【上海大學(xué)】鋼框架-鋼筋混凝土核心筒（共51頁）

1、高等鋼結(jié)構(gòu)課程報(bào)告報(bào)告人： 王 峰鋼框架-混凝土核心筒結(jié)構(gòu)報(bào)告內(nèi)容一、高層鋼結(jié)構(gòu)的發(fā)展概況二、高層鋼結(jié)構(gòu)的優(yōu)缺點(diǎn)三、鋼框架-混凝土核心筒結(jié)構(gòu)一、高層鋼結(jié)構(gòu)的發(fā)展1）國外的發(fā)展形成期 西方工業(yè)革命時(shí)期，鐵鋼開始用于建筑1872年法國巴黎Menier巧克力廠采用了鋼框架結(jié)構(gòu) 20世紀(jì)初，技術(shù)進(jìn)步加速，電梯技術(shù)的完善。 1931年紐約建成381m(102層)的帝國大廈，鋼框架結(jié)構(gòu)，206Kg/m2, 雄踞世界第一高40多年。Empire state building美國哥倫比亞大廈臺灣101大樓馬來西亞雙子塔德國寶馬總部大樓解放前高層鋼結(jié)構(gòu)建筑甚少，最高的是1934年在上海建成的上海國際飯店，22層

2、，高82.5米。中國大陸自20世紀(jì)80年代中期起步修建高層鋼結(jié)構(gòu)，先后在上海、北京、深圳、廣州、大連、廈門等地建造了數(shù)十幢高層鋼結(jié)構(gòu)建筑。21世紀(jì)以來超高層建筑大多采用剛框架-混凝土核心筒體系。2）國內(nèi)的發(fā)展混凝土核心筒:鋼巨型外伸桁架,鋼骨混凝土巨型柱上海金茂大廈環(huán)球金融中心由日本森海外株式會社主導(dǎo)興建，總造價(jià)1050億日元。地上101層、底下3層。位于陸家嘴金融貿(mào)易區(qū)，建筑總面積38.1萬平方米。高度達(dá)492米，總用鋼量5.23萬噸，鋼框架-混凝土核心筒結(jié)構(gòu)。上海中心深圳平安金融中心二、高層鋼結(jié)構(gòu)的優(yōu)缺點(diǎn) 優(yōu)點(diǎn) 承載能力高，自重輕，與鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)相比要輕 30-50，結(jié)構(gòu)所占面積和空間小

3、，另外鋼結(jié)構(gòu)斷面小，與鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)相比可增加建筑有效面積8左右，抗震性能好，工廠化程度高，建設(shè)周期短，鋼材可回收，對環(huán)境污染小。 缺點(diǎn) 鋼材的抗火性能差，用鋼量稍大，造價(jià)偏高。剛框架-鋼筋混凝土核心筒結(jié)構(gòu)有雙重體系和單重體系之分，取決于框架部分的剪力分擔(dān)率。二者有不同的設(shè)計(jì)要求，適用范圍，最大適用高度和抗震設(shè)計(jì)等級，設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)分別符合有關(guān)規(guī)定。 三、高層民用建筑鋼結(jié)構(gòu)技術(shù)規(guī)程9.1 總則9.1.2第九章 鋼框架鋼筋混凝土核心筒結(jié)構(gòu)剛框架鋼筋混凝土核心筒結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)，應(yīng)祖訓(xùn)現(xiàn)行國家標(biāo)準(zhǔn)建設(shè)抗震設(shè)計(jì)規(guī)范GB50011的有關(guān)規(guī)定。 9.1.1剛框架-鋼筋混凝土核心筒結(jié)構(gòu)有不同的形式，其框架部分除采用鋼

