高层钢结构抗震的计算
钢结构建筑高度计算规则
钢结构建筑高度计算规则1. 什么是钢结构建筑？嘿，朋友们！今天咱们聊聊钢结构建筑。
你知道的，那些高耸入云的摩天大楼，简直就像是城市的骄子！这类建筑主要是用钢铁这种“硬汉”材料搭建的，结实耐用，抗震能力也贼强。
要说这钢结构的建筑可真是有“干货”呀！不过，建这么高的建筑，怎么计算高度呢？这就得跟你聊聊钢结构建筑的高度计算规则了！2. 高度计算的基本规则2.1 绝对高度首先，咱得知道什么是绝对高度。
这就好比你站在地上，抬头看天空，想知道你仰望的那栋大楼从地面到顶的高度。
一般来说，绝对高度包括了建筑的基础部分，也就是那根扎实的“脚”。
听起来简单吧，但这里边可有讲究呢！因为有些建筑会有地下室，那部分高度可不算在绝对高度里，明白吧？所以，算高度的时候，要从地面开始，到屋顶算，这可是基本原则。
2.2 相对高度接下来，咱们说说相对高度。
这个概念就有点儿像是把大楼和周围的环境比一比。
比如说，如果你住在一个山坡上，旁边有个大楼，那个楼的高度就得和地势相比。
如果它建在高地上，看起来就比实际高度高了，这可得算进去！所以说，这个相对高度的计算也是得考虑周围的情况，没错，地理位置可真是个复杂的“角色”。
3. 高度的测量方法3.1 激光测距说到测量高度，咱不能不提激光测距。
这玩意儿可高科技了，像是给建筑量身定做的“尺子”。
通过激光，能够精准地测出建筑的高度，而且速度还快，真是效率高得让人叹为观止！就像开车走高速公路，一路畅通无阻，心情美得不要不要的。
3.2 水准仪当然，除了激光测距，还有水准仪。
这是个古老但依然有效的方法。
想象一下，一群工程师在工地上忙得热火朝天，拿着水准仪，专心致志地测量着。
这个方法虽然没有激光那么炫酷，但它的准确度可是一流的！就像是那种老将出马，立马稳稳当当，谁都不敢小觑。
4. 高度计算的影响因素4.1 风载荷再说说高度计算的影响因素。
首先是风载荷，想想风刮过高楼大厦的感觉，简直就是一次“风暴挑战”。
高楼越高，风力对它的影响就越大。
3结构抗震计算
例题3-1：一层单跨框 架如图所示，框架柱
线刚度 ic 3.0104 kN m
已知设防烈度为8度， 设计基本地震加速度 为0.2g，设计地震分 组为第二组，二类场 地，结构阻尼比为 0.05。试求该结构在 多遇地震和罕遇地震 时的水平地震作用。
5m
EI G 1200
ic
ic
9m
max 0.45 max
K11
m1
K21
2
K22
K12
m2
2
X1 X2
0
(4 57)
频率方程为：
K11 m12
K21
K12
0
K22 m22
解出该方程的2个根 12、，22将之代入（4－57）
式（4－57）是齐次方程组，两个方程线性相关
当 12、代入22 只能得到各向量之间的比：
第一振型：X11 X12
XT M X 0 j k
j
k
(4 61)
（2）振型关于刚度矩阵的正交性：
XT K X 0 j k
j
k
KXk 2 M Xk
（3）振型关于阻尼矩阵的正交性：
(4 68)
C MK
(4 46)
XT CX 0 j k (4 72)
j
k
3.振型分解
按照振型叠加原理，弹性结构体系中每一个质
3
第3章 结构抗震计算
3.1 计算原则 3.2 地震作用 3.3 设计反应谱 3.4 振型分解反应谱法 3.5 底部剪力法 3.6 时程分析法 3.7 结构竖向地震作用 3.8 结构抗震验算
3.1 计算原则 3.1.1 各类建筑结构的地震作用
（1）建筑结构的两个主轴方向分别计算水平地震 作用并进行抗震验算；
结构基本自振周期计算
u g (t )
刚心 质心
3.5结构的扭转地震效应
2.地震地面运动存在扭转分量 地震波在地面上各点的波速、周期和相位不同。建 筑结构基底将产生绕竖直轴的转动，结构便会产生扭转 振动。 无论结构是否有偏心，地震地面运动产生的结构扭 转振动均是存在的。 ★扭转作用会加重结构的震害 《规范》规定对质量和刚度明显不均匀、不对称结构 应考虑水平地震作用的扭转效应
