鋼框架-鋼筋混凝土核心筒課件

1、高等鋼結(jié)構(gòu)課程報告報告人： 王 峰鋼框架-混凝土核心筒結(jié)構(gòu)報告內(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世紀初，技術(shù)進步加速，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環(huán)球金融中心由日本森海外株式會社主導興建，總造價1050億日元。地上101層

2、、底下3層。位于陸家嘴金融貿(mào)易區(qū)，建筑總面積萬平方米。高度達492米，總用鋼量萬噸，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 優(yōu)點 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，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 鋼材的抗火性能差，用鋼量稍大，造價偏高。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率。二者有不同的設(shè)計要求，適用范圍，最大適用高度和抗震設(shè)計等級，設(shè)計時應(yīng)分別符合有關(guān)規(guī)定。 三、高層民

3、用建筑鋼結(jié)構(gòu)技術(shù)規(guī)程 總則第九章 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，應(yīng)祖訓現(xiàn)行國家標準建設(shè)抗震設(shè)計規(guī)范GB50011的有關(guān)規(guī)定。 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框架外，必要時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可作為鋼骨混凝土結(jié)構(gòu)。此外，周邊鋼框架必要時可設(shè)置鋼支撐加強，使鋼框架成為具有較高側(cè)向承載力的支撐框架。9.1 總則大連遠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

4、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。大連遠洋大廈鋼框架-鋼筋混凝土核心筒結(jié)構(gòu)為雙重體系時，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)計規(guī)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，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 總則鋼框架-鋼筋混凝土核心筒結(jié)構(gòu)的抗震設(shè)計等級，鋼框架部分和混凝土核心筒部分應(yīng)分別符合現(xiàn)行國家標準建筑抗震設(shè)計規(guī)范 GB50011的表和表的規(guī)定?？蚣芟虏坎捎娩摴腔炷林喜坎捎娩撝鶗r，應(yīng)設(shè)置過渡層防止剛度突

5、變。過渡層的柱剛度宜為上下樓層柱剛度之和的一半。9.1 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)總剪力的10%；框架部分按剛度分配計算得到的地震層剪力應(yīng)乘以的增大系數(shù)，達到不小于結(jié)構(gòu)底部地震剪力的20%和最大樓層剪力倍二者較小值，且不小于結(jié)構(gòu)底部地震剪力的15%。9.2 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，在達到極限變形時，鋼筋混凝土剪力墻已開裂，而此時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行

6、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格的要求，使其能適應(yīng)強震時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鋼框架部分按剛度計算分配的最大樓層地震剪力小于10%時，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100%的結(jié)構(gòu)總剪力，鋼框架部分按剛度計算分配的剪力不宜小于結(jié)構(gòu)總剪力的4%。9.2 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，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)

7、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降低設(shè)計要求，但此時框架部分仍宜用一定的承載儲備。9.2 雙重體系和單重體系 鋼框架-混凝土核心筒結(jié)構(gòu)雙重體系設(shè)計時，可采取下列一項或多項措施，以提高鋼框架的剪力分擔率：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?！菊f明】為了滿足雙重體系的設(shè)計要求，鋼框架的柱距不宜過大。設(shè)計表明，當框架柱距不大于6m左右時，雙重體系要求不難滿足。9.2 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)

8、力中心與水平合力中心重合。建筑的開間、進深宜統(tǒng)一。鋼框架-鋼筋混凝土核心筒結(jié)構(gòu)，當高度超過150m時，宜設(shè)置伸臂桁架，必要時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 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)巨形柱時提高框架部分剪力擔率的有效方法。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，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，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)。偏心支撐9.3 結(jié)構(gòu)布置鋼框架-鋼筋混凝土核

9、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 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)行國家標準建筑結(jié)構(gòu)荷載規(guī)范GB50009規(guī)定取值。當樓面活荷載大于4KN/m2時應(yīng)考慮其不利分布。9.4 結(jié)構(gòu)分析和計算2 風荷載應(yīng)按現(xiàn)行國家標準建筑結(jié)構(gòu)荷載規(guī)定GB50009規(guī)定采用。對于特別重要的，承載力計算

10、時基本風壓應(yīng)按100年重現(xiàn)期的風壓值采用；位移計算時，基本風壓可按50年重現(xiàn)期的風壓值采用。9.4 結(jié)構(gòu)分析和計算3 當房屋高度大于200m時，或當房屋高度大于150m且有下列情況之一時，宜進行風洞實驗；1）平面形狀不規(guī)則或立面形狀復雜；2）立面開洞或連體建筑；3）周圍地形和環(huán)境復雜；4）當多棟建筑間距較近，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)分析和計算鋼框架鋼筋混凝土核心筒結(jié)構(gòu)抗震

