高層建筑鋼結(jié)構(gòu)第四章結(jié) 構(gòu)分析建筑資料

高層建筑鋼結(jié)構(gòu)第四章結(jié)構(gòu)分析建筑資料第1頁(yè)/共39頁(yè)06五月2023分析模型的使用原則結(jié)構(gòu)布置規(guī)則，不計(jì)入扭轉(zhuǎn)時(shí)平面模型具有多種抗側(cè)體系，不計(jì)入扭轉(zhuǎn)時(shí)空間協(xié)同工作原理平面抗側(cè)力結(jié)構(gòu)布置不規(guī)則結(jié)構(gòu)空間模型分析模型中需要考慮的因素梁柱的彎曲變形、軸向變形、宜計(jì)入剪切變形節(jié)點(diǎn)域的剪切變形支撐的軸向變形第2頁(yè)/共39頁(yè)06五月2023支撐在整體分析中的要求支撐兩端常做成剛性連接但可按兩端鉸接計(jì)算內(nèi)力偏心支撐中的耗能梁段分析時(shí)應(yīng)取為單獨(dú)單元嵌入式墻板的分析原則可按相同水平力作用下側(cè)移相同的原則，將其折算成等效支撐或等效剪切板計(jì)算。第3頁(yè)/共39頁(yè)06五月20234.2分析模型分析模型應(yīng)視設(shè)計(jì)階段而定：初步設(shè)計(jì)階段簡(jiǎn)化模型，計(jì)算快速中間和最終設(shè)計(jì)階段精確模型，結(jié)果準(zhǔn)確第4頁(yè)/共39頁(yè)06五月20231)結(jié)構(gòu)分析模型的發(fā)展第5頁(yè)/共39頁(yè)06五月2023框架結(jié)構(gòu)平面簡(jiǎn)化模型豎向荷載作用下可采用分層法計(jì)算內(nèi)力（彎矩）2)簡(jiǎn)化模型第6頁(yè)/共39頁(yè)06五月2023水平荷載作用下可采用反彎點(diǎn)法或D值法求內(nèi)力和位移第7頁(yè)/共39頁(yè)06五月2023剪力墻和均勻開(kāi)洞剪力墻的簡(jiǎn)化模型不開(kāi)洞剪力墻可簡(jiǎn)化為懸臂柱墻體均勻開(kāi)洞時(shí)，可簡(jiǎn)化為帶剛域的框架計(jì)算第8頁(yè)/共39頁(yè)06五月2023第9頁(yè)/共39頁(yè)06五月2023平面布置規(guī)則的框架-支撐(剪力墻)結(jié)構(gòu)，在水平荷載作用下的簡(jiǎn)化協(xié)同分析模型第10頁(yè)/共39頁(yè)06五月2023當(dāng)抗側(cè)力體系種類(lèi)較多，且對(duì)稱布置時(shí)，可采用平面抗側(cè)力結(jié)構(gòu)的協(xié)同分析模型。第11頁(yè)/共39頁(yè)06五月2023平面桿系模型體系復(fù)雜，平面和豎向不規(guī)則的結(jié)構(gòu)，宜采用三維空間分析模型，通常采用桿系模型進(jìn)行有限元分析。3)精確分析模型第12頁(yè)/共39頁(yè)06五月2023第13頁(yè)/共39頁(yè)06五月2023空間桿系模型中的空間梁元和薄壁桿件單元模型第14頁(yè)/共39頁(yè)06五月2023基于塑性鉸理論的梁?jiǎn)卧Ｐ偷?5頁(yè)/共39頁(yè)06五月2023沿截面和桿長(zhǎng)的積分單元模型第16頁(yè)/共39頁(yè)06五月2023①平面梁、柱單元的雙分量桿件模型的骨架曲線4)彈塑性動(dòng)力分析中單元的骨架曲線第17頁(yè)/共39頁(yè)06五月2023②節(jié)點(diǎn)域的骨架曲線第18頁(yè)/共39頁(yè)06五月2023③鋼支撐桿件的滯回模型第19頁(yè)/共39頁(yè)06五月2023第20頁(yè)/共39頁(yè)06五月2023支撐的maison模型第21頁(yè)/共39頁(yè)06五月2023④內(nèi)藏鋼板支撐剪力墻骨架曲線第22頁(yè)/共39頁(yè)06五月2023⑤帶豎縫混凝土剪力墻骨架曲線第23頁(yè)/共39頁(yè)06五月20234.3分析方法1)簡(jiǎn)化分析方法鋼框架結(jié)構(gòu)（豎向荷載：分層法；水平荷載：D值法）略第24頁(yè)/共39頁(yè)06五月2023鋼框架支撐結(jié)構(gòu)和鋼框架剪力墻結(jié)構(gòu)在水平荷載作用下可近似地簡(jiǎn)化為平面抗側(cè)力體系。

