(33)--第四章 第一讲钢结构设计.ppt

筒体结构体系因其抗侧移构件采用立体构件而使结构具有较大的抗侧刚度，有较强的抗侧力能力，能形成较大的使用空间，在超高层建筑中应用较广泛。所谓筒体结构体系，就是由若干片纵横交接的“密柱深梁型”框架、抗剪桁架所围成的筒状封闭结构。楼面结构加强了各片框架或抗剪桁架之间的相互连接，形成一个具有很大空间整体刚度的空间筒状封闭结构。筒体结构：框架筒体、筒中筒、框架束筒框架筒体体系：组成：框架筒体、承重框架；（框筒）密柱：密排钢柱，柱距一般为不超过3m；深梁：框筒采用较高截面的实腹式窗裙梁；（h=0.9~1.5m）水平荷载引起的水平剪力和倾覆力矩：外围框筒承担；重力荷载：按比例分配给内部承重框架和外围框筒。外框筒：弯剪型抗侧力构件内框筒：弯曲型抗侧力构件芝加哥西尔斯大厦

（SearsTower）选择合理的结构体系的重要性1931，帝国大厦，框架结构，用钢量206kg/m21974，Sears大厦，束筒结构，用钢量161kg/m2，若改用框架结构，用钢量290～338kg/m2。1961，（纽约）蔡斯曼哈顿广场大楼（60层，248m），框架结构，用钢量270kg/m2。1972，（明尼）阿波利斯IDS中心（57层，235m），框架-支撑结构，用钢量87.5kg/m2。本节小结掌握下列结构体系的变形及受力特征：纯框架结构★钢框架-支撑体系；★钢框架-剪力墙体系；★钢框架-核心筒体系；★筒体结构；★了解剪力滞后效应的影响因素及危害；**框架体系由于结构自身力学特性的局限，对于30层以上的楼房经济性欠佳，双重抗侧力体系是在框架体系中增设支撑或剪力墙等抗侧力构件，水平荷载主要由抗侧力构件承担，可用于30层以上的楼房。当房屋的层数更多时，由于支撑等抗侧力构件的高宽比值超过一定限度，水平荷载产生的倾覆力矩引起的支撑等抗侧力构件中的轴压力很大，结构侧移也大，宜采用加劲的钢框架体系，利用外柱来提高结构体系的倾覆能力。当房屋很高时，倾覆力矩很大，宜采用以立体构件为主的结构体系，即筒体体系或矩形结构体系，这种结构体系能较好地满足很高楼房抗倾覆能力的要求。***在水平荷载作用下，框架属剪切型构件，底部层间侧移大，支撑属弯曲型构件，底部层间侧移小，两者并联可明显减少建筑物下部的层间侧移和顶部侧移。*当钢框架-核心筒体系很高时，作为主要抗侧力构件的核心筒（竖向支撑）的高宽比太大，抗侧力效果显著降低，应沿核心筒竖向支撑所在平面，在房屋的顶层以及每隔若干层，沿房屋纵向、横向，设置至少一层楼高的加劲大型桁架（伸臂桁架和周边桁架），将内部支撑与外圈框架柱连为一整体弯曲构件，共同抵抗水平荷载引起的倾覆力矩。*1.框架梁跨度大，截面小，抗弯剪刚度小，外柱基本上不参与抗弯.2.帽刚臂在竖向抗弯剪刚度大，迫使外柱参与整体抗弯，两侧柱分别受拉及受压，形成与倾覆力矩方向相反的力矩。*由于横梁柔性导致框筒体系出现程度不同的剪力滞后效应，筒体的空间效能受到一定程度的削弱，为进一步增强筒体结构的刚度，沿“稀疏浅梁型”外框筒的各个面增设巨型交叉支撑构成巨型支撑框筒体系。*上海静安希尔顿酒店结构平面美国阿拉空达塔楼结构平面地下1层，地上43层，高143m地上40层，高154m655079504550钢筋混凝土核心筒钢框架钢框架钢筋混凝土核心筒双重抗侧力结构体系*在水平荷载作用下，弯曲型悬臂构件承载力以及抗弯刚度的大小与其高宽比成反比。4.加劲的钢框架-核心筒体系:B1＜B2＜B3高宽比减少，抗弯刚度增大B1B2B3HHH双重抗侧力结构体系竖向支撑系统的整体变形属弯曲性质；加伸臂桁架使外围柱参与整体抗弯；效果：相当于加大竖向支撑系统的有效宽度。*加劲伸臂桁架和周边桁架应设在同一楼层（水平加强层），常用作设备层或避难层。伸臂帽桁架伸臂腰桁架加劲的钢框架-核心筒体系:体系特征:外圈桁架H型钢柱竖向支撑伸臂桁架双重抗侧力结构体系*受力特性:设帽刚臂增设腰刚臂竖向支撑框架帽刚臂帽刚臂腰刚臂钢框架-核心筒体系（无刚臂）中，核心筒承担大部分倾覆力矩；加劲的钢框架-核心筒体系中，外围框架和核心筒共同承担倾覆力矩.双重抗侧力结构体系无刚臂*美国纽约的42层ETW大楼周边桁架伸臂帽桁架伸臂腰桁架周边腰桁架周边帽桁架双重抗侧力结构体系竖向支撑与伸臂桁架*侧移减少幅度一般为20%～30%。美国第一威斯