國家級精品課程——鋼結構設計豎向荷載

永久荷載（房屋及設備自重）可變荷載（屋面活荷載或樓面活荷載、雪荷載、積灰荷載、豎向地震作用等）一般應考慮活荷載的不利分布；考慮地震作用組合計算豎向荷載作用下構件的效應時，對樓(屋)面活荷載可不作最不利布置工況的選擇，可按各跨滿載進行簡化計算。設計樓面梁、墻、柱及基礎時，樓面活荷載可按GB50009折減。多層工業(yè)房屋設有吊車時，吊車豎向荷載與水平荷載應按GB50009。第14講荷載及其組合、結構分析方法第一頁1第二頁，共26頁。國家級精品課程——鋼結構設計風荷載

計算主要承重結構和抗側力構件時，垂直作用于建筑物表面上的風荷載標準值：高度z處的風振系數（βz）:對于基本自振周期大于0.25s的房屋及高度大于30m且高寬比大于1.5的房屋，應考慮風振系數，否則取1.0；風荷載體型系數（μs）:按GB50009規(guī)定采用；風壓高度變化系數（μz）:與地面粗糙度有關，按GB50009規(guī)定采用；基本風壓（w0）：一般多層房屋按50年重現期采用，對于特別重要或對風荷載比較敏感的多層建筑可按100年重現期采用（對風荷載比較敏感的結構，基本風壓應予以適當提高，對重要建筑可以采用1.1的增大系數）第14講荷載及其組合、結構分析方法第二頁2第三頁，共26頁。國家級精品課程——鋼結構設計地震作用地震作用應按《建筑抗震設計規(guī)范》GB50011計算；抗震設計進行多遇地震及罕遇地震作用兩個階段的計算；

多遇地震：50年超越概率為63.2%

罕遇地震：50年超越概率為2%~3%通?？紤]結構的兩個主軸方向的水平地震作用；對于多層房屋鋼結構，進行多遇地震分析時，阻尼比可取0.035；進行罕遇地震分析時，阻尼比可取0.05。

第14講荷載及其組合、結構分析方法第三頁3第四頁，共26頁。國家級精品課程——鋼結構設計

荷載組合

★1.承載能力極限狀態(tài)設計不考慮地震作用效應的組合表達式：表4-1

考慮地震作用效應的組合表達式：表4-22.正常使用極限狀態(tài)設計不考慮地震作用效應的組合表達式：表4-3

考慮地震作用效應的組合表達式：表4-4第14講荷載及其組合、結構分析方法第四頁4第五頁，共26頁。第14講—荷載及其組合（多層）國家級精品課程——鋼結構設計

荷載組合

第五頁5第六頁，共26頁。國家級精品課程——鋼結構設計

荷載組合

第14講荷載及其組合、結構分析方法第六頁6第七頁，共26頁。國家級精品課程——鋼結構設計

荷載組合

第14講荷載及其組合、結構分析方法第七頁7第八頁，共26頁。國家級精品課程——鋼結構設計

豎向荷載

高層房屋鋼結構中，活荷載值與永久荷載值相差不大，在計算樓面及屋面活荷載的作用時，可不考慮活荷載的最不利分布，而按各跨滿載簡化計算。但當活荷載較大時，跨中彎矩計算值乘以1.1～1.2，梁端彎矩值乘以1.05～1.1。高層鋼結構對未作具體規(guī)定的屋面或樓面活荷載，應根據《高層民用建筑鋼結構技術規(guī)程》以及其他規(guī)定采用。當計算側向水平荷載與豎向荷載共同作用下結構產生的內力時，豎向荷載應

GB50009的規(guī)定折減，但在抗震計算時另行考慮。施工中采用附墻塔、爬塔等施工設備時，應根據具體情況確定施工荷載，并進行施工階段驗算。旋轉餐廳軌道和驅動設備的自重應按實際情況確定。擦窗機等清洗設備應按實際情況確定其自重和作用位置。第14講荷載及其組合、結構分析方法第八頁8第九頁，共26頁。第14講—荷載及其組合（高層）國家級精品課程——鋼結構設計

