第二节 静力计算

第5.2.1条

框架结构、框架-支撑结构、框架剪力墙结构和框筒结构等,其内力和位移均可采用矩阵位移法计算。

筒体结构可按位移相等原则转化为连续的竖向悬臂筒体,采有薄壁杆件理论、有限条法或其他有效方法进行计算。

在预估截面时,可采用本规程第5.2.2条至5.2.7条的近似方法计算荷载效应。

 

第5.2.2条

在竖向荷载作用下,框架内力可以采用分层法进行简化计算。在水平荷载作用下,框架内力和位移可采用D值法进行简化计算。

 

第5.2.3条

平面布置规则的框架-支撑结构,在水平荷载作用下当简化为平面抗侧力体系分析时,可将所有框架合并为总框架,并将所有竖向支撑合并为总支撑,然后进行协同工作分析(图5.2.3)。总支撑可当作一根弯曲杆件,其等效惯性矩可按下列公式计算:

 

  (5.2.3)

 

式中

:折减系数,对中心支撑可取0.8-0.9;

 

:第榀竖向支撑第根柱的截面面积;

 

:第根柱至第榀竖向支撑的柱截面形心轴的距离;

 

:每一榀竖向支撑的柱子数;

 

:水平荷载作用方向竖向支撑的榀数。

 

 

图 5.2.3 框架—支撑结构协同分析

 

第5.2.4条

平面布置规则的框架剪力墙结构,在水平荷载作用下当简化为平面抗侧力体系分析时,可将所有框架合并为总框架,所有剪力墙合并为总剪力墙,然后进行协同工作分析。

 

第5.2.5条

平面为矩形或其他规则形状的框筒结构,可采用等效角柱法、展开平面框架法或等效截面法,转化为平面框架进行近似计算。

 

第5.2.6条

当对规则但有偏心的结构进行近似分析时,可先按无偏心结构进行分析,然后将内力乘以修正系数,修正系数应按下式计算(但当扭矩计算结果对构件的内力起有利作用时,应忽略扭矩的作用)。

 

  (5.2.6)

 

式中

:偏心矩设计值,非地震作用时宜取,地震作用时宜取

 

:楼层水平荷载合力中心至刚心的距离;

 

:垂直于楼层剪力方向的结构平面尺寸;

    

:楼层第榀抗侧力结构的内力修正系数;

 

:楼层第榀抗侧力结构至刚心的距离;

 

:楼层第榀抗侧力结构的侧向刚度。

 

第5.2.7条

用底部剪力法估算高层钢框架结构的构件截面时,水平地震作用下倾覆力矩引起的柱轴力,对体型较规则的丙类建筑可折减,但对乙类建筑不应折减。折减系数k的取值,根据所考虑截面的位置,按图5.2.7的规定采用。下列情况倾覆力矩不应折减;

1. 体型不规则的建筑;

2. 体型规则但基本自振周期的结构。

 

 

图 5.2.7

 

第5.2.8条

应计入梁柱节点域剪切变形对高层建筑钢结构侧移的影响。可将梁柱节点域当作一个单独的单元进行结构分析, 也可按下列规定作近似计算。

1. 对于箱型截面柱框架,可将节点域当作刚域,刚域的尺寸取节点域尺寸的一半;

2. 对工字形截面柱框架,可按结构轴线尺寸进行分析,并应按本规程第5.2.9条的规定对侧移进行修正。

 

第5.2.9条

当工字形截面柱框架所考虑楼层的主梁线刚度平均值与节点域剪切刚度平均值之比或参数时,按本规程第5.2.8条近似方法计算的楼层侧移,可按下式进行修正:

 

  (5.2.9-1)

 

  (5.2.9-2)

 

式中

:修正后的层楼层的侧移;

 

:忽略节点域剪切变形,并按结构轴线分析得出的第层楼层的侧移;

 

:分别为结构中柱和梁截面惯性矩的平均值;

 

:分别为结构中柱和梁腹板高度的平均值;

 

:节点域剪切刚度平均值

 

  (5.2.9-3)

 

:节点域腹板厚度平均值;

 

:钢材的剪切模量;

 

:钢材的弹性模量。

  

第5.2.10条

高层建筑钢结构当同时符合下列条件时,可不验算结构的整体稳定。

1. 结构各楼层柱子平均长细比和平均轴压比,满足下式要求:

 

  (5.2.10-1)

 

式中

:楼层柱的平均长细比;

    

:楼层柱的平均轴压力设计值;

    

:楼层柱的平均全塑性轴压力

 

  (5.2.10-2)

    

:钢材屈服强度;

    

:柱截面面积的平均值。

 

2. 结构按一阶线性弹性计算所得的各楼层层间相对侧移值,满足下列公式要求:

 

  (5.2.10-3)

   

式中

:按一阶线性弹性计算所得的质心处层间侧移;

       

:楼层层高;

 

:计算楼层以上全部水平作用之和;

 

:计算楼层以上全部竖向作用之和。

 

第5.2.11条

对于不符合本规程第5.2.10条的高层建筑钢结构,可按下列要求验算整体稳定:

对于有支撑的结构,且,按有效长度法验算。柱的计算长度系数可按现行国家标准《钢结构设计规范》(GBJ17)附录四附表4.1采用。支撑体系可以是钢支撑、剪力墙和核心筒体等。

对于无支撑的结构和的有支撑的结构,应按能反映二阶效应的方法验算结构的整体稳定。