高层钢结构0.ppt

多高层钢结构的分类及其稳定性设计一、引言二、有侧移框架和无侧移框架的概念虽然建筑物侧移的大小直接与结构抗侧刚度有关，但上述概念涉及到“有”和“无”的问题，在一定程度上引起了工程界和学术界的误解。正确的答案应该如何引入？如果意识到所有的结构在风荷载等水平力作用下均有侧移，对无侧移框架的定义就必须采用相对的、比较的手段。下面介绍Eurocode3[2]的方法。Eurocode3规定，在双重抗侧力结构中，如果框架承受的总水平力小于等于总剪力的20％，则可以以足够的精确度假设所有的水平力都由支撑架(剪力墙)承受，框架本身不承受水平力，从而这个框架可以作为无侧移框架。不满足上述规定的框架－支撑结构体系中的框架，是有侧移框架。根据这个规定，可以知道：(1)无侧移框架是一个相对的概念，是在与支撑架、剪力墙的抗侧刚度比较中获得的，由此只有在双重抗侧力体系中的框架才会有无侧移和有侧移框架的区分；(2)无侧移框架可以按照不承受水平力进行设计。图1表示了两个结构，图1a主框架如果刚度比小框架大得多，则小框架可以按照无侧移框架进行设计，所有的水平力由大框架承受，包括作用在小框架上的水平力。图1b框架在支撑架刚度很大时可以按照无侧移进行设计，所有水平力由支撑架承受。纯框架如果无主框架和副框架之分，则纯框架是有侧移框架。三、侧向柔性结构和侧向刚性结构上式左边这项的物理意义需要解释。层间抗侧刚度一般为：因此（1）式左边式子是结构某层负刚度和正刚度的比值，如果该比值接近于1.0，则表明这一层的正刚度和负刚度已经接近相互抵销，该层的剩余的抗侧刚度快要达到零了，该层不再具有承受水平荷载的能力，因此侧向很柔，应该划入侧向柔性结构一类。因此根据(1)式左边的参数来判断结构侧向的“刚”和“柔”是最合适不过的了。是重力荷载的二阶效应弯矩，而则是层剪力的一阶弯矩的度量，因此（1）式左边也是二阶效应相对于一阶效应的比值，比值越小，二阶效应就越可以忽略。(1)式左边的比值还近似地等于结构竖向荷载和临界荷载的比值，见文献[10,11]。根据上述定义，一根不承受竖向力的细长的悬臂柱属于侧向刚性结构。对细长悬臂柱的这个分类结果,令对稳定理论了解不深的设计人员困惑不解。这里我们只能强调，这个柱子没有二阶效应。不要将侧向刚性和侧向柔性的概念与侧向位移验算等效起来，而是要与结构的稳定性计算联系起来。为什么要引入这两个概念？主要是为了便于设计人员对结构的稳定性有直观的了解。一个侧向刚性结构可以：（1）结构的内力分析可以只进行一阶分析，因为它的二阶效应很小；（2）由于二阶效应小，发生有侧移失稳的倾向很小，可以近似地按层高作为它的计算长度，以简化设计。虽然对纯框架，取有侧移失稳的计算长度计算框架柱的稳定性更为合理一些。一个侧向柔性结构必须采用合适的方式考虑二阶效应的影响。有三种方法考虑二阶效应的影响：(1)框架柱计算长度法;(2)框架内力分析采用二阶分析：假想水平力法等近似的方法和精确的二阶分析方法。柱子稳定性计算可以偏安全取层高为计算长度或甚至采用无侧移失稳时的计算长度系数。(3)放大系数法：将内力和位移乘以如下的Dischinger系数[2]：四、强支撑框架和弱支撑框架、纯框架：为什么不能保持GBJ17－88这一条的有关定义，采用这一条的名称?因为这一条的名称与结构力学分析对应的有侧移和无侧移相混淆，而这一条的实质是为了对框架结构的失稳模式作出判断，并不是结构实际是否发生侧移。这是其一。GBJ17－88第5.2.2条的注是否简单地改一下名称，内容不变行不行?这就要看这一条规定来的合理不合理了。这条的规定是结构稳定理论的重要的、基本的问题。但是无法在国内的资料上看到、查阅到这一规定的来源。我国GBJ17-88是参照欧洲钢结构协会ECCS1977年出版的<<钢结构稳定手册>>第八章中的一个注来规定的(文[12])。在今天再来看这个注，可以注意到，它并没有谈到稳定计算问题，倒是有这样一句:”…….Sothattheframecanbesafelydesignedundertheeffectoftheverticalloadonly”。很明显注的意思仍然是满足五倍的条件时可以不考虑水平力的影响。注本身并没有问题，问题出在这个注在这本手册中的位置恰恰是讲框架稳定性计算的地方。因此可以认为当时撰写这部分的学者认为这个五倍的标准是用来决定框架的失稳模式的。但英国规范BS5950:1990[6]有规定：在框架各层横梁处施加该层竖向荷载0.5%的水平力，计算框架的侧移，如果各层的层转角（层间侧移除以层高）不大于下列值时可以作为无侧移框架对待：(1)框架有围护而计算没有考虑其影响时为1/2000,（2）当框架无围护或有围护而在计算时考虑了围护的影响时为1/4000。这个规定是根据侧移确定的，但是是用于确定框架