高性能钢材在钢框架-中心支撑体系中的应用
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钢框架支撑结构体系
钢框架支撑结构体系引言钢框架支撑结构体系是一种常用于建筑和工程中的高强度和高稳定性结构体系。
它由钢材构成，通过连接节点和支撑构件组成一个稳定的整体。
钢框架结构能够承受大量的压力和荷载，同时具备良好的抗震和抗风性能，因此广泛应用于高层建筑、大跨度空间和桥梁等工程项目中。
本文将介绍钢框架支撑结构体系的定义、组成要素以及特点，并对其在建筑和工程领域的应用进行探讨。
定义钢框架支撑结构体系是指利用钢材作为主要构件，通过连接节点和支撑构件组成的一种结构系统。
钢框架结构由水平横梁、垂直柱子、斜撑等构件组成，构件之间通过螺栓、焊接等方式连接。
整个结构体系通过合理的刚度和强度布局，能够承受垂直荷载和水平荷载，并保持整体稳定。
组成要素钢框架支撑结构体系的组成要素包括以下几个关键部分：1. 钢材钢材是构成钢框架结构的主要材料。
其具有优异的力学性能，如高强度、高刚度和良好的韧性。
钢材通常采用工字钢、角钢和圆钢等型材形式，其尺寸和截面形状根据具体结构设计要求确定。
2. 连接节点连接节点是将钢材构件连接在一起的关键部分。
常见的连接方式包括螺栓连接、焊接和铆接等。
连接节点的设计应充分考虑结构的刚度和强度，确保连接点的稳定性和承载力。
3. 支撑构件支撑构件是用于增加结构稳定性的重要组成部分。
常见的支撑构件包括水平横梁、垂直柱子和斜撑等。
这些构件通过连接节点与框架结构的其他部分连接起来，形成一个整体。
支撑构件的强度和刚度需要根据具体结构设计来确定。
4. 地基基础地基基础是钢框架支撑结构的承载体，用于分散荷载并将其传递到地下。
地基基础的设计应充分考虑结构的重量和荷载，确保结构的稳定性和安全性。
特点钢框架支撑结构体系具有以下几个特点：1. 强度高钢材具有高强度和高刚度，能够承受大量的荷载。
钢框架结构通过合理的构造和连接方式，确保结构的整体强度和稳定性。
2. 抗震性能好钢框架结构具有较好的抗震性能。
由于钢材的韧性和连接节点的刚性，结构在地震荷载作用下能够有效地吸收和分散能量，从而减小地震对结构的破坏。
高性能钢材在钢结构工程中的应用与展望
高性能钢材在钢结构工程中的应用与展望中国钢结构协会柴昶中冶东方工程技术公司刘迎春摘要：本文综述了近年来我国钢结构工程中应用高性能钢材的概况。
中国钢产量连续十年居世界首位，2007年产量已超达4.8亿吨，并有7个钢种系列、36个钢材品种可供土木建筑工程应用。
加之技术政策的调整与建设规模市场迅速发展，大大促进了钢结构工程的发展与进步，目前钢结构工程的年用钢量已超过3000万吨，并提前实现了所用钢材的国产化目标。
而“鸟巢”、“水立方”等一大批极具特色的与技术难度的现代钢结构工程的建成，标志着中国钢结构工程技术水平已达到了国际先进水平与领先水平。
这一重大进步也包含了高性能钢材的应用。
钢结构工程技术的发展对钢结构性能提出了更高更新的要求，促进了高性能钢材的研发与应用，目前国内已可生产高强度、高延性钢、高强度Z向性能钢、高强度耐候钢、高强度耐火钢、高性能控轧（TMCP）钢等高性能钢材，并均有重点工程应用的实例。
在钢结构工程中，应用高性能钢材可促进科技进步，同时还可带来显著的社会效益，也是现代钢结构工程发展与进步的必然趋势。
既有着良好的应用前景，也需要作更多的深化工作。
建议有关单位统一规划组织有关高性能钢材系列产品的研发与设计应用的研究，并编制相应的应用技术规程，指导工程的应用，作到优材优用，合理用材。
关键词：高性能钢材高强度钢高延性钢厚度方向钢耐候钢耐火钢热机械轧制（TMCP）Application and Prospect of High Performance Steel in SteelStructure EngineeringChina steel construction society Chai changBERIS Engineering and Research Corporation Liu yingchunAbstract:This article summarizes general situation of high performance