第三章多高层房屋钢结构
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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)。
5/3/2021
多高层房屋钢结构的节点连接设计
13
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
5/3/2021
多高层房屋钢结构的节点连接设计
18
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
多高层钢结构分解
第 4章
多高层钢结构
定义 高层钢结构一般是指六层以上（或30ｍ以上），主要采 用型钢、钢板连接或焊接成构件，再经连接、焊接而成的结 构体系。高层钢结构常用钢框架结构、钢框架――混凝土核 心筒结构形式。后者在现代高层、超高层钢结构中应用较为 广泛，事实上，它属于钢――混凝土混合结构。 应用范围 现代高层、超高层公共建筑，标志性建筑，商业中心，如： 北京国贸中心、环球金融大厦。 星级饭店，旅馆，如：北京香格里拉饭店、长富宫饭店 商用写字楼，综合楼，办公楼 如：长春光大银行、上海国 际航运大厦。 民用住宅，高层公寓。民用住宅的开发与试点正在进行。如： 天津市梨园小区等。
4.2.3.4竖向地震作用 高层建筑中考虑竖向地震作用时，按下述 方法确定等效地震力：
FEvk a vmax Geq
Fvi Gi H i
（4-20）
G H
j 1 j
n
FEvk
j
（4-21）
4.3 高层钢结构的内力与位移分析
4.3.1.一般原则及基本假定
无地震作用时
S G CG Gk Q1CQ1Q1k Q2 CQ2 Q2k w w Cw wk
4.1.3.高层钢结构的布置 1结构平面布置
建筑平面及体型宜简单规则。平面布置应力求使结构的抗侧 力中心与水平荷载合力中心重合，以减小结构受扭转的影响。 建筑的开间、进深应尽量统一，以减少构件规格，利于制作 和安装。 结构平面布置不宜使钢柱截面尺寸过大，钢板厚度不宜超过 100mm。 建筑物平面宜优先采用方形、圆形、矩形及其他对称平面。 抗震设计的常用建筑平面和尺寸关系见图4-14。筒体结构多 采用正方形、圆形、正多边形，当框筒结构采用矩形平面时， 其长宽比不宜大于1.5：1。 高层建筑宜选用风压较小的平面形状，并应考虑邻近高层房 屋对该房屋风压的影响，在体型上应力求避免在风作用下的 横向振动。
多高层钢结构
定义 高层钢结构一般是指六层以上（或30ｍ以上），主要采 用型钢、钢板连接或焊接成构件，再经连接、焊接而成的结 构体系。高层钢结构常用钢框架结构、钢框架――混凝土核 心筒结构形式。后者在现代高层、超高层钢结构中应用较为 广泛，事实上，它属于钢――混凝土混合结构。 应用范围 现代高层、超高层公共建筑，标志性建筑，商业中心，如： 北京国贸中心、环球金融大厦。 星级饭店，旅馆，如：北京香格里拉饭店、长富宫饭店 商用写字楼，综合楼，办公楼 如：长春光大银行、上海国 际航运大厦。 民用住宅，高层公寓。民用住宅的开发与试点正在进行。如： 天津市梨园小区等。
4.2.3.4竖向地震作用 高层建筑中考虑竖向地震作用时，按下述 方法确定等效地震力：
FEvk a vmax Geq
Fvi Gi H i
（4-20）
G H
j 1 j
n
FEvk
j
（4-21）
4.3 高层钢结构的内力与位移分析
4.3.1.一般原则及基本假定
无地震作用时
S G CG Gk Q1CQ1Q1k Q2 CQ2 Q2k w w Cw wk
