高楼钢结构抗风设计-高楼钢结构体系与工程实例

1.杆件长细比

（1）框架柱钢框架柱的长细比λ不应大于，其中，f_ay为钢材的屈服强度。

（2）框架梁

1）为充分发挥钢梁的最大承载力，通常是通过刚性楼板或侧向支撑系统来保证梁的整体稳定性。

2）钢框架梁的端部以及梁的集中荷载作用点等可能出现塑性铰的部位，梁的受压翼缘应设置侧向支承。

图1-1 钢构件的杆件截面

a）工字钢 b）H型钢 c）圆钢管 d）矩形钢管 e）十字形截面

3）钢框架梁在相邻两个侧向支承点之间的杆件侧向长细比λ_y应符合GB 50017—2003《钢结构设计规范》第9章关于塑性设计的有关规定，且应符合表1-1的要求。

表1-1 钢梁的容许侧向长细比λy

2.板件宽厚比

（1）框架柱 为防止压弯构件的局部失稳，板件的宽厚比应满足下列要求。

1）圆管截面（图1-2a）圆管截面的受压构件，其外直径与壁厚之比不应超过100·（235/f_ay）。

2）H形截面（图1-2b）

①框架柱的翼缘板，自由外伸宽度b₁与其厚度t_f（图1-2b）之比，应满足下列要求：

一般情况

当强度和稳定计算中取γ_x＝1.0时

注：表中λ_y——钢梁在弯矩作用平面外的长细比，λ_y＝l₁/i_y；

l₁——钢梁相邻侧向支承点之间的距离；

i_y——钢梁截面对y-y轴的回转半径；

M₁——与塑性铰相距为l₁的侧向支承点处的弯矩；当长度l₁范围内为同向曲率时，M₁/（W_pxf）为正；当为反向曲率时，M₁/（W_pxf）为负；

W_px——钢梁对x轴的塑性截面模量（抵抗矩）；

f_ay、f——钢材的屈服强度和抗拉强度设计值。

上式中，翼缘板自由外伸宽度b₁的取值，对焊接构件，取腹板边至翼缘板边缘的距离；对轧制构件，取内圆弧起点至翼缘板边缘的距离。

②H形截面压弯构件的腹板，依其应力差值α₀的大小，腹板计算高度h₀与其厚度t_w（图1-2b）之比，应符合下列公式要求：

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当0≤α₀≤1.6时，

当1.6≤α₀≤2.0时，

式中σ_max——腹板计算高度边缘的最大压应力，计算时不考虑构件的稳定系数和截面塑性

发展系数；

σ_min——腹板计算高度另一边缘相应的应力，压应力取正值，拉应力取负值；

λ——构件在弯矩作用平面内的长细比，当λ＜30时，取λ＝30；当λ＞100时，取λ＝100。

3）方管截面（图1-2c）

①在方形或矩形钢管截面的压弯构件中，受压翼缘的宽厚比b₀/tf（图1-2c）应不大于36，式中，f_ay为钢材的屈服强度。

②方形或矩形钢管截面压弯构件的腹板计算高度h₀与其厚度t_w（图1-2c）之比，不应超过式（1-4）或式（1-5）右侧乘以0.8之后的限值。当此值小于40时，应采用。

图1-2 钢柱的截面形状

a）圆形钢管 b）H型钢 c）矩形钢管

③大型实腹式柱，在受有较大水平力处及运送单元的端部，应设置横隔板，横隔板的间距不得大于柱截面较大宽度的9倍，且不应大于8m。

（2）框架梁 钢框架梁的板件宽厚比，随截面塑性变形发展程度的不同，而需满足不同的要求。

翼缘板自由外伸宽度b₁的取值，对焊接工字钢，取腹板边至翼缘板边缘的距离；对轧制H型钢，取腹板顶端圆弧起点至翼缘板边缘的距离。

1）工字形和箱形截面钢梁，受压翼缘的自由外伸宽度b₁与其厚度t_f（图1-3a、b）的比值b₁/t_f不应大于11。

2）工字形和箱形截面钢梁，腹板截面高度h₀与其厚度t_w的比值h₀/t_w应符合式（1-6）的要求。

式中N_b——梁的轴向力；

A——梁的截面面积；

f——钢材的抗压强度设计值；

f_ay——钢材的屈服强度。

3）箱形截面钢梁（图1-3b）受压翼缘在两腹板之间的宽度b₀与其厚度t_f的比值b₀/tf应不大于。

图1-3 钢梁的截面形状

a）工字形截面 b）箱形截面