高层钢结构结构体系经典.ppt
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高层建筑结构课件第2章(结构体系与结构布置)
六.截面尺寸初估（方案设计和初步设计时）
1.柱截面：
由轴压比控制
N c c f cbh
轴压比限值 P68表4.4
柱负荷面积 表4.4
单位面积荷载：框架、框-剪12～14kN/m2； 框架柱轴压比限值 剪力墙、筒体13～16
N Q S Qn
结1.1 构～ 体 系 系数 1.2
3.适用范围：适用于200m以下的超高层
代表作品及平面：
深圳国贸大厦
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五.结构体系（抗侧力体系）的选择
•建筑使用功能 •建筑平面
•建筑高度
•抗震等级 •地质条件 •施工技术 ……
用 途 住 宅 旅 馆 公 共
≤50m 剪力墙、框架-剪力墙 剪力墙、框架-剪力墙、 框架 框架-剪力墙、框架
≥50m 剪力墙、框架-剪力墙 剪力墙、框架-剪力墙、 筒体 框架-剪力墙、筒体
竖向抗侧力构件不连 竖向抗侧力构件（柱、抗震墙、抗震支撑）的内力由水平 续 转换构件（梁、桁架等）向下传递 楼层承载力突变 抗侧力结构的层间受剪承载力小于相邻上一楼层的 80％
五.设置变形缝的原则
1.设置原则：
1）尽量不设缝，而调整平面形状、尺寸和结构布置， 采取构造和施工措施。 2）设缝时，应形成独立的结构单元，保证足够的缝宽。
框架结构 框架—剪力墙结构、筒体结构 部分框支剪力墙结构 0.7 0.75 0.6
抗震等级
计算截面以上层数 一级 二级
三级 0.9 0.95 ---
0.8 0.85 0.7
2.梁截面：
由高跨比控制：P18表2.9
注意：梁高有减小的趋势。
抵抗温度应力 3.板厚： 加强顶层约束 提高抗风抗震 一般楼层：80-140 顶层现浇板：≥120，宜双层双向配筋 地下室顶板：≥160
钢结构建筑(第-组)PPT课件
节能环保
钢结构建筑可回收再利用，减少建筑废弃 物的产生，同时施工过程中产生的噪音、 尘土等污染也相对较小。
缺点分析
01
02
03
04
耐腐蚀性差
钢材在潮湿的环境下容易生锈 腐蚀，需要定期进行维护和涂
装。
保温隔热性能较差
相对于传统建筑材料，钢结构 的保温隔热性能较差，需要采
取额外的措施进行改善。
成本较高
焊接质量检测
对钢结构中的焊接部 位进行无损检测，确 保焊接质量符合规范 要求。
尺寸与外观检测
对安装完成的钢结构 进行尺寸和外观质量 检测，确保符合设计 要求。
功能性检测
对电气设备、暖通设 备等进行功能性检测， 确保正常运行和使用 效果。
验收资料
整理相关检测报告、 施工记录等资料，进 行竣工验收备案。
施工准备
包括现场勘查、图纸会审、材 料采购、人员培训等前期工作。
主体结构安装
按照设计图纸，将钢构件进行 拼装、焊接和安装，形成完整 的钢结构体系。
设备安装与调试
根据设计要求，安装电气设备、 暖通设备等，并进行系统调试。
质量检测与验收
材料检测
对进场的钢材、焊接 材料等进行质量检测， 确保符合设计要求和 相关标准。
随着钢结构住宅体系的发展和完善，越来 越多的住宅建筑采用钢结构形式，具有抗 震性能好、节能环保等优点。
பைடு நூலகம் 02
钢结构建筑的设计与施工
设计原则与方法
功能性原则
确保钢结构建筑满足使用 要求，包括空间布局、结 构安全、设备配置等。
经济性原则
在满足功能和安全的前 提下，合理控制建设成
本，提高经济效益。
可持续性原则
超高层结构体系的特点ppt课件.ppt
认识到了贫困户贫困的根本原因，才 能开始 对症下 药，然 后药到 病除。 近年来 国家对 扶贫工 作高度 重视， 已经展 开了“ 精准扶 贫”项 目
1、《抗规》关于支撑的规定