4.1.3.高层钢结构的布置 1结构平面布置
建筑平面及体型宜简单规则。平面布置应力求使结构的抗侧 力中心与水平荷载合力中心重合，以减小结构受扭转的影响。 建筑的开间、进深应尽量统一，以减少构件规格，利于制作 和安装。 结构平面布置不宜使钢柱截面尺寸过大，钢板厚度不宜超过 100mm。 建筑物平面宜优先采用方形、圆形、矩形及其他对称平面。 抗震设计的常用建筑平面和尺寸关系见图4-14。筒体结构多 采用正方形、圆形、正多边形，当框筒结构采用矩形平面时， 其长宽比不宜大于1.5：1。 高层建筑宜选用风压较小的平面形状，并应考虑邻近高层房 屋对该房屋风压的影响，在体型上应力求避免在风作用下的 横向振动。
多层和高层钢结构布置
多层和高层钢结构房屋的结构布置一、多层和高层钢结构房屋的特点当建筑物的结构主要构件采用钢材时即称为钢结构房屋。
其特点为：1•钢材的强度较高，作为结构构件时，所需的构件截面尺寸大大小于广泛使用的钢筋混凝土构件，从而减轻结构的重量。
2•钢材的延性较高，故钢结构的抗震性能要好于砌体结构和混凝土结构。
3 •钢结构房屋由于强度高、重量轻、抗震性能好，因此，能建造比混凝土结构更高的房屋。
4•钢结构的构件可在工厂中预先制作，在现场安装，因此，主体结构施工速度很快。
所有墙体均采用轻质材料，建筑物的重量较轻。
5 •钢结构房屋整个建筑物的重量远比混凝土结构减少许多，故其基础承受的重量减少,可节省基础的造价；另外建筑物的重量减小后地震作用也会减小，可节省上部结构的材料。
故高层建筑采用钢结构其综合经济效益可能比混凝土结构优越。
二、多、高层钢结构的基本构件1•钢柱与钢梁。
钢柱与钢梁刚性连接时形成钢框架结构；当在建筑中有足够的抗侧力构件如抗震墙、核心筒等，梁与柱可以铰接。
(1)钢柱的形式可以是普通型钢、工字钢、槽钢、角钢等形成的实腹钢柱或格构式钢柱、宽翼缘H型钢、焊接方形或矩形钢管、无缝钢管等(见图3—89)。
图3-89钢柱截面形式示意图(a)普通工字钢彳⑻槽钢匸⑺角钢；3 实瞳钢柱；格构式例柱卜</)宽翼H型钢；3 悍接钢箱形柱匸3 无建钢管(2)钢梁的形式。
可直接采用工字钢、槽钢(一般用于次梁) ，当跨度较大时，应采用宽翼H型钢、实腹钢梁〔参见图3—89 (a)〜(d)实腹钢柱〕，焊接箱形梁〔参见图3—89 ( e)〜(h)〕2•钢框架结构中的支撑当多层和高层钢结构房屋采用框架结构时，为了提高结构的抗侧能力，在柱间设置柱间支撑，支撑的形式有：(1)中心支撑。
支撑与框架梁柱节点的中心相交，如图 3 —90。
(2)偏心支撑。
支撑底部与梁柱节点的中心点相交、上部偏离梁柱节点与框架梁相交，如图3—91。
VVV三、多高层钢结构的结构类型、适用范围及基本要求 1 •框架结构不超过12层的钢结构房屋可采用框架结构，两个主轴方向梁、柱应刚接形成框架。
钢结构房屋抗震设计3
（7）消能梁段为防止剪切或弯曲引起的局部失稳，应按 下列要求在其腹板上设置中间加劲肋：
1）当a 1.6Mlp /Vl时，加劲肋间距不大于(30tw h / 5)；
2）当2.6Mlp /Vl a 5Mlp /Vl时，应在距消能梁段端部1.5bf 处配置中间加劲肋， 且中间加劲肋的间距不应大于(52tw h / 5)； 3）当1.6Mlp /Vl a 2.6Mlp /Vl时，中间加劲肋的间距宜在上述两者间线性插入；
采用人字形、V形支撑的框架，与支撑连接的框架梁在支撑相交处， 应设置侧向支承。该支承点和梁端支承点间的平面外长细比也应符合上 述要求。
4、框架－支撑结构中的支撑杆件
