钢结构多高层房屋的结构设计
多高层房屋钢结构的节点连接设计
接节点设计，在整个设计工作中应将其视为一个非常
重要的组成部分。节点设计是否恰当，将直接影响到
结构承载力的可靠性和安全性。因此节点设计至关重
要，应予以足够的重视。但是，在多、高层房屋钢结
构中，连接节点很多 ( 如国家标准图 01SG5所1编9 制 的诸多节点也只是高层钢结构房屋中一般性的常用节
点 )，今天只能检其最主要的、如与梁柱刚性连接的
多高层房屋钢结构的节点连接 设计
多高层房屋钢结构的节点连接设计
主要内容
1 讲述多、高层房屋钢结构梁柱刚性连接节
点 设 计及 其 相关 的 国家 标 准图 01SG519
的构造详图(上午)。
2 介绍国家标准图03SG519-1与04SG519-2 节
点连接设计的技术条件、图集的内容及其
使用方法(下午)。
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多高层房屋钢结构的节点连接设计
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1 第一种设计方法
（即按组合内力来设计的方法）
采用该法的理论根据是，认为在多遇地震作用下，
结构处于弹性阶段，连接设计只要根据组合内力，并
根据梁的应力强度比 R1（即梁的地震组合弯矩设计值
乘以梁的承载力抗震调整系数 0.75 后，在梁截面中产
生的弯曲应力与梁的钢材强度设计值之比）来进行设
比）只用到了 0.7S 5(0.9S)0.8 。3
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多高层房屋钢结构的节点连接设计
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3）如果在梁端仍不采用加强的作法，而是在梁端采
用栓焊连接的另一种常规作法（即梁腹板与柱之间采
用只传递剪力的螺栓连接，梁翼缘与柱之间采用只传
递弯矩的全熔透坡口对接焊）由于焊缝的抗弯承载力
最多只能作到梁截面抗弯承载力设计值的 85% ，此 时就必须要改用一个能承受 900.8 0 510k6N m 0的 梁截面，但此时由于梁截面只需用 75k0N m的弯矩 值来设计，梁的承载力更加富裕而不能充分利用,其
钢结构房屋抗震设计规定
培训系列
结构
中国建筑标准设计研究所
钢结构房屋抗震设计规定
主讲人： 蔡益燕
中国建筑标准设计研究所 中国建筑标准设计研究所
目录（一）
一、多层和高层钢结构房屋 1、前言 2、材料 3、高层钢结构体系和最大适用高度
3.1 结构体系 3.2 适用的最大高度 3.3 适用的最大高宽比 4、层间位移角限值 5、结构布置的一般规定
12
1
性铰，支撑斜杆、柱和其余梁段仍保持弹 1 2 4
3 1
43
性。消能梁段以本身的屈服耗能保证了结 1 2 1
43
构其他部分的安全，起到了保险丝的作用。1 2 1
44
1 2 32 1 44
1 2 32 1 44
1 2 32 1 44
1 2 32 1 44
(b )
3
4
3
12 34
21 43
12 34
中国建筑标准设计研究所
2.地下室设置，8.1.9和8.1.10条规定了超过12层
的钢结构房屋应设置地下室，对12层以下的 则不作限定。另外，钢结构房屋设置地下室时， 规定框架柱至少伸至地下一层；框架-支撑(抗 震墙板)结构中,竖向连续布置的支撑或抗震墙 板应延伸至基础。与《高钢规程》的规定相比， 对于高层钢结构设置地下室时是否用钢骨混凝 土结构层不作限定,允许对不同情况作不同处 理。
