高层超限钢结构框架——支撑结构设计
高层结构超限判断与调整方法
中联环ＧＡ所
结构超限判断与调整
中联环ＧＡ所
结构超限判断与调整
中联环ＧＡ所
结构超限判断与调整
中联环ＧＡ所
结构超限判断与调整
中联环ＧＡ所
结构超限判断与调整
中联环ＧＡ所
结构超限判断与调整
中联环ＧＡ所
结构超限判断与调整
中联环ＧＡ所
结构超限判断与调整
中联环ＧＡ所
注意：未成年人学校、医院等除了提高抗震措施和抗震构造措施外，还必须提高计算时的 地震力。
二、结构整体空间振动简图 扭转和平动振型的确定除了看文本文件中的数据外，还要参考整体空间振动简图。 可以甄别去除局部振动； 可以通过振型图了解平面各个部位的相对强弱，如下部振幅比上部振幅大，则说明下部比上 部抗侧力刚度小，或者下部比上部的质量偏大，调整方法可以：1、加强下部刚度或者减小 上部刚度，使两者均衡，注意和位移角的关系，如位移角有富余可采用减少刚度的措施，如 位移角接近下限，则增大刚度；2、加强侧面竖向构件的刚度，弱化上下刚度的不均衡。
90
50
构
框架-支撑(抗震墙板)
220
220
200
140
各类筒体和巨型结构
300
300
260
180
注 平面和竖向均不规则,或 IV 类场地,按降低 20%控制; 6 度的短肢墙、错层结构高度较 7 度适当提高
2．三项及三项以上不规则超限，表 1-2
序 不规则类型
涵
义
依据的规范条文
1 扭转不规则
考虑偶然偏心的扭转位移比大于 1.2
结构超限判断与调整
中联环ＧＡ所
高层结构调整方法
一、控制指标：确定是否超限
1． 高度超限,超过表 1-1 规定高度(m)，表 1-1：
高层结构超限判断与调整方法
中联环ＧＡ所
高层结构调整方法
一、控制指标：确定是否超限
1． 高度超限,超过表 1-1 规定高度(m)，表 1-1：
结构类型
6度
7 度（含 0.15g） 8 度（含 0.30g）
9度
钢筋
框架
60
55
45
25
混凝
框架-抗震墙
130
120
100
50
土结
抗震墙
140
120
100
60
构
部分框支抗震墙
90
50
构
框架-支撑(抗震墙板)
220
220
200
140
各类筒体和巨型结构
300
300
260
180
注 平面和竖向均不规则,或 IV 类场地,按降低 20%控制; 6 度的短肢墙、错层结构高度较 7 度适当提高
2．三项及三项以上不规则超限，表 1-2
序 不规则类型
涵
义
依据的规范条文
1 扭转不规则
考虑偶然偏心的扭转位移比大于 1.2
中联环ＧＡ所
结构超限判断与调整
中联环ＧＡ所
结构超限判断与调整
中联环ＧＡ所
结构超限判断与调整
中联环ＧＡ所
结构超限判断与调整
中联环ＧＡ所
结构超限判断与调整
中联环ＧＡ所
结构超限判断与调整
中联环ＧＡ所
结构超限判断与调整
中联环ＧＡ所
结构超限判断与调整
中联环ＧＡ所
注意：未成年人学校、医院等除了提高抗震措施和抗震构造措施外，还必须提高计算时的 地震力。
6
刚度突变
相邻层刚度变化大于 70%;连续三层变化大于 80%
大跨度装配式建筑施工中的支撑结构设计
大跨度装配式建筑施工中的支撑结构设计一、引言随着城市化进程的加速，对于快速、高效、可持续建筑方法的需求日益增长。
大跨度装配式建筑作为一个具有广泛应用前景的技术，被广泛关注和采纳。
在大跨度装配式建筑的施工过程中，支撑结构设计发挥着至关重要的作用。
