第11讲多(高)层房屋钢结构——结构体系类型及其特点(一)
1、多层房屋钢结构的结构体系类型有哪些?阐述各自的抗侧力单元。
答:
多层房屋钢结构常见结构类型有纯框架体系、柱-支撑体系和框-支撑体系。如果抗侧刚度不满足,还可采用双重抗侧力体系,主要采用钢框架-支撑体系、钢框架-剪力墙体系以及钢框架-核心筒体系。纯框架体系的抗侧力单元为平面框架,柱-支撑体系的抗侧力单元为支撑,框-支撑体系的抗侧力单元为无支撑的平面框架和支撑;钢框架-支撑体系、钢框架-剪力墙体系以及钢框架-核心筒体系的抗侧力单元除了钢框架外,还分别由支撑、剪力墙以及核心筒作为抗侧力单元。
2、试述纯框架体系在水平荷载作用下的受力和变形特征?
答:
水平荷载作用下梁柱刚接的框架结构如同空腹桁架结构,结构一侧的部分柱脚产生轴向拉力,另一侧的部分柱脚则产生轴向压力,这些轴向力将形成力偶,平衡外部水平荷载产生的倾覆力矩;另外,楼层剪力使该层框架柱产生弯矩和剪力,而柱端弯矩又使框架梁两端产生反对称的梁端弯矩和剪力。
平面框架结构在水平荷载作用下的变形包括两部分,一部分是由于水平荷载作用下的倾覆力矩使竖向构件(柱)承受轴向拉力或压力,进而使结构整体产生弯曲变形;另一部分为各层梁、柱在剪力作用下引起的框架整体剪切变形。因此,框架整体侧移曲线呈剪切型。
3、框架结构有哪些优点?适于多少层的钢结构房屋?钢构房屋造价
答:
优点:无承重墙,使建筑设计具有一定的自由度;外墙采用非承重构件,可使建筑立面设计灵活多变;轻质墙体的使用还可以大大降低房屋自重,减小地震作用,降低结构和基础造价;构件易于标准化生产,施工速度快,而且结构各部分的刚度比较均匀,自振周期长,对地震作用不敏感。
适用层数:因框架结构的抗侧刚度较小,适于30层以下的房屋建筑。在地震区,一般不超过15层。
4、试述框架-支撑体系在水平荷载下的变形特点?
答:
在框架-支撑体系中,框架属于剪切型构件,支撑近似于弯曲型构件。当楼板可视为刚性体且结构不发生整体扭转时,在刚性楼盖的协调下,使各榀框架与各个支撑的变形相互协调—致,因此,框架-支撑体系可以简化成用刚性连杆将框架与支撑并联,其侧移属于弯剪型变形。