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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。
房屋建筑工程：多层及高层钢结构的一般规定多层及高层钢结构宜划分多个流水作业段进行安装，流水段宜以每节框架为单位。
流水段划分应符合下列规定：（1）流水段内的最重构件应在起重设备的起重能力范围内。
（2）起重设备的爬升高度应满足下节流水段内构件的起吊高度。
（3）每节流水段内的柱长度应根据工厂加工、运输堆放、现场吊装等因素确定，长度宜取 2.个～3.个楼层高度，分节位置宜在梁顶标高以上1.0m～1.3m处。
（4）流水段的划分应与混凝土结构施工相适应。
（5）每节流水段可根据结构特点和现场条件在平面上划分流水区进行施工。
流水作业段内的构件吊装宜符合下列规定：（1）吊装可采用整个流水段内先柱后梁、或局部先柱后梁的顺序。
单柱不得长时间处于悬臂状态。
（2）钢楼板及压型金属板安装应与构件吊装进度同步。
（3）特殊流水作业段内的吊装顺序应按安装工艺确定，并应符合设计文件的要求。
多层及高层钢结构安装校正应依据基准柱进行，并应符合下列规定：（1）基准柱应能够控制建筑物的平面尺寸并便于其他柱的校正，宜选择角柱为基准柱。
（2）钢柱校正宜采用合适的测量仪器和校正工具。
（3）基准柱应校正完毕后，再对其他柱进行校正。
多层及高层钢结构安装时，楼层标高可采用相对标高或设计标高进行控制，并应符合下列规定：（1）当采用设计标高控制时，应以每节柱为单位进行柱标高调整，并应使每节柱的标高符合设计的要求。
（2）建筑物总高度的允许偏差和同一层内各节柱的柱顶高度差，应符合现行国家标准《钢结构工程施工质量验收规范》GB50205.的有关规定。
同一流水作业段、同一安装高度的一节柱，当各柱的全部构件安装、校正、连接完毕并验收合格后，应从地面引放上一节柱的定位轴线。
高层钢结构安装时应分析竖向压缩变形对结构的影响，并应根据结构特点和影响程度采取预调安装标高、设置后连接构件等相应措施。
中南大学毕业论文(设计)任务书及成绩评定表题目_岳阳某多层钢框架办公楼_学生姓名刘锋指导教师周期石学院土木工程学院专业班级土木0902班本科生院制中南大学毕业论文（设计）任务书毕业论文（设计）题目岳阳某多层钢框架办公楼题目类型]1[工程设计题目来源]2[生产实际题毕业论文（设计）时间从2013.03.08至2013.06.031.毕业论文（设计）内容要求：总体要求：要求能在教师的指导下独立完成给定设计项目的建筑和结构设计。
通过毕业设计，熟悉国家现行建筑结构有关规范和规程；掌握房屋建筑工程建筑设计的基本要求、基本方法、基本技巧和表现方法；掌握建筑结构设计的有关程序、过程，计算方法、构造特点和相关软件的使用；掌握房屋建筑工程施工图的绘制及正确的表现方法。
设计内容和具体要求：设计题目：岳阳某多层钢框架办公楼设计（一）建筑设计内容和要求：工程地点：湖南省岳阳市；工程概况和建筑规模：本工程为某公司拟建的综合办公楼，底层为大楼门厅、商务用房及店面等，二层以上为行政、办公用房等。
气象资料:常年主导风向为东南风，常年气温－2℃～40℃。
建筑总面积控制在7000～10000m2，层数控制在地上12层以内。
建筑功能要求：首层：设门厅、楼梯、电梯间、问询处、消防控制室（50～80m2）、卫生间和可供出租的商务用房及店面等。
二层：大楼行政管理（行政办公、设备管理、设施维修等）、楼梯、电梯间、卫生间、会议室等。
三～十一层：能灵活分隔的出租办公空间、电梯、楼梯间、卫生间等，每层至少设一间负责人办公室（带有单独卫生间、会客室）。
在大楼合适部位设可容纳左右50人的大会议室2间。
屋面：设水箱30T、楼梯、电梯间，也可设屋顶花园、咖啡茶座等。
地下室（若设置）：生活用水水箱50T、消防用水水箱250T、水泵房、变配电室等设备用房。
应完成的设计工作量：每位学生应按上述要求独立进行建筑方案设计。
建筑设计要求美观大方，造型和外观处理符合建筑功能和美学要求，具有钢结构建筑的鲜明特点，完成一套主要的建筑扩初图。
三、多层和高层钢结构房屋（一）一般规定（ 1 ）本章适用的钢结构民用房屋的结构类型和最大高度应符合表 8-24 的规定。
平面和竖向均不规则，适用的最大高度应适当降低。
（ 2 ）本章适用的钢结构民用房屋的最大高宽比不宜超过表 8-25 的规定。
注：塔形建筑的底部有大底盘时，高宽比可按大底盘以上计算。
( 3 ）钢结构房屋应根据设防分类、烈度和房屋高度采用不同抗震等级，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 一 26 采用。
( 4 ）钢结构房屋需要设置防震缝时，缝宽不应小于相应钢筋混凝土结构房屋的1.5 倍。
（ 5 ）一、二级的钢结构房屋，宜设置偏心支承、带竖缝钢筋混凝土抗震墙板、内藏钢支撑钢筋混凝土墙板、屈曲约束支撑等消能支撑及筒体。
采用框架结构时，甲、乙类建筑和高层的丙类建筑不应采用单跨框架，多层的丙类建筑不宜采用单跨框架。
( 6 ）采用框架支撑结构的钢结构房屋应符合下列规定：1 ）支撑框架在两个方向的布置均宜基本对称，支撑框架之间楼盖的长宽比不宜大于 3 ;2 ）三、四级且高度不大于 50m 的钢结构宜采用中心支撑，也可采用偏心支撑、屈曲约束支撑等消能支撑；3 ）中心支撑框架宜采用交叉支撑，也可采用人字支撑或单斜杆支撑，不宜采用 K 形支撑，支撑的轴线应交汇于梁柱构件轴线的交点，偏离交点时的偏心距不应超过支撑杆件宽度，并应计人由此产生的附加弯矩。
当中心支撑采用只能受拉的单斜杆体系时，应同时设置不同倾斜方向的两组斜杆，且每组中不同方向单斜杆的截面面积在水平方向的投影面醉之差不应大于10％ ;4 ）偏心支撑框架的每根支撑应至少有一端与框架梁连接，并在支撑与梁交点和柱之问或同一跨内另一支撑与梁交点之间形成消能梁段；5 ）采用屈曲约束支撑时，宜采用人字支撑、成对布置的单斜杆支撑等形式，不应采用 K 形或 X 形，支撑与柱的夹角宜在 350一 550之间。
屈曲约束支撑受压时，其设计参数、性能检验和作为一种消能部件的计算方法可按相关要求设计。