本文将探讨大跨度装配式建筑施工中的支撑结构设计，以提高施工效率和保证安全性。
二、支撑结构设计原则1. 承载能力：在大跨度装配式建筑施工中，支撑结构必须具备足够的承载能力来支撑整个结构，在所有荷载情况下都能确保稳定性。
2. 轻量化：由于装配式建筑材料相对轻盈，支撑结构应考虑采用轻质材料或采用轻量化设计来降低自重并减轻运输负荷。
3. 快速安装：设计所选用的支撑结构应尽可能简单易行，并且需要考虑到方便快捷的安装和拆卸过程，以提高施工效率。
4. 经济性：在支撑结构设计中要充分考虑经济性，使用成本合理并确保在整个建筑寿命期内能够正常运行。
三、支撑结构类型选择1. 钢结构支撑：钢材具有高强度和轻质的特点，适用于大跨度装配式建筑的支撑结构。
采用钢柱、钢梁和钢框架等形式可以满足所需的承载能力，并且易于加工和安装。
2. 混凝土支撑：混凝土多用于组成牢固耐久的基础设施，可作为大跨度装配式建筑施工过程中的地基或墙壁来提供额外的稳定性。
3. 木材支撑：对于小型装配式建筑而言，木材也是一种常见且具备天然美感且环保的选项。
在选用木材时需要确保其经过处理以防止腐朽或变形。
四、关键技术与考虑因素1. 支架设置：通过合理设置支架来分担荷载，降低悬臂长度以增加整体稳定性。
支架应根据荷载和结构形式进行合理位置、数量和尺寸的确定。
2. 结构连接：在大跨度装配式建筑施工过程中，要确保支撑结构与主体结构之间的连接牢固可靠。
采用螺栓连接或焊接等方式来提供足够的强度和刚性。
3. 施工顺序：在施工过程中，需要合理安排支撑结构的优先级，并且确保时效性以减少对其他施工任务的干扰。
五、案例分析以某大型空间展馆为例，该展馆采用了大跨度装配式建筑技术进行设计和施工。
浙江省复杂超限高层结构抗震设计情况介绍-1
浙江省建筑设计研究院 杨学林
全国2900个县级以上城镇基本烈度分布
基本烈度 不设防 6度 7度
8度 9度及以上
基本地震加速度
＜0.05g 0.05g 0.10g 0.15g 0.20g 0.30g
≥0.40g
城镇数量
380 1100 700 350 300
45 15
2
抗扭刚度弱
扭转周期比大于0.9, 混合结构扭转周期比 大于0.85
3 层刚度偏小
本层侧向刚度小于相邻上层的50%
4
高位转换
框支转换构件位置：6、7度超过5层，8度超 过3层
5 厚板转换
7～9度设防的厚板转换结构
6
塔楼偏置
单塔或多塔与大底盘的质心偏心距大于底盘 相应边长20%
7
复杂连接
各部分层数、刚度、布置不同的错层或连体 结构
浙江省建筑设计研究院
70 宁波东部新城行政办公综合楼(大悬挑) 宁波市城建设计研究院
71 杭州市中荷城市资源科技中心
浙江省工业设计研究院
72 浙江新世界财富中心（58层，245m） 浙江省建筑设计研究院
73 上虞市建筑业大厦（六和大厦200m） 浙江省建筑设计研究院
74 温州车站大道1-2#地块（华盟广场） 温州市建筑设计研究院
91 嘉兴旭辉广场 92 温州置信广场（250m） 93 钱江新城17#地块一期北区块8#楼 94 舟山海中洲弘瑞大酒店 95 杭州国大·雷迪森广场及裙房加层 96 杭州世茂新城项目二期—4#楼 97 杭州联合银行总部大楼 98 温州鹿城广场主塔楼（待审）
同济大学建筑设计研究院 温州市建筑设计研究院 浙江绿城东方建筑设计有限公司 浙江省建筑设计研究院 浙江大学建筑设计研究院 浙江大学建筑设计研究院 浙江省建筑设计研究院 SOM事务所、上海院
