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高层钢结构的特点有哪些?

发布者:建铭  发布时间:2018/10/26 8:56:10

 近几十年来,各国的大城市由于人口高度密集、生产和生活用房紧张、交通拥挤、地价昂贵,因此城市建筑逐渐向高空发展,高层和超高层建筑迅速出现,最高的建筑已达百层以上,高度在50层左右的超高层建筑有大规模发展和普遍兴建的趋势。

高层钢结构的特点
1.结构性能的特点 
(1)自重轻
以中等高度的高层结构为例,采用钢结构承重骨架,可比钢筋混凝土结构减轻自重113以上,因而可显著减轻结构传至基础的竖向荷载与地震作用。
(2)抗震性能良好 
由于钢材良好的弹塑性性能,可使承重骨架及节点等在地震作用下具有良好的延性及耐震效果。
(3)能更充分地利用建筑空间 
与同类钢筋混凝土高层结构相比,由于柱网尺寸可适当加大及承重柱截面尺寸较小,因而可相应增加建筑使用面积2%-4%。此外,由于可采用组合楼盖井利用钢梁腹板穿孔设置管线,还可适当降低建筑层高。由于设计桂网尺寸的选择幅度较大,更有利于满足建筑功能的空间划分。
(4)建造速度快 
由于可以在工厂制造构件,并采用高强度螺栓与焊接连接以及组合楼板等配套技术进行现场装配式施工,与同类钢筋混凝土高层结构相比,一般可缩短建设周期1/4-113。
(5)防火性能差 
不加耐火防护的钢结构构件,其平均耐火时限约为15 min,明显低于钢筋混凝土构件。
故当有防火要求时,钢构件表面必须用专门的耐火涂层防护,以满足《高层民用建筑设计防火规范》(GB 50045-95)的要求。
2.结构荷载的特点 
①水平荷载是设计控制荷载。与其他高层结构一样,由于建筑高度显著增加,风荷载或地震作用等水平荷载成为设计高层钢结构的控制性荷载,从而对结构材料用量也有着极大的影响。随建筑高度增加,结构材料用量增加幅度变化可参见图4-1。
②风荷载和地震作用虽然都是控制水平荷载,但由于两者性质不同,设计时应特别注意其刚接框架结构在竖向荷载作用下的承载能力决定于梁、柱的强度和稳定性,在这方面的受力情况与其他结构体系的情况基本相同。水平荷载的作用是刚接框架结构不能用于层数过高的楼房的决定性因素。图4-3表示平面框架结构在水平荷载作用下的水平位移(图4-3 (a)虚线),它包括两部分,一部分是竖向构件(柱)承受轴向压力或拉力引起的水平位移(图4-3(b) ),另一部分为各层梁、柱在剪力作用下引起的水平位移(图4-3(c)),后者可能占总水平位移的80%左右。
框架结构体系的最大优点是建筑平面布置灵活,能适用于各类性质的建筑;其缺点是侧向刚度较差,在大风或中等地震荷载作用下,层间位移较大,会导致非结构部件破坏。我国上海新建的金山港饭店和金沙江大酒店,均采用钢框架结构体系。
 
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