（1）Q235的中心支撑杆件的长细比，按压杆设计时，不应大于120；一、 二、三级中心支撑不得采用拉杆设计，四级采用拉杆设计时，其长细比不 应大于180。其他牌号钢材的情况下应乘以 235/ fay 。
（2）Q235中心支撑杆件的板件宽厚比，不应大于下表的规定。其他牌号钢 材的情况下应乘以 235/ fay 。
钢结构中心支撑板件宽厚比限值
板件名称
翼缘外伸部分 工字形截面腹板
箱形截面腹板 圆管外径与壁厚
比
四级 13 33 30
42
三级 10 27 25
40
二级 9 26 20
40
一级 8 25 18
面腹板
≤60
≤65
≤70
≤75
3、梁柱构件的侧向支承
在梁柱构件出现塑性铰的截面处，上下翼缘均应设置侧向支承。相邻两
支承点间构件平面外长细比y符合式（8.9a）（8.9b）的要求。
当1 M1 Wpx f
0.5时，y
(60 40 M1 ) Wpx f
房屋建筑学 第3版 第3章 装配式建筑
第3章 装配式建筑
3.1 概述
主要内容 3.2 装配式钢结构建筑
3.3 装配式混凝土PC结构建筑 3.4 装配式木结构建筑 3.5 装配式模块化建筑 3.6 装配式内装 3.7 装配式外墙 3.8 装配式建造的技术要点
3.1 装配式建筑概述
3.1.1 概念
装配式建筑是实现建筑工业化的重要手段，是用工业化方式在工厂预制生 产建筑的构配件（如楼板、墙板、楼梯、阳台等），运送至施工现场，通过可 靠的连接方式装配安装而成的建筑。装配式建筑是未来建筑业的发展方向，钢 结构和木结构本身就是装配式建筑，实现我国主流建筑形式——混凝土建筑的 工业化成为转型关键。
3.2 装配式钢结构建筑
3.2.3 钢框架结构
定义：钢框架结构体系是一种竖向承载体系与水平承载体系均由钢构件组成的 柔性结构体系。
钢框架结构主要构件包括：钢柱、钢管柱、钢梁、钢-混凝土组合梁、钢桁架、 预制叠合楼板、外挂墙板。
特点： • 开间大、使用灵活，满
足建筑布置需求 • 受力清晰，整体刚性和
3.1.3 装配式建筑特征
装配式建筑在生产资料、生产技术、组管理、信息资源等生产要素上充分体现 了专业化、集约化和社会化。包括五部分特征：
（1） 标准化设计：标准化是装配式建筑的基础。采用统一的模数协调和模块化 组合方式，使得建筑单元、构配件具有少规格、多组合、通用性和互换性原则，体现 适用、经济、高效的要求。
构板材
3.2 装配式钢结构建筑
3.2.2 低层冷弯薄壁型钢结构
构造要点： 1）骨架：该体系使用薄壁型钢为密肋骨架，用钢量少,可以形成较大跨度， 内部空间使用较为灵活。 2）覆面板：墙体、楼板及屋面均为复合板，其中不同的材料层具有不同的功 能，如保温、防水、隔气等，复合板可大幅提升建筑的防水、热工等综合性能。 3）组装：密肋龙骨可与结构板等在现场拼装成类似“板”的形式,或在工厂 预制现场组装，或与结构梁组合等。
3.1 概述
主要内容 3.2 装配式钢结构建筑
3.3 装配式混凝土PC结构建筑 3.4 装配式木结构建筑 3.5 装配式模块化建筑 3.6 装配式内装 3.7 装配式外墙 3.8 装配式建造的技术要点
3.1 装配式建筑概述
3.1.1 概念
装配式建筑是实现建筑工业化的重要手段，是用工业化方式在工厂预制生 产建筑的构配件（如楼板、墙板、楼梯、阳台等），运送至施工现场，通过可 靠的连接方式装配安装而成的建筑。装配式建筑是未来建筑业的发展方向，钢 结构和木结构本身就是装配式建筑，实现我国主流建筑形式——混凝土建筑的 工业化成为转型关键。
3.2 装配式钢结构建筑
3.2.3 钢框架结构
定义：钢框架结构体系是一种竖向承载体系与水平承载体系均由钢构件组成的 柔性结构体系。