4、8度和9度时的大跨度结构、长悬臂结构，9度时的高层建筑，应考虑 竖向地震作用。
3.8.1地震作用及计算方法
2、抗震计算方法的确定 1、高度不超过40m，以剪切变形为主且质量和刚度沿高度 分布比较均匀的结构，以及近似于单质点体系的结构， 宜采用底部剪力法等简化方法。 2、除上述以外的建筑结构，宜采用振型分解反应谱法。 3、特别不规则的建筑、甲类建筑和规范规定的高层建筑， 应采用时程分析法进行多遇地震下的补充计算。
j
规范要求：9度时，高层建筑楼层的竖向地震作用 效应应乘以1.5的增大系数。
3.6.2大跨度结构的竖向地震作用
大跨度结构：跨度大于24m的钢屋架和预应力混凝土 屋架，各类网架和悬索屋盖
《抗震规范》：大跨度结构的竖向地震作用取其重力荷载 代表值GE和竖向地震作用系数λv的乘积
F v G EVk E
[ e ]
1/550
1/800 1/1000 1/1000 1/300
3.8.5罕遇地震作用下结构弹塑性变形验算
⑴应进行罕遇地震作用下薄弱层弹塑性变形验算的结构 为： 1）8度Ⅲ、Ⅳ类场地和9度时,高大的单层钢筋混凝土柱 厂房的横向排架; 2）7-9度时楼层屈服强度系数小于0.5的钢筋混凝土框 架结构； 3）高度大于150m的钢结构； 4）甲类建筑和9度时乙类建筑中的钢筋混凝土结构和钢 结构； 5）采用隔震和消能减震设计的结构。
抗震结构设计(抗震验算)
ue (i) Ve (i) / Ki
ue (i) ---第i层的层间位移；
Ki ---第i层的侧移刚度； Ve (i) ---第i层的水平地震剪力标准值。
多遇地震作用下，楼层内最大弹性层间位移应符合下式（5.5.1条）
ue [e ]h ue ---多遇地震作用标准值产生的楼层内最大的弹性层间位移；
三、结构在罕遇地震作用下薄弱层（部位）弹塑性变 形的简化计算(5.5.3条、5.5.4条)
规范规定（5.5.3条）的弹塑性变形计算方法： 1）不超过12层且层刚度无突变的钢筋混凝土框架和
框排架结构，以及单层钢筋混凝土柱厂房，可采用5.5.4 条规定的简化计算方法；
2）第1）条以外的其它结构，可采用静力弹塑性分析 方法或弹塑性时程分析法等。
Ve ---按罕遇地震作用标准值计算的楼层弹性地震剪力。
V y 的计算：
Vy
Vcyj
j
j
M
上 cj
M
下 cj
hj
Mc上j 、Mc下j ---分别为楼层屈服时柱j上、下端弯矩； h j ---为楼层柱j的净高。
M
c上j 、M
下 cj
的计算：
M
c上j 、M
下 cj
的计算：
1）强梁弱柱型节点：柱端屈服
2、重力、重力荷载代表值、等效重力荷载 3、结构的基本周期计算有那些方法？ 4、抗震设计时，
1）引起结构产生扭转的原因主要有哪些？ 2）规则结构如何考虑扭转效应的影响？ 3）需要进行扭转计算的结构： j振型时第i层质心处的水平地震作用标准值计算公式Fxji(Fyji、Ftji)； 考虑单向水平地震作用时，结构的地震作用效应（扭转效应）Sx(Sy)的计算方 法；
高层建筑钢结构设计
高层建筑钢结构设计关键信息项：1、设计要求与规范2、结构体系选择3、材料选用4、荷载计算5、抗震设计6、防火设计7、施工要求8、质量保证9、设计费用与支付方式10、设计周期11、违约责任12、争议解决方式1、设计要求与规范11 设计应符合国家和地方现行的有关高层建筑钢结构设计的规范、标准和规定，包括但不限于《钢结构设计规范》、《高层建筑混凝土结构技术规程》等。
12 钢结构的设计应满足建筑物的使用功能、安全性、耐久性和稳定性要求。
13 设计应考虑建筑物的风荷载、地震作用、重力荷载等各种荷载的组合，并进行相应的分析和计算。
2、结构体系选择21 根据建筑物的高度、用途、地质条件等因素，选择合适的钢结构体系，如框架结构、框架支撑结构、筒体结构等。
22 对所选结构体系进行详细的力学分析和计算，确保其在各种工况下的安全性和可靠性。
