钢结构多高层房屋的结构设计

关于高层房屋建筑结构设计及其要点分析摘要：由于经济的迅猛发展, 人们对房屋建筑的要求也越来越高, 而建筑高度的也日益增加，本文首先分析了高层建筑的结构特点，并对高层房屋建筑结构设计要点进行了分析，对工程实际中的高层房屋建筑结构设计施工有一定的指导作用。

关键词：高层房屋、结构设计、要点中图分类号： tu97 文献标识码： a 文章编号：1、高层建筑结构的特点1.1 框架结构体系框架结构体系一般用于钢结构和钢筋混凝土结构中，由梁和柱通过节点构成承载结构，框架形成可灵活布置的建筑空间，具有较大的室内空间，使用较方便。

由于框架梁柱截面较小，抗震性能较差，刚度较低，建筑高度受到限制；剪切型变形，即层间侧移随着层数的增加而减小；框架结构主要用于不考虑抗震设防、层数较少的高层建筑中。

在考虑抗震设防要求的建筑中，应用不多；高度一般控制在70m 以下。

1.2 剪力墙结构体系利用建筑物墙体作为承受竖向荷载、抵抗水平荷载的结构，称为剪力墙结构体系。

剪力墙结构体系于钢筋混凝土结构中，由墙体承受全部水平作用和竖向荷载。

1.3 筒体结构单个筒体可分为实腹筒、框筒和桁筒。

平面剪力墙组成空间薄壁筒体，即为实腹筒；框架通过减小肢距，形成空间密柱框筒，即框筒；筒壁若用空间桁架组成，则形成桁筒。

实际结构中除烟囱等构筑物外不可能存在单筒结构，而常常以框架—筒体结构、筒中筒结构、多筒体结构和成束筒结构形式出现。

2、建筑结构设计要点分析2.1计算参数的确定对于建筑工程来讲，由于其所处的地理位置，决定了在进行结构设计时所涉及的具体参数会存在一定的特殊性。

比如，不同地区具有不同的风压、雪压、地震强度、土壤类别等，所以，在进行参数的选取和计算时应充分考虑这些因素。

另外，对于比较特殊的建筑，还必须根据试验和以往类似工程的一些经验来确定有关参数的取值。

在进行建筑结构设计前，要尽量收集与设计相关的信息，如工程资料、具体规范等，资料收集的越多，参数的确定也就越准确，同时，还可以避免因为参数不合理而导致返工情况的发生。

第十三讲钢结构房屋抗震设计规定蔡益燕一、多层和高层钢结构房屋1．前言我国89年版抗震规范，除单层钢结构厂房外，没有其它钢结构内容。

我国过去钢材产量有限，钢结构在工程中应用很少。

随着钢材产量的增加，国家要求积极发展钢结构，新规范除保留单层钢结构房屋外，还增加了第八章“多层与高层钢结构房屋”，使钢结构抗震设计的内容大大充实，以适应钢结构发展的需要。

我国《钢结构设计规范》GBJ17不包含抗震内容。

因此，地震区的房屋钢结构设计，除应符合钢结构设计规范外，还应符合抗震规范的有关规定。

与行业标准《高层民用建筑钢结构技术规程》（以下简称《高钢规程》）相比，新的抗震规范第八章对高层钢结构的设计与施工作出了不少新规定。

今后，凡是《高钢规程》中与抗震规范不一致之处，应按抗震规范的规定执行，且不应比其低。

但抗震规范中未列入而《高钢规程》中已列入的，在该规程修订前仍可执行。

本章在适用的高层钢结构体系中未列入钢框架－混凝土剪力墙（核心筒），是考虑到对这种体系的性能尚未进行系统研究。

1994年的美国北岭(Northridge)地震和1995年的日本阪神地震是两次震害特别严重的地震，尤其是钢结构焊接刚架连接的破坏十分严重。

美国该地区的钢框架房屋破坏达100多幢，日本破坏的也不少，震后两国都进行了大量研究，对破坏原因进行了分析，采取了相应措施，制订了新标准。

由于美、日是钢结构应用最多的国家，它们的新标准引起了各国钢结构设计、施工和研究人员的关注，在这次我国抗震规范修订中也有若干反映。

本介绍对于行业标准《高层民用建筑钢结构技术规程》中已有规定而这次变更不大的内容只作一般介绍，着重说明这次修订中的新内容。

多层工业建筑钢结构的抗震设计另有规定，列入本章附录，这里不拟作介绍。

2．材料对抗震钢结构钢材的基本要求, 是参考AISC钢结构房屋抗震规定提出的。

这些要求是:⑴强屈比大于1.2; ⑵有明显的屈服台阶;⑶伸长率大于20%(标距50mm); ⑷有良好可焊性。

多高层钢结构住宅设计研究摘要：钢结构作为一种可循环利用的绿色建筑材料，同时兼具优良的材料力学性能和其工业化生产的优点，使其不仅可以突破以往钢筋混凝土和砌体结构在住宅设计方面的局限，创造更为灵活的住宅空间，满足现代居住生活的需要，同时使住宅的产业化成为可能。