風荷載

基本風壓對于特別重要或對風荷載比較敏感的高層房屋，一般情況下為房屋高度大于60m的高層房屋，其基本風壓應按100年重現期的風壓值采用。風荷載體型系數

單個高層房屋的風荷載體型系數可按特殊規(guī)定采用，但對于特別重要或不規(guī)則的單個高層房屋，其風荷載體型系數應由風洞試驗確定。風振系數單個高層房屋的在z高度處的順風向風振系數考慮風壓脈動的影響。第九頁9第十頁，共26頁。國家級精品課程——鋼結構設計

地震作用

采用第一階段設計時，地震作用應考慮下列原則：一般應在結構的兩個主軸方向分別計入水平地震作用，各方向的水平地震作用應全部由該方向的抗側力構件承擔；當有斜交抗側力構件時，宜分別計入各抗側力構件方向的水平地震作用；質量和剛度明顯不均勻、不對稱的結構，應計入水平地震作用的扭轉影響；按9度抗震設防的高層建筑鋼結構，或者按8度和9度抗震設防的大跨度和長懸臂構件，應計入豎向地震作用；對按8度及以上抗震設防、平面特別不規(guī)則的高層鋼結構房屋，宜按雙向水平地震同時作用進行抗震計算。第14講荷載及其組合、結構分析方法第十頁10第十一頁，共26頁。國家級精品課程——鋼結構設計

荷載組合

1.承載能力極限狀態(tài)設計不考慮地震作用效應的組合表達式：表5-6

考慮地震作用效應的組合表達式：表5-72.正常使用極限狀態(tài)設計不考慮地震作用效應的組合表達式：表5-8

考慮地震作用效應的組合表達式：表5-9第14講荷載及其組合、結構分析方法第十一頁11第十二頁，共26頁。國家級精品課程——鋼結構設計

荷載組合

第14講荷載及其組合、結構分析方法第十二頁12第十三頁，共26頁。國家級精品課程——鋼結構設計

荷載組合

第14講荷載及其組合、結構分析方法第十三頁13第十四頁，共26頁。第14講—荷載及其組合（高層）國家級精品課程——鋼結構設計

荷載組合

第十四頁14第十五頁，共26頁。國家級精品課程——鋼結構設計

荷載組合

第14講荷載及其組合、結構分析方法第十五頁15第十六頁，共26頁。國家級精品課程——鋼結構設計

結構分析原則

應根據其抗側力體系的類型分別按不同方法進行計算。純框架體系的內力分析可采用一階彈性分析。對框架-支撐體系，計算前應判斷其支撐體系屬于強支撐體系還是弱支撐體系。當滿足下式宜可采用二階彈性分析，即分析時考慮P-Δ效應。：所計算樓層各柱軸壓力設計值之和；：所計算樓層及以上各層的水平力設計值之和；：所計算樓層的高度；：層間相對位移的容許值。h第14講荷載及其組合、結構分析方法第十六頁16第十七頁，共26頁。國家級精品課程——鋼結構設計

結構分析原則

(續(xù))樓板：采取能保證樓面整體剛度的構造措施后，可假定樓板在其自身平面內為絕對剛性。計算模型：多層框架的計算模型應視具體結構形式和計算內容確定。平面布置較規(guī)則、質量和剛度沿高度分布均勻、不計扭轉效應時，可采用平面結構計算模型；當不符合平面結構假定時，宜采用空間計算模型。計算方法：有限元法，近似實用計算方法（平面計算模型）多層鋼結構在進行內力和位移計算時，應考慮梁、柱的彎曲變形和剪切變形，可不考慮軸向變形；宜考慮框架梁柱節(jié)點域的剪切變形對內力和位移的影響；樓面采用壓型鋼板組合樓板或鋼筋混凝土樓板并與鋼梁有可靠連接時，在框架彈性分析中，梁截面特性中應計入樓板的協(xié)同作用。在彈塑性階段，因混凝土可能已經開裂，不再考慮協(xié)同作用。第14講荷載及其組合、結構分析方法第十七頁17第十八頁，共26頁。第14講—結構分析方法（多層）

