高层建筑钢结构设计PDF电子书下载

第一章 概论 1

第一节 国内外高层建筑钢结构发展情况 1

一、国外超高层建筑发展情况 1

二、国内高层建筑钢结构发展概况 4

三、国内钢材生产和钢结构制作安装技术概况 6

第二节 钢结构、钢-混凝土结构及钢骨混凝土结构的应用 7

一、高层建筑钢结构 7

二、高层建筑钢-混凝土结构 9

三、高层建筑钢骨混凝土结构 10

第三节 结构体系的分类及应用 12

一、高层建筑钢结构中的结构体系分类 12

二、结构体系的选用 13

第四节 高层建筑钢结构的地震震害经验 15

一、1985年墨西哥城地震 15

二、1984年美国诺斯里奇地震 17

三、1995年日本阪神地震 18

四、震害的经验教训 22

参考文献 24

第一节 结构钢材 25

一、钢材的分类 25

第二章 钢结构材料及强度设计值 25

二、钢材的力学性能 26

三、影响钢材材质的主要化学成分 31

四、Q235及Q345钢的质量等级和保证项目 32

五、日本及美国的建筑钢材标准 33

六、H型钢的应用及可选用的规格 40

一、焊接材料 41

第二节 连接材料 41

二、普通螺栓 44

三、高强度螺栓 45

四、锚栓 47

五、圆柱头焊钉 47

第三节 高层建筑钢结构的钢材选用 47

一、钢材的选用 47

二、“高钢规程”对钢材材质要求的规定 48

一、钢材强度设计值 49

三、“钢骨规程”对钢材材质要求的规定 49

第四节 钢材及连接材料的强度计值 49

二、焊缝强度设计值 50

三、螺栓连接的强度设计值及高强度螺栓的强度值 51

参考文献 52

第三章 作用效应组合、风荷载及地震作用 53

第一节 作用效应组合 53

一、承载力极限状态的作用效应组合 53

二、结构侧移验算时的作用效应组合 54

第二节 风荷载标准值计算 54

一、“荷载规范”及“钢筋混凝土高层规程”规定的风荷载标准值计算 54

二、“高钢规程”规定的风荷载标准值计算 58

三、上海《高钢设计规定》关于风荷载的计算规定 60

四、“荷载规范”修订(征求意见稿)中关于风荷载的计算规定 63

第三节 地震作用 69

一、抗震规范及混凝土高规关于地震作用计算的规定 70

二、高钢规程关于地震作用计算的规定 77

三、“上海高钢设计规定”关于地震作用计算的规定 80

四、“抗震规范”(供试设计用稿)修订中关于地震作用计算的规定 82

参考文献 85

第四章 结构布置及结构体系 86

第一节 基本设计规定及结构布置 86

一、各类结构体系的适用高度及建筑高宽比 86

二、建筑结构的不规则性限制 87

三、结构布置的连续性规定 89

五、内筒和楼梯间及电梯间的结构布置 90

四、柱距及内外筒之间的跨度 90

六、次梁的布置 92

第二节 结构类型及结构体系的分类 93

一、各种结构类型 93

二、各种结构体系 95

第三节 钢结构的各类结构体系 97

一、框架体系 97

二、框架--支撑体系及框架-内筒体系 104

三、带伸臂桁架的框架-内筒体系 133

四、外筒体系、筒中筒体系及成束筒体系 152

五、巨型支撑外筒体系 166

六、巨型框架体系 176

第四节 钢-混凝土结构的各类结构体系 178

一、钢-混凝土结构的构成及体系类别 178

二、钢框架-混凝土内筒(或剪力墙)体系 179

三、带伸臂桁架的钢框架--混凝土内筒体系 201

四、巨柱框架--混凝土内筒体系 221

第五节 钢骨混凝土结构的各类结构体系 233

一、钢骨混凝土结构的构成及体系类别 233

二、组合式框架-混凝土内筒(或剪力墙)体系 234

三、组合式框架-钢骨混凝土内筒体系 235

四、组合式外筒体系 238

参考文献 242

一、高层建筑结构分析的基本方法 244

二、竖向荷载 244