steel application in steel structure engineering in China. Steel production of China has continuously ranked the first in the world for ten years, with the annual output over 480 million tons in 2007, and there are 7 large steel series and 37 types of steel products which can be used in steel structure engineering of civil construction. In addition, the adjustment of technology policy and rapid development market of construction scale have promoted the development and improvement of steel structure engineering construction. Now, annual steel consumption of steel structure engineering in China has exceeded 30 million tons, and realized the goal of entirely adopting homemade steel in advance, and moreover, the completion of a large number of modern steel engineering such as the “Bird’s Nest”and “Water Cube”, with extremely characteristic and technique degrees, indicates the application technology level of steel structure engineering of China have reached the advanced and leading level of the world. The application and development of steel structure engineering have brought forth new and higher requirements on the types and performance of steel, which accelerates the research and development of high performance steel at the same. These days, high performance steel such as the high strength and high ductility steel, high strength Z-direction performance steel, high strength atmospheric corrosion resisting steel, fire resising steel, TMCP steel have been produced in China and all have the application examples in major projects. The application of high performance steel in steel structure engineering can promote the technology development, bring about the social benefits, and it is also the inexorable trend of the development of modern steel structure engineering. The high performance steel has the good prospect of application, and it also requires us to carry out the relevant work deeply. Here the author advises the relevant units to plan and organize the development, design and application of series products of high performance steel in a unified way, and constitute relevant codes for application technology to guide the application of engineering.Key words:high performance steel high strength steel high ductility steel steel plate with through—thickness characteristics high strength atmospheric corrosion resisting steel for wlded structure fire resisting steel thermo-mechanical control process1. 中国钢材生产与钢结构工程用钢概况（1）从1997年至今,我国钢与钢材产量已连续10年居世界首位,而在奥运筹备期间(2002年～2007年)钢产量即由1.57亿吨增加到4.83亿吨.增长了2.1倍。
高强度钢筋在钢结构中的应用研究
高强度钢筋在钢结构中的应用研究随着工业化进程的加速，钢结构建筑及其在城市石化、电力、交通等行业的重要地位不断得到凸显。
在这一过程中，高强度钢筋应运而生，并逐渐成为重要的材料之一。
高强度钢筋具有良好的机械性能，并且比普通钢筋更经济，更加适合用于大型钢结构工程。
今天我们就来探究高强度钢筋在钢结构中的应用研究。
一、高强度钢筋的定义及特点高强度钢筋是指抗拉强度在785MPa以上的钢筋。
相比于普通钢筋，高强度钢筋的主要特点在于抗拉强度更高，而且其屈服极限和断裂伸长率等机械性能也得到了大幅提升。
由于高强度钢筋具有较高的强度和良好的韧性，可以用于各种高性能混凝土和轻质混凝土中，并且在宏观弯曲和锚固等方面也具有很好的适应性。
二、高强度钢筋在钢结构中的应用高强度钢筋在工业和民用建筑中的应用非常广泛，主要用于如下几个方面：1. 地下工程高强度钢筋在地下工程中应用非常广泛，例如，在隧道和地铁工程中，高强度钢筋可以被用于钢筋混凝土隧道衬砌、顶板、悬挂墙体和疏浚设备钢筋骨架等部位。
2. 石油和天然气行业高强度钢筋的机械性能非常优异，可以承受高温、高压和腐蚀环境等极端条件。
因此，在石油和天然气行业中，高强度钢筋可以被用于石油管道、储油罐和装载平台等结构。
3. 桥梁和大型建筑物高强度钢筋可以用于各种桥梁和大型建筑物中，如大跨度桥梁、高层建筑、冷弯管架、跨海大桥等。
使用高强度钢筋可以显著减少重量和节省成本，在建筑物结构上也会更加高效和稳定。
三、高强度钢筋的应用技术难题及其发展趋势虽然高强度钢筋在钢结构中的应用范围非常广泛，但是其在使用过程中也面临一些技术难题，如锚固技术、焊接技术和自行力控制等问题。
这些技术难点在钢结构设计中非常重要，需要结构工程师和建筑师对其进行深入的研究和应用。
高强度钢筋的发展趋势也在不断变化。
随着市场需求的日益增加，钢材企业越来越注重提高产品品质和性能。
未来，高强度钢筋的抗拉强度和韧性等性能将会得到进一步提升，同时更多的新型材料将会被引入到钢结构行业中。
高性能钢材在建筑工程中的应用与优化
高性能钢材在建筑工程中的应用与优化摘要：随着经济发展和城乡基础建设的提升，建筑项目不断增加。
建筑业面临着新的发展机遇，同时也面临新的挑战。
原材料是建筑工程施工过程中不可或缺的物质基础。
随着科技的不断进步，一些高性能钢材在建筑施工中逐渐得到推广应用。
本文通过对高性能钢材应用的分析，探讨了它们的应用价值，希望为同行们提供一定的借鉴。
关键词：高性能钢；钢结构；建筑工程一、引言自1997年以来，我国钢铁工业产能和技术水平不断提升，钢产量已经突破亿吨，并且近几年一直位居世界第一。