目录（四）
二、多层钢结构厂房 1.一般规定 2.计算要点 3.构造措施
中国建筑标准设计研究所
三、单层钢结构厂房 1.一般规定 2.计算要点 3.构造措施
一、多层和高层钢结构房屋－1
1、前言 我国《钢结构设计规范》GBJ17不含抗震内容。
关于高层房屋建筑结构设计及其要点分析
关于高层房屋建筑结构设计及其要点分析摘要：由于经济的迅猛发展, 人们对房屋建筑的要求也越来越高, 而建筑高度的也日益增加，本文首先分析了高层建筑的结构特点，并对高层房屋建筑结构设计要点进行了分析，对工程实际中的高层房屋建筑结构设计施工有一定的指导作用。
关键词：高层房屋、结构设计、要点中图分类号： tu97 文献标识码： a 文章编号：1、高层建筑结构的特点1.1 框架结构体系框架结构体系一般用于钢结构和钢筋混凝土结构中，由梁和柱通过节点构成承载结构，框架形成可灵活布置的建筑空间，具有较大的室内空间，使用较方便。
由于框架梁柱截面较小，抗震性能较差，刚度较低，建筑高度受到限制；剪切型变形，即层间侧移随着层数的增加而减小；框架结构主要用于不考虑抗震设防、层数较少的高层建筑中。
在考虑抗震设防要求的建筑中，应用不多；高度一般控制在70m 以下。
1.2 剪力墙结构体系利用建筑物墙体作为承受竖向荷载、抵抗水平荷载的结构，称为剪力墙结构体系。
剪力墙结构体系于钢筋混凝土结构中，由墙体承受全部水平作用和竖向荷载。
1.3 筒体结构单个筒体可分为实腹筒、框筒和桁筒。
平面剪力墙组成空间薄壁筒体，即为实腹筒；框架通过减小肢距，形成空间密柱框筒，即框筒；筒壁若用空间桁架组成，则形成桁筒。
实际结构中除烟囱等构筑物外不可能存在单筒结构，而常常以框架—筒体结构、筒中筒结构、多筒体结构和成束筒结构形式出现。
2、建筑结构设计要点分析2.1计算参数的确定对于建筑工程来讲，由于其所处的地理位置，决定了在进行结构设计时所涉及的具体参数会存在一定的特殊性。
比如，不同地区具有不同的风压、雪压、地震强度、土壤类别等，所以，在进行参数的选取和计算时应充分考虑这些因素。
另外，对于比较特殊的建筑，还必须根据试验和以往类似工程的一些经验来确定有关参数的取值。
在进行建筑结构设计前，要尽量收集与设计相关的信息，如工程资料、具体规范等，资料收集的越多，参数的确定也就越准确，同时，还可以避免因为参数不合理而导致返工情况的发生。
4高层钢结构设计实例分析
• 在现有的工程应用实例中，结构高度从 100米至330米。反应出钢结构抗侧刚度 的局限性。（这里不讨论混合结构）
• 抗侧力构件的型式
• 抗侧力的构件主要有：钢支撑，钢板墙， 边框柱和钢板组成的筒体。
三、高层钢结构的规范依据
• 1、《钢结构设计规范》GB50017-2003 • 2、《建筑抗震设计规范》GB50011-2010 • 3、《高层民用建筑钢结构技术规程》 JGJ99-98（新标准JGJ99-2010正在报批）
重要提示 • 所有抗侧力构件均应在安装 阶段消除自重传来的内力！ 以避免构件过早屈曲。
八、工程实例介绍 广州合景大厦
特点： 38层办公楼 高度178米 钢管砼—钢支撑组合结构 — 最大钢管D1300X35 钢管中砼标号C80 用钢量104kg/m2 结构结算造价1280元/m2
标准层结构平面图
高层钢结构设计实例分析
RBS
广州容柏生建筑结构设计事务所 RBS Structure Engineering Design Associates 魏 捷 2011年5月
一、前言
