不同类型高层钢结构的优缺点
- 格式:doc
- 大小:47.50 KB
- 文档页数:7
简述钢结构的优缺点钢结构是一种现代化的建筑结构,它由钢材制成,具有很多优点和缺点。
本文将从以下几个方面简述钢结构的优缺点。
一、优点1. 高强度和刚性钢结构的材料是钢材,其强度和刚性比其他材料高得多。
因此,钢结构可以承受更大的荷载,使建筑物更加稳定和牢固。
2. 轻量化相比于混凝土结构,钢结构的重量更轻。
这意味着在设计建筑时,可以减少基础和地基的负荷,降低建筑物的总成本。
3. 施工速度快钢结构的制作和安装速度比传统结构要快得多。
由于钢结构是在工厂中制作的,因此可以在现场快速安装。
这可以大大缩短建筑时间,降低成本。
4. 可重复使用钢结构可以拆卸和重组,因此可以重复使用。
这可以减少浪费和对环境的影响。
5. 火灾安全性高钢结构的火灾安全性能非常好。
钢材不易燃烧,即使燃烧也不会释放有害气体。
这可以保护人们的生命和财产安全。
二、缺点1. 初期成本高钢结构的初期成本比传统结构高。
这是因为钢材价格比其他材料高,而且制造和安装钢结构需要更高的技术水平。
2. 安装难度大钢结构的安装需要高度技术的工人和设备。
如果没有经验丰富的工人和设备,安装过程可能会出现问题。
3. 需要维护钢结构需要定期维护,以保持其强度和刚性。
如果没有得到维护,钢结构可能会受到腐蚀和损坏。
4. 电磁辐射钢结构可能会产生电磁辐射。
虽然这种辐射对人体健康的影响尚未得到证实,但是仍然需要注意。
5. 环境影响钢结构的制造和运输会产生大量的二氧化碳和其他污染物,对环境造成影响。
此外,钢结构的拆卸和重组也会产生废弃物。
综上所述,钢结构具有许多优点和缺点。
在选择建筑结构时,应根据具体情况进行综合考虑,以确保建筑物的安全和经济性。
钢结构的优缺点钢结构的优缺点钢结构是一种使用钢材作为主要建筑材料的结构形式,具有许多独特的优点和一些局限性。
本文将详细介绍钢结构的优缺点,并对每个章节进行细化。
一、优点1. 高强度和刚性:钢材具有高强度和刚性,能够承受较大的荷载,使得钢结构能够在抗震、抗风等自然灾害中表现出色。
2. 施工速度快:钢结构可在工厂预制,然后进行现场组装,大大缩短了施工周期,提高了工程进度。
3. 直观美观:钢材具有较好的塑性,可以轻松实现各种形态和曲线设计,为建筑物带来独特的外观和艺术效果。
4. 可持续发展:钢材可以回收利用,提高资源利用率,符合可持续发展的要求。
5. 火灾安全性能好:钢结构具有良好的防火性能,能够有效延缓火灾蔓延,增加人员疏散时间。
二、缺点1. 腐蚀和防护问题:钢材容易受到腐蚀影响,需要采取防护措施,例如涂层、防腐处理等,增加了维护成本和工作量。
2. 高成本:相比传统的混凝土结构,钢结构的造价较高,包括材料成本、加工成本和施工成本等。
3. 声音和热传导:钢材具有较好的导热性能和导音性能,可能导致声音和热能在建筑内部的传导,需要采取隔音和隔热措施。
4. 回弹和变形:钢材具有较大的弹性变形,需要进行精确计算和施工控制,以确保建筑结构的稳定性。
5. 环境影响:钢材的生产过程可能会产生大量二氧化碳等温室气体和废水废气等环境污染物,对环境造成一定的影响。
以上是钢结构的优缺点的详细介绍。
附件:本文档所涉及附件如下:1. 钢结构设计图纸2. 钢材试验报告3. 钢结构施工工艺流程图法律名词及注释:本文档所涉及的法律名词及注释如下:1. 建筑法:是规范建筑行业发展和管理的法律法规。