• 《抗规》8.1.6条对支撑框架有以下几个规定： • 1）支撑框架在两个方向的布置宜均匀对称，支撑框架
之间楼盖的长宽比不宜大于3。（砼结构：6，7度是6； 8，9度是5。）
• 实践中，偏心支撑的刚度较小，在弹性阶段很难满足 此条。因此，如果需要偏心支撑具有耗能特性，性能 目标中，必须使其在中震下达到耗能段屈服。（中震 计算需要弹性板假定）
认识到了贫困户贫困的根本原因，才 能开始 对症下 药，然 后药到 病除。 近年来 国家对 扶贫工 作高度 重视， 已经展 开了“ 精准扶 贫”项 目
五、《抗规》和新版《高钢规》 引入抗震等级的概念
• 《抗规》表8.1.3
房屋高度
烈度
6
7
8
9
≤50m
四
三
二
＞50m
四
三
二
一
• 与砼结构相似的“强柱弱梁、强剪弱弯、 强节点弱构件”的延性要求。
认识到了贫困户贫困的根本原因，才 能开始 对症下 药，然 后药到 病除。 近年来 国家对 扶贫工 作高度 重视， 已经展 开了“ 精准扶 贫”项 目
• 5）采用屈曲约束支撑时，宜采用人字支 撑、成对布置的单斜杆支撑等形式，不 应采用K型或X形，支撑与柱堵塞夹角宜 在35°~55°之间。屈曲约束支撑受压时， 其设计参数、性能检验和作为一种消能 部件的计算方法可按相关要求设计。
认识到了贫困户贫困的根本原因，才 能开始 对症下 药，然 后药到 病除。 近年来 国家对 扶贫工 作高度 重视， 已经展 开了“ 精准扶 贫”项 目
2024版钢结构ppt课件
01钢结构定义02发展历程由钢材制成的工程结构，具有轻质、高强、施工速度快等特点。
从工业革命时期的初步应用到现代建筑业的广泛应用，钢结构经历了不断的技术创新和发展。
钢结构定义及发展历程钢材性能与分类钢材性能包括力学性能、工艺性能和耐久性等方面，如抗拉强度、屈服点、延伸率、冷弯性能等。
钢材分类根据化学成分、冶炼方法、用途等不同，钢材可分为碳素钢、合金钢、不锈钢等多种类型。
0102强度高、自重轻、施工速度快、抗震性能好、节能环保等。
耐火性差、易腐蚀、隔音效果一般、设计要求高等。
优势局限性钢结构优势与局限性应用领域及发展趋势应用领域广泛应用于工业厂房、高层建筑、桥梁、海洋平台等领域。
发展趋势随着新材料、新技术的不断涌现，钢结构将朝着更加轻质、高强、耐久、环保的方向发展，同时智能化、模块化等新型建造方式也将得到更广泛的应用。
03通过电弧或火焰将焊条和焊件局部加热到熔化状态，形成永久性的连接。
焊接连接原理包括焊接前准备（如坡口加工、清理焊件等）、装配与定位、焊接工艺参数选择、焊接操作以及焊后检验等步骤。
工艺流程常用的焊接方法有手工电弧焊、埋弧自动焊、气体保护焊等，设备包括焊机、焊枪、焊条等。
焊接方法与设备焊接连接原理及工艺流程01螺栓连接类型包括普通螺栓连接和高强度螺栓连接，其中高强度螺栓连接又分为摩擦型连接和承压型连接。
02选用原则根据连接件的受力情况、工作环境、安装条件等因素选择合适的螺栓类型和规格。
03安装与紧固螺栓连接安装时应保证螺栓与孔洞的配合精度，采用正确的紧固方法和力矩，避免过紧或过松。
螺栓连接类型与选用原则铆接技术简介及实例分析铆接技术简介铆接是一种通过铆钉将两个或多个构件连接在一起的方法，具有连接可靠、承受载荷大等优点。
实例分析以某钢结构桥梁为例，介绍铆接技术在桥梁建设中的应用，包括铆钉的选用、铆接工艺以及铆接质量的检验等。
优缺点及适用范围分析铆接技术的优缺点，如连接强度高、密封性好但拆卸困难等，并指出其适用于承受较大载荷和需要密封的场合。
钢结构培训PPT课件
要求高。 角接接头
两焊件端面间构成大于30°、小于 135°夹角的接头形式，承载能力较弱，
常用于不重要的结构中。
T形接头
一焊件之端面与另一焊件表面构成复 角或近似直角的接头形式，受力情况 复杂，需采取加强措施。
搭接接头
两焊件部分重叠构成的接头形式，承 载能力低，应力分布不均匀，应避免 使用。
焊接质量检查与验收标准
