高層鋼結構ppt課件(已修改)
2025-05-19 12:08 本頁面
【正文】 多高層鋼結構的分類及其穩(wěn)定性設計 ? 一、引言 ? 二、有側移框架和無側移框架的概念 ? 三、側向柔性結構和側向剛性結構 ? 四、強支撐框架和弱支撐框架、純框架 ? 五、強支撐框架的判定準則 ? 六、鋼結構分類的進一步說明 一、引言 ? 在建筑物的設計中 ,設計人員首先必須給建筑物進行定類，比如：確定建筑物的安全等級（一、二、三級） 。確定建筑物的類別（甲、乙、丙、丁類）；對建筑場地進行劃分 (I、 II、III、 IV類場地 )；鋼筋混凝土結構抗震設計要劃分抗震等級 (一、二、三、四級 )；計算風荷載時要對地貌分類（ A、 B、 C類）；各規(guī)范還根據(jù)建筑物的類型、層數(shù)、荷載類型等 , 有針對性地提出對設計很有價值、有時可以簡化設計的分類規(guī)定：比如規(guī)定了抗震設計時何時采用反應譜基底剪力法、反應譜振型分解法和時程分析法等等。 各種分類的目的是為了建立概念框架，并從而進行合理而方便的設計。本文介紹與鋼結構穩(wěn)定性計算有關的分類，并澄清一些概念。 返回 二、有側移框架和無側移框架的概念 ? 什么是 有側移框架 ？所有的框架及框架－支撐（剪力墻 〕 結構中的框架在水平風力或地震力的作用下，都會產(chǎn)生側移，因此這個問題應該不成為問題。是什么導致本文提出這個問題？ 鋼結構設計規(guī)范 GBJ1788[1]第 這樣一個注：無側移框架系指框架中設有支撐架、剪力墻、電梯井等支撐結構，且其抗側移剛度等于和大于框架本身抗側移剛度的 5倍者；有側移結構系指框架中未設上述支撐者，或支撐結構的抗側移剛度小于框架本身抗側移剛度的 5倍者。 ? 雖然建筑物側移的大小直接與結構抗側剛度有關，但上述概念涉及到“有”和“無”的問題，在一定程度上引起了工程界和學術界的誤解。 正確的答案應該如何引入？如果意識到所有的結構在風荷載等水平力作用下均有側移，對無側移框架的定義就必須采用相對的、比較的手段。下面介紹Eurocode 3[2]的方法。 Eurocode3規(guī)定，在雙重抗側力結構中，如果框架承受的總水平力小于等于總剪力的20％，則可以以足夠的精確度假設所有的水平力都由支撐架 (剪力墻 )承受，框架本身不承受水平力，從而這個框架可以作為無側移框架。不滿足上述規(guī)定的框架－支撐結構體系中的框架，是有側移框架。根據(jù)這個規(guī)定，可以知道： ? (1)無側移框架是一個相對的概念，是在與支撐架、剪力墻的抗側剛度比較中獲得的，由此只有在雙重抗側力體系中的框架才會有無側移和有側移框架的區(qū)分； (2) 無側移框架可以按照不承受水平力進行設計。 ? 圖 1表示了兩個結構，圖 1a主框架如果剛度比小框架大得多，則小框架可以按照無側移框架進行設計，所有的水平力由大框架承受，包括作用在小框架上的水平力。圖 1b框架在支撐架剛度很大時可以按照無側移進行設計，所有水平力由支撐架承受。 ? 純框架如果無主框架和副框架之分，則純框架是有側移框架。 圖 1a 圖 1b ? 上述分類的方法不涉及到框架的穩(wěn)定性計算，而只是對框架進行一個分類，了解建筑物各子結構在承受水平力上的相對比例，在框架分擔的水平力小到一定程度時可以進行簡化的力學分析。 在計算機設計的時代，有側移和無側移框架的區(qū)分沒有帶來計算上的好處，但對于初步設計，以及對所設計的框架進行定性定類的了解，還是很有意義的。 返回 三、側向柔性結構和側向剛性結構 ? 側向柔性結構和側向剛性結構這兩個概念在我國還沒有引進，而在新的正在修訂中的 鋼結構設計規(guī)范 和已經(jīng)頒布的 高層民用建筑鋼結構技術規(guī)程 （ JGJ99－ 98）中已經(jīng)采用與這兩個概念有關的一些規(guī)定。側向剛性結構和側向柔性結構的定義如下 [2]： 一個結構如果滿足下式： ?iiiihHV ? ( 或按照高鋼規(guī)程為 0 . 1 2 ) 則這個結構為側向剛性結構 ， 式中 分別為某一層的豎向荷載總和 、 層剪力 、 在層剪力作用下的層間側移和層高 。 不滿足上述條件的結構為側向柔性結構 。 iiii hHV , ?? 上式左邊這項的物理意義需要解釋。層間抗側剛度一般為： iiiHS?? 設計人員可能會認為結構側向的“剛”和“柔”應根據(jù) （或根據(jù)水平力作用下的側移 大小）來區(qū)分，但這僅僅是結構側向剛性與否的一個方面。從穩(wěn)定性角度研究，重力荷載是使結構發(fā)生失穩(wěn)的因素，失穩(wěn)意味著結構失去進一步抵抗荷載的能力，也即結構達到了剛度為零的狀態(tài)。是什么使結構從剛度為初始的剛度變化到剛度為零？這個罪魁禍首就是重力荷載。因此重力是一個負剛度，其值為 [3]
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