2. 抗震设计规范:是指对建筑物进行抗震设防的规范要求。
3. 火灾防控法:是指规范火灾防控工作的法律法规。
钢结构建筑的优缺点钢结构建筑是指通过使用钢材构建建筑物的一种结构形式。
相比传统的混凝土或木结构,钢结构建筑具有以下几个优点:1. 强度和稳定性:钢材具有高强度和刚度,能够承受较大的荷载。
这使得钢结构建筑能够在自然灾害(如地震、风暴)中具备更高的抗震和风力抗性,提供更安全的居住和工作环境。
2. 灵活性和可变性:钢材可以轻松地加工和调整,使得钢结构建筑更具灵活性。
它可以轻松适应设计变化或改变用途的需求,且可实现更大的空间跨度,使得室内空间更加开阔和无柱。
3. 节省时间和成本:相比传统的建筑材料,钢材可预制和现场安装,因此可以大大缩短施工时间。
同时,它的可回收性和可再利用性使得钢结构建筑比其他结构方式更环保,并能够降低建设成本和能源消耗。
4. 可持续性:钢材是可持续性建筑的重要组成部分。
它可以使用回收材料制造,减少对自然资源的依赖,并具有优秀的可持续性性能。
5. 耐久性:钢材具有良好的耐腐蚀性和耐候性,不易受湿度、温度和化学物质的影响。
这使得钢结构建筑的寿命更长,并且需要较少的维修和保养。
然而,钢结构建筑也存在一些缺点:1. 价格波动:因为钢材价格受市场供求关系的影响较大,所以钢结构建筑的成本有时会受到价格波动的影响。
2. 隔热和隔音性能:钢材的导热性较高,所以钢结构建筑在隔热和隔音方面可能不如其他材料表现出色。
但通过使用隔热材料和设计合理的隔热系统,这一问题可以得到解决。
3. 施工要求:钢结构建筑的施工过程需要高度熟练的工人和专业的技术。
同时,现场焊接和安装也对安全要求较高。
综上所述,钢结构建筑具有强大的强度和稳定性、灵活性、节约时间和成本、可持续性和耐久性等优点。
然而,它也有价格波动、隔热和隔音性能以及施工要求的一些缺点。
在设计和施工过程中,需要综合考虑这些因素,并采取相应的措施来最大程度地发挥钢结构建筑的优势,以满足人们对建筑物安全、舒适和可持续性的需求。
高层建筑结构有哪几种结构体系?各种结构体系的优缺点和受力特点如何?答:(1)框架结构体系。
优点是:建筑平面布置灵活,能获得大空间,也可按需要做成小房间;建筑立面容易处理;结构自重较轻;计算理论比较成熟;在一定高度范围内造价较低。
缺点是:框架结构的侧向刚度小,水平荷载作用下侧移较大,故需要控制建筑物的高度。
(2)剪力墙结构体系。
优点是:剪力墙的承载力和侧向刚度均很大,侧向变形较小。
缺点是:结构自重较大;建筑平面布置局限性大,较难获得大的建筑空间。
(3)框架—剪力墙结构体系。
优点是:框架—剪力墙结构房屋比框架结构房屋的水平承载力和侧向刚度都有所提高。
(4)筒体结构体系。
优点是:空间性能好。
缺点是:容易有剪力滞后现象。
框架—筒体结构体系。
优点是:这种结构体系兼有框架体系和筒体体系两者的优点,建筑平面布置灵活便于设置大房间,又具有较大的侧向刚度和水平承载力。
刚臂—芯筒结构体系。
优点是:与框架—筒体结构体系相比,刚臂—芯筒体系具有更大的侧向刚度和水平承载力,从而适用于更多层数的高层建筑。
高层建筑地震作用计算的原则有哪些?1 一般情况下,应在结构两个主轴方向分别考虑水平地震作用;有斜交抗侧力构件的结构,应分别计算各抗侧力构件方向分别考虑水平地震作用;2 质量和刚度分布明显不对称的结构,应计算双向水平地震作用下的扭转作用;其他情况应计算单向水平地震作用下的扭转作用;3 8度9度抗震设计时,高层建筑中的大跨度和场悬臂结构应考虑竖向地震作用4 7度抗震时的高层建筑应考虑竖向地震时的作用。