国内钢结构行业迎来了黄金发展期，工程建设蓬勃发展，并取得了令人瞩目的成绩。
这大大推动了高性能度钢材的研制、开发和应用，加速了钢结构标准化进程，许多与钢结构相关的标准相继发布，极大地提升了整个钢结构行业的水平，推动了钢结构行业的科技进步。
建筑业作为我国国民经济的支柱产业，扮演着非常重要的角色。
近年来，随着高性能建筑钢材的广泛应用，建筑业得以更好地推动经济的发展和创新。
高性能建筑钢材不仅可以提升建筑的整体质量，优化人们的居住环境，更能够最大化地提高经济效益。
高性能钢材弥补了传统材料的劣势，具有很多优点如较高的强度、耐久性、抗风抗震、柔韧性强等，在建筑施工方面发挥着重要作用。
二、高性能钢结构的优势高性能钢材在建筑工程中的应用和优化具有重要意义。
随着社会经济的发展和建筑结构设计要求的提高，传统的钢材已经不能完全满足需求。
高性能钢材以其卓越的力学性能、耐久性和抗震性能，成为现代建筑工程中的理想选择。
高性能钢结构的抗震性和承载能力在很大程度上得到了提升。
在同等条件下，其抗震和承载性能比传统钢结构好得多。
这是因为高性能钢材料可以达到更高的强度和韧性，并且具有更好的耐久性，可以经受更大的负荷和振动。
因此，高性能钢结构被广泛应用于工业、桥梁、高层建筑等领域。
而且相比传统的混凝土结构，高性能钢结构具有更小的截面尺寸和更轻的重量，从而可以显著减少结构的空间占用。
中心支撑在高层钢结构设计中的应用
中心支撑在高层钢结构设计中的应用发表时间：2020-07-06T07:57:33.764Z 来源：《建筑学研究前沿》2020年6期作者：马明杰[导读] 随着社会经济的飞速发展与城市化进程的不断推进，城市中的建筑数量正不断增多，同时人们对建筑设计也提出了更高的要求。
对于现代高层钢结构建筑而言，中心支撑钢框架结构体系是一种既经济又合理的体系，不过其在设计中涉及的问题较多，需一一进行分析。
马明杰同圆设计集团有限公司山东济南 250000摘要：随着社会经济的飞速发展与城市化进程的不断推进，城市中的建筑数量正不断增多，同时人们对建筑设计也提出了更高的要求。
对于现代高层钢结构建筑而言，中心支撑钢框架结构体系是一种既经济又合理的体系，不过其在设计中涉及的问题较多，需一一进行分析。
本文主要结合实际案例对中心支撑在高层钢结构设计中的应用进行了探讨。
关键词：中心支撑；高层钢结构；结构设计；应用建筑设计是建筑项目开发过程中的重要环节，一切施工作业都需要依照建筑设计方案来进行开展，所以只有先保障了建筑设计的科学性、合理性与可行性，才能够建造出满足要求的建筑。
而在建筑设计中，结构设计是最关键的内容。
高层钢结构是一种十分常见的建筑结构形式，中心支撑在高层钢结构设计中有着较为广泛的应用。
以下就结合实际案例来谈谈中心支撑在高层钢结构设计中的应用要点，仅供参考。
一、中心支撑在高层钢结构设计中的应用现状近年来，高层钢结构建筑在城市中越来越多见，钢结构体系的优点是整体组织较均匀、状态较稳定、材料韧性和塑性较强、耐热水平较高以及材料可重复循环利用等。
而中心支撑钢框架结构体系是在高层钢结构设计中应用比较广泛的一种体系，其特点是支撑斜杆的两端位于框架梁与柱轴线相交之处或分别位于梁柱轴线相交之处和另一支撑与梁柱轴线相交之处。
中心支撑的主要优势在于刚度较大、可满足变形要求、施工简单、经济性较好。
目前已有的支撑杆件样式较多，如X形交叉式、单斜杆式、V形式、倒V形式、K形式等。
几种钢框架-支撑结构体系的特点和性能
几种钢框架-支撑结构体系的特点和性能
哈敏强
【期刊名称】《住宅科技》
【年(卷),期】2004(000)003
【摘要】钢框架-支撑体系具有良好的抗震性能和较大的抗侧刚度.介绍了中心支撑、偏心支撑及消能支撑等钢框架-支撑体系的构造和性能,通过比较,指出偏心支撑框架具有良好的耗能能力,消能支撑框架具有较强的抗侧钢度,是理想的抗侧力体系.
【总页数】3页(P19-21)
【作者】哈敏强
【作者单位】同济大学建筑工程系,上海,200092
【正文语种】中文
【中图分类】TU2
【相关文献】
1.支撑材料超强对弱剪型支撑钢框架影响的研究--兼论抗震钢在弱剪型支撑钢框架支撑构件中的应用 [J], 齐永胜;周泓
2.钢框架-支撑体系中支撑与框架的变形特点对结构分析的影响 [J], 张艳霞