高强度螺栓连接和铆钉连接承 载能力较高，普通螺栓连接承
载能力较低。
疲劳性能
高强度螺栓连接和铆钉连接疲 劳性能好，普通螺栓连接疲劳
性能较差。
安装拆卸方便性
普通螺栓连接安装拆卸方便， 高强度螺栓连接和铆钉连接安
装拆卸较困难。
适用范围
普通螺栓连接适用于次要结构 部位，高强度螺栓连接和铆钉
连接适用于重要结构部位。
维护保养
根据检查结果制定相应的维护保养 策略，如补漆、更换涂层等，确保 钢结构的防腐、防火性能得到有效 维护。
执行与记录
按照维护保养策略执行相关操作， 并做好记录，以便后续跟踪和管理。
案例分析：典型钢结
06
构工程实例剖析
高层建筑中应用实例分享
上海中心大厦
采用钢框架-核心筒结构体系，高度达632米，为世界第二高楼。通过高强度钢材和先进焊接技术实现结 构轻量化。
防火涂料种类和涂刷技巧
防火涂料种类
根据防火等级和使用要求，选择合适的防火涂料，如膨胀型防火涂料、非膨胀型防火涂料等。
涂刷技巧
施工前对钢结构表面进行处理，确保表面平整、无油污和杂质；涂刷时采用适当的涂刷工具，确保涂层均匀、无 漏刷现象。
维护保养策略制定和执行
定期检查
定期对钢结构进行防腐、防火涂 层检查，发现问题及时处理。
两焊件端面间构成大于30°、小于 135°夹角的接头形式，承载能力较弱，
常用于不重要的结构中。
T形接头
一焊件之端面与另一焊件表面构成复 角或近似直角的接头形式，受力情况 复杂，需采取加强措施。
搭接接头
两焊件部分重叠构成的接头形式，承 载能力低，应力分布不均匀，应避免 使用。
焊接质量检查与验收标准
高强度螺栓连接和铆钉连接承 载能力较高，普通螺栓连接承
载能力较低。
疲劳性能
高强度螺栓连接和铆钉连接疲 劳性能好，普通螺栓连接疲劳
性能较差。
安装拆卸方便性
普通螺栓连接安装拆卸方便， 高强度螺栓连接和铆钉连接安
装拆卸较困难。
适用范围
普通螺栓连接适用于次要结构 部位，高强度螺栓连接和铆钉
连接适用于重要结构部位。
维护保养
根据检查结果制定相应的维护保养 策略，如补漆、更换涂层等，确保 钢结构的防腐、防火性能得到有效 维护。
执行与记录
按照维护保养策略执行相关操作， 并做好记录，以便后续跟踪和管理。
案例分析：典型钢结
06
构工程实例剖析
高层建筑中应用实例分享
上海中心大厦
采用钢框架-核心筒结构体系，高度达632米，为世界第二高楼。通过高强度钢材和先进焊接技术实现结 构轻量化。
防火涂料种类和涂刷技巧
防火涂料种类
根据防火等级和使用要求，选择合适的防火涂料，如膨胀型防火涂料、非膨胀型防火涂料等。
涂刷技巧
施工前对钢结构表面进行处理，确保表面平整、无油污和杂质；涂刷时采用适当的涂刷工具，确保涂层均匀、无 漏刷现象。
维护保养策略制定和执行
定期检查
定期对钢结构进行防腐、防火涂 层检查，发现问题及时处理。
钢结构工程结构体系介绍PPT课件
• 钢结构因其强度高、自重轻、工期快、抗震性能好等优点，被越来越广泛应 用于厂房、体育场馆、机场、火车站、会展中心、高层建筑等领域，钢结构 建筑在建设中所占的比例越来越大；
• 钢结构建筑根据结构受力特点大致可分为门式刚架结构、空间桁架结构、张 弦梁结构、弦支穹顶结构、网架结构和多高层结构；
• 在一个工程中结构类型的界限并不是十分明确，往往包含有多种结构类型。
1
目录 / Contents
钢结构的特点及分类 门式刚架结构 空间桁架结构 张弦梁结构 弦支穹顶结构 网架结构 多高层结构
2
1、钢结构特点及分类
钢结构的特点及分类 • 什么是钢结构? • 用型钢或钢板制成基本构件，根据使用要求，通过焊接或螺栓连接等方法，
按照一定规律组成的承载机构叫钢结构。钢结构在各项工程建设中的应用极 为广泛，如钢桥、钢厂房、钢闸门、各种大型管道容器、高层建筑和塔轨机 构等。
• 弦支穹顶的作用原理：环形索张紧在节点处产生一个径向的拉力，支撑杆一根杆件受拉一根受压， 受压杆对梁起到支撑作用可减小梁的跨度，重新分布弯矩，从而减小梁截面；
