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第11讲多（高）层房屋钢结构——结构体系类型及其特点（一）1、多层房屋钢结构的结构体系类型有哪些?阐述各自的抗侧力单元。
答：多层房屋钢结构常见结构类型有纯框架体系、柱-支撑体系和框-支撑体系。
如果抗侧刚度不满足，还可采用双重抗侧力体系,主要采用钢框架-支撑体系、钢框架-剪力墙体系以及钢框架-核心筒体系。
纯框架体系的抗侧力单元为平面框架，柱-支撑体系的抗侧力单元为支撑，框-支撑体系的抗侧力单元为无支撑的平面框架和支撑；钢框架-支撑体系、钢框架-剪力墙体系以及钢框架-核心筒体系的抗侧力单元除了钢框架外，还分别由支撑、剪力墙以及核心筒作为抗侧力单元。
2、试述纯框架体系在水平荷载作用下的受力和变形特征?答：水平荷载作用下梁柱刚接的框架结构如同空腹桁架结构，结构一侧的部分柱脚产生轴向拉力，另一侧的部分柱脚则产生轴向压力，这些轴向力将形成力偶，平衡外部水平荷载产生的倾覆力矩；另外，楼层剪力使该层框架柱产生弯矩和剪力，而柱端弯矩又使框架梁两端产生反对称的梁端弯矩和剪力。
平面框架结构在水平荷载作用下的变形包括两部分，一部分是由于水平荷载作用下的倾覆力矩使竖向构件(柱)承受轴向拉力或压力，进而使结构整体产生弯曲变形；另一部分为各层梁、柱在剪力作用下引起的框架整体剪切变形。
因此，框架整体侧移曲线呈剪切型。
3、框架结构有哪些优点？适于多少层的钢结构房屋？答：优点：无承重墙，使建筑设计具有一定的自由度；外墙采用非承重构件，可使建筑立面设计灵活多变；轻质墙体的使用还可以大大降低房屋自重，减小地震作用，降低结构和基础造价；构件易于标准化生产，施工速度快，而且结构各部分的刚度比较均匀，自振周期长，对地震作用不敏感。
适用层数：因框架结构的抗侧刚度较小，适于30层以下的房屋建筑。
在地震区，一般不超过15层。
4、试述框架-支撑体系在水平荷载下的变形特点？答：在框架-支撑体系中，框架属于剪切型构件，支撑近似于弯曲型构件。
当楼板可视为刚性体且结构不发生整体扭转时，在刚性楼盖的协调下，使各榀框架与各个支撑的变形相互协调—致，因此，框架-支撑体系可以简化成用刚性连杆将框架与支撑并联，其侧移属于弯剪型变形。
目录1.抗震设计方法┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄11.1结构抗震计算内容┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄ 11.2地震的作用、作用效应特点及分析方法┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄ 11.3结构地震反应分析方法┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄ 11.3.1振型分解反应谱法┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄11.3.2底部剪力法┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄21.3.3动力时程分析方法┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄31.3.4静力弹塑性分析方法┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄42.建筑抗震设计┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄52.1两阶段设计方法┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄62.2抗震性能化设计方法┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄72.2.1性能化设计要求┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄72.2.2性能化设计的计算要求┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄83.多层和高层钢结构房屋抗震设计┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄83.1层和高层钢结构房屋主要震害特征┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄83.2多高层钢结构选型与布置┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄83.3多高层钢结构抗震计算及设计┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄93.3.1计算模型┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄93.3.2钢梁、钢柱抗震设计的原则┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄113.3.3 连接抗震设计的原则┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄ 111.抗震设计方法1.1结构抗震计算内容在抗震设防区建造建筑物时，必须考虑地震对结构的影响，并对其进行抗震设计。