3.中心支撑对钢框架结构体系抗震性能影响分析 [J], 余勇为;杨建军;盖卫明;吴晓
东
4.屈曲约束支撑铰接钢框架结构体系抗震性能分析 [J], 侯检平
5.多层住宅钢框架结构体系在几种主要荷载作用下的性能特点 [J], 王柯;李天;高明辉;张哲;李光
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支撑体系在大型钢结构施工中的应用
方案 ， 限元模型如图 ２ 示。 有 所 经过计算 ， 牵引支架钢构件应 力 比最大值 为 ０５ ；土建结构梁柱的应 力比最大值为 Ｏ８ ； ．３ ． ８
土建结构层间位移 角最大值为 Ｏ０ １３ 发生在第 ２ ．０ ， 层处 ； 各
项 指 标 均满 足 规 范 要 求 。
１ 单根支撑应用
贾宝荣 ： 支撑体 系在 大型钢结构施工 中的应用
由于 楼 层 钢 梁 的承 载 力 有 限 ， 般 不 足 以承 受 塔 吊竖 向 一
况。
第 ８期
荷载， 如果利用相连楼层钢梁形成竖向桁架结构 即可高效地
解决这个问题。 下面结合一个实际工程案例来说 明竖 向桁架 支撑在高层钢结构施工 中的应用情况。 广州珠江城位 于广州 ２ 世纪 中央商务 区的核心 区域一 １ 珠江新城 Ｂ 卜８地块 ， 总建筑面积约为 ２ 万 ｍ ， 楼采用钢 １ ｚ塔 框架 一核心筒组合结构体 系 ， 整个建筑地下 ５五层 ， 上 ７ 地 １ 层， 高度为 ３ ９６ｍ ０． 。建筑效果如图 ３所示。
合有限元分析 ， 根据计算结果（ 梁柱强度验算 ， 层间位移角验
算等 ） 确定需要布置支撑的数 目。 本工程根据 以上步骤 ， 最终确定采 用图 １ 示的加 固 所
【 作者简介 】贾宝荣（９ １ ）男， 士 ， １８一 ， 博 工程师 。联 系地址 ： 上
海市闸北区洛川 中路 ７ １号（ ００ ２ 。 ０ ２ ０７ ）
２ 桁 架 支撑 应 用
当单根支撑不能满足施工要求或设置不方便时 ， 用桁 使 架支撑往往能够达到理想效果。当然， 在钢结构施 工中桁架 支撑应用较 为广泛 ， 灵活性也较强。 本文根据其传力特点 ， 将
桁 架支撑简单分为竖 向桁架支撑 、 水平桁架支撑和混合桁架
高性能钢在结构工程中的研究和应用进展
高性能钢在结构工程中的研究和应用进展发表时间：2018-09-11T11:22:53.447Z 来源：《新材料.新装饰》2018年3月上作者：朱勇[导读] 随着人们生活水平的提高，人们对建筑的要求越来越高，钢材在建筑中的意义重大。
高性能钢在强度、韧性、可焊性和抗腐蚀性等方面优于传统钢材。
（中冶赛迪工程技术股份有限公司，重庆 400000）摘要：随着人们生活水平的提高，人们对建筑的要求越来越高，钢材在建筑中的意义重大。
高性能钢在强度、韧性、可焊性和抗腐蚀性等方面优于传统钢材。
如果将材料优势、设计与施工最优化结合起来，就可以显著降低成本，使结构更加合理耐久，降低对不可再生资源的消耗等。
针对此情况，本文将会阐述高性能钢在结构工程中的研究及应用进展相关内容。
关键词：高性能钢；结构工程中；应用进展；为了满足本世纪国家经济和社会发展的需求，相关研究人员开发了新一代高性能钢铁材料的生产技术及其加工技术，降低钢铁材料同比消耗，提高材料寿命、提高材料寿命，为建筑工程的发展提供了强力的支持，在结构工程中起到的作用日渐重要。
一、高性能钢在结构工程中的研究1.高性能与高强钢建筑结构用钢。
当前我国的钢结构主要求高强度低合金钢和碳素结构钢，在《低合金高强度结构钢》的规定中，通过强度高低对高强度低合金钢划分成八个类型，将大于460MPa 的钢材列为高强钢。
担当厚钢板的厚度大于50mmshi , 会减少高强度低合金钢中的强度屈服。
依照建筑抗震设计规范可知，在地震易发区钢地屈服强度应小于0.85，且屈服平台应具有伸长率，其需要大于20%。
当前的建筑结构钢板主要为GJ 钢，其具备厚度效应少、焊接性能强、优秀的延展性以及高强度等综合性优越的钢材特征。
在建筑结构用钢板中，可依据强度等级划分为五个部分，分别为：Q460CJ(C、D、E 级)、Q420CJ(C、D、E 级)、Q390CJ(C、D、E级) 、Q245CJ(B、C、D、E 级)、Q235CJ(B、C、D、E 级)。
钢框架支撑结构体系
钢框架支撑结构体系
