第11讲多高层房屋钢结构——结构体系类型及其特点1多层
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多高层钢结构(一)引言概述:多高层钢结构一直受到建筑界的广泛关注,其优势如高强度、轻质和耐久性使得其成为现代建筑设计中的首选材料之一。
本文将从多个方面介绍多高层钢结构的特点和应用,旨在提供对于多高层钢结构的全面了解。
正文内容:1. 钢结构的特点1.1 高强度:钢材具有较大的抗拉、抗剪和抗压能力,在高层建筑中能够承受较大的荷载。
1.2 轻质:相比混凝土结构,钢结构的重量较轻,可减轻建筑自重并方便施工。
1.3 耐久性:钢材对于环境的腐蚀和老化能力较强,能够保持长期的使用寿命。
2. 多高层钢结构的应用领域2.1 商业建筑:多高层办公楼、购物中心等商业建筑常采用钢结构,可以提供灵活的空间布局和快速建设。
2.2 住宅建筑:高层公寓、别墅群等住宅建筑也可以采用钢结构,可实现异型布局和个性化设计。
2.3 工业建筑:工厂、仓库等工业建筑要求大空间、大跨度,钢结构能够满足这种需求。
2.4 文化建筑:剧院、博物馆等文化建筑通常需要特殊的造型和空间要求,钢结构可以满足设计师的创意。
3. 多高层钢结构的施工方法3.1 钢框架搭建:钢结构的施工通常采用钢框架的方式,先搭建好钢框架再进行其他施工工序。
3.2 钢柱、钢梁的组装:钢柱和钢梁通过焊接、螺栓连接等方式进行组装,形成整体的钢结构。
3.3 钢板、钢柱的切割:根据设计要求,将钢板、钢柱进行切割、加工,以满足建筑需要。
4. 多高层钢结构的设计要点4.1 结构安全系数:根据建筑高度、结构形式等因素确定结构的安全系数,保证结构的抗震能力和稳定性。
4.2 火灾防护:针对钢结构易受高温影响的特点,需要在设计时考虑火灾防护措施,如防火涂料和防火隔离带的设置。
4.3 风荷载计算:多高层建筑容易受到风荷载的影响,需要进行风荷载计算,并在设计中进行相应调整。
5. 多高层钢结构的优势与挑战5.1 优势:多高层钢结构具有施工周期短、质量可控、环保等优势,能够满足快速建设的需求。
5.2 挑战:钢结构的设计、施工和装修等方面存在一定的技术要求和难度,需要合理组织和协调各方资源。
多高层房屋结构的类别特点:侧向荷载效应的影响突出:风荷载、地震作用分类:框架结构、框剪结构、筒体结构框架结构特点:1】平面布置较灵活,刚度分布均匀2】侧向刚度小,延性较大,自振周期较长,对地震作用不敏感,一般在不超过30层框剪结构特点:1】支撑或剪力墙,双重设防2】不超过40~60层筒体结构特点:框筒结构1】框架形成的筒体结构,内筒及其它竖向构件主要承受竖向荷载,外层框架主要承受侧向荷载2】刚性楼面结构作为框筒的横隔3】剪力滞后造成角柱的轴力过大,两个措施:控制框筒平面的长宽比加大框筒梁和柱的线刚度之比4】适用的建筑高度可超过90层筒中筒结构1】减缓框筒结构的剪力滞后效应2】密柱深梁或钢筋混凝土内筒侧向位移模式:适用高度JGJ99-98) 依据地震设防烈度划分:非抗震设防的多层(£12层)钢结构房屋形式:1】纯采用框架结构或斜撑(或剪力墙)体系2】斜撑体系梁和柱的连接都可做成铰支即柔性连接抗震设防的多高层钢结构房屋形式:1】中心支撑体系,不超过12层2】偏心支撑体系,超过12层结构布置提要1】光滑曲线构成的凸平面形式:风载体型系数小2】采用中心对称或双轴对称的平面形式:减小或避免在风荷载作用下的扭转振动3】平面尺寸关系4】平面不规则结构5】结构竖向布置基础1】宜设地下室2】抗震设防基础埋深宜一致, 不宜采用局部地下室3】基础埋深,天然地基不宜小于H/15,桩基时不宜小于H/204】采用钢筋混凝土剪力墙或框剪结构型式5】设置钢骨(型钢)混凝土的过渡层,一般为2~3层如何做好多高层钢结构设计将十层以下、总高度小于24m的民用建筑和6层以下、总高度小于40m的工业建筑定义为多层钢结构;超过上述高度的定义为高层钢结构。
其中民用建筑层数和高度的界限与我国建筑防火规范相协调,工业建筑一般层高较高,根据实际工程经验确定。
轻型框架和轻型框架-支撑钢结构适用于多层民用建筑和楼面等效活载小于8KN/m2且建筑高度小于20m的工业建筑。