什么是结构的重力二阶效应?1. 重力二阶效应一般包括两部分:一是由于构件自身挠度引起的附加重力效应,二是在水平荷载作用下产生侧移后重力荷载由于该侧移引起的附加效应。
2. 控制和验算结构在风荷载或地震作用下重力P—Δ效应对结构构件性能的降低以及由此可能引起的结构构件失稳剪力墙根据洞口的大小,位置等分为几类?其判别条件是什么?各有哪些受力特点?1整截面墙:剪力墙无洞口,或虽有洞口但截面洞口的总面积不大于剪力墙总面积的16%,且洞口间距及洞口至墙边的距离均大于洞口长边尺寸时,可忽视洞的影响,称为整剪力墙。
钢结构的优缺点Document number:NOCG-YUNOO-BUYTT-UU986-1986UT钢结构的优点与缺点一、钢结构重量轻钢结构的容重虽然较大,单与其它建筑材料相比,它的强度却高很多,因而当承受的荷载和条件相同时,钢结构要比其它结构轻,便于运输和安装,并可跨越更大的跨度。
二、钢材的塑性和韧性好塑性好,使钢结构一般不会因为偶然超载或局部超载而突然断裂破坏。
韧性好,则使钢结构对动力荷载的适应性较强。
钢材的这些性能对钢结构的安全可靠提供了充分的保证三、钢材更接近于匀质和各向同性体钢材的内部组织比较均匀,非常接近匀质和各向同性体,在一定的应力幅度内几乎是完全弹性的。
这些性能和力学计算中的假定比较符合,所以钢结构的计算结果较符合实际的受力情况。
四、钢结构制造简便,易于采用工业化生产,施工安装周期短钢结构由各种型材组成,制作简便。
大量的钢结构都在专业化的金属结构制造厂中制造;精确度高。
制成的构件运到现场拼装,采用螺栓连接,且结构轻,故施工方便,施工周期短。
此外,已建成的钢结构也易于拆卸、加固或改造。
五、钢结构的密封性好钢结构的气密性和水密性较好。
六、钢结构的耐热性好,但防火性能差钢材耐热而不耐高温。
随着温度的升高,强度就降低。
当周围存在着辐射热,温度在150度以上时,就应采取遮挡措施。
如果一旦发生火灾,结构温度达到500度以上时,就可能全部瞬时崩溃。
为了提高钢结构的耐火等级,通常都用混凝土或砖把它包裹起来。
七、钢材易于锈蚀,应采取防护措施钢材在潮湿环境中,特别是处于有腐蚀介质的环境中容易锈蚀,必须刷涂料或镀锌,而且在使用期间还应定期维护钢结构与其它结构相比,在使用功能、设计、施工、以及综合经济方面都具有优势,在住宅建筑中应用钢结构的优势主要体现在以下几个方面:一、钢结构住宅比传统建筑能更好的满足建筑上大开间灵活分隔的要求,并可通过减少柱的截面面积和使用轻质墙板,提高面积使用率,户内有效使用面积提高约6%。
5.方茴说:“那时候我们不说爱,爱是多么遥远、多么沉重的字眼啊。
我们只说喜欢,就算喜欢也是偷偷摸摸的。
”6.方茴说:“我觉得之所以说相见不如怀念,是因为相见只能让人在现实面前无奈地哀悼伤痛,而怀念却可以把已经注定的谎言变成童话。
”7.在村头有一截巨大的雷击木,直径十几米,此时主干上唯一的柳条已经在朝霞中掩去了莹光,变得普普通通了。
8.这些孩子都很活泼与好动,即便吃饭时也都不太老实,不少人抱着陶碗从自家出来,凑到了一起。
9.石村周围草木丰茂,猛兽众多,可守着大山,村人的食物相对来说却算不上丰盛,只是一些粗麦饼、野果以及孩子们碗中少量的肉食。
钢结构住宅的优点和缺点钢结构住宅是指以钢材作为建筑承重梁柱的民用住宅建筑,按高度可分为低层钢结构住宅和高层钢结构住宅,低层钢结构住宅一般采用轻型钢为原材料,高层钢结构住宅采用重型钢为原材料,确保住宅安全、稳固。