第五章 结构内力分析与位移限值 244

第一节 结构内力分析的基本内容 244

三、风荷载 245

四、地震作用 245

五、温度应力 246

六、荷载组合 246

第二节 建立计算模型、选择计算方法及结构内力调整时需要注意的问题 247

一、建立合理的计算模型 247

八、整体稳定 247

七、侧向位移限值 247

二、平面协同与三维空间矩阵位移法 253

三、二阶段设计中的抗震验算 254

四、多遇地震作用下结构的内力调整 254

第三节 高层建筑结构分析中常用的单元 257

一、梁单元 257

二、杆单元 261

三、柱单元 262

四、薄壁柱单元 265

五、墙单元 271

一、单质点体系的计算模型 275

第四节 地震作用下的反应谱法 275

二、多质点体系的计算模型 277

三、考虑平动与扭转耦连的计算模型 279

第五节 地震作用下的时程分析法 280

一、时程分析法概述 280

二、地震波选择 281

三、弹塑性时程分析的力学模型 283

四、动力方程求解 292

第六节 高层建筑在竖向荷载作用下的施工模拟 296

第七节 温度影响 297

第八节 结构的整体稳定与P-Δ效应 299

一、结构的整体稳定 299

二、P-Δ效应的计算方法 300

第九节 高层建筑钢结构的水平位移限值 302

一、风荷载作用下的水平位移限值 302

二、地震作用下的水平位移限值 304

参考文献 304

一、梁的强度 306

第六章 钢构件承载力计算 306

第一节 梁 306

二、梁的整体稳定 307

三、梁的板件宽厚比 308

第二节 柱 309

一、轴心受压柱 309

二、框架柱 312

第三节 中心支撑 315

一、中心支撑类型 315

二、支撑杆件长细比 316

三、支撑杆件板件宽厚比 317

四、支撑杆件的内力 317

五、支撑杆件受压承载力验算 318

第四节 偏心支撑 319

一、偏心支撑的基本性能 319

二、耗能梁段的设计 320

三、支撑斜杆的设计 321

一、钢板剪力墙 322

第五节 其他抗侧力构件 322

四、设有偏心支撑的框架柱 322

二、内藏钢板支撑剪力墙 324

三、带竖缝混凝土剪力墙 326

参考文献 329

第七章 钢结构节点设计 330

第一节 节点设计的基本原则 330

第二节 节点的抗震设计 330

一、节点连接的最大承载力 331

三、受弯构件侧向支承要求 333

二、构件塑性区的局部稳定 333

第三节 连接 334

一、焊接 334

二、高强度螺栓连接 335

三、栓焊混合连接 336

四、连接的最大承载力 337

第四节 梁与柱的连接 338

一、梁-柱的刚性连接 338

二、梁-柱由T形连接件连接 346

三、梁-柱的端板连接 347

四、梁-柱的柔性连接 348

第五节 柱与柱的连接 349

一、柱的形式 349

二、柱的承压接头 350

三、按抗震设计的柱-柱接头 350

第六节 梁与梁的连接 352

一、主梁与主梁的连接 352

四、柱的变截面连接 352

二、次梁与主梁的连接 353

三、主梁的侧向隅撑 354

四、梁腹板开孔的补强 354

第七节 钢柱脚的设计 355

一、埋入式柱脚 356

二、外包式柱脚 357

三、外露式柱脚 358

二、偏心支撑 359

一、中心支撑 359

第八节 抗侧力构件与框架的连接 359

三、抗震剪力墙板 361

第九节 钢构件与混凝土结构连接 362

参考文献 363

第八章 结合楼盖设计 365

第一节 组合楼板与非组合楼板设计 365

一、组合楼板与非组合楼板的应用特点 365

二、压型钢板与栓钉的强度设计值和板型选用 367

三、压型钢板在施工阶段的受弯承载力及挠度计算 370

四、压型钢板组合楼板的承载力计算 371