4、框架外，必要時(shí)也可采用鋼管混凝土柱（或鋼骨混凝土柱）和鋼梁的組合框架；鋼框架必要時(shí)可下部樓層用鋼骨混凝土柱和上部樓層用鋼柱，混凝土核心筒必要時(shí)可作為鋼骨混凝土結(jié)構(gòu)。此外，周邊鋼框架必要時(shí)可設(shè)置鋼支撐加強(qiáng)，使鋼框架成為具有較高側(cè)向承載力的支撐框架。9.1.39.1 總則大連遠(yuǎn)洋大廈中間核心筒混凝土墻中設(shè)鋼骨架；為了使鋼框架在剛度上有較好的過渡，減少主要承重構(gòu)件對整體及構(gòu)件本身剛度突變的影響，外框9層以下為鋼骨混凝土柱，9層以上為箱型鋼柱；6層以下為混凝土梁，7層以上為鋼梁，鋼梁為焊接H型鋼。大連遠(yuǎn)洋大廈鋼框架-鋼筋混凝土核心筒結(jié)構(gòu)為雙重體系時(shí)，其最大適用高度不宜超過現(xiàn)行國家規(guī)范建筑結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計(jì)規(guī)

5、范GB50011 對鋼筋混凝土框架-核心筒（抗震墻）結(jié)構(gòu)最大適用高度和鋼框架-支撐結(jié)構(gòu)最大適用高度二者的平均值。單重體系時(shí)，不宜超過GB50011對抗震墻結(jié)構(gòu)規(guī)定的最大適用高度。9.1.49.1 總則鋼框架-鋼筋混凝土核心筒結(jié)構(gòu)的抗震設(shè)計(jì)等級，鋼框架部分和混凝土核心筒部分應(yīng)分別符合現(xiàn)行國家標(biāo)準(zhǔn)建筑抗震設(shè)計(jì)規(guī)范 GB50011的表6.1.2和表8.1.3的規(guī)定?？蚣芟虏坎捎娩摴腔炷林喜坎捎娩撝鶗r(shí)，應(yīng)設(shè)置過渡層防止剛度突變。過渡層的柱剛度宜為上下樓層柱剛度之和的一半。9.1.59.1.69.1 總則鋼框架鋼筋混凝土核心筒結(jié)構(gòu)宜作為雙重體系。鋼框架部分按剛度分配的最大樓層地震剪力，不應(yīng)小于結(jié)構(gòu)總

6、剪力的10%；框架部分按剛度分配計(jì)算得到的地震層剪力應(yīng)乘以的增大系數(shù)，達(dá)到不小于結(jié)構(gòu)底部地震剪力的20%和最大樓層剪力1.5倍二者較小值，且不小于結(jié)構(gòu)底部地震剪力的15%。9.2.19.2 雙重體系和單重體系【說明】在地震作用下，由于鋼筋混凝土核心筒側(cè)向剛度較鋼框架大很多，因而承擔(dān)了絕大部分地震力。但鋼筋混凝土剪力墻的彈性極限變形很小，約為1/3000，在達(dá)到極限變形時(shí)，鋼筋混凝土剪力墻已開裂，而此時(shí)鋼框架尚處于彈性階段，地震作用在剪力墻和鋼框架之間會實(shí)行再分配，鋼框架承受的地震力會增加，而且鋼鋼架是重要構(gòu)件，它的破壞和豎向承載力的降低，將危及房屋的安全，因而有必要對鋼框架承受的地震力作更嚴(yán)格

7、的要求，使其能適應(yīng)強(qiáng)震時(shí)的大變形且保有一定的安全度。9.2 雙重體系和單重體系當(dāng)鋼框架部分按剛度計(jì)算分配的最大樓層地震剪力小于10%時(shí)，鋼框架-鋼筋混凝土核心筒為單重體系。單重體系的混凝土核心筒的墻體應(yīng)承擔(dān)100%的結(jié)構(gòu)總剪力，鋼框架部分按剛度計(jì)算分配的剪力不宜小于結(jié)構(gòu)總剪力的4%。9.2.29.2 雙重體系和單重體系【說明】非雙重體系的結(jié)構(gòu)在美國稱為房屋框架，是廣泛采用的結(jié)構(gòu)形式之一，有施工方便的優(yōu)點(diǎn)，我國有廣大的非地震區(qū)和6度設(shè)防區(qū)，而鋼框架-鋼筋混凝土核心筒結(jié)構(gòu)是目前應(yīng)用較多的一種結(jié)構(gòu)形式，對100m以下高度的房屋可適當(dāng)降低設(shè)計(jì)要求，但此時(shí)框架部分仍宜用一定的承載儲備。9.2 雙重體系和