钢框架结构主要构件包括：钢柱、钢管柱、钢梁、钢-混凝土组合梁、钢桁架、 预制叠合楼板、外挂墙板。
特点： • 开间大、使用灵活，满
足建筑布置需求 • 受力清晰，整体刚性和
3.1.3 装配式建筑特征
装配式建筑在生产资料、生产技术、组管理、信息资源等生产要素上充分体现 了专业化、集约化和社会化。包括五部分特征：
（1） 标准化设计：标准化是装配式建筑的基础。采用统一的模数协调和模块化 组合方式，使得建筑单元、构配件具有少规格、多组合、通用性和互换性原则，体现 适用、经济、高效的要求。
构板材
3.2 装配式钢结构建筑
3.2.2 低层冷弯薄壁型钢结构
构造要点： 1）骨架：该体系使用薄壁型钢为密肋骨架，用钢量少,可以形成较大跨度， 内部空间使用较为灵活。 2）覆面板：墙体、楼板及屋面均为复合板，其中不同的材料层具有不同的功 能，如保温、防水、隔气等，复合板可大幅提升建筑的防水、热工等综合性能。 3）组装：密肋龙骨可与结构板等在现场拼装成类似“板”的形式,或在工厂 预制现场组装，或与结构梁组合等。
高层建筑 第三章荷载作用与组合
(3) 偶然荷载：在结构使用期间不一定出现，一旦出现， 其量值很大且持续时间较短的荷载。如地 震、爆炸力、撞击力等。 按作用方向：(1) 竖向荷载：荷载作用方向沿垂直方向的 荷载。如结构自重、楼屋面活荷载等。 (2)水平荷载：荷载作用方向沿水平方向的荷 载。如风荷载、水平地震作用等。 与多层建筑相比，高层建筑层数多、高度较大，其竖向荷 载的影响是与建筑高度成正比的线性关系，而水平作用所 产生的作用效应随建筑高度成非线性的增长。并逐渐成为 设计控制指标。 三、荷载代表值 荷载代表值是指为了方便设计给荷载规定以一定的量值。 包括：标准值、组合值、频遇值和准永久值。 其中标准值指正常情况下在设计基准期（如50年）内可能 出现的最不利荷载值，是荷载的基本代表值，而其他代表
离地面或海 平面高度
A 5 1.09 1.00 0.65 10 1.28 1.00 0.65 20 1.52 1.23 0.74 30 1.67 1.39 0.88 40 1.79 1.52 1.00 50 1.89 1.62 1.10 60 1.97 1.71 1.20 70 2.05 1.79 1.28 80 2.12 1.87 1.36 90 2.18 1.93 1.43 100 2.23 2.00 1.50 150 2.46 2.25 1.79 200 2.64 2.46 2.03
值是采用相应的系数乘以其标准值得出。系数查现行《建 筑结构荷载规范》（GB50009-2012）。 永久荷载应采用标准值作为代表值；可变荷载应根据设 计要求采用标准值、组合值、频遇值或准永久值作为代表 值；偶然荷载应按建筑结构使用特点确定其代表值。 建筑结构设计应根据使用过程中在结构上可能同时出现 的荷载，按承载能力极限状态和正常使用极限状态分别进 行荷载组合，并应取各自的最不利的效应组合进行设计。 对于承载能力极限状态，应按荷载效应的基本组合或偶 然组合进行荷载组合。对于正常使用极限状态，应根据不 同的设计要求，采用荷载的标准组合或偶然组合、频遇组 合或准永久组合进行荷载组合。
高层建筑钢结构-第三章结构体系和布置
偏心支撑的工作性能
采用偏心支撑的主要目的是改变支撑斜杆与梁(耗能梁段) 的先后屈服顺序。 在罕遇地震时，一方面通过耗能梁段的非弹性变形进行 耗能，另一方面使耗能梁段的剪切屈服在先，从而保护 支撑斜杆不屈曲或屈曲在后。 耗能梁端在多遇地震下应保持弹性状态，在罕遇地震下 产生剪切屈服。 必须提高支撑斜杆的受压承载力，使其至少应为耗能梁 段达到屈服强度时相应支撑轴力的1.6倍。
