更新时间:2012/9/26 0:00:00
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多、高层钢结构除承受由自重等引起的竖向荷载外,更重要的是要承受由风或地震作用引起的水平荷载,因此,多、高层钢结构一般根据其抗侧力结构体系的特点进行结构体系分类。
1.框架结构体系
框架结构是由梁与柱组成的结构,沿房屋的纵向和横向,均采用框架作为承重和抗侧力的主要结构,见图8-1。按梁与柱的连接形式,框架结构可分为半刚接框架和刚接框架。地震区的建筑宜采用刚接框架。某些情况下,为加大结构的延性,或防止梁与柱连接焊缝的脆断,也可采取半刚性连接框架,但其外围框架一般仍采用刚接框架。
水平荷载对框架有两个方面的作用:各层结构承受水平剪力、整体结构承受倾覆力矩。因此对应的框架侧向位移也由两部分组成,见图8-2。对于多层多跨框架结构,剪切变形约占80% - 90%,弯曲变形约占10% - 20%,因此多层框架侧移变形呈现剪切型特征。随着高度的增加,弯曲变形所占比例逐渐增大。
框架结构各部分刚度比较均匀,框架结构有较大延性,自振周期较长,因而对地震作用不敏感,抗震性能好。但框架结构的抗但u刚度较小,侧向位移大,易引起非结构构件的破坏。由于框架在水平荷载作用下容易产生较大的水平位移,会导致竖向荷载对结构产生附加内力,使结构的水平位移进一步增加,从而降低结构的承载力和整体稳定性,这种现象称为P-6效应。钢框架构件的翼缘、腹板和加劲肋均较薄,梁柱节点并非理想的刚性节点,在框架梁柱节点域实际存在剪切变形,这种剪切变形会使钢框架产生不容忽视的水平位移,计算时应予以考虑。浙江钢结构公司小编查阅资料发现,节点域剪切变形对框架内力的影响较小,可以忽略。
框架结构的杆件类型少,构造简单,易于标准化和定型化,施工周期短。由于不设置柱间竖向支撑,因此建筑平面设计有较大的灵活性,并且可采用较大的柱距来提供较大的使用空间。采用钢框架结构体系,房屋的**高度和高宽比限值应分别符合表8-2和表8-3的规定。从表中的数据上看,非地震区钢框架结构**高度可以达到110m,因此对于30层以下的办公楼、旅馆及商场等公共建筑,钢框架结构具有良好的适应性,如高121m、29层的美国休斯敦印第安纳广场大厦就采用框架结构,其平面尺寸4307m x 4307m,柱距 约706m。但在地震区,(建筑抗震设计规范)(GB 50011-2001)规定“不超过12层的钢结构房屋可采用框架结构”。实际上,在诸多实际工程中超过12层,甚至有些低于12层的钢结构并没有采用框架结构。这是因为框架结构不是很有效的抗侧力体系,当房屋层数较多、水平荷载较大时,为满足层间位移的要求,梁和柱的截面尺寸将很大,以至于大到超出了经济合理的范围。
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