钢结构住宅作为住宅市场的一支新生力量,在住宅建筑市场中体现出独特的优势。
钢结构住宅的优点:1、安全可靠:以钢材为主要建材的住宅单位体积承载力高,较传统的砖木和砖混技术更稳定、更牢固,抗震性能、抗风性能、防水防火性能都要好,配合其他新型材料使用还拥有隔热、隔音功能。
钢材具有很好的延性,能较好的消耗地震带来的能量,所以抗震性能好,结构安全度高,保证了住宅的安全性。
2、综合造价低:仅仅就造价看,钢结构住宅似乎是高了些,但是综合了建筑的全部生命周期、钢结构住宅的节能、环保等效益,再加上钢结构建筑的材料基本可以永远循环利用的话,钢结构住宅的造价一点也不高。
3、施工便捷工期短:这是钢结构住宅和传统住宅的最大不同点,传统砖混结构要考虑到混凝土的凝固时间问题,而钢结构构件是在工厂制作完成,只需要将这些构件拼接完成即可,这样就就大大减少了现场工作量,缩短施工工期,减少了对周围居民的影响,同时减轻了对周围环境的污染。
根据统计,同样面积建筑物,钢结构比砼结构工期可缩短1/3,而且可节省支模材料。
简述钢结构的主要优缺点钢结构作为一种常见的建筑结构形式,具有许多优点和一些缺点。
本文将分别从主要的优点和缺点两方面进行简述。
一、主要优点:1. 高强度:钢材具有较高的抗拉强度和抗压强度,使得钢结构能够承受较大的荷载,具有较好的抗震性能。
相比之下,混凝土结构的强度相对较低。
2. 轻质化:相对于传统的混凝土结构而言,钢结构的自重轻,可以减轻建筑物的整体负荷,降低了地基的要求,节约了建筑材料的使用量。
3. 施工周期短:钢结构的制作和安装工期相对较短,能够快速完成建筑项目,缩短工期。
这也可以减少施工期间对周边环境的干扰和影响。
4. 可再利用性强:钢结构可以拆卸和重组,具有较高的可再利用性。
这不仅有利于节约资源,减少建筑垃圾的产生,还可以降低拆除和重建的成本。
5. 空间灵活性:钢结构可以实现大跨度的设计,大空间的自由布局。
相比之下,混凝土结构由于自重较大,对于大跨度和大空间布局的要求较高。
6. 绿色环保:钢结构的制作过程相对清洁,减少了对环境的污染。
此外,钢材本身可以回收利用,降低了环境压力。
二、主要缺点:1. 耐火性差:钢材在高温下会失去强度,容易发生熔化和变形,降低了结构的安全性。
因此,在设计钢结构时需要考虑防火措施,如添加防火涂层。
2. 腐蚀问题:钢材容易受到腐蚀的影响,特别是在潮湿的环境中容易生锈。
因此,在钢结构中常常需要进行防腐处理,增加了维护成本。
3. 声音传导:钢结构容易传导声音,导致室内外的噪音污染。
在设计钢结构建筑时,需要考虑采取隔音措施,以保证室内的舒适性。
4. 隔热性差:钢结构的导热性较高,导致建筑物的保温性能较差。
在设计中需要采取合适的隔热材料和隔热层,以提高建筑物的能源效益。
5. 建筑形式受限:相比之下,混凝土结构可以灵活地实现各种形式的建筑,而钢结构在某些特殊形式的设计中受到限制,不够灵活。
钢结构作为一种常见的建筑结构形式,具有许多优点和一些缺点。
在实际应用中,需要综合考虑各种因素,选择合适的结构形式。
钢结构的优缺点分析一、钢结构的优点1、钢结构的重量轻,虽然钢的比重大,但因其机械性能很好,可以承受较大的荷载,故钢结构件截面尺寸小,同样跨度同样荷载时,钢屋架的重量最多不过钢筋混凝土屋架的1/4或1/3,钢结构的重量小,便于运输。
2、钢结构安装施工简便。
