构的连接76第五节 多层钢结构的连接77第五节 多层钢结构的连接1）梁要加工）梁要加工准确；准确；2）有仰焊）有仰焊78第五节 多层钢结构的连接1）T型加劲板型加劲板的高度要大于的高度要大于横梁高度横梁高度；2）与柱翼缘）与柱翼缘连接刚度稍大连接刚度稍大79第五节 多层钢结构的连接肋板肋板下部板下部板80第五节 多层钢结构的连接81第五节 多层钢结构的连接82第五节 多层钢结构的连接83第五节 多层钢结构的连接84第五节 多层钢结构的连接85第五节 多层钢结构的连接86第五节 多层钢结构的连接87第五节 多层钢结构的连接88第五节 多层钢结构的连接89第六节 多层钢结构设计90第六节 多层钢结构设计91第六节 多层钢结构设计21.5/5 1.29/kN mkN m 325/0.04 5 1.26/kN mkN m 21/1.21.2/kN mkN m92第六节 多层钢结构设计20.4/5 1.42.8/kN mkN m 27/5 1.449/kN mkN m 93第六节 多层钢结构设计0.35 1.16 0.8 5 1.42.28/kN m 0.35 1.16 0.5 5 1.41.425/kN m 94第六节 多层钢结构设计55EAECGG(1.525 0.046 0.080.35)51.1 2.5 1 2.502.70.5.4 5 2.7(7 0.220)581.950.043.3 0.8kN 95第六节 多层钢结构设计44EAECGG(6.2525 0.04)51.11 2.55 5 2.7(7 0.220 0.04)5176.2.74.250.54.25 0.821kN 96第六节 多层钢结构设计97第六节 多层钢结构设计98第六节 多层钢结构设计99第六节 多层钢结构设计100第六节 多层钢结构设计