钢框架支撑结构体系是一种使用钢材搭建的支撑结构体系，广泛应
用于建筑工程和工业设施中。
它具有以下特点：
1. 高强度：钢材具有很高的强度和刚度，能够承受较大的荷载。
因此，钢框架支撑结构体系可以实现大跨度和大进深的结构设计。
2. 轻量化：相比传统的混凝土结构，钢框架结构的自重较轻，可以
减少基础负荷，并且便于施工和运输。
3. 易于加工和安装：钢材加工工艺成熟，可以根据设计要求进行精
确的尺寸加工，然后在现场进行快速安装。
4. 柔性设计：钢框架支撑结构体系具有较强的柔性设计能力，可以
满足复杂的建筑形状和空间需求。
5. 可持续性：钢材可以循环利用，减少资源消耗和环境污染。
同时，钢框架结构可以通过加装隔热、保温和节能设备来提升建筑的能源
效益。
在建筑领域，钢框架支撑结构体系常用于大型工业厂房、商业综合体、体育馆、机场候机楼等场所。
在工业领域，钢框架支撑结构体系也广泛应用于机械厂房、仓库、桥梁、电力设施等领域。
高性能钢材在钢结构工程中的应用与展望
高性能钢材在钢结构工程中的应用与展望摘要：中国钢产量已经连续几十年居世界首位，这标志着我国钢结构工程技术水平的已达到先进水平，生产出高强度、高延性钢、高强度 Z向性能钢、高强度耐候钢、高强度耐火钢、高性能控轧( TMCP ) 钢等高性能钢材，高性能钢材的应用为我国钢结构发展提出更高的要求，需要相关人员的研发和应用。
现代钢结构工程发展与科技进步有必然联系。
因此，建议有关单位统一规划组织有关高性能钢材系列产品的研发与设计应用开发更多节能、环保的新型材料，它属绿色环保性建筑，可再生重复利用，符合可持续发展的战略。
作到优材优用、合理用材。
关键词：高性能钢材；高强度钢；钢结构工程；应用目前，钢结构住宅属于高技术、高效率的产业，加快对钢结构住宅的研究，将促进建筑业向技术密集型产业转化，并将带动建材、冶金、信息机械尤其是钢铁企业的发展。
钢结构住宅的发展将带动住宅施工行业的革新。
钢结构住宅的发展将有着非常光明、广阔的前景。
一、高性能钢材的产品与特性1.综合性能优异的钢材在强度、延性、冲击韧性、焊接性等各方面性能均优于通用性能的钢材。
如建筑结构用钢板(GJ 钢)、低合金钢中TMCP 交货钢材等。
2.专用性能优异的钢材满足某一功能要求而其专用性能优异的钢材。
如“厚度方向钢板”、“耐候钢”、“耐火钢”等。
3.截面特性优异的钢材因截面形状更合理而具有更优化截面特性的热轧(冷弯) 型材。
如宽翼缘工字钢、冷弯薄壁型钢、蜂窝梁等。
二、钢结构的优点钢结构建筑房屋体系的综合经济指标要优于传统的钢筋混凝土结构，其保温、隔音性能远优于钢筋混凝土结构。
正是由于该结构体系具有如此多的优点，轻钢结构建筑体系必将发展成为今后我国低层建筑结构的重要形式之一。
1.钢结构的重量轻钢材容重大，强度高，做成的结构却比较轻。
结构的轻质性可以用材料的质量密度和强度的比值来衡量，比值越小，结构相对越轻。
因而当承受的荷载和条件相同时，钢结构要比其它结构轻，以同样跨度承受同样的荷载，钢屋架的重量最多不过为钢筋混凝土屋架的1/3—1/4。
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高性能钢材在钢框架-中心支撑体系中的应用* 摘要：基于某实际工程案例，建立分别采用普通钢材和高性能钢材情况下的结构模型进行设计计算，对其自振周期、侧移、用钢量进行对比分析，对高性能钢材在钢框架-中心支撑结构体系设计中的应用进行探讨。
提出建议：在保证侧移要求的情况下高性能钢材应优先用于柱。
关键词：高性能钢材；钢框架-中心支撑结构体系；结构设计在高层钢框架-支撑体系中，构件易产生高应力状态，若建筑中使用低强度级别钢种，则会导致钢板厚度过大，不仅经济性不好，而且容易在加工和焊接施工中产生质量问题。
而使用高性能钢材，则可减轻结构重量，降低建造成本，减小钢板的厚度，提高结构的可靠性。
近年来，钢结构制造技术不断提高，同时为了满足建筑高层化、结构大跨化等要求，建筑结构用钢板正逐步向着高强化、厚板化、低屈强化、低屈服点和专用化等方向发展。
在国外，建筑用钢经过多年发展，已研制成功了各种高性能钢，并逐步形成了抗拉强度等级为490，590，780 MPa 多个系列。