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钢结构建筑的主要结构体系的特点及适用范围全套用于房屋建筑的结构体系有:1.平面承重结构体系平面结构体系有承重体系和附加构件两部分纸成,其中承重体系是由一系列相互平行平面结构组成,承担该结构平面内的竖向荷载和横向水平荷载,并传递到基础。
附加构件由纵向构件及支撑组成,将各个平面结构连成整体,同时也单受结构平面外的纵向水平力。
轻式刚架结构(图1)是最近几年来广泛应用的平面承重结构体系,除厂房建筑外,还有商业建筑(如超市等)、汽车展厅、体育馆等。
常用的有两较刚架、三较刚架及无钱刚架,梁柱戒有等截面及变截面两种形式。
2.空间受力结构体系空间受力结构体系分为网性室间结构和柔性闻结构等。
(1)刚性空间结构的网格结构有网架结构和网壳结构、桁架结构网架结构(图2)是空间网格结构的一种.它是以大致相同的格子或尺寸较小的单元组成。
由于网架结构其有优献的结刊性能,良好的经济性、安全性与适用性,在我国的应用也比较广泛,特别是在大型公共建筑和工业厂房屋盖中更为常见。
人们通常将平板型的空间网格结构称为网架,将曲面型的空闻网格结构称为网壳。
网架一做是双层的,在某些情况下也可以做成三层网架结构受杆件通过节点有机的结合起来。
节点一般设计成较接,材料主要承受轴向力,杆件的截面相对小。
网架结构最大的转点是由于杆件之间的互相支撑作用,很多杆件从两个方间成多个方向有规律的组成高次超静定空间结构,它刚度大多、整体性好,抗震能力强,而且能够承受由于地基不均匀沉降所带来的不利影响。
即使在个别杆件受到损伤情况下,能自动调节杆件的内力,保持结构的安全:网架的杆件多为钢管,有时也采用其他型钢,材质为Q235或Q345。
网架结构能够适应不同的跨度、不同的支承条件的公共建筑和工业厂房的要求,也能适应不同建平面及其组合。
网壳结构属于曲面型型网格结构,网壳只有单层和双层两种,是主要受薄膜内力的壳体,其有杆系构构造简单和薄壳结构受力合理的特点。
因而是一类跨越能力大、刚度好、材料省、杆件单一、作安装方便、有广阔应用和发展前景的大跨度和超大跨度的空间结构。
多层建筑常用的结构体系多层建筑是指高度超过一层的建筑物。
在设计多层建筑时,结构体系的选择至关重要。
合理选择结构体系既能保证建筑物的稳定性和安全性,又能满足建筑功能和美观性要求。
以下是常见的多层建筑常用的结构体系:1.钢结构体系:钢结构体系由钢构件构成,广泛应用于多层建筑中。
钢结构具有重量轻、强度高、施工周期短的特点,适用于大跨度的建筑。
钢结构体系可以包括框架结构、铆接结构和焊接结构等。
钢结构体系还可以与其他材料如玻璃、石材等相结合,创造出多样化的建筑形式。
2.框架结构体系:框架结构体系是由垂直柱子和水平横梁组成的。
常见的框架结构有钢框架结构、混凝土框架结构等。
框架结构可以承受水平和垂直荷载,适用于多层建筑。
框架结构的优点是强度高、刚性好,但相对较为简单。
框架结构可以根据建筑需求进行改进,如增加横向支撑和剪力墙等,以提高抗震性能。
3.钢-混凝土组合结构体系:钢-混凝土组合结构体系将钢结构和混凝土结构相结合。
常见的组合结构有钢框架-混凝土核心筒、钢框架-钢筋混凝土楼板等。
钢-混凝土组合结构体系综合了钢结构和混凝土结构的优点,既具有钢结构的轻量化、高强度特点,又具有混凝土结构的抗震性能和耐久性。
4.钢筋混凝土框架结构体系:钢筋混凝土框架结构体系是将混凝土框架结构与钢筋混凝土楼板相结合的一种结构形式。
混凝土框架结构能够吸收和分散荷载,钢筋混凝土楼板能够提供水平支撑和刚性。
这种结构体系适用于高层建筑,具有较好的稳定性和抗震性能。
5.钢筋混凝土核心筒结构体系:钢筋混凝土核心筒结构体系是通过在建筑中央设置一个或多个钢筋混凝土核心筒来提供承载和支撑。
核心筒承担纵向荷载,外围结构承担横向荷载。
这种结构体系适用于超高层建筑,具有良好的抗震性能和经济性。
6.钢管混凝土框架结构体系:钢管混凝土框架结构体系是一种利用钢管作为剪刀撑的框架结构体系。
这种结构体系具有较高的抗震能力和变形能力。
钢管混凝土框架结构可用于多层住宅、商业和办公建筑。