國家級精品課程——鋼結構設計

框架結構近似實用分析方法★1.豎向荷載作用下的近似計算

分層法計算彎矩和剪力由于豎向荷載的作用下的框架的側移很小，只對受荷的構件和與之相連的構件影響較大，為了簡化計算，采用如下假定：

1)在豎向荷載作用下，框架的側移忽略不計；

2)每層梁上的荷載對其他各層的梁以及非相鄰層的柱的影響忽略不計。分層法適用條件

節(jié)點梁、柱線剛度比不小于3、結構與豎向荷載沿高度分布比較均勻的多、高層框架的內力計算

用彎矩分配法對分解后的無側移剛架分別進行計算。底層柱基礎處：傳遞系數為1/2；非底層的柱：傳遞系數取1/3（線剛度乘0.9）第十八頁18第十九頁，共26頁。國家級精品課程——鋼結構設計

框架結構近似實用分析方法★1.豎向荷載作用下的近似計算

彎矩二次分配法計算彎矩和剪力彎矩二次分配法是彎矩分配法的一種簡化方法；將各節(jié)點的不平衡彎矩同時分配和傳遞，并以二次分配為限；忽略豎向荷載作用下產生的側向位移，適于少層少跨框架。

軸力的計算首先將各樓層的豎向總荷載按樓面面積平均為樓面均布荷載；然后近似按各個柱分擔的樓面荷載面積，計算框架各柱在豎向荷載作用產生的軸力。第14講荷載及其組合、結構分析方法第十九頁19第二十頁，共26頁。第14講—結構分析方法（多層）

國家級精品課程——鋼結構設計

框架結構的近似實用分析方法2.水平荷載作用下的近似計算

彎矩和剪力的計算風荷載和地震作用可簡化為作用在框架節(jié)點上的水平集中力。框架在水平集中力的作用下，由于無節(jié)間荷載，梁柱的彎矩圖都是直線形，都有一個反彎點。求出各柱反彎點的位置后得剪力，則各梁、柱的內力均可求。當梁與柱的線剛度之比大于3時，采用反彎點法計算內力可獲得較好的精度。梁與柱的線剛度之比不滿足上述條件，且上下橫梁的線剛度及層高變化較大時，反彎點法的計算結果誤差較大。此時可采用改進的反彎點法（D值法）。第二十頁20第二十一頁，共26頁。國家級精品課程——鋼結構設計

框架-支撐結構的近似實用分析方法豎向荷載作用下的近似計算

忽略豎向荷載作用下支撐對于框架內力的影響采用分層法計算框架-支撐結構在豎向荷載作用下的內力水平荷載作用下的近似計算將所有的框架合并成總框架，將所有的支撐合并為總支撐；并在各樓層用水平剛性鉸接鏈桿將總框架和總支撐連接起來，進行協(xié)同工作分析；總支撐可當作一根彎曲桿件。第14講荷載及其組合、結構分析方法第二十一頁21第二十二頁，共26頁。第14講—結構分析方法（多層）

國家級精品課程——鋼結構設計

框架-支撐結構的近似實用分析方法總支撐總框架

——

折減系數，對中心支撐可取0.8~0.9；

——

第j榀豎向支撐第i根柱的截面面積；

——

第i根柱至第j榀豎向支撐架的形心軸的距離；n

——

每一榀豎向支撐的柱子數；m

——水平荷載作用方向豎向支撐的榀數?？傊蔚刃T性矩：第二十二頁22第二十三頁，共26頁。國家級精品課程——鋼結構設計

結構分析的規(guī)定

與多層房屋鋼結構的規(guī)定基本相同，強調以下幾項規(guī)定：內力與位移一般采用彈性方法計算。對有抗震設防要求的結構，除進行地震作用下的彈性效應計算外，還應考慮罕遇地震作用下結構可能進入彈塑性狀態(tài)，采用彈塑性方法進行分析。內力和位移的計算，不僅應考慮梁和柱的彎曲變形和剪切變形，還應考慮軸向變形。應考慮梁柱連接節(jié)點域的剪切變形對內力和位移的影響。一般情況下，柱間支撐構件可按兩端鉸接考慮，偏心支撐中的耗能梁段應取為單獨單元。第14講荷載及其組合、結構分析方法第二十三頁23第二十四頁，共26頁。國家級精品課程——鋼結構設計

計算模型