i i
1
i
实例
北京长富宫中心
1.建筑概况
地下2层、地上25层，旅馆建筑，建于1987年。 高91m，层高3.3m，25.8×48m矩形平面，柱网8×9.8m。 外墙采用带面砖的预制混凝土挂板。
2.结构体系及主要计算结果
为钢框架体系，但在2层以下和地下室为钢骨混凝土 结构。 基本周期为3.6s，最大层间位移1/337，小于1/200 的限值。
偏心支撑框架结构 框架-偏心支撑结构（双体系）
框架-剪力墙板结构（也可以是双体系）
剪力墙板类型有：钢板剪力墙、开缝剪力墙和内藏钢板支撑剪力墙
开缝剪力墙的工作原理
内藏钢板支撑剪力墙
2) 框架-支撑结构的工作特点
框架—支撑体系是由框架体系演变来的，即在框架体 系中对部分框架柱之间设置竖向支撑，形成若干榀带 竖向支撑的支撑框架。
对应伸臂桁架的楼层位置，宜沿外框架周边设置腰桁架或 帽桁架，以使外框架的所有柱子能与内筒起到整体抗弯作 用。腰桁架的高度也与设备层的层高相同。
3.5 交错桁架体系(staggered truss
1) 结构构成
systems)
2) 受力特点
3.6 筒体结构(tube structures)
1) 筒体结构的分类 外筒体系 框架筒体 桁架筒体 筒中筒 成束筒
多高层钢结构常用结构体系
偏心支撑框架柱的内力设计值，应取消能梁 段达到受剪承载力时柱内力与增大系数的乘 积，增大系数在一级时不应小于1.3，二级时 不应小于1.2，三级不应小于1.1。转换层下 钢框架柱的地震内力应乘以增大系数1.5。保 证柱子作为最后的抗震防线不先行发生破坏。
7.4 地震作用计算
（6）支撑杆件的内力
① 中心支撑框架中，斜杆轴线偏离梁柱轴 线交点不超过支撑杆件宽度时，仍可按中心支撑 框架分析，但应计及由此产生的附加弯矩。
7.4 地震作用计算 （2）结构内力分析中二阶效应的计算
二阶效应：结构受力产生侧向变形，其重力荷载与侧向 位移的乘积便形成重力附加弯矩 ，即所谓2阶效应。
a)
b)水平力引
c)重力荷载引起的附加层
起的层弯矩
弯矩
7.4 地震作用计算
（2）结构内力分析中二阶效应的计算
当楼面任一层以上全部重力荷载与该楼层 地震层间位移的乘积（即该楼层的重力附 加弯矩），大于该楼层地震剪力与楼层层 高的乘积（即该楼层的初始弯矩）的1/10 时，应计入二阶效应的影响。
7.4 地震作用计算
（4）框架－支撑结构中框架承担的水平力
结构分析时，框架－支撑结构中的支撑斜杆 可按端部铰接杆件计算，杆件截面强度抗震验算 时的结构内力只考虑按多遇地震进行弹性分析的 结果：
① 依据多道防线的概念设计，框架-支撑体系中， 支撑框架是第一道防线，在强烈地震下支撑先屈 服，内力重分布使框架部分承担的地震剪力增大， 二者之和应该大于弹性计算的总剪力。
a)节点A区域的弯矩和剪力
节点域剪切变形
b) 节点A变形
7.4 地震作用计算
（3）结构侧移计算及其层间位移角限值
杆端弯矩在节点域产生剪力，使得节点域柱 子的腹板产生剪切变形。若弹性分析采用轴线交 点间距离作为杆件长度，则因未考虑节点部分的 刚度过高估计了结构侧移，与节点剪切变形引起 框架侧移增加在一定程度上抵消。
7.4 地震作用计算
（6）支撑杆件的内力
① 中心支撑框架中，斜杆轴线偏离梁柱轴 线交点不超过支撑杆件宽度时，仍可按中心支撑 框架分析，但应计及由此产生的附加弯矩。
7.4 地震作用计算 （2）结构内力分析中二阶效应的计算
二阶效应：结构受力产生侧向变形，其重力荷载与侧向 位移的乘积便形成重力附加弯矩 ，即所谓2阶效应。