• 弦支穹顶索环形张拉因此这种结构体系适合做类似圆形的屋盖，如北京自行车馆、安徽大学体育馆 等；
有些部位小，在截面上也是离中性轴远受力大，离中性轴近受力小； • 因此最经济的结构应该是索结构，其次是桁架结构，最后是框架结构。
4
2、门式刚架结构
门式刚架结构形式 • 概念：在单层和多层房屋和一般构筑物中，以热轧型钢、焊接型钢、冷弯薄壁型
钢、压型钢板和薄壁钢管等作为主要受力构件组成的，并采用轻型屋面和墙面的 钢结构。门式刚架是轻钢结构中最常见一种结构形式。 • 门式刚架受力的主体结构是门式框架，可以是单跨、多跨，还可以是多层结构； • 门式刚架的经济跨度约为24-30米；
• 钢结构建筑根据结构受力特点大致可分为门式刚架结构、空间桁架结构、张 弦梁结构、弦支穹顶结构、网架结构和多高层结构；
• 在一个工程中结构类型的界限并不是十分明确，往往包含有多种结构类型。
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目录 / Contents
钢结构的特点及分类 门式刚架结构 空间桁架结构 张弦梁结构 弦支穹顶结构 网架结构 多高层结构
2
1、钢结构特点及分类
钢结构的特点及分类 • 什么是钢结构? • 用型钢或钢板制成基本构件，根据使用要求，通过焊接或螺栓连接等方法，
按照一定规律组成的承载机构叫钢结构。钢结构在各项工程建设中的应用极 为广泛，如钢桥、钢厂房、钢闸门、各种大型管道容器、高层建筑和塔轨机 构等。
• 弦支穹顶的作用原理：环形索张紧在节点处产生一个径向的拉力，支撑杆一根杆件受拉一根受压， 受压杆对梁起到支撑作用可减小梁的跨度，重新分布弯矩，从而减小梁截面；
• 弦支穹顶索环形张拉因此这种结构体系适合做类似圆形的屋盖，如北京自行车馆、安徽大学体育馆 等；
有些部位小，在截面上也是离中性轴远受力大，离中性轴近受力小； • 因此最经济的结构应该是索结构，其次是桁架结构，最后是框架结构。
4
2、门式刚架结构
门式刚架结构形式 • 概念：在单层和多层房屋和一般构筑物中，以热轧型钢、焊接型钢、冷弯薄壁型
钢、压型钢板和薄壁钢管等作为主要受力构件组成的，并采用轻型屋面和墙面的 钢结构。门式刚架是轻钢结构中最常见一种结构形式。 • 门式刚架受力的主体结构是门式框架，可以是单跨、多跨，还可以是多层结构； • 门式刚架的经济跨度约为24-30米；
钢结构课件ppt完整版
局部稳定性设计原理
设计原理
局部稳定性概念：指结构局 部构件或连接在荷载作用下
的稳定性。
01
02
03
保证局部构件的强度和刚度 ，避免发生局部失稳。
合理选择连接方式和紧固件 ，确保连接的可靠性。
04
05
考虑局部构件的支撑条件和 约束情况，避免产生过大的
变形和应力集中。
05
抗震性能评价与加固措施
地震作用下钢结构响应特点
较大。
螺栓连接
通过螺栓和孔之间的配合实现构 件的连接，具有安装方便、拆卸 容易、适用于工地安装等优点， 但用钢量较大，且需要定期维护
。
铆钉连接
通过铆钉将构件连接在一起，适 用于承受较大动力和冲击荷载的 结构，但铆接变形大，精度低， 现已逐渐被焊接和高强度螺栓连
接所取代。
焊接连接构造要求
焊缝形式
根据结构受力特点和焊缝受力情况选择合适 的焊缝形式，如对接焊缝、角焊缝等。
伸长率
钢材在拉伸断裂后，标距段伸 长的长度与原标距长度之比， 反映钢材的塑性变形能力。
冲击韧性
钢材在冲击载荷作用下抵抗断 裂的能力，体现钢材的韧性和
抗冲击性。
影响钢材性能因素
化学成分
钢材中碳、硫、磷等元 素的含量会直接影响其 力学性能和耐腐蚀性。
冶炼方法
不同的冶炼方法会导致 钢材内部组织和性能的
差异。
钢结构优势与局限性
高强度
钢材具有高的抗拉、抗压和抗剪强度，能够实现大跨度、重载荷的设计。
塑性和韧性好