3、材料选用31 钢结构所采用的钢材应符合国家相关标准，具备相应的质量证明文件。
32 根据结构的受力特点和使用环境，合理选择钢材的牌号、规格和性能等级。
33 连接材料如焊条、焊丝、螺栓等也应符合相应的标准和规范要求。
4、荷载计算41 准确计算建筑物所承受的各种荷载，包括恒载、活载、风载、地震作用等。
42 考虑荷载的不利组合，进行结构的内力分析和变形计算。
43 对特殊部位和复杂工况下的荷载进行专项分析和计算。
5、抗震设计51 按照抗震设防烈度和抗震设计规范的要求，进行钢结构的抗震设计。
52 确定结构的抗震等级，采取相应的抗震构造措施，如加强节点连接、设置支撑等。
53 进行结构的抗震分析和验算，确保结构在地震作用下的安全性。
6、防火设计61 根据建筑物的防火等级要求，进行钢结构的防火设计。
62 选择合适的防火材料和防火保护措施，如涂刷防火涂料、外包防火板等。
63 计算防火保护层的厚度，确保钢结构在规定的耐火时间内满足承载能力要求。
7、施工要求71 设计应考虑施工的可行性和便利性，提出合理的施工工艺和施工顺序建议。
结构抗震第七章
中心支撑的类型 a.X形支撑；b.单心支撑类型 （a）门架式 1；（b）门架式 2 ；（c）单斜杆式； （d）人字形式；（e）V 字形式
（3）框架－剪力墙板体系 ☺ 框架－剪力墙板体系是以钢框架为主体，并配置一定数量 的抗震墙板。 ☺ 剪力墙板主要类型：① 钢抗震墙板② 内藏钢板支撑的混 凝土墙板③ 带竖缝的钢筋混凝土剪力墙板
第三节 钢结构房屋抗震计算要求和抗震构造措施
一、钢结构房屋抗震计算要求 （一）计算模型的选定 结构规则，质量及刚度沿高度分布均匀，不计扭转效应 时，采用平面结构计算模型；否则采用空间计算模型。 （二）地震作用的计算 不超过12层的多高层钢结构民用建筑规则结构，可按底 部剪力法计算。底部剪力法计算水平地震作用适用于高度 小于等于60 m且平面和竖向较规则的高层建筑。 1.结构自振周期的计算 一般采用顶点位移法计算（考虑非结构构件影响的折减 系数取0.9）。但初步设计时，可按经验公式估算： T1=0.1n 式中，n—建筑物层数（不包括地下部分及屋顶塔楼）。
2.设计反应谱 钢结构房屋的阻尼比小于钢筋混凝土结构，对 于超过12层的钢结构可采用0.02，对于不超过12层 的钢结构可采用0.035，对于单层钢结构和罕遇地震 下采用0.05。设计反应谱中，衰减指数取0.95，斜 率调整系数取0.024，阻尼调整系数取1.32。 （三）地震作用下钢结构的内力与位移计算 1.多遇地震作用下内力和位移计算 一般采用矩阵位移法计算。 2.罕遇地震作用下内力和位移计算 采用时程分析法对结构进行弹塑性时程分析。
３.构件的内力组合与设计原则 （1）内力组合 在抗震设计中，一般高层钢结构可不考虑风荷载及 竖向地震的作用，对于高度大于60m的高层钢结构须考虑 风荷载的作用，在9度区尚须考虑竖向地震作用。 （2）设计原则 框架梁、柱截面按弹性设计。将框架设计成强柱弱 梁体系。 ４.侧移控制 在小震下（弹性阶段），过大的层间变形会造成非 结构构件的破坏，而在大震下（弹塑性阶段），过大的 变形会造成结构的破坏或倒塌，因此，应限制结构的侧 移，即多遇地震作用下结构的弹性层间位移角和罕遇地 震作用下结构的弹塑性层间位移角，使其不超过限值。
多、高层房屋结构的分析和设计计算
对质量及刚度沿高度分布比较均匀的结构，基本 自振周期可用下列公式近似计算：
Un——结构顶层假想侧移(m)。
多、高层房屋结构的分析和设计计 算
初步计算时，结构的基本自振周期按经验公式估算： n—建筑物层数(不包括地下部分及屋顶小塔楼) 。
Tg=0.4s （Ⅱ类场地，第二组)
T=1.5s(Tg∽5Tg）地震影响系数
T=4s(5Tg∽6s）地震影响系数 T=0~0.1s 地震影响系数 0.45 max∼2 max T=0.1s~Tg地震影响系数2 max
0.015 0.012