將所有框架合并為總框架將所有支撐合并為總支撐將所有剪力墻合并為總剪力墻第25頁(yè)/共39頁(yè)06五月2023進(jìn)行簡(jiǎn)化分析時(shí)，總支撐可視為一根豎向彎曲桿件，其等效慣性矩Ieq為：其中：μ—折減系數(shù)，對(duì)中心支撐可取0.8～0.9；Aij—第j榀豎向支撐第i根柱的截面面積；aij—第i根柱至第j榀豎向支撐的柱截面形心軸的距離；n—每一榀豎向支撐的柱子數(shù)；m—水平荷載作用方向豎向支撐的榀數(shù)。第26頁(yè)/共39頁(yè)06五月2023第27頁(yè)/共39頁(yè)06五月20232)精確方法采用有限元方法的二階彈塑性分析，也稱高等分析。多借助于大型有限元分析與設(shè)計(jì)程序：以設(shè)計(jì)為主的程序：TBSA、TAT、ETABS、SAP2000、StaadPro、Midas、MTS、3D3S、STS、SETWE等；以內(nèi)力計(jì)算為主的程序：ANSYS、ABAQUS、NASTRAN等。第28頁(yè)/共39頁(yè)06五月2023反應(yīng)譜分析方法，由于所取振型有限，且只能適用于彈性動(dòng)力分析，故對(duì)于特別不規(guī)則的建筑，尚應(yīng)采用直接動(dòng)力法——時(shí)程分析法進(jìn)行補(bǔ)充驗(yàn)算。

分析時(shí)，應(yīng)按建筑場(chǎng)地類(lèi)別和設(shè)計(jì)地震分組，選用不少于二組的實(shí)際強(qiáng)震記錄和一組人工模擬加速度時(shí)程曲線。多遇地震下的彈性時(shí)程分析的房屋高度范圍和罕遇地震下的彈塑性時(shí)程分析的房屋范圍如下：3)鋼結(jié)構(gòu)抗震時(shí)程分析的基本概念第29頁(yè)/共39頁(yè)06五月2023采用彈性時(shí)程分析的房屋高度范圍烈度、場(chǎng)地類(lèi)別房屋高度范圍(m)8度Ⅰ、Ⅱ場(chǎng)地和7度8度Ⅲ、Ⅳ類(lèi)場(chǎng)地9度>100>80>60第30頁(yè)/共39頁(yè)06五月2023采用彈塑性時(shí)程分析的房屋范圍應(yīng)進(jìn)行彈塑性變形驗(yàn)算的：甲類(lèi)建筑和9度抗震設(shè)防的乙類(lèi)建筑；高度超過(guò)150m的鋼結(jié)構(gòu)高層建筑。宜進(jìn)行彈塑性變形驗(yàn)算的：7度Ⅲ、Ⅳ類(lèi)場(chǎng)地和8度乙類(lèi)建筑的鋼結(jié)構(gòu)房屋；符合上表所列高度范圍且豎向不規(guī)則的建筑；高度不大于150m的其它高層鋼結(jié)構(gòu)。第31頁(yè)/共39頁(yè)06五月2023時(shí)程分析時(shí)所用地震加速度時(shí)程曲線的最大加速度值(cm/s2)地震影響6度7度8度9度多遇地震罕遇地震18－35(55)220(310)70(110)400(510)140620加速度單位cm/s2，也稱gal。第32頁(yè)/共39頁(yè)06五月20234.4結(jié)構(gòu)的整體穩(wěn)定性與P-Δ效應(yīng)1)二階效應(yīng)(P-Δ效應(yīng))的概念結(jié)構(gòu)在水平荷載作用下，產(chǎn)生側(cè)移Δ；此時(shí)豎向荷載將對(duì)剛架產(chǎn)生一個(gè)附加的外彎矩PΔ，將繼續(xù)增大側(cè)移和內(nèi)力；豎向荷載作用于繼續(xù)增大的側(cè)移，將產(chǎn)生更小一階的外彎矩PΔ1，繼續(xù)增大側(cè)移和內(nèi)力；如此疊加，直至平衡(或整體失穩(wěn))，稱為P-Δ效應(yīng)(二階效應(yīng))。第33頁(yè)/共39頁(yè)06五月20232)一階分析與二階分析第34頁(yè)/共39頁(yè)06五月2023二階效應(yīng)的影響30層以下的鋼結(jié)構(gòu)，不顯著，可忽略3)二階分析的影響50層的鋼結(jié)構(gòu)，二階內(nèi)力和位移可達(dá)15％以上超高層的鋼結(jié)構(gòu)，影響更大，必須考慮如果不考慮，可能造成構(gòu)件實(shí)際負(fù)擔(dān)的內(nèi)力超過(guò)設(shè)計(jì)承載力，引起結(jié)構(gòu)倒塌。第35頁(yè)/共39頁(yè)06五月20234)整體穩(wěn)定性的判斷當(dāng)同時(shí)滿足以下兩個(gè)條件時(shí)，可不驗(yàn)算結(jié)構(gòu)整體穩(wěn)定結(jié)構(gòu)各樓層柱的平均長(zhǎng)細(xì)比和平均軸壓比滿足：其中：λm—樓層柱的平均長(zhǎng)細(xì)比；Nm—樓層柱的平均軸壓力設(shè)計(jì)值；Npm—樓層柱的平均全塑性軸壓力，Npm=fyAm；Am—樓層柱的平均截面面積。第36頁(yè)/共39頁(yè)06五月2023一階分析計(jì)算得到的各層層間相對(duì)側(cè)移滿足：其中：h、Δu—樓層高度與質(zhì)心處層間位移；∑Fh、∑Fv—計(jì)算樓層以上全部水平荷載之和與全部豎向荷載之和。