在国内，随着钢结构技术的发展和钢材生产工艺的提高，钢材的强度和加工性能得到了改善，与高强度钢材相匹配的具有足够强度、良好韧性和延性的焊缝金属材料和焊接技术也得到了发展，能够满足构件的加工制作要求，同时在钢结构研究、设计、制造、施工等方面都取得了长足进步，并成功应用于大量大型、复杂的钢结构工程中，如体育场馆、会展中心等大跨度公共建筑、超高层建筑等。
但是，在我国，建筑用钢大量使用的仍是Q235和Q345两个强度级别的钢种，高强度建筑用钢板以及低屈服点建筑用钢板尚未形成完整的产品系列。
本文通过对某实际工程案例分别采用普通钢材和高性能钢材的情况进行设计对比分析，研究高性能钢材在钢框架-中心支撑结构设计中的应用。
1 工程概况该工程为60层钢框架-中心支撑结构写字楼，总高度242 m。
平面较规则近似正方形，其内部为由钢框架和中心支撑组成的钢结构核心筒体，外部为钢框架结构。
底层层高7 m，上部各层层高为3.5，3.7，4.2，4.9，5，6 m不等。
抗震设防烈度为7度(0.1g)，地震分组为第二组，场地类别为III类。
基本风压为0.4 kN/m2，地面粗糙度为C类。
钢柱主要采用箱形截面，局部采用H形截面；钢梁主要采用H形截面。
该工程实际设计中，钢柱、钢梁、支撑均采用Q345钢材。
本文在此基础上，保持支撑材质不变，调整梁柱材质，新增钢柱采用Q550GJ钢材、钢梁采用Q345钢材，以及钢柱、钢梁均采用Q550GJ钢材两种情形建立模型，进行设计计算，并对三者的计算结果进行对比分析。
结构空间整体模型如图1所示。
图1 结构整体模型2 计算结果对比分别在钢柱和钢梁均采用Q345钢材(模型1)、钢柱采用Q550GJ钢材而钢梁采用Q345钢材(模型2)、钢柱和钢梁均采用Q550GJ钢材(模型3)3种情况下，运用盈建科软件建立相应的结构模型，进行设计计算，调整钢柱、钢梁截面，使3种情况下钢柱、钢梁的应力比大致相等，同时确保结构侧移、构件挠度满足要求。
2.1 自振周期3种情况下，各结构模型的前5阶振型周期如表1所示。
表1 各结构模型前5阶振型周期s振型阶数模型1模型2模型316.20537.09267.395326.06607.02587.265133.22923.25883.329042.12 442.37452.447951.91242.13432.1859由以上数据可看出，相较于采用Q345钢的结构，当柱采用Q550GJ钢材而梁仍采用Q345钢材时，结构自振周期变化明显增大；当梁柱均采用Q550GJ钢材时，自振周期进一步增大，但变动幅度小于前者。
说明框架梁、柱构件强度对结构的自振周期均有较大影响，框架梁构件对结构自振周期的影响小于框架柱。
由地震设计反应谱曲线可知，结构的自振周期越大，结构的地震影响系数就越小，地震作用亦会越小，故采用高性能钢材的钢框架所受的地震作用响应会小于普通强度钢材钢框架，这对提高结构抗震性能是有利的。
2.2 地震作用下的层间位移角在X、Y方向多遇地震作用下，3种结构模型各层的层间位移角分别如图2所示，具体数据见表2。
图2 各结构模型在地震作用下的层间位移角表2 各结构模型在地震作用下的最大层间位移角X方向地震Y方向地震模型1模型2模型3模型1模型2模型31/4901/3561/3321/5401/4021/372由以上计算结果可看出：1)当仅柱采用Q550GJ钢材而梁采用Q345钢材时，相比原结构，尽管结构自重减轻，自振周期增大，结构所受的地震作用减小，但钢柱截面的减小引起结构刚度的大幅度削弱，使得在地震作用下，结构的层间位移角大幅度增大；当梁和柱均采用Q550GJ钢材时，结构刚度进一步减小，在地震作用下结构的层间位移角进一步增大。
2)钢框架-支撑结构体系中，结构的刚度由钢框架和支撑共同决定，钢框架对结构刚度有很大贡献。
钢框架构件采用高性能钢材，造成构件截面减小，引起结构刚度和层间位移角发生大幅度变化，或成为设计中关键控制因素。
本案例中，抗震设防烈度为7度(0.1g)，采用高性能钢材的情况下，结构的最大弹性层间位移角达到1/338。
可以推断，在更高的设防烈度地区，可能出现地震作用下的层间位移角接近GB 50011—2010《建筑抗震设计规范》所规定的限值情况，高性能钢材构件的截面选取可能由结构的侧移刚度控制，而并非由构件应力比控制。