8、單重體系 鋼框架-混凝土核心筒結(jié)構(gòu)雙重體系設(shè)計(jì)時(shí)，可采取下列一項(xiàng)或多項(xiàng)措施，以提高鋼框架的剪力分擔(dān)率：1 框架柱的間距不宜過大，混凝土核心筒尺寸應(yīng)合理2 采用鋼骨混凝土或鋼管混凝土柱的組合框架；3 周邊被剛框架用支撐加強(qiáng)?！菊f明】為了滿足雙重體系的設(shè)計(jì)要求，鋼框架的柱距不宜過大。設(shè)計(jì)表明，當(dāng)框架柱距不大于6m左右時(shí)，雙重體系要求不難滿足。9.2.39.2 雙重體系和單重體系鋼框架-鋼筋混凝土核心筒結(jié)構(gòu)建筑平面的外形宜簡單規(guī)則，宜采用方形、矩形等規(guī)則對稱平面，并盡量使結(jié)構(gòu)的抗側(cè)力中心與水平合力中心重合。建筑的開間、進(jìn)深宜統(tǒng)一。鋼框架-鋼筋混凝土核心筒結(jié)構(gòu)，當(dāng)高度超過150m時(shí)，宜設(shè)置伸臂桁架，必

9、要時(shí)尚可在周邊框架角部設(shè)置巨形SRC柱，與伸臂桁架相連。9.3.19.3.29.3 結(jié)構(gòu)布置【說明】對于高度較大的超高層建筑，周邊鋼架增設(shè)巨形柱時(shí)提高框架部分剪力擔(dān)率的有效方法。通過與伸臂架相連，能有效地提高部分的剪力分擔(dān)率。9.3 結(jié)構(gòu)布置鋼框架-鋼筋混凝土核心筒結(jié)構(gòu)設(shè)置地下室時(shí)，框架柱應(yīng)至少延伸至地下室一層，框架柱豎向荷載應(yīng)直接傳至基礎(chǔ)。剛框架部分采用支撐時(shí)，二級及以上抗震等級宜采用偏心支撐和耗能支撐。支撐在豎向應(yīng)連續(xù)布置，在地下部分應(yīng)延伸至基礎(chǔ)。9.3.3偏心支撐9.3 結(jié)構(gòu)布置鋼框架-鋼筋混凝土核心筒結(jié)構(gòu)中，混凝土核心筒為主要抗側(cè)力結(jié)構(gòu)，應(yīng)根據(jù)具體情況采取有效措施，保證核心筒的延性。鋼

10、框架-鋼筋混凝土核心筒結(jié)構(gòu)的樓蓋，應(yīng)具有良好的剛度和整體性?？缍却蟮臉敲媪翰灰酥С性诤诵耐策B梁上。9.3.39.3.49.3 結(jié)構(gòu)布置高層建筑剛框架-鋼筋混凝土核心筒結(jié)構(gòu)在風(fēng)荷載和多遇地震作用下的內(nèi)力和位移應(yīng)按彈性方法計(jì)算。鋼框架-鋼筋混凝土核心筒結(jié)構(gòu)彈性分析的荷載和荷載效應(yīng)組合，應(yīng)按下列規(guī)定執(zhí)行:1、豎向荷載應(yīng)按現(xiàn)行國家標(biāo)準(zhǔn)建筑結(jié)構(gòu)荷載規(guī)范GB50009規(guī)定取值。當(dāng)樓面活荷載大于4KN/m2時(shí)應(yīng)考慮其不利分布。9.4.19.4.29.4 結(jié)構(gòu)分析和計(jì)算2 風(fēng)荷載應(yīng)按現(xiàn)行國家標(biāo)準(zhǔn)建筑結(jié)構(gòu)荷載規(guī)定GB50009規(guī)定采用。對于特別重要的，承載力計(jì)算時(shí)基本風(fēng)壓應(yīng)按100年重現(xiàn)期的風(fēng)壓值采用；位移計(jì)算