钢材在受力时具有良好的塑性和韧性，能够吸收较大的能量，抗震性能优越。
钢结构优势与局限性
材质均匀
钢材材质均匀，各向同性，工作可靠 性高。
高层建筑钢结构第六章节点设计PPT课件
fv
高层建筑钢结构
节点域腹板剪切强度的验算：
Mb1 Mb2 Vp
4 3
fv
式中：fv为钢材抗剪强度设计值；Vp为节点域腹板体积， 当柱为工字形截面时：Vp＝hbhctw，箱形截面时： Vp＝1.8hbhctw。
为防止节点域局部失稳，节点域板厚应满足：
tw
hc hb 90
高层建筑钢结构
3)梁柱刚性节点的抗震设计
fub－高强螺栓最小抗拉强度； li－螺栓群形心线两侧一对螺栓的距离。
高层建筑钢结构
②纯框架节点处的强柱弱梁条件
W p ( f c y c N /A c ) (W p fy b ) b
式中：Wpc、Wpb分别为节点处柱和梁的截面塑性模量；
N为柱轴向压力设计值；Ac为柱截面面积；η为超 强系数，一级1.15、二级1.10、三级1.05
①节点承载力验算，应按下述两步进行：
弹性验算： 抗侧力构件的节点连接的承载力设计值应不小于 构件的承载力设计值；高强螺栓连接不得滑移
Hale Waihona Puke 极限承载力验算：Muj jMp
Vuj 1.2(2Mp /ln)VGb
高层建筑钢结构
Mu、 Mp按抗拉强度和屈服强度下限计算：
M
j u
W
j p
fu
M p Wp fy
式中：Wpj－连接的塑性抵抗矩 Wp－被连接构件的塑性抵抗矩
fu－连接的抗拉强度下限 fy－钢材的屈服强度
类似于对形心 轴的面积矩
高层建筑钢结构
Wp的计算方法
矩形截面： Wp21 2hb 1 4h1 4b2 h
工字形截面： Wp14tw(h2tf )22bft(h/2tf /2) tw(h2tf )2/4bft(htf )
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芝加哥Sears大厦，109层 443米，用钢量161Kg/m2， 1974年建成。Sears Tower 成束筒体系。
Sears
演示课件
2）国内的发展
➢ 解放前高层钢结构建筑甚少，最高的是1934年在上海 建成的上海国际饭店，22层，高82.5米。
➢ 中国大陆自20世纪80年代中期起步修建高层钢结构， 先后在上海、北京、深圳、广州、大连、厦门、沈阳、 天津等地建造了数10幢高层钢结构建筑。
演示课件
演示课件
上海中心大厦 大厦的主楼为127层，总高为632米，结构
高度为565.5米，这两个高度均超过了上海环球金 融中心，从而成为“上海第一高”。
“上海中心”建筑外观呈螺旋式上升，建筑 表面的开口由底部旋转贯穿至顶部，从天空向下 俯瞰，“上海中心”非对称的顶部卷折状造型， 将进一步丰富上海的城市天际线。
演示课件
➢ 发展期 20世纪初，技术进步加速， 电梯技术的完善。
1931年纽约建成381m(102层) 的帝国大厦，钢框架结构， 206Kg/m2, 雄踞世界第一高40 多年。
Empire state building
演示课件
➢ 繁荣期 1945年二次大战后，高层 在美欧等西方国家快速发 展，其中以美国最具代表 性
其滞回环在小的转角幅度下是稳定的，其反复荷载作用下的转 角能力随 lb ry的变化低于单调荷载。循环荷载作用下的滞回曲 线如图21．22所示；
演示课件
21．2．2 钢柱
1．单调荷载下的性能 宽翼板的柱在固定轴力和单调弯矩作用下的弯矩—曲率关系如图21．2．3，
其中 是轴力为零M P时的全塑性弯矩， 是轴力为零y 时的屈服曲率。如果不
的轴向力和相应的伸长度，H和 分别是斜杆承受的水平荷载和框架的水平位
移。由于每根斜杆只承受拉力，如图21．2．5b、c，斜杆承担的总水平荷载是
各杆力的水平分量之和，如图21．2．5d。d中的滞回环表示斜杆只在发展新的
塑性伸长度时才消耗能量。斜杆如果在固定位移幅度的反复荷载作用下，则不