11、計算時，機構(gòu)的阻尼比不應(yīng)大于，也可按鋼筋混凝土核心筒體（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 結(jié)構(gòu)分析和計算在行進彈性階段的結(jié)構(gòu)整體內(nèi)力和變形分析時，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 結(jié)構(gòu)分析和計算 鋼筋混凝土部分的

12、軸向剛度； 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，只計入 腹板部分面積。式中：9.4 結(jié)構(gòu)分析和計算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，計入工形截面的翼緣面積。墻的抗剪剛度可只計入腹板混凝土面積。9.4 結(jié)構(gòu)分析和計算3 考慮混凝土的開裂及徐變影響時，以及對于結(jié)構(gòu)受力較大部分，在進行結(jié)構(gòu)變形計算時，宜

13、適當降低鋼筋混凝土部分的抗彎剛度，降低系數(shù)可取，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)分析和計算當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，鋼柱的嵌固端取在基礎(chǔ)定面向下倍柱截面高度處。高度超過100m的鋼框架鋼筋混凝土核心筒結(jié)構(gòu)，宜進行模擬施工過程計算。當部分結(jié)構(gòu)先施工時，應(yīng)考慮其獨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 結(jié)構(gòu)分析和計算高度超過100m的鋼框架-鋼筋混凝土核心筒結(jié)構(gòu)，宜進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)措施進行措施進行調(diào)整?！菊f明】超高層鋼框架-鋼筋混凝土

14、核心筒結(jié)構(gòu)安裝時，應(yīng)對每節(jié)鋼柱上端標高進行調(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)會標準高層建筑鋼-混凝土混合結(jié)構(gòu)設(shè)計規(guī)程CECS230:2008第9章的條文說明。 9.4 結(jié)構(gòu)分析和計算9.5 構(gòu)件設(shè)計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型連接。加強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，柱骨與鋼梁咋受彎平面的剛度比，宜符合傳力要求。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 CFT柱條文需與新規(guī)程核對有地震作用組合時 9.5 構(gòu)件設(shè)計式中：N 軸壓力設(shè)計值；

15、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【說明】建筑抗震設(shè)計規(guī)范規(guī)定，承載力抗震調(diào)整系數(shù)對混凝土柱，當軸壓比小于時為，軸壓比不小于時為；對鋼柱當強度破壞時為，屈曲失穩(wěn)時為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)計圓形鋼管混凝土柱的軸向受壓承載力應(yīng)按下公式計算：當 時當 時9.5 構(gòu)件設(shè)計式中：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)與混凝土強度等級有關(guān)的系數(shù)，混凝土強度等級不大于C50時可取，混凝土強度等于大于C50時可??；與混凝土強度等級有關(guān)的系數(shù)，混凝土強度等級不大于C50可取，混凝土強度等于大于C50時可

16、取1.56.鋼管材料的抗拉、抗壓強度設(shè)計值；鋼管內(nèi)混凝土的軸心抗壓強度設(shè)計值；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)計考慮長細比影響的軸必受承載力折減系數(shù)，按表采用；表9.5.4 圓形鋼管混凝土柱考慮長細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)計當 時考慮偏心影響的軸心受壓承載力減折系數(shù)， 按條的規(guī)定計算。當 時式中： 偏心距； 鋼管內(nèi)橫截面的半徑； 柱端彎矩設(shè)計值得較大者 柱軸壓力設(shè)計值9.5 構(gòu)件設(shè)計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

17、作用組合時 ：有地震作用組合時 ：式中：剪力設(shè)計值；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9.6 連接計算和構(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?；炷翂w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，不計入剪力墻承載力計算。當墻體為鋼骨混凝土墻時，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 連接計算和構(gòu)造措施1、柱鋼骨應(yīng)采用實腹式，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

18、面時，應(yīng)考慮偏心影響，對柱進行有限 元分析。剛骨混凝土構(gòu)件應(yīng)符合下列構(gòu)造措施： 9.6 連接計算和構(gòu)造措施對鋼框架-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 、 加強層及其上下各一層的外框架，當采用鋼骨混凝土柱時，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 連接計算和構(gòu)造措施3 、應(yīng)適當增強加強層上、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，宜符合下列要求： 1、 組合梁不適用于承受多次反復荷載作用或