多高層鋼結構框架結構設計分析

【摘要】鋼結構現在已經成為建筑工程應用最為廣泛的建設方式，多高層鋼結構建筑工程無論是在施工速度、工業程度還是建設效果上均具有更大的優勢。在對多高層鋼結構框架結構進行設計分析時，需要詳細了解其具有的特點，并結合以往設計經驗對其應用方式進行分析，做好各項影響因素的控制，不斷提高結構設計效果，本文就此方面進行了簡要的分析。

【關鍵詞】多高層鋼結構；結構設計；框架結構

鋼結構住宅體系現在已經被廣泛的應用到建筑工程建設中，并且因為鋼結構材質特點，工程建設后具有更高的抗震性能，與其他結構類型相比，具有更大的技術優勢。想要進一步提高多高層鋼結構框架結構設計效果，就需要從工程建設需求出發，以框架體系為主要研究目標，確定其研究設計要點，做好各項參數的計算，遵循專業設計原則，確保每個細節設計的專業性與合理性，爭取在整體上不斷提高工程結構設計效果。

一、多高層鋼結構框架結構體系分析

框架結構體系，鋼梁與鋼柱連接方式可以根據實際需求，采用剛接、半剛接以及鉸接等方式。其中，如果框架結構在縱橫方向均采用剛接的方式處理，并且不存在其他形式抗側力體系時，則此種設計方式為純框架結構，工程所需承載能力與抗側能力，均由剛接框架提供，一般適用于柱距較大并且無法設置支承的情況[1]。就多高層鋼結構框架結構體系應用效果來看，在設計上靈活性更高，不需要設置承重結構，這樣可以更大程度上解放室內空間，空間使用靈活性提高，同時也使得建筑立面設計更為自由。另外，此種結構形式施工時難度低，施工后具有良好的延性，自振周期長，可以提高工程結構抗震性能。但是在對其進行設計時還應注意，框架結構側向剛度較小，會存在較大的側向位移，很容易造成非結構構件與整體結構的破壞。因此要重點分析梁柱截面尺寸與連接節點剛度，提高對結構側向剛度的控制效果。

二、多高層鋼結構框架結構設計原則分析

對于多高層鋼結構框架體系進行設計時，梁柱剛性連接應具有一定強度，應能承受交匯處構件端部所傳遞的所有最不利內力。一般可以選擇用彈性分析法對結構內力進行計算，即將未變形結構簡圖作為分析對象，忽略荷載作用下結構的變形，對結構內力的分布情況進行分析。高層建筑鋼框架結構受側力影響很容易發生位移，因此在內力分析時要做好對p-△效應的研究。其中，工程鋼框結構設計規范中給出需要考慮的二階效應判定條件為：

其中，MΠ表示計算二階效應的桿端彎矩；MIb則表示如框架不存在側移，按一階彈性分析求得的各桿件端彎矩；α2i還考慮二階效應時第i層桿件側移彎矩的增大系數；MIs表示框架各節點側移時按一階彈性分析求得的桿件端彎矩[2]。

公式（1）證明如果派生力矩在原始傾覆力矩1/10以下時，則變形對結構內力的分布會具有影響，此時△μ容許值為h/400。

三、多高層鋼結構框架結構設計要點分析

1.荷載效應計算

多高層鋼結構中框架結構設計可以選擇用一階彈性分析，其中，當（1）式成立時，說明對構件長度計算相對保守，就應選擇用二階彈性分析方法。并且，在分析時應對每層柱子柱頂施加虛擬水平力，并考慮幾何缺陷對整體P-△效應的影響。其中，對于無支撐純框架結構，各桿件桿端彎矩M可以利用公式計算。這時對于柱子長度的計算，可以按照層高h來計算柱子構件長細比。

2.柱子長度計算

3.梁結構設計

3.1抗彎強度

3.2抗剪強度

結束語：

對多高層鋼結構框架結構體系進行設計時，需要全面了解工程結構特點，做好其影響因素的分析，從不同角度共同進行研究，做好各項設計參數的計算，提高結構受力性能、抗震性能，不斷提高工程結構安全性。

參考文獻：

[1]辛炯明.多高層鋼結構住宅抗震性能研究[D].北京交通大學，2009.

[2]文俊巍.多高層鋼結構住宅結構體系分析研究[D].昆明理工大學，2008.

[3]陳銀.多高層輕鋼結構住宅的設計與研究應用[D].河北工程大學，2013.