钢结构是一种质量较轻、刚度较大的结构体 系。 多遇地震作用下，地震力与质量有近似的 线性关系，即质量越大，地震力越大。因此，在 满足相同刚度的条件下，钢结构的地震力一般小 于钢筋混凝土结构。最为重要的是钢结构的延性 远远优于钢筋混凝土结构，具有优越的防倒塌能 力。 因此，在地震作用较大或地震作用为结构控制 工况时，钢结构应该成为结构选型考虑的主要型 式之一。
含加劲肋的钢板墙
简化计算方法
• 等效支撑的截面积Ab
Ab = KH E sin θ sin 2θ
顶梁 柱 支撑 支撑
• 等效支撑屈服应力fy’
sin 2θ fy = fy sin 2α
高层及多层钢结构房屋的抗震设计
设置钢板剪力墙或钢筋混凝土剪力墙
在结构中设置钢板剪力墙或钢筋混凝土剪力墙，增强结构的抗侧力能力和整体稳定性。
合理布置支撑和剪力墙的位置和数量
根据结构形式和受力特点，合理布置支撑和剪力墙的位置和数量，确保结构在地震作用下 的安全性和稳定性。
3
结构质量与重心位置
结构的质量和重心位置对其在地震中的稳定性有 重要影响，应通过合理设计进行控制。
03 抗震设计原则与方法
总体设计原则
确保结构整体稳定性
01
通过合理的结构体系和构件设计，保证钢结构房屋在地震作用
下的整体稳定性。
强调“强柱弱梁”理念
02
使框架柱的抗震能力高于梁，确保塑性铰首先出现在梁端，提
06 新型抗震技术应用
隔震技术原理及实践案例分享
隔震技术原理
通过在建筑物底部或某层设置隔震装置，隔离地震能量向上部结构的传递，从 而减少结构的地震反应。
实践案例分享
某高层钢结构房屋采用隔震技术，通过设置隔震支座和阻尼器，有效降低了地 震作用下的结构响应，保证了房屋的安全性。
消能减震装置类型选择依据
在抗震中应用
在地震发生后，利用结构健康监测技术可以及时了解结构的 地震响应和损伤情况，为后续的修复和加固提供依据。同时 ，该技术也可用于震前预警和震后快速评估。
07 总结与展望
当前存在问题和挑战
设计理论与方法不完善
材料性能与施工质量不稳定
目前针对高层及多层钢结构房屋的抗震设 计理论和方法尚不完善，需要进一步研究 和改进。
梁柱连接节点优化
采用高强度螺栓连接
保证连接节点的紧密性和整体性，提高节点的承载能力和抗震性 能。
13第十三讲钢结构房屋抗震设计规定
第十三讲钢结构房屋抗震设计规定蔡益燕一、多层和高层钢结构房屋1．前言我国89年版抗震规范，除单层钢结构厂房外，没有其它钢结构内容。
我国过去钢材产量有限，钢结构在工程中应用很少。
随着钢材产量的增加，国家要求积极发展钢结构，新规范除保留单层钢结构房屋外，还增加了第八章“多层与高层钢结构房屋”，使钢结构抗震设计的内容大大充实，以适应钢结构发展的需要。
我国《钢结构设计规范》GBJ17不包含抗震内容。
因此，地震区的房屋钢结构设计，除应符合钢结构设计规范外，还应符合抗震规范的有关规定。
与行业标准《高层民用建筑钢结构技术规程》（以下简称《高钢规程》）相比，新的抗震规范第八章对高层钢结构的设计与施工作出了不少新规定。
今后，凡是《高钢规程》中与抗震规范不一致之处，应按抗震规范的规定执行，且不应比其低。
但抗震规范中未列入而《高钢规程》中已列入的，在该规程修订前仍可执行。
本章在适用的高层钢结构体系中未列入钢框架－混凝土剪力墙（核心筒），是考虑到对这种体系的性能尚未进行系统研究。
1994年的美国北岭(Northridge)地震和1995年的日本阪神地震是两次震害特别严重的地震，尤其是钢结构焊接刚架连接的破坏十分严重。
美国该地区的钢框架房屋破坏达100多幢，日本破坏的也不少，震后两国都进行了大量研究，对破坏原因进行了分析，采取了相应措施，制订了新标准。
由于美、日是钢结构应用最多的国家，它们的新标准引起了各国钢结构设计、施工和研究人员的关注，在这次我国抗震规范修订中也有若干反映。