消耗能量，如图21．2．5e；这就是说．一般地斜杆的能量消耗能力小于抗弯框
高层钢结构房屋
21.1概述 21．2 钢结构构件的性能 21．3 高层建筑钢结构的结构体系
演示课件
2.1．1 世界高层建筑钢结构的发展
钢结构是世界早期高层建筑中最先使用的一种结构类型，将其应用到 实际工程中已有几百年历史。19世纪末，西方就开始尝试用钢铁材料制 作的框架承重体系，例如美国在1883年建造的11层的保险公司大楼就是 采用生钢柱和熟铁梁所构成的框架来承担全部荷载，外围砖墙仅是自承 重墙，这栋楼被认为是近代高楼的始祖。
M P Z p Fy
式中， Z p 是塑性的截面模量， Fy 是钢材屈服ry 强度 。
对因曲横线向B压,屈lb使r承y 略载大下于降A。的如值果。l在b 达ry到更足大够，的在转达角到之受前弯
承载力
M
P
之前横向压屈，如曲线C.。 演示课件
演示课件2．反复荷载下源自性能 钢梁在往复荷载作用下的性能与单调荷载作用下基本一致，
计算机和结构计算理论也的飞跃性发展。这些进步使得高层建筑的 结构体系呈现出先进、新型、高效和多样化的局面，同时带来了设计技 术的革新，增加了高层建筑的适用性和使用功能，也降低了建筑的造价。
演示课件
高层钢结构在国内外的发展
1）国外的发展
➢ 形成期 西方工业革命时期，铁钢开始用于建筑 1872年法国巴黎Menier巧克力厂采用了钢框架结构
“上海中心”总投入将达148亿元，2014年竣 工交付使用。项目的开发建设和运营由上海中心 大厦建设发展有限公司负责。
演示课件
演示课件
国内在建或已建完的其他著名高层钢结构详细信息
演示课件
1）高钢的优缺点
优点 承载能力高，自重轻，与钢筋混凝土结构相比要轻 30％-50％，结构所占面积和空间小，另外钢结构断 面小，与钢筋混凝土结构相比可增加建筑有效面积8 ％左右，抗震性能好，工厂化程度高，建设周期短， 钢材可回收，对环境污染小。 缺点
钢是具有较好的延性材料。但是由钢材制造成的钢结构 构件，在竖向和水平荷载作用下并不一定总是延性破坏。
在钢结构构件中，其脆性破坏主要是失稳和脆性断裂。 构件截面因宽厚比较大而产生局部压屈，柱和斜撑因长 细比较大而挠屈失稳以及梁、柱构件的侧向扭屈等属于失 稳破坏。 螺栓或铆钉连接的净断面拉坏，焊缝应力集中断裂等为 脆性断裂破坏。
出现局部压屈，随曲率的增加，弯矩可达到 值并保持M不P 变。 除了弯曲屈服破坏外，细长的柱因压弯和局部压屈可能在平面内失稳。
MP
y
演示课件
2．反复荷载下的性能 横向被梁支承的框架柱在固定轴向和反复水平荷载作用下的滞回曲线如图
21．2，4所示。
演示课件
21图．221．．23．支5给撑出构了件斜杆在反复荷载下的滞回性能，其中P和 分别是斜杆内
钢材的抗火性能差，用钢量稍大，造价偏高。
演示课件
2）高层钢结构的适用范围
➢ 公共建筑，商业建筑，多层工业建筑，住宅等。 ➢ 特别适用于40层以上的超高层建筑，烈度为8度及以
上地震区的高层建筑和软弱地基上的高层建筑。 ➢ 近年来多层和小高层住宅也已开始采用钢结构，形式
喜人。
演示课件
21．2 钢结构构件的性能
架。
演示课件
21．2．4 连接节点 焊接的刚性梁柱连接处的破坏可能是局部高应力导致的屈服或断裂，如
因此，避免钢结构构件的脆性破坏，是搞好钢结构设 计的重要问题。
演示课件
21．2．1 钢梁
1．单调荷载下的性能
H形截面梁在均布弯矩作用下的弯矩-转角关lb 系、依
赖于横向无支长度 lb 对绕截面弱轴的回转半径 之比，示于图21．2．1对曲线A， lb ry 小，受弯承载
力保持在 M P 时有大的转角，M P值为：
演示课件
•国内目前最高的为上海环球金融中心
主楼建筑面积：25.3万m2。 总用钢量：65000t。 建筑规模：主体建筑物高492米,
地上101层，地下3层。 结构形式为同时采用三种体系：
