多层钢框架结构设计.ppt

郭小农 2013年 同济大学建筑工程系;提纲;第1节 多层钢框架的结构体系;1.1 结构组成;1.2 破坏模式;（a）结构倾覆;1.3 结构体系分类;1.4 纯框架体系;框架结构的抗侧移能力，主要取决于剪力作用下梁柱的抗弯刚度－－其侧向变形为剪切型;铰接、刚接、半刚接;EC3对梁柱连接方法的分类;1.5 框架支撑体系;8度区和9度区：偏心支撑;【思考01】比较下面3种支撑的优缺点 如：抗侧刚度、静力性能、抗震性能;【拓展】耗能支撑，既能耗能，又无偏心；;变形特征：整体为弯曲变形＋少量剪切变形;【思考02】比较以下3种结构的变形特征。;剪切型和弯曲型变形都是指整体变形;1.6 框架剪力墙体系;1.7 框筒结构;变形特征： （1）柱产生与结构整体弯曲相适应的轴向变形 （2）梁以剪切变形为主 （3）存在剪力滞后效应 （4）柱距越大，剪力滞后效应越大;第2节 多层钢框架的结构布置;2.1 建筑平面布置;【实例01】减小风荷载的平面形状;尽量避免平面不规则;【思考04】图示多层钢框架，质量中心偏向左侧，图示两种支撑布置，哪个更合理？;【思考05】图示建筑平面为凹凸不规则，有没有什么办法从结构上避免凹凸不规则？;2.2 建筑竖向布置;尽量避免竖向不规则;（1）对不规则结构，采用符合楼板平面内实际刚度的计算模型； （2）控制楼层竖向构件最大的弹性水平位移和层间位移,位移比不大于1.5； （3）放大薄弱层的地震剪力（1.15倍）并调整该层抗侧力结构受剪承载力； （4）对薄弱部位采取有效的抗震构造措施等，竖向抗侧力构件不连续时该构件传给水平转换构件的地震内力应增大25~50%。 （5）对特别不规则的结构，可适当设置防震缝。;2.4 框架柱布置;【思考06】图示多层纯框架结构，两个方向梁柱均刚接，柱采用H型截面，在重力荷载作用下，边柱弯矩较大，导致柱截面过大，有什么改进办法？;2.5 抗侧力构件布置;【思考07】图示多层框架结构，中柱由于建筑要求无法落地，比较右图所示3种处理办法的优缺点。;【思考08】图示多层框架支撑结构，中跨底层支撑由于开门的原因无法落地，请问图示两种处理办法，哪种更好？;2.6 楼层平面内支撑布置;【思考09】图示某框架结构，次梁的4个支点上放置了一台水平振动设备，根据工艺要求，设备下方需开洞。楼板采用钢格栅板，设置支撑前后哪种受力更合理？;第3节 荷载和荷载组合 （请自学）;3.1 荷载;3.2 组合;B）正常使用极限状态组合;第4节 结构分析;4.1 分析方法;4.2 传统分析方法;【思考10】图示某四层框架结构，柱距为9m*9m；每层的荷载标准值为：恒载4.0kN/m2，活载2.0kN/m2，试估算：1）底层中柱的轴力设计值；2）横向主梁的弯矩设计值；3）纵向主梁的弯矩设计值。;【解10】 1）均布荷载设计值：1.2*4.0+1.4*2.0=7.6 kN/m2 柱轴力设计值：7.6*9*9*4=2462.4 kN 2）横向主梁荷载设计值：9*(1.2*4.0+1.4*2.0)=68.4 kN/m 横向主梁弯矩：68.4*9*9/10=554.0 kN*m 3）纵向主梁荷载设计值：2.25*(1.2*4.0+1.4*2.0)=17.1 kN/m 纵向主梁弯矩：17.1*9*9/10=138.5 kN*m;水平荷载作用下;【思考11】图示某四层框架结构，柱距为9m*9m；抗震设防烈度为7度(地震加速度0.10g)；每层的荷载标准值为：恒载4.0kN/m2，活载2.0kN/m2。根据电算结果，结构基本周期约为1.3s，水平地震总剪力标准值6000kN，试评估电算结果的正确性。;4.3 有限元分析方法;（1）楼面无限刚性假定问题 楼面无限刚——组合板、小开孔；减少整体计算自由度 弹性板——楼板整体性较差、或楼板开孔面积大、或楼板平面局部刚度突变、或结构同一方向两个主要的抗侧力体系间距较大、或楼板有较大的外伸段；;【思考12】图示多层带支撑框架结构，支撑设置在框架两边；请问哪种情况更符合刚性楼面假定？刚性楼面假定对支撑内力有何影响？;（2）框架节点域的近似处理 箱形柱:可将节点域视作刚域，刚域尺寸取节点域尺寸的一半 H形柱或框架支撑结构:可忽略节点域，框架梁、柱单元长度按结构轴线尺寸 （3）剪切变形及轴力对梁单元刚度影响的近似处理 梁单元长细比小于30时，剪切变形不能忽略； 梁单元长细比大于50时，剪切变形可以忽略。 梁单元轴力大于欧拉临界力的10%时——不能忽略轴力； 梁单元轴力小于欧拉临界力的5%时——可忽略轴力；;4.4 设计步骤;第5节 楼盖设计;5.1 楼盖的构成;(1)现浇钢筋混凝土组合楼盖;(2)预制钢筋混凝土组合楼盖;(3)压型钢板-钢筋混凝土板组合楼