本介绍对于行业标准《高层民用建筑钢结构技术规程》中已有规定而这次变更不大的内容只作一般介绍，着重说明这次修订中的新内容。
多层工业建筑钢结构的抗震设计另有规定，列入本章附录，这里不拟作介绍。
2．材料对抗震钢结构钢材的基本要求, 是参考AISC钢结构房屋抗震规定提出的。
这些要求是:⑴强屈比大于1.2; ⑵有明显的屈服台阶;⑶伸长率大于20%(标距50mm); ⑷有良好可焊性。
多高层钢结构住宅设计
多高层钢结构住宅设计研究摘要：钢结构作为一种可循环利用的绿色建筑材料，同时兼具优良的材料力学性能和其工业化生产的优点，使其不仅可以突破以往钢筋混凝土和砌体结构在住宅设计方面的局限，创造更为灵活的住宅空间，满足现代居住生活的需要，同时使住宅的产业化成为可能。
这些特点使得钢结构住宅体系将会成为未来中国通行的绿色环保型住宅体系。
鉴于此，本文对多高层钢结构住宅设计进行了探讨。
关键词：多高层；钢结构；住宅设计一、前言钢结构建筑的发展水平从某种角度来说是衡量一个国家经济发展水平的重要标志之一。
多高层钢结构住宅由于其所采用的建筑材料、适用范围和产业化的特点，使其建筑设计方法与于普通意义上的钢筋混凝土和砌体结构建筑的设计有较大的不同。
其自身的特点要求其建筑设计方法应该满足三个方面的要求。
其一，以钢结构作为主要的结构材料，其建筑设计应充分发挥钢结构强度高、刚度大的特点，尽量采用大空间的布局方式，保持室内空间分隔的灵活性，在满足近期不同使用需求的情况下，还可满足远期改造的要求;其二，由于其适用范围为多高层住宅，其建筑设计必须符合多高层住宅设计的特点，一方面必须满足住宅设计的相关规范要求，另一方面，必须满足当前和日后市场对住宅设计的舒适性和审美要求;其三，钢结构住宅设计应该符合产业化的特点，建筑设计应执行标准化、多样化的特点，积极采用新技术、新材料，以促进住宅产业化的发展。
二、多高层钢结构住宅设计注意事项1.多高层钢结构体系选型设计目前国内进行多高层钢结构住宅建设所采用的结构体系主要分为四种:1)纯框架形式;2)框架支撑形式;3)型钢混凝土组合形式;4)钢框架一混凝土抗震墙形式。
对于纯框架形式，梁柱材料采用型钢，通过焊接或螺栓连接的方式进行组合安装。
框架支撑形式同纯框架形式类似，只是由于抗震需要，在主体结构两个主轴方向布置斜撑，钢斜撑与型钢柱和梁连接组成竖向抗侧力析架，从而取代传统的混凝土剪力墙，安装方式同样采用焊接或螺栓连接。
多层和高层钢结构房屋抗震设计
多层和高层钢结构房屋抗震设计8.1 钢结构房屋的震害特征钢结构具有强度高、延性好、质量小的优点。
总体来说，在同等场地、烈度条件下，钢结构房屋的震害较钢筋混凝土结构房屋和砌体房屋的震害轻。
近几十年发生的几次大地震累积了钢结构房屋的震害资料，如在1985 年9 月19 日墨西哥地震、1994 年1 月17 日美国Northridge 地震、1995 年1 月17 日日本阪神地震、1999 年9 月21 日台湾集集地震、2008 年5月12 日中国汶川地震等地震中取得了一些震害资料，其中日本阪神地震中的钢结构房屋震害资料最为丰富。
阪神地震后，日本建筑学会近畿钢结构委员会对988 幢钢结构房屋的震害进行了统计（表8.1）［17］；同时对几个强震区的钢结构房屋震害进行了统计（表8.2）［19］。
表8.1 1995 年日本阪神地震中988 幢钢结构房屋震害情况［17］表8.2 1995 年日本阪神地震中几个强震区的钢结构房屋震害情况［19］多层和高层钢结构在地震中的破坏形式有以下四种：维护结构破坏、节点连接破坏、构件破坏、结构倒塌。