a、巨型柱、巨型斜撑和带状 桁架组成的巨型结构； b、钢筋混凝土的核心筒； c、构成核心筒和巨型柱之间 相互作用的伸臂桁架。 投资单位：日本森海外株式会社 演日示课本件 森大楼公司主导兴建 2008年8月竣工
Sears
演示课件
2）国内的发展
➢ 解放前高层钢结构建筑甚少，最高的是1934年在上海 建成的上海国际饭店，22层，高82.5米。
➢ 中国大陆自20世纪80年代中期起步修建高层钢结构， 先后在上海、北京、深圳、广州、大连、厦门、沈阳、 天津等地建造了数10幢高层钢结构建筑。
演示课件
演示课件
上海中心大厦 大厦的主楼为127层，总高为632米，结构
高度为565.5米，这两个高度均超过了上海环球金 融中心，从而成为“上海第一高”。
“上海中心”建筑外观呈螺旋式上升，建筑 表面的开口由底部旋转贯穿至顶部，从天空向下 俯瞰，“上海中心”非对称的顶部卷折状造型， 将进一步丰富上海的城市天际线。
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➢ 发展期 20世纪初，技术进步加速， 电梯技术的完善。
1931年纽约建成381m(102层) 的帝国大厦，钢框架结构， 206Kg/m2, 雄踞世界第一高40 多年。
Empire state building
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➢ 繁荣期 1945年二次大战后，高层 在美欧等西方国家快速发 展，其中以美国最具代表 性
其滞回环在小的转角幅度下是稳定的，其反复荷载作用下的转 角能力随 lb ry的变化低于单调荷载。循环荷载作用下的滞回曲 线如图21．22所示；
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21．2．2 钢柱
1．单调荷载下的性能 宽翼板的柱在固定轴力和单调弯矩作用下的弯矩—曲率关系如图21．2．3，
其中 是轴力为零M P时的全塑性弯矩， 是轴力为零y 时的屈服曲率。如果不
的轴向力和相应的伸长度，H和 分别是斜杆承受的水平荷载和框架的水平位
移。由于每根斜杆只承受拉力，如图21．2．5b、c，斜杆承担的总水平荷载是
各杆力的水平分量之和，如图21．2．5d。d中的滞回环表示斜杆只在发展新的
塑性伸长度时才消耗能量。斜杆如果在固定位移幅度的反复荷载作用下，则不
消耗能量，如图21．2．5e；这就是说．一般地斜杆的能量消耗能力小于抗弯框
高层钢结构房屋
21.1概述 21．2 钢结构构件的性能 21．3 高层建筑钢结构的结构体系
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2.1．1 世界高层建筑钢结构的发展
钢结构是世界早期高层建筑中最先使用的一种结构类型，将其应用到 实际工程中已有几百年历史。19世纪末，西方就开始尝试用钢铁材料制 作的框架承重体系，例如美国在1883年建造的11层的保险公司大楼就是 采用生钢柱和熟铁梁所构成的框架来承担全部荷载，外围砖墙仅是自承 重墙，这栋楼被认为是近代高楼的始祖。
M P Z p Fy
式中， Z p 是塑性的截面模量， Fy 是钢材屈服ry 强度 。
对因曲横线向B压,屈lb使r承y 略载大下于降A。的如值果。l在b 达ry到更足大够，的在转达角到之受前弯
承载力
M
P
之前横向压屈，如曲线C.。 演示课件
演示课件2．反复荷载下源自性能 钢梁在往复荷载作用下的性能与单调荷载作用下基本一致，
计算机和结构计算理论也的飞跃性发展。这些进步使得高层建筑的 结构体系呈现出先进、新型、高效和多样化的局面，同时带来了设计技 术的革新，增加了高层建筑的适用性和使用功能，也降低了建筑的造价。
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高层钢结构在国内外的发展