抗震设计中，当结构形式、布置等初步确定后，一般应进行抗震计算，结构抗震计算包括以下三方面内容。
(1)结构所受到的地震作用及其作用效应（包括弯矩、剪力、轴力和位移）的计算。
(2)将地震作用效应与其他荷载作用如结构的自重、楼屋面的可变荷载、风荷载等效应进行组合，确定结构构件的最不利内力。
钢结构宽厚比经典总结钢结构构件的截面通常采用组合构件，涉及到横截面受力性能与板件的宽厚比，高厚比的关系，以及杆件整体受力性能与长细比的关系，在?钢结构设计标准?GB50017-2021，?建筑抗震设计标准?GB50011-2021，?门式刚架轻型房屋钢结构技术标准?GB51022-2021，?高层民用建筑钢结构技术规程?JGJ99-2021四本标准规程中有不同侧重的要求。
下面具体比照谈一谈。
首先，常见的钢结构建筑物、构筑物，从主要建筑功能、体型、荷载、作用区分有：1轻型钢结构单层厂房〔门式刚架轻型钢结构厂房和其他形式的轻型钢结构厂房〕2单层钢结构厂房〔单层重屋盖和单层轻屋盖〕3单层钢结构厂房〔多层但总高度小于40m，按单层钢结构厂房设计〕4多层钢结构厂房〔多层轻屋盖但总高度小于40m，按单层钢结构厂房设计，屋面按门式刚架设计〕5多层钢结构厂房〔多层但总高度大于40m，按多高层钢结构房屋设计〕6多层钢结构房屋7高层民用建筑钢结构四本标准主要设计原那么如下：1、?钢结构设计标准?GB50017-2021：标准不涉及体系抗震的一些构件设计，执行板件S4级，即俗称的普通钢结构的构件宽厚比最低设计标准，属于截面边缘纤维弹性设计。
涉及塑性铰开展的塑性调幅设计及抗震性能化设计，是标准截面分类等级的主要使用场合。
但目前性能设计牵涉到构件塑性耗能区承载性能等级的描述笼统，以及性能参考等级的范围跨度较大，准确操作工作量较大，不确定性较大，因此性能设计的方法不太方便使用。
对于一般规模体量一般重要性的钢结构建筑，按照抗震标准的相关章节，针对前述不同结构体系的具体要求，设计显得依据清晰，工作效率高。
2、?建筑抗震设计标准?GB50011-2021：8．1．3钢结构房屋应根据设防分类、烈度和房屋高度采用不同的抗震等级，并应符合相应的计算和构造措施要求。
丙类建筑的抗震等级应按表8．1．3确定。
2一般情况，构件的抗震等级应与结构相同；当某个部位各构件的承载力均满足2倍地震作用组合下的内力要求时，7～9度的构件抗震等级应允许按降低一度确定。
6多层和高层钢筋混凝土房屋6.1一般规定6.1.1本章适用的现浇钢筋混凝土房屋的结构类型和最大高度应符合表6.1.1的要求。
平面和竖向均不规则的结构或建造于Ⅳ类场地的结构，适用的最大高度应适当降低。
注：本章的“抗震墙”即国家标准《混凝土结构设计规范》GB50010中的剪力墙。
注： 1 房屋高度指室外地面到主要屋面板板顶的高度（不包括局部突出屋顶部分）；2 框架-核心筒结构指周边稀柱框架与核心筒组成的结构；3 部分框支抗震墙结构指首层或底部两层框支抗震墙结构；4 乙类建筑可按本地区抗震设防烈度确定适用的最大高度；5 超过表内高度的房屋，应进行专门研究和论证，采取有效的加强措施。
6.1.2钢筋混凝土房屋应根据烈度、结构类型和房屋高度采用不同的抗震等级，并应符合相应的计算和构造措施要求。
丙类建筑抗震等级应按表6.1.2确定。
6.1.3 钢筋混凝土房屋抗震等级的确定，尚应符合下列要求：1框架-抗震墙结构，在基本振型地震作用下，若框架部分承受的地震倾覆力矩大于结构总地震倾覆力矩的50%，其框架部分的抗震等级应按框架结构确定，最大适用高度可比框架结构适当增加。
2裙房与主楼相连，除应按裙房本身确定外，不应低于主楼的抗震等级；主楼结构在裙房顶层及相邻上下各一层应适当加强抗震构造措施。
裙房与主楼分离时，应按裙房本身确定抗震等级。
3当地下室顶板作为上部结构的嵌固部位时，地下一层的抗震等级应与上部结构相同，地下一层以下的抗震等级可根据具体情况采用三级或更低等级。
地下室中无上部结构的部分，可根据具体情况采用三级或更低等级。
4 抗震设防类别为甲、乙、丁类的建筑，应按本规范3.1.3条规定和表6.1.2确定抗震等级；其中，8度乙类建筑高度超过表6.1.2规定的范围时，应经专门研究采取比一级更有效的抗震措施。
注：本章“一、二、三、四级”即“抗震等级为一、二、三、四级”的简称。
注：1建筑场地为Ⅰ类时，除6度外可按表内降低一度所对应的抗震等级采取抗震构造措施，但相应的计算要求不应降低；2接近或等于高度分界时，应允许结合房屋不规则程度及场地、地基条件确定抗震等级；3 部分框支抗震墙结构中，抗震墙加强部位以上的一般部位，应允许按抗震墙结构确定其抗震等级。