11、時(shí)，基本風(fēng)壓可按50年重現(xiàn)期的風(fēng)壓值采用。9.4 結(jié)構(gòu)分析和計(jì)算3 當(dāng)房屋高度大于200m時(shí)，或當(dāng)房屋高度大于150m且有下列情況之一時(shí)，宜進(jìn)行風(fēng)洞實(shí)驗(yàn)；1）平面形狀不規(guī)則或立面形狀復(fù)雜；2）立面開洞或連體建筑；3）周圍地形和環(huán)境復(fù)雜；4）當(dāng)多棟建筑間距較近，又沒有可提供參考的類似資料以了解其群體效應(yīng)的互相影響。4 在單向地震作用下應(yīng)考慮偶然偏心的影響，每層樓面質(zhì)心沿垂直于地震作用方向的附加偏心距可按下式計(jì)算:式中 第i層質(zhì)心偏心距，各樓偏移方向相同； 第i層垂直于地震作用方向的建筑物總長度。9.4 結(jié)構(gòu)分析和計(jì)算鋼框架鋼筋混凝土核心筒結(jié)構(gòu)抗震計(jì)算時(shí)，機(jī)構(gòu)的阻尼比不應(yīng)大于0.045，也可按鋼筋

12、混凝土核心筒體（墻體）部分和鋼框架部分在結(jié)構(gòu)總變形中所占的比例折算為等效阻尼比。鋼框架-鋼筋混凝土核心筒結(jié)構(gòu)在地震作用下的內(nèi)力和位移計(jì)算所采用的結(jié)構(gòu)自振周期，應(yīng)考慮非結(jié)構(gòu)構(gòu)件的影響予以修正。修正時(shí)要考慮非結(jié)構(gòu)構(gòu)件的材料、數(shù)量及其與主題結(jié)構(gòu)的連接方式，修正系數(shù)可取0.81.0.9.4.49.4.39.4 結(jié)構(gòu)分析和計(jì)算在行進(jìn)彈性階段的結(jié)構(gòu)整體內(nèi)力和變形分析時(shí)，鋼骨混凝土構(gòu)件及鋼管混凝土柱的剛度可按下列方法確定；1 鋼骨混凝土梁，柱及鋼管混凝土柱截面的軸向剛度、抗彎度和抗剪剛度，可采取鋼骨或鋼管部分的剛度與鋼筋混凝土部分的剛度之和，即： 9.4.59.4 結(jié)構(gòu)分析和計(jì)算 鋼筋混凝土部分的軸向剛度；

13、 鋼骨（或鋼管）部分的軸向剛度； 鋼筋混凝土部分的抗彎剛度； 鋼骨（或鋼管）部分的抗彎剛度； 鋼筋混凝土部分的抗剪剛度，只計(jì)入與受 力方向平行的腹板部分面積； 鋼骨（或鋼管）部分的抗剪剛度，只計(jì)入 腹板部分面積。式中：9.4 結(jié)構(gòu)分析和計(jì)算2 無端柱鋼骨混凝土剪力墻可按相同截面的鋼筋混凝土剪力墻計(jì)算軸向、抗彎、抗剪剛度。有端柱鋼骨混凝土剪力墻，可按工形截面混凝土墻計(jì)算軸向和抗彎剛度，端柱中的鋼骨可折算為等效混凝土面積后，計(jì)入工形截面的翼緣面積。墻的抗剪剛度可只計(jì)入腹板混凝土面積。9.4 結(jié)構(gòu)分析和計(jì)算3 考慮混凝土的開裂及徐變影響時(shí)，以及對于結(jié)構(gòu)受力較大部分，在進(jìn)行結(jié)構(gòu)變形計(jì)算時(shí)，宜適當(dāng)降低鋼