0.023∼0.05 0.05
0.027 0.021
0.036∼0.09 0.09
多、高层房屋结构的分析和设计计 算
(2)振型分解反应谱法
对不计扭转影响的结构，振型分解反应谱法可仅考虑 平移作用下的地震效应组合，并应符合下列规定： (a) j振型i层质点的水平地震作用标准值
多、高层房屋结构的分析和设计计 算
(b) 水平地震作用效应(弯矩、剪力、轴向力和变形) ：
突出屋面的小塔楼，应按每层一个质点进行地震作用计 算和振型效应组合。
多、高层房屋结构的分析和设计计 算
多、高层房屋结构的分析和设计计 算
顶部突出物：底部剪力法计算顶部突出物的地震作用， 可按所在的高度作为一个质点，按其实际定量计算所得水平 地震作用放大3倍后，设计该突出部分的结构。
增大影响宜向下考虑1~2层，但不再往下传递。
多、高层房屋结构的分析和设计计 算
基本自振周期 T1：
(3)竖向地震作用
上海市高层建筑钢结构设计规程
8. 施工技术：规程对高层建筑钢结构的施工技术提出了要求，包括施工顺序、焊接工艺、质量控制等。规程强调了施工过程中的安全性和质量控制，以确保结构的安全和可靠。
9. 检测与验收：规程要求高层建筑钢结构的设计和施工应进行检测和验收，包括材料检测、结构检测、抗震性能检测等。检测和验收结果应符合规程的要求，以确保结构的安全和可靠。
以上是上海市高层建筑钢结构设计规程的一些详细介绍。这些规程为上海市高层建筑钢结构的设计、施工和验收提供了依据，确保了钢结构建筑的安全性和可靠性。需要注意的是，以上规程仅供参考，具体设计和施工应根据实际情况和相关最新规范进行。
上海市高层建筑钢结构设计规程
上海市高层建筑钢结构设计规程是根据上海市的建筑特点和市场需求，结合国家相关标准和技术规定，制定的一套专门针对高层建筑钢结构设计的地方性规范。这些规程旨在确保上海市高层建筑钢结构的设计质量、安全性和经济性，推动钢结构技术在高层建筑中的应用。
以下是一些上海市高层建筑钢结构设计规程的详细介绍：
4. 材料选择：规程对高层建筑钢结构材料的选用提出了要求，包括钢材的品种、规格、强度等。同时，规程还强调了材料的耐久性和防火性能。
5. 连接设计：规程对高层建筑钢结构连接节点的设计提出了详细要求，包括焊接连接、螺栓连接等。连接节点的设计应保证结构的连续性和稳定性，防止出现断裂和滑移等失效模式。
6. 抗震设计：规程要求高层建筑钢结构应进行抗震设计，包括地震作用计算、抗震等级确定、抗震构造措施等。抗震设计应确保结构在地震作用下的安全性和平衡性。
1. 适用范围：规程适用于上海市范围内的高度超过24米的高层建筑钢结构设计，包括办公建筑、住宅建筑、商业建筑等。
- 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)。
高层钢结构抗震的计算
1.地震作用计算
结构自振周期，在初步设计时，基本周期可按经验公式估算：式中n―建筑物
层数（不包括地下部分及屋顶小塔楼）。
采用底部剪力法计算水平地震作用。钢结构的阻尼比较小，高层可取0.02，
多层可取0.035.
2.地震作用下内力与位移计算
（1）多遇地震作用下
结构在第一阶段多遇地震作用下的抗震设计中，其地震作用效应采取弹性方法
计算：可依据不同情况，采用底部剪力法、振型分解反应谱法以及时程分析法等方
法。
（2）罕遇地震作用下
高层钢结构第二阶段的抗震验算应采用时程分析法对结构进行弹塑性时程分析。
3.构件的内力组合与设计原则
（l）内力组合
在抗震设计中，一般高层钢结构可不考虑风荷载及竖向地震的作用，对于高度
大于60m的高层钢结构须考虑风荷载的作用，在9度区尚须考虑竖向地震作用。
（2）设计原则
框架梁、柱截面按弹性设计。同时，将框架设计成强柱弱梁体系。
4.侧移控制
在小震下（弹性阶段），过大的层间变形会造成非结构构件的破坏，而在大震
下（弹塑性阶段），过大的变形会造成结构的破坏或倒塌，因此，应限制结构的侧
移，使其不超过一定的数值。