钢结构由专业化金属构件厂生产构件(梁、屋架、柱等),在工地上用电焊或螺栓(或高强螺栓)连接起来,施工安装简便迅速,提高施工速度,已成为降低工程造价的最主要因素,结构造价问题已降到次要的地位。
而且,螺栓连接的钢结构便于改造拆迁。
3、钢结构制造、安装机械化程度高。
钢结构具有某种段度的技术密集型性质,钢结构所用的材料单一,而且是成品,加工简便,机械化程度高,建造迅速,容易保证质量,适宜于成批大量生产,从构件的工厂加工到现场吊装,工业化程度大大高于具有劳动密集性质的现浇钢筋混凝土结构。
4、材质均匀,与力学计算的假定比较符合,钢材内部组织比较均匀,按近于各向同性体,而且在一定的应力幅度内几乎是完全弹性的。
因此,钢结构的实际受力情况与建筑力学计算的结果比较符合。
5、钢结构在平面布局上的灵活性,则是另一重要特点。
在信息时代的今天,对室内平面,空间和内部设施的要求更加严格了。
原先的布局和设备,不久就可能变成不太适用或完全不适用,钢结构却可为平面重新布局提供更大的可能性,从而延长建筑物的使用寿命。
二、钢结构的缺点钢结构虽然有这么多优点,但却有一个致命的缺点:不耐火。
钢材虽然是不燃材料,但在火灾高温作用下,其力学性能如屈服强度、弹性模量等却会随温度升高而降低,在550℃左右时,降低幅度更为明显,一般在15分钟左右就会丧失承重能力而垮塌。
国内外钢结构建筑物的火灾案例都证明,发生火灾后20分钟以内就把建筑物烧垮,最后形成一片废墟。
钢结构的优缺点关键信息项1、钢结构的优点强度高施工速度快可重复利用空间利用率高环保性能好抗震性能强工业化程度高耐久性好2、钢结构的缺点耐火性差耐腐蚀性差成本相对较高维护要求高隔音效果一般11 钢结构的优点111 强度高钢结构具有极高的强度,能够承受较大的荷载和压力。
与传统的砖混结构或木结构相比,相同截面的钢结构能够承受更多的重量,这使得钢结构在大型建筑、桥梁、工业厂房等需要承受重载的结构中具有明显的优势。
112 施工速度快钢结构的构件通常在工厂预制生产,然后运输到施工现场进行组装。
这种预制和装配的施工方式大大缩短了施工周期,减少了现场施工的时间和工作量。
相比于传统的施工方法,钢结构能够更快地完成主体结构的建设,从而加快整个项目的进度。
113 可重复利用钢结构的构件可以拆卸和重新组装,具有良好的可重复利用性。
当建筑物需要拆除或改造时,钢结构的构件可以回收再利用,减少了资源的浪费,符合可持续发展的要求。
114 空间利用率高钢结构的截面尺寸相对较小,可以为建筑物提供更大的内部空间。
钢结构可以实现更大的跨度和更高的层高,使建筑空间更加开阔和灵活,满足不同功能的需求。
115 环保性能好钢结构的生产和施工过程相对较为环保。
工厂预制生产可以减少现场的建筑垃圾和粉尘排放,同时钢结构的可重复利用性也降低了对自然资源的消耗。
116 抗震性能强钢结构具有良好的延性和韧性,能够在地震作用下吸收和耗散能量,从而减轻地震对建筑物的破坏。
钢结构的轻质高强特点也使得其在地震作用下的惯性力较小,有利于提高建筑物的抗震性能。
117 工业化程度高钢结构的生产和施工过程高度工业化,采用标准化的设计和生产流程,能够保证构件的质量和精度。
工业化的生产方式还能够提高生产效率,降低成本,保证项目的质量和进度。
118 耐久性好钢结构经过适当的防腐处理和维护,可以具有较长的使用寿命。
优质的钢材和防护涂层能够有效抵抗外界环境的侵蚀,使钢结构在长期使用过程中保持良好的性能。
高层钢构造各种类型的优缺点分析前言随着我国在大中城市住宅建筑中制止使用黏土砖,且混凝土构造施工复杂周期长。