这些特点使得钢结构住宅体系将会成为未来中国通行的绿色环保型住宅体系。

鉴于此，本文对多高层钢结构住宅设计进行了探讨。

关键词：多高层；钢结构；住宅设计一、前言钢结构建筑的发展水平从某种角度来说是衡量一个国家经济发展水平的重要标志之一。

多高层钢结构住宅由于其所采用的建筑材料、适用范围和产业化的特点，使其建筑设计方法与于普通意义上的钢筋混凝土和砌体结构建筑的设计有较大的不同。

其自身的特点要求其建筑设计方法应该满足三个方面的要求。

其一，以钢结构作为主要的结构材料，其建筑设计应充分发挥钢结构强度高、刚度大的特点，尽量采用大空间的布局方式，保持室内空间分隔的灵活性，在满足近期不同使用需求的情况下，还可满足远期改造的要求;其二，由于其适用范围为多高层住宅，其建筑设计必须符合多高层住宅设计的特点，一方面必须满足住宅设计的相关规范要求，另一方面，必须满足当前和日后市场对住宅设计的舒适性和审美要求;其三，钢结构住宅设计应该符合产业化的特点，建筑设计应执行标准化、多样化的特点，积极采用新技术、新材料，以促进住宅产业化的发展。

二、多高层钢结构住宅设计注意事项1.多高层钢结构体系选型设计目前国内进行多高层钢结构住宅建设所采用的结构体系主要分为四种:1)纯框架形式;2)框架支撑形式;3)型钢混凝土组合形式;4)钢框架一混凝土抗震墙形式。

对于纯框架形式，梁柱材料采用型钢，通过焊接或螺栓连接的方式进行组合安装。

框架支撑形式同纯框架形式类似，只是由于抗震需要，在主体结构两个主轴方向布置斜撑，钢斜撑与型钢柱和梁连接组成竖向抗侧力析架，从而取代传统的混凝土剪力墙，安装方式同样采用焊接或螺栓连接。

多层和高层钢结构房屋抗震设计8.1 钢结构房屋的震害特征钢结构具有强度高、延性好、质量小的优点。

总体来说，在同等场地、烈度条件下，钢结构房屋的震害较钢筋混凝土结构房屋和砌体房屋的震害轻。

近几十年发生的几次大地震累积了钢结构房屋的震害资料，如在1985 年9 月19 日墨西哥地震、1994 年1 月17 日美国Northridge 地震、1995 年1 月17 日日本阪神地震、1999 年9 月21 日台湾集集地震、2008 年5月12 日中国汶川地震等地震中取得了一些震害资料，其中日本阪神地震中的钢结构房屋震害资料最为丰富。

阪神地震后，日本建筑学会近畿钢结构委员会对988 幢钢结构房屋的震害进行了统计（表8.1）［17］；同时对几个强震区的钢结构房屋震害进行了统计（表8.2）［19］。

表8.1 1995 年日本阪神地震中988 幢钢结构房屋震害情况［17］表8.2 1995 年日本阪神地震中几个强震区的钢结构房屋震害情况［19］多层和高层钢结构在地震中的破坏形式有以下四种：维护结构破坏、节点连接破坏、构件破坏、结构倒塌。

1）维护结构破坏钢结构的轻微破坏表现为维护结构或室内装修破坏，在汶川地震中，钢结构房屋的震害多为钢结构厂房的局部破坏，即围护结构破坏、吊顶及室内装饰破坏或设备倒塌，如图8.1所示。

图8.1 汶川地震中的钢结构厂房的震害2）节点连接破坏节点连接破坏主要有两种形式，一种是支撑与杆件连接节点的破坏［图8.2（a）、（b）］，另一种是梁柱连接破坏［图8.2（c）］。

由于节点传力集中、构造复杂，施工难度大，容易造成应力集中、强度不均衡的现象。

再加上可能出现焊缝缺陷、构造缺陷，节点破坏就更容易出现。

图8.2 节点连接破坏1994 年美国Northridge 地震和1995 年日本阪神地震造成了很多梁柱刚性连接破坏，震害调查发现，梁柱连接破坏大多数发生在梁的下翼缘处，而上翼缘破坏较少。

这可能有两种原因：一是楼板与梁共同变形导致下翼缘应力增大；二是下翼缘在腹板位置焊接的中断是一个显著的焊缝缺陷。