课件•钢结构概述•多高层钢结构体系•钢结构材料与性能•多高层钢结构设计要点目录•多高层钢结构施工技术•多高层钢结构工程实例分析钢结构概述01钢结构定义与特点定义钢结构是由钢制材料组成的结构,是主要的建筑结构类型之一。
结构主要由型钢和钢板等制成的钢梁、钢柱、钢桁架等构件组成,并采用硅烷化、纯锰磷化、水洗烘干、镀锌等除锈防锈工艺。
特点钢结构具有自重轻、强度高、延性好、施工快、造价低等一系列优点,在大型厂房、场馆、超高层等领域得到了广泛应用。
钢结构在高层建筑中的应用日益广泛,其优良的抗震性能和施工速度受到了广泛认可。
高层建筑大跨度桥梁的建设往往需要采用钢结构,以满足桥梁的承载力和稳定性要求。
大跨度桥梁工业厂房通常需要大空间、高净空和灵活分隔,钢结构能够很好地满足这些要求。
工业厂房海洋工程面临着恶劣的自然环境和复杂的荷载条件,钢结构的高强度和耐腐蚀性使其成为首选结构形式。
海洋工程钢结构应用领域钢结构发展历程古代时期01在古代,人们已经开始使用简单的木结构和石结构。
随着铁器的出现,人们开始使用铁制品来加固建筑物,逐渐形成了早期的钢结构雏形。
工业革命时期0218世纪末至19世纪初的工业革命时期,钢铁工业得到了迅速发展。
随着炼钢技术的进步和钢材产量的增加,钢结构开始广泛应用于建筑领域。
现代时期0320世纪以来,随着计算机技术和有限元分析等数值计算方法的发展,钢结构设计进入了新的阶段。
现代钢结构设计更加注重结构的安全性、经济性和美观性等方面的综合考虑。
多高层钢结构体系02由梁和柱刚性连接而成的骨架结构,承受竖向荷载和水平荷载。
框架体系定义框架体系特点适用范围建筑平面布置灵活,可形成较大空间;侧向刚度较小,水平位移较大。
适用于多层和高层建筑,如办公楼、住宅等。
030201框架体系利用建筑物的墙体作为承受竖向荷载和水平荷载的结构体系。
剪力墙体系定义侧向刚度大,水平位移小;建筑平面布置相对受限。
剪力墙体系特点适用于高层和超高层建筑,如高层住宅、酒店等。
多层钢结构建筑四种常用楼板体系特点范本1:四种常用楼板体系特点1.1. 钢筋混凝土梁板体系钢筋混凝土梁板体系是一种广泛应用于多层钢结构建筑中的楼板体系。
其特点如下:1.1.1. 材料优势- 钢筋混凝土梁板体系采用钢筋混凝土作为主要结构材料,具有较高的强度和刚度;- 钢筋混凝土梁板体系的主要构件梁和板具有良好的抗压和抗弯能力,能够承受楼板荷载的作用;- 钢筋混凝土梁板体系具有较好的耐久性和防火性能,能够满足多层建筑的使用要求。
1.1.2. 结构特点- 钢筋混凝土梁板体系结构简单,施工便利,适用于各种楼层平面布置;- 钢筋混凝土梁板体系采用梁板的组合形式,能够实现楼板的整体稳定和均布荷载的传递;- 钢筋混凝土梁板体系的梁与板之间通过钢筋焊接或连接件连接,具有良好的协同工作性能。
1.1.3. 设计要点- 钢筋混凝土梁板体系的梁和板的尺寸和布置要满足荷载和变形的要求;- 钢筋混凝土梁板体系的钢筋布置要满足受力要求和构造要求。
1.2. 钢混合式楼板体系钢混合式楼板体系是一种将钢结构和混凝土结构相结合的楼板体系。
其特点如下:1.2.1. 材料优势- 钢混合式楼板体系利用钢结构和混凝土结构的优势相结合,具有结构轻型和抗震性能好的特点;- 钢混合式楼板体系的钢结构部分具有较高的刚度和强度,混凝土部分具有良好的耐久性和防火性能。
1.2.2. 结构特点- 钢混合式楼板体系采用钢结构作为主梁或受力体系,混凝土作为楼板,利用钢梁和混凝土楼板的组合作用实现楼板的整体稳定;- 钢混合式楼板体系的钢结构部分和混凝土部分之间通过连接件连接,协同工作,提高整体结构的承载能力。
1.2.3. 设计要点- 钢混合式楼板体系的钢结构部分的尺寸和布置要满足力学和变形要求;- 混凝土楼板的厚度和钢筋的布置要满足楼板的承载能力和刚度要求。
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法律名词及注释:- 钢筋混凝土:指一种由钢筋和混凝土构成的复合材料,具有较高的强度和耐久性。
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。