钢构造受到了工程界的青睐,已成为较有竞争力的民用建筑构造体系之一。
与传统的住宅建筑构造体系相比,钢构造不仅具有环保、节能、产业化等特征,而且还具有强度高、自重轻、节约能源、抗震性能好等优点。
国家建筑钢构造产业"十二五〞方案和2020年开展纲要(草案)提出,"十二五〞期间应以多高层钢构造房屋为突破点。
1. 纯框架构造体系纯框架构造是指沿房屋的纵、横两个方向均由框架作为承重和抵抗水平抗侧力的主要构件所组成的构造体系。
框架构造可以分为半刚接框架和全刚接框架两种,框架构造的梁柱宜采用刚性连接。
与其他的构造体系相比,框架构造体系可以使建筑的使用空间增大,适用于多类型使用功能的建筑。
其构造各局部的刚度比拟均匀,构件易于标准化和定型化,构造简单,易于施工,常用于不超过30层的高层建筑。
但该构造体系的弹性刚度较差且属于单一抗侧力体系,抗震能力较弱。
图1 纯钢框架构造三维模型图1.1组成及其特点典型的框架体系多层轻钢住宅由根底、H型或箱形框架梁柱、节点、轻质墙体、屋面板、楼层次梁、压型钢板楼盖等组成,常见柱距为5 m~8 m。
具有以下优势:〔1〕它是一种延性体系;〔2〕在建筑设计和平面布置上具有很大的灵活性;〔3〕各局部刚度比拟均匀,构造简单,易于施工;〔4〕自重周期较长,自重轻,对地震作用不敏感。
1.2 设计原则及注意问题1)强柱弱梁的设计原则。
这个设计原则是为了保证构造在最终破坏的时候具有较好的延性及耗能效果,保证构造的平安性,使塑性铰出现在梁端而不是发生在柱端。
2)框架节点域的验算。
节点域是钢构造框架体系的关键,其强度及刚度都要根据规要求进展保证。
主要是通过验算保证腹板厚度,防止在非线性剪切变形下发生局部失稳。
同时对柱设置加劲肋保证其翼缘不发生失稳。
3)稳定验算和二阶效应。
钢构造构件强度一般都可以满足,在设计中主要是保证其稳定性。
钢框架构造属于柔性构造,侧移变形较大,竖向荷载所产生的二阶效应有时就不能无视,因此当构造的重力附加弯矩大于构造初始弯矩的10 %时就应该考虑重力的二阶效应。
1.3 根本结论在多层轻钢构造住宅的设计中,应注意三个设计原则:柱截面采用箱型截面,可以充分发挥截面特性;实现大柱网布置,相对较好地控制了用钢量;合理的柱网尺寸取为6 m×8 m左右,能够表达出轻钢构造住宅部大空间灵活布置的优势,到达建筑使用功能与构造布置较好的统一。
2. 框架-支撑构造体系框架-支撑构造体系是指以楼房的框架体系为根底,沿房屋的纵、横两个方向均布置一定数量的竖向支撑所组成的构造体系。
其构造体系如图2所示。
图2 框架-支撑构造体系2.1框架———支撑构造的具体原理框架———支撑构造体系是在框架体系中局部框架柱之间设置竖向支撑,形成支撑框架,属于双重抗侧力构造体系,支撑框架是第一道防线,框架是第二道防线,支撑框架中的竖向支撑产生屈曲或破坏后,由于支撑斜杆一般不承当竖向荷载,所以不影响构造承当竖向荷载的能力,不致危及构造的根本平安要求。
支撑承受水平力和提供侧向刚度,它一方面作为支撑构件可以防止框架柱的失稳,另一方面它还要承当风力、地震力等其它水平荷载。
在这种体系中,框架的布置原则和柱网尺寸,根本上与框架体系一样,支撑大多数沿楼面中心部位效劳面积的周围布置,沿纵向布置的支撑和沿横向布置的支撑相连接,形成一个支撑芯筒。
采用由轴向受力杆件形成的竖向支撑来取代由抗弯杆件形成的框架构造,能获得比纯框架构造大的多的抗侧力刚度,可以明显减小建筑物的层间位移。