高层建筑结构高度超限界定值
100(85)
80(70)
装配整体式部分框支-剪力墙
110(95)
90(80)
90(80)
70(60)
装配整体式部分框支叠合剪力墙
85(75)
70(60)
70(60)
55(45)
现浇框架-核心筒
150(130)
130(110)
130(110)
100(85)
装配整体式框架-现浇核心筒
150(130)
高层建筑结构高度超限界定值（单位：m）
结构体系
6度(O.05g)
7度(0.1Og)
抗震设
防类别
抗震设防类别
标准设防类、重点设防类
特殊设
防类
标准设防类、重点设防类
特殊设
防类
混凝土结构
框架［现浇、装配整体式］
60(50)
50(40)
50(40)
40(35)
框架-剪力墙［现浇、装配整体式］
130(110)
130(110)
130(110)
100(85)
筒中筒［现浇、装配整体式］
180(150)
150(130)
150(130)
120(100)
较多短肢剪力墙的框架-剪力墙［现浇、装配整体式］
120(100)
80(70)
80(70)
60(50)
含较多短肢剪力墙的剪力墙［现浇、装配整体式］
140(120)
100(85)
140
140
120
部分框支剪力墙
140
120
100
90
框架-核心筒
210
180
180
140
钢框架支撑及其设计方法
钢框架的支撑及设计方法§1.1 引言在基本工程建设中，经常遇到各种不同类型的结构形式：钢筋混凝土结构、砖石结构、钢结构和木结构等。
钢材是国民经济各个部门发展的重要物质，随着国民经济的发展、国家政策的推动以及钢结构设计技术的成熟，钢结构的使用由原来的谨慎使用逐渐转变为建筑结构的主要形式之一。
与其它结构类型相比，钢结构具有结构强度高、自重轻、抗震性能好、施工速度快、建筑使用面积大、工业化程度高及使用过程中易于加固改造的优越性。
目前钢结构已经由过去主要集中于工业建筑领域发展到轻钢结构、桥梁钢结构、高层钢结构、单层厂房框架结构和塔桅结构等（王，2001）（杨，2003）。
钢结构构件由于钢材的高强、质轻等特点，相比于同等受力水平的混凝土构件，钢结构具有更小的截面尺寸，构件长细比更大和板件厚度更小，因而在轴压、压弯作用甚至在拉弯作用下，钢结构构件和整体结构都存在稳定问题（Timoshenko，1961）（夏，1988）（袁，2005）。
钢结构的稳定性是决定其极限承载能力的一个特别重要因素，Lindner（2000）、Nethercot （2000）和Gosowski（2003）分别对单根构件、框架结构和带支撑的薄壁钢结构的稳定性做了总结和回顾，如何提高结构或者构件的稳定性和极限承载力成为了设计中的一个主要问题。
无论在单层还是多高层钢结构中，利用支撑来提高框架或者构件的承载力均很常见，如图1。
图1. 支撑在钢结构中的应用§1.2 钢结构中的支撑约在两百多年前，欧拉最早研究了关于压杆横向屈曲的弹性稳定问题，随着钢结构应用的逐渐扩展，稳定问题的意义愈发重要。
Jasinsky（1902）最先研究了在中点或长度方向上多个点处受其它杆件支撑的桁架压杆的极限承载力问题；Boobnov（1913）第一个研究了两端简支于刚性支座，跨度范围内受几个等间距且等刚度弹性支座支撑的等截面连续梁的受力特性，支撑对单根构件承载能力的提高作用是非常显著的。