a)
b)水平力引
c)重力荷载引起的附加层
起的层弯矩
弯矩
7.4 地震作用计算
（2）结构内力分析中二阶效应的计算
当楼面任一层以上全部重力荷载与该楼层 地震层间位移的乘积（即该楼层的重力附 加弯矩），大于该楼层地震剪力与楼层层 高的乘积（即该楼层的初始弯矩）的1/10 时，应计入二阶效应的影响。
7.4 地震作用计算
（4）框架－支撑结构中框架承担的水平力
结构分析时，框架－支撑结构中的支撑斜杆 可按端部铰接杆件计算，杆件截面强度抗震验算 时的结构内力只考虑按多遇地震进行弹性分析的 结果：
① 依据多道防线的概念设计，框架-支撑体系中， 支撑框架是第一道防线，在强烈地震下支撑先屈 服，内力重分布使框架部分承担的地震剪力增大， 二者之和应该大于弹性计算的总剪力。
a)节点A区域的弯矩和剪力
节点域剪切变形
b) 节点A变形
7.4 地震作用计算
（3）结构侧移计算及其层间位移角限值
杆端弯矩在节点域产生剪力，使得节点域柱 子的腹板产生剪切变形。若弹性分析采用轴线交 点间距离作为杆件长度，则因未考虑节点部分的 刚度过高估计了结构侧移，与节点剪切变形引起 框架侧移增加在一定程度上抵消。
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多高层建筑钢结构体系
1.框架结构
特点：平面布臵灵活，可为提供较大的室内空间， 结构各部分刚度比较均匀。
框架结构有较大的延性，自振周期较长，因而对
地震作用不敏感，抗震性能好。
但框架结构的侧向刚度小，由于侧向位移大，易
引起非结构构件的破坏，因此不宜建的太高。
纯框架结构体系在地震区一般不超过15层。
横 向 跨 度 方 向
a)H型钢截面 b)组合梁截面
b)蜂窝梁
框架梁的截面形式
a)H型钢截面 b)十字型截面
c)方管截面
d)圆管截面
框架柱的截面形式
§3.2
a)H型钢截面 b)组合梁截面
b)蜂窝梁
柱的截面形式 P120
框架梁的截面形式
a)H型钢截面 b)十字型截面
c)方管截面
d)圆管截面
框架柱的截面形式
常用的柱截面形式：箱形、焊接工字形、H型钢、圆管等；
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结构类型
2017/3/10 武汉大学出版社
二、高层建筑钢结构的特点
主要表现在:具有良好的综合经济效益和力学性能
(1)自重轻、强度高 采用钢结构承重骨架, 比钢筋混凝土结构轻1/3以 上。结构自重轻,可以减少运输和吊装费用,基础的负 载也相应减少,在地质条件较差地区,可以降低基础造 价。
(2)抗震性能好 钢材的弹塑性性能好, 地震作用下具有良好的延 性。自重轻也显著减少地震作用,一般可减少40%左右
钢与钢筋混凝土筒体结构的水平刚度取决于核心筒 的高宽比。
5.筒体结构
由内外两个筒体（筒中筒）或多个筒体结构（束 筒体系）组合而成，共同抵抗水平力，具有很好的空 间作用，适用于90层左右的钢结构建筑。
6.悬挂结构
3.1.2 多高层钢结构布置P113
多层房屋应首选由光滑曲线构成的平面形式； (为了减少风压作用) 尽可能地采用中心对称或双轴对称的平面形式； (以减小或避免在风荷载作用下的扭转振动)
当钢筋混凝土剪力墙具有比较规则的开孔时，可 按带刚域的框架计算；
当具有复杂开孔时，宜采用平面有限元法计算。
2017/3/10
武汉大学出版社
计算的一般原则 7. 柱间支撑两端应为刚性连接，但可按两端铰接连 接计算，其端部连接的刚度通过支撑构件的计算长度 加以考虑。若采用偏心支撑，由于耗能梁段在大震时 将首先屈服，计算时应取为单独单元。