支撑在水平荷载作用下所产生的位移主要是由于其中各杆件的轴向拉伸或压缩变形引起的,与框架侧移是由于杆件弯、剪变形所引起的情况相比拟,其量值要小的多,说明竖向支撑的抗推刚度要比框架大的多。
支撑侧移主要是由水平荷载倾覆力矩作用时支撑整体弯曲产生的,支撑的一侧拉伸、一侧压缩,导致楼面倾斜转动,由下层到上层逐层积累,使支撑侧移曲线的层间侧移角由下而上逐层增大。
采用框架-支撑体系的建筑,框架和支撑由于水平刚度很大的各层楼盖的联系和协调不再能自由的单独变形,两者的侧向变形趋于一致。
各层刚性楼盖协调的结果使框架一支撑体系具有一条共同的侧移曲线,从而使框架下部和支撑上部的较大层间侧移角均得以较大幅度的减小。
另外,采用人字支撑等还可以起到减小梁跨度的作用,从而减小梁的截面。
支撑要在适当位置设置,以便与建筑设计相协调。
此构造体系虽然在国外己经有较长的应用历史,技术和规也很成熟,但是在我国却是一种新型的构造体系。
2.2中心支撑框架构造中心支撑的特征是支撑的每个节点及各杆件的轴心线交汇于一点,它包括十字穿插支撑、单斜杆支撑、人字形支撑或+形支撑,以及,形支撑等类型。
中心支撑具有较大的侧向刚度,构造相对简单,能减小构造的水平位移,改善构造的力分布。
但在水平地震荷载作用下,中心支撑容易产生屈曲,造成其受压承载力和抗侧刚度急剧下降,直接影响构造的整体性能,因此,在地震区应用时应当慎重。
图3 中心支撑的常见类型2.3 偏心支撑框架构造偏心支撑框架是近年来开展起来的抗震构造,其支撑斜杆与梁、柱的轴线不是交汇于一点,而是偏心连接,以形成一个先于支撑斜杆屈服的"耗能梁段〞。
在中小地震时,构造处于弹性阶段,在强震时耗能梁段进入塑性,利用梁的塑性变形来吸收能量,而支撑始终保持为弹性。
偏心支撑框架较好地解决了中心支撑所存在的强度、刚度和耗能这三种性能不匹配问题,兼有中心支撑框架强度与刚度好以及纯框架耗能大的优点。
图4所示为常见的几种偏心支撑的类型和耗能梁段的构成。
图4 偏心支撑的常见类型〔1.框架柱;2.支撑;3.耗能梁段;4.框架梁〕对于偏心支撑来讲,耗能梁段的设计最为关键,它直接关系到偏心支撑框架整体的承载能力和延性。
因此,偏心支撑框架的设计首先应当合理地选择耗能梁段的几何尺寸,并对耗能梁段进展细部设计,以保证偏心支撑框架的整体延性水平,然后,进展柱的设计、支撑设计、连接以及加劲肋的设计。
设计时必须保证在耗能梁段完全屈服和应变硬化后,其他构件在此荷载作用下仍具有一定的弹性。
为确保截面是腹板受剪屈服,耗能梁段最有效的截面通常是①满足最小受剪面积;②满足腹板高厚比的要求;③耗能梁段剪力简化计算满足翼缘宽厚比的要求。
耗能梁段须根据偏心支撑框架抗剪需要的腹板面积最小来选择截面。
2.4 消能支撑框架构造消能支撑框架构造是将框架—支撑构造中的支撑杆设计成消能杆件,以吸收和耗散地震能量来减小构造地震反响的一种新型抗震构造。
在风和小地震作用下消能支撑能增加构造的水平刚度,减小构造的侧移;在中震和大震下其刚度变小,能减小构造的水平地震作用,同时消耗大量输入构造的地震能量,使构造的地震反响大大衰减。
消能支撑〔如图5所示〕可以做成方框支撑、圆框支撑、穿插杆支撑、斜杆支撑、3型支撑以及4型和节点屈服型支撑等。
图5 消能支撑2.5 根本结论钢框架—支撑构造体系作为理想的抗侧力体系在多层和中高层钢构造住宅中占有相当的比例。
偏心支撑框架构造采用耗能梁段,兼顾了抗弯框架和中心支撑框架的优点,具有极好的耗能能力。