1）国外的发展
➢ 形成期 西方工业革命时期，铁钢开始用于建筑 1872年法国巴黎Menier巧克力厂采用了钢框架结构
“上海中心”总投入将达148亿元，2014年竣 工交付使用。项目的开发建设和运营由上海中心 大厦建设发展有限公司负责。
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国内在建或已建完的其他著名高层钢结构详细信息
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1）高钢的优缺点
优点 承载能力高，自重轻，与钢筋混凝土结构相比要轻 30％-50％，结构所占面积和空间小，另外钢结构断 面小，与钢筋混凝土结构相比可增加建筑有效面积8 ％左右，抗震性能好，工厂化程度高，建设周期短， 钢材可回收，对环境污染小。 缺点
钢是具有较好的延性材料。但是由钢材制造成的钢结构 构件，在竖向和水平荷载作用下并不一定总是延性破坏。
在钢结构构件中，其脆性破坏主要是失稳和脆性断裂。 构件截面因宽厚比较大而产生局部压屈，柱和斜撑因长 细比较大而挠屈失稳以及梁、柱构件的侧向扭屈等属于失 稳破坏。 螺栓或铆钉连接的净断面拉坏，焊缝应力集中断裂等为 脆性断裂破坏。
出现局部压屈，随曲率的增加，弯矩可达到 值并保持M不P 变。 除了弯曲屈服破坏外，细长的柱因压弯和局部压屈可能在平面内失稳。
MP
y
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2．反复荷载下的性能 横向被梁支承的框架柱在固定轴向和反复水平荷载作用下的滞回曲线如图
21．2，4所示。
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21图．221．．23．支5给撑出构了件斜杆在反复荷载下的滞回性能，其中P和 分别是斜杆内
钢材的抗火性能差，用钢量稍大，造价偏高。
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2）高层钢结构的适用范围
➢ 公共建筑，商业建筑，多层工业建筑，住宅等。 ➢ 特别适用于40层以上的超高层建筑，烈度为8度及以
上地震区的高层建筑和软弱地基上的高层建筑。 ➢ 近年来多层和小高层住宅也已开始采用钢结构，形式
喜人。
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21．2 钢结构构件的性能
架。
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21．2．4 连接节点 焊接的刚性梁柱连接处的破坏可能是局部高应力导致的屈服或断裂，如
因此，避免钢结构构件的脆性破坏，是搞好钢结构设 计的重要问题。
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21．2．1 钢梁
1．单调荷载下的性能
H形截面梁在均布弯矩作用下的弯矩-转角关lb 系、依
赖于横向无支长度 lb 对绕截面弱轴的回转半径 之比，示于图21．2．1对曲线A， lb ry 小，受弯承载
力保持在 M P 时有大的转角，M P值为：
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•国内目前最高的为上海环球金融中心
主楼建筑面积：25.3万m2。 总用钢量：65000t。 建筑规模：主体建筑物高492米,
地上101层，地下3层。 结构形式为同时采用三种体系：
a、巨型柱、巨型斜撑和带状 桁架组成的巨型结构； b、钢筋混凝土的核心筒； c、构成核心筒和巨型柱之间 相互作用的伸臂桁架。 投资单位：日本森海外株式会社 演日示课本件 森大楼公司主导兴建 2008年8月竣工