抗水平力构件既不平行又不对称于侧力体系的两 个互相垂直的主轴。
防震逢设置问题P115
防震逢设置不当而导致高层建筑在地震时相互碰 撞的破坏后果是严重的； 高层建筑在发生地震时具有很大的侧向位移，防 震缝的合理设置是困难的；
因此高层建筑一般不宜设置防震缝；
2017/3/10
武汉大学出版社
0.455H高度。
3. 框架剪力墙结构体系
在框架结构中布臵一定数量的剪力墙可以组成框架剪力墙结 构体系，这种结构以剪力墙作为抗侧力结构，既具有框架结构平
面布臵灵活、使用方便的特点，又有较大的刚度，可用于40至60
层的高层钢结构。当钢筋混凝土墙沿 服务性面积（如楼梯间、电梯间
和卫生间）周围设臵，就形成框
对整体性较差、或楼面有大开孔、有较长外伸段或相 宜采用楼板平面内的实际刚度。
2017/3/10 武汉大学出版社
邻层刚度有突变的楼面，当不能保证楼面的整体刚度时，
计算的一般原则 3. 由于楼板与钢梁连接在一起，当进行多高层钢结构 的弹性分析时，宜考虑现浇钢筋混凝土楼板与钢梁的 共同工作，此时应保证楼板与钢梁间有可靠连接。 当进行弹塑性分析对，楼板可能严重开裂．因此， 不宜考虑楼板与钢梁的共同工作。
避免以狭长形作平面形式； (因风荷载作用会产生严重的剪切滞后现象) 框筒结构采用矩形平面形式时，应控制其平面 长度比小于1.5；（不满足时，宜采用束筒结构） 需抗震设防时平面尺寸关系应符合要求。
2017/3/10
武汉大学出版社
平面不规则结构P114
任一层的偏心率大于0.15时； 结构平面形状有凹角，凹角的伸出部分在一个方 向的尺度，超过该方向建筑总尺寸的25％； 楼面不连续或刚度突变，包括开洞面积超过该层 总面积的50％；
计算的一般原则
4. 多高层钢结构的计算模型应视具体结构形式和计 算内容规定。 一般情况下可采用平面抗侧力结构的空间协同计算模 型。 当结构布臵规则、质量及刚度沿高度分布均匀、不 计扭转效应时，可采用平面结构计算模型； 当结构平面或立面不规则、体型复杂、无法划分 成平面抗侧力单元或为简单结构时，应采用空间结构 计算模型。
2017/3/10 武汉大学出版社
计算的一般原则 5. 高层建筑钢结构梁柱构件的跨高比较小，在计算结 构的内力和位移时，除考虑梁、柱的弯曲变形和柱的
轴向变形外，尚应考虑梁、柱的剪切变形。
由于梁的轴力很小，一般不考虑梁的轴向变形，
但当梁同时作为腰桁架或帽桁架的弦杆时，应计入轴
力的影响。
计算的一般原则 6. 钢框架—剪力墙体系中，现浇竖向连续钢筋混凝土 剪力墙的计算应计入墙的弯曲变形、剪切变规则结构
楼层刚度小于其相邻上层刚度的70%，且连续 三层总的刚度降代超过50% 相邻楼层质量之比超过1.5 立面收进尺寸的比例为L1/L < 0.75 竖向抗侧力构件不连续
任一楼层抗侧力构件的总剪承载力
小于其相邻上层的80％
补充：结构设计的一般步骤
1.确定合理的结构形式和节点的连接（形式）方法； 2.选择结构和连接的材料并提出相应的技术性能指标； 3.维护结构的选择（从结构上考虑）； 4.构件的形式并初步估算截面尺寸； 5.荷载汇集及荷载组合； 6.地震作用计算； 7.结构变形及内力计算； 8.内力组合及构件截面验算； 9.连接的设计计算； 10.维护结构的设计计算； 11.基础设计； 12.其他。
剪力滞后（Shear Lag）
剪力滞后是指在高层建筑受横向荷载作用时，角 柱的正向轴压力或拉应力大于中间柱的拉、压应 力。
为了避免严重的剪力滞后造成角柱的轴力过大，
通常可采取两个措施：
1）控制框筒平面的长宽比不宜过大