表4 各结构模型中主要构件截面及应力比、挠跨比构件位置构件截面/mm应力比挠跨比模型1模型2模型3模型1模型2模型3模型1模型2模型3柱(1～4层)□1135×132□1100×80□1100×800.930.900.90柱(4～10层)□1000×100□1000×65□1000×650.920.910.91柱(11～12层)□980×90□980×50□980×500.910.920.92柱(13～26层)□960×80□920×50□920×500.970.960.94柱(27～28层)□900×50□800×35□800×350.770.750.74柱(29～42层)□850×40□750×30□750×300.860.850.84柱(43～57层)□700×40□650×28□650×280.560.570.57柱(58～60层)□500×60□480×30□480×300.210.210.20主梁3H700×300×14×20H700×300×14×20H700×200×14×200.780.780.741/5711/5711/431主梁16H603×228×10.5×14.9H603×228×10.5×14.9H600×200×10×120.920.920.861/4931/4931/404次梁2H600×250×12×18H600×250×12×18H600×220×12×180.610.610.571/2901/2901/263次梁11H550×250×10×20H550×250×10×20H550×180×10×180.510.510.501/3571/3571/255次梁41H400×200×8×10H400×200×8×10H400×130×8×100.490.490.481/4441/4441/3212.3 风荷载作用下的层间位移在X、Y方向风荷载作用下，3种结构模型各层的层间位移角如图3所示，具体数据见表3。
图3 各结构模型在风荷载作用下的层间位移角表3 各结构模型在风荷载作用下的最大层间位移角X方向地震Y方向地震模型1模型2模型3模型1模型2模型31/6711/4801/4361/7601/5551/495由以上计算结果可看出：1)在风荷载作用下，相比原结构，在柱采用Q550GJ钢材而梁采用Q345钢材、梁柱均采用Q550GJ钢材的情况下，结构的层间弹性位移角依次减小。
2)相比地震作用，超高层高性能钢材框架-支撑结构的层间位移角对风荷载更加敏感。
这是因为采用高性能钢材的钢框架-混凝土核心筒结构，由于结构自重的减轻，水平地震作用也相应减小，而作用于结构的风荷载是固定不变的，采用高性能钢材造成的结构刚度削弱由层间位移角的变化更明显地体现出来。
3)钢框架构件采用高性能钢材，造成构件截面减小，结构刚度大幅削弱，层间位移角大幅度增大。
本案例中，基本风压为0.45 kN/m2，采用高性能钢材的情况下，结构的最大弹性层间位移角达到1/436，接近GB 50017—2003《钢结构设计规范》规定的限值。
在基本风压更大的情况下，结构侧移刚度或成为设计中关键控制因素，高性能钢材构件的截面选取可能由结构的侧移刚度控制，而并非由构件应力比控制。
2.4 主要构件截面在钢柱和钢梁均采用Q345钢材、钢柱采用Q550GJ钢材而钢梁采用Q345钢材、钢柱和钢梁均采用Q550GJ钢材3种情况下，结构主要构件截面以及构件应力比、挠跨比如表4所示。
可见，采用高性能钢材后，保持应力比不变的情况下，梁柱截面明显减小，可节省钢材用量，增加建筑空间。
但对于部分跨度较大的钢梁，当采用Q550GJ钢材时，应力比尚未达到采用Q345钢材时的应力比数值，挠度却已达到规定的限值，其截面由挠度控制，而非由强度控制。
在这种情况下，采用高性能钢材，钢梁截面无法充分减小，强度无法得到充分利用。
2.5 用钢量3种模型下结构的用钢量见表5。
表5 各结构模型用钢量t构件模型1模型2模型3柱10412.006192.946192.94梁6492.656492.655124.72支撑3328.633328.633328.63总用钢量20233.2816014.2214646.29可见，相对于原结构，钢柱采用Q550GJ钢材后，用钢量下降了4 219 t，占原结构总用钢量的20.8%；钢梁采用Q550GJ钢材后，用钢量又下降了1 368 t，占原结构总用钢量的6.76%。