14、筋混凝土部分的抗彎剛度，降低系數(shù)可取0.60.8，但不得小于相同截面尺寸的鋼筋混凝土的抗彎剛度。 9.4 結(jié)構(gòu)分析和計(jì)算9.4.6當(dāng)沒有地下室或地下室頂板處不能作為嵌固端，而鋼柱又采用埋入式柱腳時(shí)，鋼柱的嵌固端取在基礎(chǔ)定面向下1.5倍柱截面高度處。高度超過100m的鋼框架鋼筋混凝土核心筒結(jié)構(gòu)，宜進(jìn)行模擬施工過程計(jì)算。當(dāng)部分結(jié)構(gòu)先施工時(shí)，應(yīng)考慮其獨(dú)立承受外部荷載的能力并確保其穩(wěn)定，或視其承載能力確定允許現(xiàn)行施工的樓層數(shù)。9.4.79.4 結(jié)構(gòu)分析和計(jì)算高度超過100m的鋼框架-鋼筋混凝土核心筒結(jié)構(gòu)，宜進(jìn)考慮混凝土后期徐變、收縮和不同材料構(gòu)件壓縮變形差的影響，并應(yīng)采取相應(yīng)措施進(jìn)行措施進(jìn)行調(diào)整。9.

15、4.8【說明】超高層鋼框架-鋼筋混凝土核心筒結(jié)構(gòu)安裝時(shí)，應(yīng)對每節(jié)鋼柱上端標(biāo)高進(jìn)行調(diào)整，可采用設(shè)置填片或調(diào)整焊縫高度的方法，其數(shù)值可參考中國工程建設(shè)協(xié)會標(biāo)準(zhǔn)高層建筑鋼-混凝土混合結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)程CECS230:2008第9章的條文說明。 9.4 結(jié)構(gòu)分析和計(jì)算9.5 構(gòu)件設(shè)計(jì)二級及以上的鋼框架梁柱連接，應(yīng)采用考慮塑性鉸外移的加強(qiáng)型連接。加強(qiáng)型連接可采用梁翼局部加寬式、翼緣板式、蓋板等形式。采用鋼骨混凝土柱和鋼梁組成的框架時(shí)，柱骨與鋼梁咋受彎平面的剛度比，宜符合傳力要求。9.5.19.5.2圓形鋼管混凝土柱和矩形鋼管混凝土柱的軸向受壓承載力應(yīng)符合下列規(guī)定：無地震作用組合時(shí) CFT柱條文需與新規(guī)程核對有

16、地震作用組合時(shí) 9.5 構(gòu)件設(shè)計(jì)9.5.3式中：N 軸壓力設(shè)計(jì)值； 鋼管混凝土柱的軸向受壓承載力； 軸向受壓承載力抗震調(diào)整系數(shù)，取0.8【說明】建筑抗震設(shè)計(jì)規(guī)范規(guī)定，承載力抗震調(diào)整系數(shù)對混凝土柱，當(dāng)軸壓比小于0.15時(shí)為0.75，軸壓比不小于0.75時(shí)為0.80；對鋼柱當(dāng)強(qiáng)度破壞時(shí)為0.75，屈曲失穩(wěn)時(shí)為0.80.鋼管混凝土柱以前對此未作出規(guī)定，據(jù)此，建議對鋼管混凝土柱取0.80. 9.5 構(gòu)件設(shè)計(jì)圓形鋼管混凝土柱的軸向受壓承載力應(yīng)按下公式計(jì)算：當(dāng) 時(shí)當(dāng) 時(shí)9.5 構(gòu)件設(shè)計(jì)9.5.4式中：鋼管混凝土短柱的軸心受壓承載力鋼管混凝土套箍系數(shù)與混凝土強(qiáng)度等級有關(guān)的系數(shù)，混凝土強(qiáng)度等級不大于C50時(shí)可