五、组合楼板的挠度、裂缝及自振频率验算 373

六、组合楼板的构造要求 375

第二节 组合梁设计 376

一、组合梁的特点及类型 377

二、组合梁的基本设计原则 378

三、简支组合梁设计 381

四、连续组合梁设计 389

一、蜂窝形钢梁及组合梁的形成及特点 391

第三节 蜂窝形钢梁及组合梁设计 391

二、简支蜂窝形钢梁设计 392

三、简支蜂窝形组合梁设计 393

参考文献 395

第九章 钢骨混凝土构件设计与计算 396

第一节 钢骨混凝土结构概述 396

一、钢骨混凝土结构与组合结构 396

二、钢骨混凝土结构的特点 397

三、钢骨混凝土构件的力学特性与计算的基本原则 398

第二节 钢骨混凝土梁 399

一、钢骨混凝土梁正截面承载力 399

二、钢骨混凝土梁斜截面承载力 404

三、梁上开洞与补强 408

四、钢骨混凝土受弯构件的变形和裂缝宽度计算 410

第三节 钢骨混凝土柱 413

一、骨混凝土柱正截面的受力性能与破坏形态 413

二、钢骨混凝土柱正截面承载力计算 415

三、斜截面的破坏形态 426

四、钢骨混凝土柱斜截面承载力计算 428

五、钢骨混凝土柱截面限值 429

第四节 钢骨混凝土剪力墙 431

一、有边框与无边框钢骨混凝土剪力墙 431

二、钢骨混凝土剪力墙正截面承载力计算 432

三、钢骨混凝土剪力墙斜截面承载力计算 433

第五节 钢骨混凝土框架梁柱节点 437

一、框架梁柱节点的受力性能与破坏形态 437

二、影响钢骨混凝土框架梁柱节点承载力的主要因素 438

三、框架梁柱节点抗剪强度验算 440

四、框架梁柱节点核心区内力的传递 442

第六节 钢骨混凝土柱脚 446

一、柱脚的分类与主要力学特性 446

二、非埋入式柱脚 448

三、埋入式柱脚 450

第七节 钢骨的拼接 455

一、钢骨拼接的基本要求 455

二、钢骨拼接处的内力计算 456

三、钢骨拼接处的补强 461

第八节 钢骨混凝土构件的构造要求 466

一、一般构造要求 466

二、梁 468

三、柱 469

四、剪力墙 470

五、框架梁柱节点 472

七、梁与墙的连接 475

六、柱与柱的连接 475

八、柱脚 477

九、钢骨拼接 479

参考文献 479

第十章 钢结构制作及安装 481

第一节 制作 481

一、材料 481

二、钢构件加工 484

三、构件验收 486

二、安装和校正 489

第二节 安装 489

一、一般规定 489

三、连接和固定 490

四、安装验收 491

参考文献 493

第十一章 钢结构防锈及防火 494

第一节 钢结构防锈 494

一、钢材表面处理 494

三、涂料品种的选用 495

二、除锈等级的确定 495

四、涂层结构和厚度 496

第二节 钢结构防火 496

一、钢结构在高温下的性能 497

二、建筑构件的耐火极限 497

三、建筑钢构件的防火措施 498

参考文献 503

一、设计图纸的组成 504

第二节 高层建筑钢结构设计图的编制方法 504

第一节 钢结构施工图的编制阶段 504

第十二章 钢结构设计图的编制 504

二、设计总说明 505

三、结构布置图 507

四、构件截面表 507

五、标准焊缝详图 508

六、标准节点 510

七、钢材订货表 510

参考文献 511

附录一 国标及国内已生产的H型钢 512

附录二 治标规定的焊接H型钢 521

附录三 日本及美国标准规定的H型钢 526

附录四 高强度螺栓及圆柱头焊钉 543

附录五 一个摩擦型高强度螺栓的承载力设计值 549

附录六 手工电弧焊焊接接头基本型式与尺寸 551

附录七 埋弧焊焊接接头基本型式与尺寸 556

附录八 钢构件防火保护层厚度的计算 560