高层超限钢结构框架——支撑结构设计 吴菲
高层超限钢结构框架——支撑结构设计吴菲【摘要】在本案，笔者结合xxx高层钢结构办公楼，浅析高层超限钢结构框架-支撑结构的设计。
其中，在设计环节，运用SATWE、ETABS软件来进行弹性时程与Pushover分析，并据此研究计算矩形钢管砼框架-钢支撑结构体系。
研究结果显示，结构抗震性能的验收指标与设计要求完全相符。
【关键词】高层建筑；钢结构框架-支撑结构；弹性时程【中图分类号】TU393【文献标识码】A【文章编号】1002-8544（2017）20-0021-02引言xxx高层钢结构办公楼的主体结构高98.55m及其高:宽为3.57:1。
其中，地面主体结构共25层，其设计使用年限、耐久年限分别为50年和100年；安全等级设为Ⅱ级；抗震设防烈度设为Ⅷ度；基本地震加速度设为0.20g。
针对这一案例，其设计方案通过比较选定为钢结构框架-支撑结构形式。
下面，笔者将结合结构分析模型展开论述。
1.结构分析模型1.1 模拟构件在ETABS中，主要从如下方面来进行构件模拟：支撑用Brace单元组件进行模拟及支撑材料选为非线性钢材，注意将钢屈曲效应考虑其中；钢管砼柱用纤维模型进行模拟，并分别以砼与钢管为依据来划分截面的纤维，注意将钢管的约束力考虑其中；钢管柱用塑性铰模型进行模拟，并将P-M-M弯矩曲率铰设在构件的端部；主梁用塑性铰模型进行模拟，并将弯矩曲率铰设在构件端部；次梁毅弹性构件为依据进行模拟；屈曲约束支撑用P铰进行模拟。
1.2 创建钢管砼柱纤维模型钢材应力-应变关系用双线性模型进行描述，但不将强度损失和屈曲效应考虑其中。
钢管砼柱核心砼的应力-应变关系以5折线模型为参考依据，注意将砼的强度损失考虑其中；钢筋砼柱组件以实际柱长的0.2倍为依据来将纤维段组合成纤维模型。
1.3 创建钢梁与钢管柱塑性铰模型运用构件弹塑性分析程序来计算构件的弯矩-曲率关系，并据此得到骨架曲线，用以对（P-M-M）弯矩曲率铰进行定义，其中构件弹塑性分析程序的基础是材料的本构关系。
高层钢结构支撑布置原则
高层钢结构支撑布置原则高层钢结构支撑布置原则，听起来可能有点枯燥，但其实啊，了解了这些原理，你会发现建筑的美丽就藏在这些看似不起眼的支撑结构里。
像个大楼的骨架一样，钢结构支撑就是支撑整个大楼的骨架，虽然它不直接给你一个漂亮的外观，但没有它，就没有楼的稳定性和安全性，那楼可就像个没有骨头的软皮袋，随时可能塌下来。
说白了，支撑布置的好，楼才稳当，大家才能安心住，放心办事。
大家知道，钢结构支撑的作用主要就是保持建筑物的稳定性。
就好比我们走路，腿和脊椎支撑着我们的身体，能让我们不至于东倒西歪。
钢结构也是一样，靠它来传递荷载、抵抗风力、地震等外部力量，确保高楼不会“晃”个不停。
你可能会想，支撑布置有啥讲究呢？其实还真不少，简单点说，就是要合理、科学，别让它乱七八糟地布满整个楼。
不是你想到哪里就放个支撑杆，随便加加就行的。
要知道，这事儿可是关系到大楼的寿命，关系到人们的安全，关系到整个城市的和谐美好。
支撑布置要讲求一个“刚柔并济”的原则。
说到这里，你可能有点迷糊，啥叫刚柔并济？简单说，就是有些地方需要刚性支撑，有些地方则得靠柔性支撑，不能一味硬邦邦的支撑，让整个结构死气沉沉。