2）加大框筒梁和柱的线刚度之比
§3.2
多层钢结构分析与计算
梁的截面形式 P119
防震逢设置问题（续）
高层钢结构建筑，一般也无须设置温度缝；
地震区的多高层建筑，应当建立精细的力学模型， 作较精确的地震分析，并采取相应的措施提高其 薄弱部位和构件的抗震能力。
结构竖向布置P115
使结构各层的抗侧力刚度中心与水平合力中心接 近重合； 各层的刚度中心应接近在同一竖直线上；
要强调建筑开间、进深的尽量统一。
框架柱的设计方法
压(拉)弯构件 截面初估：参考同类已建工程；（如在初设计中，已粗略得到 柱的设计轴力值N，则可以承受1.2 N的轴心受压构件来初拟柱 截面尺寸） 大致可按每3～4层作一次变截面； 尽量使用较薄的钢板；（其厚度不宜超过100mm；柱板件宽厚 比不应大于表4.6的规定） 框架柱长细比的规定（下表）
架多筒体结构体系。这种结构体 系在各个方向都具有较大的抗侧
力刚度，成为主要的抗侧力构件，
承担大部分水平荷载，钢框架主 要承受竖向荷载。
钢筋混凝土剪力墙 刚度较大,地震时易发生应力集中,导致墙体产生 斜向大裂缝而脆性破坏。 钢筋混凝土带缝剪力墙 即在钢筋混凝土墙体中按一定间距设臵框架结构 竖缝。这样墙体成了许多并列的壁柱, 在风载和 小震下处于弹性阶段, 确保结构的使用功能。在 强震时进入塑性阶段, 能吸收大量地震能量, 各 壁柱继续保持其承载能力, 以防止建筑物倒塌。 钢板剪力墙 以厚约8～lOmm的钢板做成剪力墙,与钢框架组合, 起到刚性构件的作用。
纵向柱列
纵向跨度方向
2.框架-支撑体系
纯框架侧移不满足时，可以采用带支撑的框架，
即在框架体系中，沿结构的纵、横两个方向布臵一定
数量的支撑。沿纵向布臵的支撑和沿横向布臵的支撑
相连接，形成一个支撑芯筒。竖向支撑桁架起剪力墙
的作用，能获得比纯框架结构大的多的抗侧力刚度， 可以明显减小建筑物的层间位移。
剪 力 墙
4.框架-核心筒结构体系
将框架-剪力墙结构体系中的剪力墙结构设 臵于内筒的四周形成封闭的核心筒体，而外 围钢框架柱柱网较密，形成框架-核心筒体系。 中心筒体既可采用钢结构亦可采用钢筋混 凝土结构,核心筒体承担全部或大部分水平力 及扭转力。 楼面多采用钢梁、压型钢板与现浇混凝土 组成的组合结构，与内外筒均有较好的连接， 水平荷载将通过刚性楼面传递到核心筒。
L
纵向柱列
横向柱列
纵向柱列
横向柱列
支撑的形式和布置
在水平力作用下, 支撑顶部将产生很
大的水平变位。此时可在顶层设臵帽桁架
及在中间某层设臵腰桁架。
帽桁架和腰桁架使外围柱与核心
抗剪结构共同工作, 可有效减小结 构的侧向变位, 刚度也有很大提高。
腰桁架的间距一般为12-15层,腰桁架越 密整个结构的简体作用越强〈这种结构通 常被称为部分筒体结构体系),当仅设一道 腰桁架时, 最佳位臵是在离建筑顶端
(3)有效使用面积高 构件断面小,所占面积小；同时还可适当降低建筑 层高。与同类钢筋混凝土高层结构相比,可相应增加 建筑使用面积约4%。 (4)建造速度快 构件制造工厂化，现场安装，现场施工作业面宽敞。 可实施平行立体交叉作业。与同类钢筋混凝土高层结构 相比. 一般可缩短建设周期约1/4～1/3。
了解多、高层钢结构的特点；掌握多、高层钢结构主要 体系的特点和布置、钢与混凝土组合板和组合梁；熟练掌握 多、高层钢结构设计的各个环节：内力与位移分析、构件及 连接设计等。
能力要求
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2
§3.1
多、高层钢结构体系
一、 多高层钢结构特点和类型