而消能支撑框架构造在风荷载和中小地震作用下,具有较强的抗侧刚度;在大震作用下,其消能装置可以有效地耗散地震能量。
消能支撑框架构造不仅可以用于新建建筑,还可以用于现有建筑的抗震加固,是一种新颖且经济有效的构造体系。
3. 钢框架-剪力墙构造体系在框架构造中设置剪力墙,将框架和剪力墙二者结合起来共同抵抗水平荷载,就组成了框架-剪力墙构造体系。
采用该构造体系,建筑的竖向荷载全部由钢框架承当,水平荷载引起的水平剪力由钢框架和墙板共同承当。
图6 水平力作用下的剪力墙受弯型和框架的剪切型该构造体系的构造自重较轻,可以减轻地震的作用力;占用建筑面积小,能增大建筑物的使用空间;墙板具有较强的抗推刚度和受剪承载力,适用于超过40层的高层建筑。
但该构造体系在受力初期,由于其剪力墙刚度较高,地震时易产生应力集中现象,从而导致建筑物出现斜向裂缝。
3.1钢板剪力墙构造钢板剪力墙构造〔steel plate shear wall,简称SPSW〕由钢框架及钢剪力墙板构成,周边的钢框架主要承当竖向荷载和绝大局部倾覆力矩,剪力墙板承当绝大局部水平荷载,提供较大的抗侧刚度,但已有试验研究发现刚接节点仍易发生断裂破坏。
将半刚性连接引入至钢板剪力墙构造中,既可避开构造对刚性节点转动能力的要求,防止了节点的脆性断裂,又降低了节点造价,方便施工。
目前对钢框架钢板剪力墙的研究说明:〔1〕钢板剪力墙构造的滞回性能具有双重特征,当周边钢框架较强时,其滞回曲线较为饱满,滞回特征趋于钢框架构造;当周边钢框架较弱时,其滞回曲线较为捏缩,滞回特征趋于填剪力墙板。
〔2〕梁柱连接的抗弯承载力对SPSW构造的滞回特征有显著影响,无论周边采用强框架的SPSW构造还是弱框架的SPSW构造,均随着节点抗弯承载力的增加,滞回曲线趋于饱满,耗能能力增强。
〔3〕随着节点抗弯承载力的增加,钢框架自身的承载能力增大,同时对填剪力墙板的约束效应增强,SPSW构造的水平承载力呈增大趋势;但对强框架SPSW构造影响程度较大,而对弱框架SPSW构造的影响程度相对较小。
〔4〕节点抗弯承载力对强框架SPSW构造的抗侧刚度影响较大,而对弱框架SPSW构造的抗侧刚度影响相对较小。
4. 钢框架-混凝土核心筒构造体系钢框架-混凝土核心筒构造体系是指由钢筋混凝土芯筒与外圈的刚接或铰接钢框架共同组成的混合构造体系。
混凝土芯筒是构造体系中主要的抗侧力竖向构件。
当楼面外圈为刚接框架时,芯筒承当着绝大局部作用于建筑物的水平荷载,一小局部则由钢框架承当;当楼面外圈为铰接框架时,芯筒则承当建筑物的全部水平荷载。
该构造体系在我国的应用极为广泛,目前新建的高层、超高层建筑几乎均采用这种构造体系。
混凝土筒体的抗侧力效果较好,具有节约钢材、降低造价、施工方便等优点,但缺点是核心筒与钢外框架的延性、刚度不匹配,在强震作用下,作为第1道防线的核心筒很容易被破坏,而作为第2道防线的钢框架根本上也不具有抵抗地震作用的能力。
4.1 力学性能分析框架一核心筒构造的变形和受力特点与框架一剪力墙构造体系的相似。
框架一核心筒构造具有双重抗侧力能力,是采用剪切型的框架和弯曲型的核心筒两种不同属性构件组成的构造体系。
两种构件通过各层楼板的联系进展协同工作,这将显著减小构造的顶点侧移和下部各楼层的最大层间侧移。
单独的框架,水平侧力作用下的变形曲线属于剪切型,即层间侧移角自上而下逐渐增大,越接近构造顶部,水平位移增长越慢;单独的核心筒受到平面的水平侧力作用时,其变形曲线属于弯曲型,层间侧移是自下而上逐层增大,与框架层间侧移角的增长方向相反。