1.一般分析方法
高層建筑鋼結(jié)構(gòu)功能復(fù)雜、體型多樣、受力復(fù)雜且桿件數(shù)量眾多。因此,在進(jìn)行結(jié)構(gòu)內(nèi)力計(jì)算時(shí),一般都借助計(jì)算機(jī)來(lái)完成。
若是在初步設(shè)計(jì)階段進(jìn)行截面的估算,也可參照有關(guān)資料和手冊(cè)采用一些近似計(jì)算方法,如分層法、D值法、空間協(xié)同工作分析、等效角柱法、等效截面法以及展開平面框架法等。
對(duì)于框架結(jié)構(gòu)、框架一支撐結(jié)構(gòu)、框架剪力墻結(jié)構(gòu)和框簡(jiǎn)結(jié)構(gòu)等,其內(nèi)力和位移均可采用矩陣位移法計(jì)算。筒體結(jié)構(gòu)則可按位移相等原則轉(zhuǎn)化為連續(xù)的豎向懸臂筒體,采用薄壁桿件理論、有限條法或其他有效方法進(jìn)行計(jì)算。
對(duì)于高度小于100m的建筑或在方案階段估算截面時(shí),可采用如下近似方法情:荷載效應(yīng)。
(1)在豎向荷載作用下,框架內(nèi)力可以采用分層法或力矩分配法進(jìn)行簡(jiǎn)化計(jì)算。在水平荷載作用圖8-22框架一支撐結(jié)構(gòu)協(xié)同分析下,框架內(nèi)力和位移可采用D值法進(jìn)行簡(jiǎn)化計(jì)算。
(2)平面布置規(guī)則的框架一支撐結(jié)構(gòu),在水平荷載作用下當(dāng)簡(jiǎn)化為平面抗風(fēng)力體系分 析時(shí),可將所有框架合并為總框架,并將所有豎向支撐合并為總支撐,然后進(jìn)行協(xié)同工作分析(圖8-22)?傊慰僧(dāng)作一根彎曲桿件,其等效慣性矩可按下式計(jì)算
(3)類似于框架一支撐結(jié)構(gòu)的分析,平面布置規(guī)則的框架剪力墻結(jié)構(gòu),在水平荷載作用下當(dāng)簡(jiǎn)化為平面抗側(cè)力體系分析時(shí),可將所有框架合并為總框架,所有剪力墻合并為總剪力墻,然后進(jìn)行協(xié)同工作分析。
(4)平面為矩形或其他規(guī)則形狀的框筒結(jié)構(gòu),可采用等效角柱法、展開平面框架法或 等效截面法,轉(zhuǎn)化為平面框架進(jìn)行近似計(jì)算。用等效截面法計(jì)算外框筒的構(gòu)件截面尺寸時(shí),外框筒可視為平行于荷載方向的兩個(gè)等效槽形截面,其翼緣有效寬度可取下列三者中之最小值:①b~三Ll3;②b~三B/2;③b~三H/3。其中L和B分別為簡(jiǎn)體截面的長(zhǎng)度和寬度,H為結(jié)構(gòu)高度?蛲苍谒胶奢d下的內(nèi)力,可用材料力學(xué)公式作簡(jiǎn)化計(jì)算。
(5)當(dāng)對(duì)規(guī)則但有偏心的結(jié)構(gòu)進(jìn)行近似分析時(shí),可先按元偏心結(jié)構(gòu)進(jìn)行分析,然后將 內(nèi)力乘以修正系數(shù)計(jì)算扭轉(zhuǎn)效應(yīng)。但當(dāng)扭矩計(jì)算結(jié)果對(duì)結(jié)構(gòu)的內(nèi)力起有利作用時(shí),應(yīng)忽略扭矩的作用。參照南斯拉夫等國(guó)的規(guī)范,修正系數(shù)可按照下式計(jì)算
非地震作用時(shí),取ell = eo (eo為樓層水平荷載合力重心至剛心的距離)。在抗震設(shè)計(jì)中,結(jié)構(gòu)的偏心距設(shè)計(jì)值主要取決于以下幾個(gè)因素:①地面的扭轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng):②結(jié)構(gòu)的扭轉(zhuǎn)動(dòng)力效應(yīng);③計(jì)算模型和實(shí)際結(jié)構(gòu)之間的差異;④恒荷載和活荷載實(shí)際上的不均勻分布;⑤非結(jié)構(gòu)構(gòu)件引起的結(jié)構(gòu)剛度中心的偏移?紤]到我國(guó)在鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)中的習(xí)慣用法和外國(guó)的常用取值,一般可取為
(6)高層建筑鋼結(jié)構(gòu)節(jié)點(diǎn)域不加厚時(shí),其剪切變形對(duì)結(jié)構(gòu)側(cè)移的影響可達(dá)10%%,甚至更大,所以此時(shí)應(yīng)計(jì)人梁柱節(jié)點(diǎn)域剪切變形對(duì)側(cè)移的影響。節(jié)點(diǎn)域剪切變形對(duì)內(nèi)力的影響,一般在10%以內(nèi),影響較小,因而可不計(jì)其影響。用精確方法計(jì)算剪切變形對(duì)側(cè)移的影響比較麻煩,在工程設(shè)計(jì)中采用近似方法考慮其影響。可將梁柱節(jié)點(diǎn)域當(dāng)作一個(gè)單獨(dú)的單元進(jìn)行結(jié)構(gòu)分析,對(duì)于鋼框架結(jié)構(gòu)也可按下列規(guī)定作近似計(jì)算:對(duì)于箱形截面柱框架,可將節(jié)點(diǎn)域當(dāng)作剛域,剛域的尺寸取節(jié)點(diǎn)域尺寸的)半;對(duì)工字形截面柱框架,可按結(jié)構(gòu)軸線尺寸進(jìn)行分析,并按照下述方法對(duì)側(cè)移進(jìn)行修正。