1）维护结构破坏钢结构的轻微破坏表现为维护结构或室内装修破坏，在汶川地震中，钢结构房屋的震害多为钢结构厂房的局部破坏，即围护结构破坏、吊顶及室内装饰破坏或设备倒塌，如图8.1所示。
图8.1 汶川地震中的钢结构厂房的震害2）节点连接破坏节点连接破坏主要有两种形式，一种是支撑与杆件连接节点的破坏［图8.2（a）、（b）］，另一种是梁柱连接破坏［图8.2（c）］。
由于节点传力集中、构造复杂，施工难度大，容易造成应力集中、强度不均衡的现象。
再加上可能出现焊缝缺陷、构造缺陷，节点破坏就更容易出现。
图8.2 节点连接破坏1994 年美国Northridge 地震和1995 年日本阪神地震造成了很多梁柱刚性连接破坏，震害调查发现，梁柱连接破坏大多数发生在梁的下翼缘处，而上翼缘破坏较少。
这可能有两种原因：一是楼板与梁共同变形导致下翼缘应力增大；二是下翼缘在腹板位置焊接的中断是一个显著的焊缝缺陷。
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钢结构多高层房屋的结构设计
引言：
随着城市化的发展和人口的增长，对多层房屋的需求也越来越大。
而
钢结构作为一种优秀的建筑结构材料，由于其轻质、高强度、施工速度快
等优势，越来越受到人们的关注和使用。
本文将讨论钢结构多层房屋的结
构设计。
1.设计理念
钢结构多层房屋的结构设计应该着重考虑其安全性、可靠性和经济性。
安全性是首要的考虑因素，结构设计要满足抗震、抗风等力学要求。
可靠
性是指结构设计要符合建筑的使用寿命，保证其长期使用的安全和稳定性。
经济性是指通过合理的结构设计，达到减少材料和劳动力成本的目的。
2.结构类型
钢结构多层房屋常见的结构类型有钢框架结构、钢筋混凝土框架结构
以及混合结构。
钢框架结构是将主要承重构件采用钢材形成的框架结构，如柱、梁等，用螺栓连接构件之间的联接。
这种结构类型适用于高层建筑，具有结构轻便、施工速度快等优点，但对基础要求较高。
钢筋混凝土框架结构是将钢筋混凝土构件和钢梁、钢柱等钢结构构件
结合起来形成的框架结构。
这种结构类型既有钢结构的高强度和刚度，又
有钢筋混凝土的耐久性，适用于多层住宅和商业建筑。
混合结构是钢结构和其他材料（如钢筋混凝土）结合形成的结构。
这
种结构类型充分发挥不同材料的优势，如钢结构的高强度和刚度，以及钢
筋混凝土的耐久性和隔热性。
3.结构设计考虑因素
钢结构多层房屋的结构设计应考虑以下因素：
-荷载：包括自重荷载、建筑物使用荷载以及外部荷载（如风荷载和
地震荷载）。
结构设计应根据实际情况合理选定荷载标准，确保结构的安
全性。
-构件尺寸和截面形状：根据结构的设计荷载和受力情况，确定构件
的尺寸和截面形状。
一般来说，构件的截面应满足截面抗弯强度和抗剪强
度的要求。
-施工方法：钢结构多层房屋的结构设计应考虑施工的可行性和效率。
合理的施工方法能够提高施工速度，减少成本。
-防火要求：根据建筑法规和使用要求，钢结构多层房屋的结构设计
应考虑防火性能。
例如，可以采用防火涂料和防火板等防火材料，提高建
筑的防火性能。
-结构连接：钢结构多层房屋的结构设计应考虑不同构件的连接方式。
结构连接的刚性和可靠性对于整个建筑的稳定性和安全性具有重要影响。
结论：
钢结构多层房屋的结构设计应站在安全、可靠和经济的角度，综合考
虑荷载、构件尺寸、施工方法、防火要求和结构连接等因素。
通过合理的
结构设计，既保证了建筑的安全和稳定性，又能够满足不同建筑的使用需
求。
同时，随着建筑技术的不断发展，钢结构多层房屋的结构设计也将进一步完善和优化。