刚性支撑，比如说钢梁、柱子，这种大硬骨头需要它来承受大负荷；而柔性支撑，像钢索、钢带，通常用在一些相对不那么关键的地方，它们不需要那么死板的力量支持，更多是起到稳定和调整的作用。
就像一个家庭，家里有大哥（刚性支撑）负责担大任，而有个灵活的小妹（柔性支撑），能跑得快，机动性强，给大家创造更好的工作环境。
有些人会觉得，钢结构支撑布置的重点就是看起来“简单”。
但其实不然，要做到简洁、有效，布置时要考虑很多因素，比如建筑的形状、功能要求、荷载分布，还有外部环境的影响。
每个项目都有它独特的“性格”，设计的时候，得像量体裁衣一样，根据实际情况来选择适合的支撑布置。
有些地方需要支撑点多点，有些地方则可以适当减少，才能保证建筑的稳定性，同时避免浪费材料。
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
高层超限钢结构框架——支撑结构设计
发表时间：2017-06-14T14:13:36.453Z 来源：《建筑知识》2017年2期作者：吴菲
[导读] 研究结果显示，结构抗震性能的验收指标与设计要求完全相符。
（航天长征化学工程股份有限公司兰州分公司甘肃兰州 730010）
【摘要】在本案，笔者结合xxx高层钢结构办公楼，浅析高层超限钢结构框架-支撑结构的设计。
其中，在设计环节，运用SATWE、ETABS软件来进行弹性时程与Pushover分析，并据此研究计算矩形钢管砼框架-钢支撑结构体系。
研究结果显示，结构抗震性能的验收指标与设计要求完全相符。
【关键词】高层建筑；钢结构框架-支撑结构；弹性时程
【中图分类号】TU393 【文献标识码】A 【文章编号】1002-8544（2017）02-0021-02 引言
xxx高层钢结构办公楼的主体结构高98.55m及其高:宽为3.57:1。
其中，地面主体结构共25层，其设计使用年限、耐久年限分别为50年和100年；安全等级设为Ⅱ级；抗震设防烈度设为Ⅷ度；基本地震加速度设为0.20g。
针对这一案例，其设计方案通过比较选定为钢结构框架-支撑结构形式。
下面，笔者将结合结构分析模型展开论述。
1.结构分析模型
1.1 模拟构件
在ETABS中，主要从如下方面来进行构件模拟：支撑用Brace单元组件进行模拟及支撑材料选为非线性钢材，注意将钢屈曲效应考虑其中；钢管砼柱用纤维模型进行模拟，并分别以砼与钢管为依据来划分截面的纤维，注意将钢管的约束力考虑其中；钢管柱用塑性铰模型进行模拟，并将P-M-M弯矩曲率铰设在构件的端部；主梁用塑性铰模型进行模拟，并将弯矩曲率铰设在构件端部；次梁毅弹性构件为依据进行模拟；屈曲约束支撑用P铰进行模拟。
1.2 创建钢管砼柱纤维模型
钢材应力-应变关系用双线性模型进行描述，但不将强度损失和屈曲效应考虑其中。
钢管砼柱核心砼的应力-应变关系以5折线模型为参考依据，注意将砼的强度损失考虑其中；钢筋砼柱组件以实际柱长的0.2倍为依据来将纤维段组合成纤维模型。
1.3 创建钢梁与钢管柱塑性铰模型
运用构件弹塑性分析程序来计算构件的弯矩-曲率关系，并据此得到骨架曲线，用以对（P-M-M）弯矩曲率铰进行定义，其中构件弹塑性分析程序的基础是材料的本构关系。
针对构件的塑性发展，以弯矩-曲率塑性铰为切入口进行考虑，并选取0.5D的辅助长度，其中D表示构件截面的高度。
通常而言，弯矩-曲率塑性铰应设在构件曲率存在较大变化的梁端部等部位，而其他部位则以弹性构件段为依据进行考虑。
2.分析结果
2.1 自振特性