17、取2.00，混凝土強(qiáng)度等于大于C50時(shí)可取1.80；與混凝土強(qiáng)度等級有關(guān)的系數(shù)，混凝土強(qiáng)度等級不大于C50可取1.00，混凝土強(qiáng)度等于大于C50時(shí)可取1.56.鋼管材料的抗拉、抗壓強(qiáng)度設(shè)計(jì)值；鋼管內(nèi)混凝土的軸心抗壓強(qiáng)度設(shè)計(jì)值；鋼管的橫截面面積；鋼管內(nèi)混凝土的橫截面的面積； 9.5 構(gòu)件設(shè)計(jì)考慮長細(xì)比影響的軸必受承載力折減系數(shù)，按表9.5.4采用；表9.5.4 圓形鋼管混凝土柱考慮長細(xì)比影響的軸心受壓承載力折減系數(shù)8.510.5121415.51719201.000.980.950.920.870.810.750.700.689.5 構(gòu)件設(shè)計(jì)當(dāng) 時(shí)考慮偏心影響的軸心受壓承載力減折系數(shù)， 按9.5

18、.5條的規(guī)定計(jì)算。當(dāng) 時(shí)式中： 偏心距； 鋼管內(nèi)橫截面的半徑； 柱端彎矩設(shè)計(jì)值得較大者 柱軸壓力設(shè)計(jì)值9.5.59.5 構(gòu)件設(shè)計(jì)圓形鋼管混凝土柱的受剪承載力應(yīng)符合下列規(guī)定：無地震作用組合時(shí) ：有地震作用組合時(shí) ：式中：剪力設(shè)計(jì)值；鋼管混凝土柱的受剪承載力；受剪承載力抗震調(diào)整系數(shù)，取0.8.9.5 構(gòu)件設(shè)計(jì)9.5.69.6 連接計(jì)算和構(gòu)造措施樓面梁與鋼框架柱可采用剛性連接，與混凝土核心筒體應(yīng)采用鉸連接。混凝土墻體與鋼梁連接部位宜設(shè)置構(gòu)造型鋼。構(gòu)造型鋼應(yīng)通長設(shè)置，不計(jì)入剪力墻承載力計(jì)算。當(dāng)墻體為鋼骨混凝土墻時(shí)，墻的鋼骨可兼做構(gòu)造型鋼。樓面梁與構(gòu)造型鋼或鋼骨柱的連接應(yīng)采用鉸接。9.6.19.6 連接

19、計(jì)算和構(gòu)造措施9.6.21、柱鋼骨應(yīng)采用實(shí)腹式，不得采用空腹式。 中間柱鋼骨宜采用十字形，角柱和邊柱 宜采用L行和T行；2、柱主筋宜在鋼骨四角通過，避免在鋼骨 上穿孔。3、邊柱的外側(cè)面和梁的外側(cè)面位于同一平 面時(shí)，應(yīng)考慮偏心影響，對柱進(jìn)行有限 元分析。剛骨混凝土構(gòu)件應(yīng)符合下列構(gòu)造措施： 9.6 連接計(jì)算和構(gòu)造措施9.6.3對鋼框架-鋼筋混凝土核心筒結(jié)構(gòu)，伸臂桁架的構(gòu)造要求如下: 1 、伸臂桁架宜貫穿混凝土核心筒，并宜在與伸臂桁架連接部位的混凝土墻內(nèi)設(shè)置豎向鋼骨。伸臂桁架的上、下弦與框架可以采用鉸接連接，但也宜在柱內(nèi)設(shè)置鋼骨。 2 、 加強(qiáng)層及其上下各一層的外框架，當(dāng)采用鋼骨混凝土柱時(shí)，應(yīng)沿柱全高加密箍筋；鋼柱的板件厚度比限值應(yīng)按設(shè)防烈度提高一度的要求確定。9.6 連接計(jì)算和構(gòu)造措施9.6.33 、應(yīng)適當(dāng)增強(qiáng)加強(qiáng)層上、下板的剛度，樓板厚度不宜小于150mm，且不宜開較大洞口，樓板混凝土強(qiáng)度等級不宜小于C30，且應(yīng)配置雙向雙排鋼筋。 采用壓型鋼板組合樓板的組合梁設(shè)計(jì)，宜符合下列要求： 1、 組合梁不適用于