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钢骨混凝土
高层建筑钢管混凝土结构
钢管混凝土
高层建筑组合结构
概 述
上述两种或以上材料的组合
2 抗侧力体系类型 高层建筑的结构体系
抗重力体系 抗侧力体系
竖向重力 水平力(风和地震)
抗侧力体系
高层建筑结构体系
主要部分
概 述
抗侧力体系
基本组成单元
分类 各类抗侧力体系
做法 水平变形特点 应用范围 实例
概 述
钢框架体系
1、做法
把梁柱刚接成整体，形成空间杆系结构 是最早出现、也是最基本的抗侧力体系
2、特点
A、平面布置比较灵活，可以获得大空间 B、安装简单方便，造价相对较低 C、应用于10层以内的高层建筑
体 系
D、在水平力作用下，抗侧力刚度小，顶层位移大
顶层水平位移
层间水平位移
层间水平位移 由 柱 弯 曲 剪
层高
地下室 — 0.00 一层 二层 三 — 二十二层 二十三层 二十四层 二十五层
体 系
6.8 m 4.5 m 5.0 m 3.3 m 4.3 m 4.1 m 3.3 m
钢框架 — 支撑体系
1、做法
把钢框架和支撑桁架共同组合， 作为抗侧力体系
体 系
2、特点
A、平面布置比较灵活，不能获得大空间 B、安装较为简单方便 C、应用于30 — 60层的高层建筑 D、抗侧力刚度比钢框架大
出结构设计图
结构设计说明 结构设计图
构件加工详图
结构计算书
概 述
二、结构体系
抗侧力体系
体 系
钢框架体系 钢框架—支撑体系 钢框架—筒体系 大型支撑体系 支撑—筒体系 筒 中 筒体系 筒 束 体系
抗侧力体系
体 系
钢框架体系 钢框架—支撑体系 钢框架—筒体系 大型支撑体系 支撑—筒体系 筒 中 筒体系 筒 束 体系
体
切变形引起
系
由梁引起 框架弯曲变形引起
框架弯曲变形引起δi f
体 系
由柱弯曲剪
层间水平位移 切变形引起
由梁引起 框架弯曲变形引起
相对较大
相对较大
相对较小
框架抗侧力刚度小，顶层位移大
梁、柱
体 系
抗弯、抗剪刚度较小 抗轴向刚度较大
3、实例
长富宫中心
北京 地上25层，地下2层, 94m 1987年建成 2层以下和地下室为型钢砼结 构, 以上全部为钢框架结构
A、地震反复作用下,两支撑杆会先后压屈,支撑抗侧力刚度降低
B、往复的地震作用
支撑斜杆会从受压的压屈状态
结构受冲击作用
受拉的拉伸状态
C、地震反复作用下,两支撑杆会先后压屈后不能恢复（拉直）
体 系
体 系
偏心支撑
体 系
偏心支撑特点
用于地震烈度大的地区
A、存在一小段耗能梁段 B、地震作用时，耗能梁段先屈服，消耗地震能量，保护支撑杆
提纲
• 多高层建筑钢结构概述 • 结构体系 • 主要构成材料（组合结构） • 框架结构设计 • 框架支撑 • 框架筒体结构设计
一、多高层建筑钢结构的分类
两种分类方法
按主要受力构件的材料 抗侧力体系的做法
1 主要受力构件的材料
高层建筑钢结构 高层建筑钢筋砼结构
钢材 钢筋混凝土
高层建筑钢骨混凝土结构
耗能梁段的剪切屈服承载力
支撑杆受压承载力
体 系
体 系
按支撑桁架的设置位置
框架—竖向支撑体系 带伸臂的框架—竖向支撑体系
体
框架—竖向支撑体系
系
框架—竖向支撑体系
每层设置支撑 跨层设置支撑
杆件、节点数量多， 费用高，传力路线长
与上面相反，但杆件长
体
每层设置
系
跨层设置
加拿大国家银行大厦
蒙特利尔 地上31层，地下7层, 127.08m 1983年建成
体 系
结构钢材 (日本钢材)
柱及主梁: 次梁及压型钢板: 高强度螺栓:
SM50A SS41 F10T
体 系
构件截面 柱
框架梁
次梁 楼板
体 系
焊接箱型截面 450 ╳ 450 厚度 42 — 19
焊接H型截面 梁高650 翼缘板厚度 32 — 19 腹板厚度 12
轧制H型钢
宽度200 — 250
1.2mm厚压型钢板上浇混凝土楼板 压型钢板支承于跨度小于3m的钢梁上
体 系
弯曲形
体 系
体 系
体 系
3、分类（两种分类方法） 按支撑杆的设置方法
中心支撑
偏心支撑
体 系
支撑杆一端位于梁柱节点，另一端与 另一支撑杆相交于框架梁或节点上
支撑杆端点与梁柱节点之间 （或）两支撑杆端点之间
存在
耗能梁段
中心支撑
体 系
中心支撑特点
用于抗风或不太强的地震力
当有强震作用时，会有如下严重后果
7层以下为钢砼结构, 以上全 部为钢框架—竖向支撑体系
构件截面 柱
框架梁
次梁
楼板
体 系
焊接H型截面 760 ╳ 760（最大） 厚度 50
W610 W410
筒
筒 束 体系 筒 中 筒体系
高层建筑钢结构发展条件
• 经济条件 • 人口密度 • 施工技术
纽约、洛杉矶、香港、新加坡、 上海、北京、广州
概 述
Home Insurance Building
Location: Chicago, Illinois, USA Completion Date: 1885 (demolished in 1931) Height: 55m (138 feet) Stories: 10 Materials: Steel Facing Materials: Brick Engineer(s): William LeBaron Jenney
抗侧力体系基本单元
高层建筑钢结构 （包括钢—砼组合结构）
钢框架
基本组成单元
支撑桁架
筒
概 述
钢框架
支撑桁架概 述来自密柱深梁筒 支撑桁架 + 框架
钢砼剪力墙
概 述
筒
（密柱深梁）
概 述
筒
（框架支撑）
概 述
北京人民日报社新大楼
筒
(砼剪力墙、型钢混凝 土剪力墙)
钢框架 或 钢筒
我国50%的超高层所采用的结构体系，但在美国、日本用的很少
概 述
基本单元的组合
钢框架 支撑桁架 筒
钢框架 支撑桁架 筒
钢框架体系 钢框架—支撑体系 钢框架—筒体系
概 述
基本单元的组合
钢框架 支撑桁架
筒
钢框架 支撑桁架
筒
大型支撑体系
概 述
基本单元的组合
钢框架 支撑桁架
筒
钢框架 支撑桁架
筒
支撑—筒体系
概 述
基本单元的组合
钢框架 支撑桁架
筒
概 述
钢框架 支撑桁架
世界上第一幢 高层建筑钢结构
概 述
多高层建筑钢结构的特点
• 自重轻、材料强度高 • 施工速度快 • 便于管道的穿越 • 抗震性能更好 • 各向同性使得更符合力学模型假定 • 干式施工 • 拆除后可重复利用，节材 • 防火性能不好
概 述
基本设计过程
确定建筑方案
初定结构方案 结构内力分析
和组合 结构验算