表1所示为钢结构框架-支撑结构的基本自振周期统计。
结合图1，在每一层楼板的约束力作用下，外框架（主要为剪切型变形）的变形协调，同时在屈曲约束支撑作用下，外框架的变形与弯曲、剪切形及弯剪形变形不同，但中间层仍出现最大层间位移。
2.3 弹性时程分析
在案例工程中，弹性时程分析共用7条波形，其中包括位于Ⅲ类场地的5条实测地震波（即：USER9146、USER728、USER928、USER20、TH3TG065）及2条人工地震波（即：RH1TG065、RH2TG065）。
依据规定，通过对上述7条波形做归一化处理，可将其用在弹性时程分析中，即用以作为输入加速度来输入计算单向地震波，同时以所选地震波为依据来绘制地震影响系数曲线。
通过与规范规定的取向相比，7条波形的平均地震影响系数曲线在统计意义上与振型分解反应谱法用到的地震影响系数曲线相符。
据此可得，钢结构框架-支撑结构的时程分析与规范要求相符，即：地震波的底部地震剪力都＞65%CQC及其均值＞80%CQC；地震波计算≤135%及其均值≤120%。
2.4 中震不屈服分析
运用弹性量化计算方法来确定薄弱的构件，并按要求加强，然后再结合小震与罕遇地震的抗震设计规定，用以实现高层超限钢结构框架-支撑结构的抗震设防目标，即为大震不倒、中震可修和小震不坏。
针对底部加强区的支撑与框架柱，通过核算中震承载力的标准值来保证其中震可修。
根据中震验算结果可得如下结论：一是框架梁屈服及框架柱不屈服，即其最大应力比为0.96；二是支撑轴向力的最大值均
低于屈曲约束支撑对应的屈服承载力；三是中震位移角的X、Y向分别为1/147和1/145，这满足变形比弹性位移的3倍小的要求。
2.5 静力弹塑性分析
在本案，笔者引入PUSHOVER（弹塑性静力推覆分析），用以描述结构在地震时的弹塑性、潜在的薄弱处、塑性铰的行程及罕遇地震时的弹塑性位移。
通过分析可得如下结论：一是若模型设有屈曲约束支撑，则结构的塑性铰先出现在屈曲约束支撑上，再出现在邻区的梁端上，同时屈曲约束支撑先出现耗能状态，而某些框架梁在地震作用力的强化过程中逐渐参与耗能，塑性铰未在框架柱上出现，表明结构耗能主要出现在屈曲约束支撑上及整体结构与要求规定的“强柱弱梁”准则相符；二是若模型设有屈曲约束支撑，则在罕遇地震下，结构的整体变形在规定限值内，且地震能量可被耗能主构件完全消耗。
3.结语
综上，在地震作用下，案例工程中钢结构框架-支撑结构的设计符合《建筑抗震设计规范》的要求，比如：结构在小震作用下处在弹性状态，而部分构件在大震作用下的塑性程度较大，且弹塑性的验算指标与规范相符相符。
另外，对于支撑而言，其作为结构的抗侧体系，可提供抗扭刚度。
参考文献
[1]张露月,秦贵虎,张庆.高层超限钢结构框架-支撑结构设计[J].低温建筑技术,2014,04:116-118.
[2]杨学林.超限高层建筑结构的判别界限及建议[J].浙江建筑,2014,08:8-14.
[3]杜颜胜,陈志华,赵中伟,刘晓珂,吕黄兵.天津国际贸易中心高层框架-支撑钢结构加固效果分析[J].建筑结构,2016,05:8-12.
[4]张建军,刘琼祥,王启文,魏国威,骆日旺,王益山,周斌,杨旺华.高烈度区某超高层结构抗震设计[J].建筑结构,2016,09:7-13.
[5]乔彩虹,朱勇军,董全利.某高层钢结构分析与设计[J]. 建筑结构,2016,S1:487-490.。