多高层钢结构框架结构设计分析

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来源：《中国房地产业·上半月》2015年第11期

        【摘要】钢结构现在已经成为建筑工程应用最为广泛的建设方式，多高层钢结构建筑工程无论是在施工速度、工业程度还是建设效果上均具有更大的优势。在对多高层钢结构框架结构进行设计分析时，需要详细了解其具有的特点，并结合以往设计经验对其应用方式进行分析，做好各项影响因素的控制，不断提高结构设计效果，本文就此方面进行了简要的分析。

        【关键词】多高层钢结构；结构设计；框架结构

        钢结构住宅体系现在已经被广泛的应用到建筑工程建设中，并且因为钢结构材质特点，工程建设后具有更高的抗震性能，与其他结构类型相比，具有更大的技术优势。想要进一步提高多高层钢结构框架结构设计效果，就需要从工程建设需求出发，以框架体系为主要研究目标，确定其研究设计要点，做好各项参数的计算，遵循专业设计原则，确保每个细节设计的专业性与合理性，争取在整体上不断提高工程结构设计效果。

        一、多高层钢结构框架结构体系分析

        框架结构体系，钢梁与钢柱连接方式可以根据实际需求，采用刚接、半刚接以及铰接等方式。其中，如果框架结构在纵横方向均采用刚接的方式处理，并且不存在其他形式抗侧力体系时，则此种设计方式为纯框架结构，工程所需承载能力与抗侧能力，均由刚接框架提供，一般适用于柱距较大并且无法设置支承的情况[1]。就多高层钢结构框架结构体系应用效果来看，在设计上灵活性更高，不需要设置承重结构，这样可以更大程度上室内空间，空间使用灵活性提高，同时也使得建筑立面设计更为自由。另外，此种结构形式施工时难度低，施工后具有良好的延性，自振周期长，可以提高工程结构抗震性能。但是在对其进行设计时还应注意，框架结构侧向刚度较小，会存在较大的侧向位移，很容易造成非结构构件与整体结构的破坏。因此要重点分析梁柱截面尺寸与连接节点刚度，提高对结构侧向刚度的控制效果。

        二、多高层钢结构框架结构设计原则分析

        对于多高层钢结构框架体系进行设计时，梁柱刚性连接应具有一定强度，应能承受交汇处构件端部所传递的所有最不利内力。一般可以选择用弹性分析法对结构内力进行计算，即将未变形结构简图作为分析对象，忽略荷载作用下结构的变形，对结构内力的分布情况进行分析。高层建筑钢框架结构受侧力影响很容易发生位移，因此在内力分析时要做好对p-△效应的研究。其中，工程钢框结构设计规范中给出需要考虑的二阶效应判定条件为：

        其中，MΠ表示计算二阶效应的杆端弯矩；MIb则表示如框架不存在侧移，按一阶弹性分析求得的各杆件端弯矩；α2i还考虑二阶效应时第i层杆件侧移弯矩的增大系数；MIs表示框架各节点侧移时按一阶弹性分析求得的杆件端弯矩[2]。

        公式（1）证明如果派生力矩在原始倾覆力矩1/10以下时，则变形对结构内力的分布会具有影响，此时△μ容许值为h/400。

        三、多高层钢结构框架结构设计要点分析

        1.荷载效应计算

        多高层钢结构中框架结构设计可以选择用一阶弹性分析，其中，当（1）式成立时，说明对构件长度计算相对保守，就应选择用二阶弹性分析方法。并且，在分析时应对每层柱子柱顶施加虚拟水平力，并考虑几何缺陷对整体P-△效应的影响。其中，对于无支撑纯框架结构，各杆件杆端弯矩M可以利用公式计算。这时对于柱子长度的计算，可以按照层高h来计算柱子构件长细比。

        2.柱子长度计算

        3.梁结构设计

        3.1抗弯强度

        3.2抗剪强度

        结束语：

        对多高层钢结构框架结构体系进行设计时，需要全面了解工程结构特点，做好其影响因素的分析，从不同角度共同进行研究，做好各项设计参数的计算，提高结构受力性能、抗震性能，不断提高工程结构安全性。

        参考文献：

        [1]辛炯明.多高层钢结构住宅抗震性能研究[D].北京交通大学，2009.

        [2]文俊巍.多高层钢结构住宅结构体系分析研究[D].昆明理工大学，2008.

        [3]陈银.多高层轻钢结构住宅的设计与研究应用[D].河北工程大学，2013.