巨型結(jié)構(gòu)知識講解

巨型結(jié)構(gòu)巨型結(jié)構(gòu)的出現(xiàn)超高層結(jié)構(gòu)發(fā)展的需要國內(nèi)、國外，高層建筑的高度大幅度增長，趨勢是越來越高，一般傳統(tǒng)的三種結(jié)構(gòu)體系框架、剪力墻、框架-剪力墻結(jié)構(gòu)體系已經(jīng)難以滿足要求，需要能適應超高、更加經(jīng)濟有效的抗風、抗震結(jié)構(gòu)體系。巨型結(jié)構(gòu)的出現(xiàn)建筑使用功能的需要一些超高層建筑設(shè)計方案中往往有內(nèi)部的共享空間，或進行豪華的建筑裝修處理，或?qū)⒋笞匀伙L光引進樓內(nèi)，需要能提供特大空間的超高層巨型結(jié)構(gòu)體系。巨型結(jié)構(gòu)的概念巨型結(jié)構(gòu)巨型結(jié)構(gòu)的概念產(chǎn)生于60年代末。它是指在一座建筑中，由幾個大型結(jié)構(gòu)單元組成主結(jié)構(gòu)，并與其它結(jié)構(gòu)單元組成的次結(jié)構(gòu)共同工作，從而獲得更大的整體穩(wěn)定性和更高的效能的高層建筑結(jié)構(gòu)。巨型結(jié)構(gòu)是兩級結(jié)構(gòu)。巨型結(jié)構(gòu)的概念主結(jié)構(gòu)由巨型柱、巨型梁、巨型支撐組成巨型柱的尺寸常超過一個普通框架的柱距，形式上可以是巨大的實腹鋼骨混凝土柱，空間格構(gòu)式桁架或筒體巨型梁采用高度在一層以上的平面或空間格構(gòu)式桁架，一般隔若干層才設(shè)置一道巨型結(jié)構(gòu)巨型結(jié)構(gòu)的概念主結(jié)構(gòu)主要承擔各樓層的重力荷載和風、地震引起的全部水平荷載。主要的抗側(cè)力構(gòu)件。巨型支撐通常有2種形式：一種是鋼構(gòu)件作為支撐與柱子用節(jié)點板相連；另一種是用混凝土或砌塊等填充物作為支撐，一般用于混凝土結(jié)構(gòu)的大型支撐框筒體系。巨型結(jié)構(gòu)巨型結(jié)構(gòu)的概念次結(jié)構(gòu)由常規(guī)結(jié)構(gòu)體系和結(jié)構(gòu)構(gòu)件組成。從屬結(jié)構(gòu)，每隔數(shù)層分為一組，支承于主體結(jié)構(gòu)的大梁上，或懸掛于大梁之下。主要承擔豎向荷載，并負責將力傳給主結(jié)構(gòu)；它對抗側(cè)力的貢獻很小，僅起輔助作用和大震下的耗能作用。巨型結(jié)構(gòu)分類巨型結(jié)構(gòu)體系一般可按其主要抗側(cè)力體系的不同而分類巨型框架結(jié)構(gòu)巨型支撐結(jié)構(gòu)巨型框架結(jié)構(gòu)巨型支撐結(jié)構(gòu)巨型框架結(jié)構(gòu)巨型框架結(jié)構(gòu)又被稱為主次框架結(jié)構(gòu)體系主框架可以形象地比喻為按比例放大的框架，是主要抗側(cè)力體系，其大梁充當剛臂，把兩邊的大柱連在一起，組成一個整體巨型框架，共同抵抗水平荷載作用。再在上下巨型大梁之間設(shè)置樓層框架或其它形式的受力體系作為二級傳力體系，主要負責將樓面豎向荷載傳遞到巨型框架大梁上。巨型框架結(jié)構(gòu)巨型框架結(jié)構(gòu)可按組成材料分為純鋼結(jié)構(gòu)巨型框架鋼筋混凝土巨型框架鋼-混凝土混合結(jié)構(gòu)巨型框架純鋼結(jié)構(gòu)巨型框框架純鋼結(jié)構(gòu)巨型框框架梁可分為桁架型型、斜格型主框架的梁和柱柱一般采用空心心立體桿件柱可分為支撐型型、斜格型、框框筒型純鋼結(jié)構(gòu)巨型框框架日本NEC辦公大樓日本NEC辦公大樓位于東東京，地上43層，地下4層層，屋頂間1層層，高180m。由于該建筑在布布局上有如下要要求：在底層到13層層之間設(shè)置內(nèi)部部大庭園13層到15層之間間設(shè)置橫貫整個個房屋的具有3層樓高的大開開口。純鋼結(jié)構(gòu)巨型框框架日本NEC辦公大樓該體系的主結(jié)構(gòu)構(gòu)是由四根巨型型格構(gòu)柱和分別別布置在地下室室及16、27、38層的4根巨型桁架梁梁所組成，主結(jié)結(jié)構(gòu)幾乎承擔著著整個建筑的全全部側(cè)向荷載。。純鋼結(jié)構(gòu)巨型框框架日本NEC辦公大樓底層的風荷裁剪剪力為地震剪力力的61％，表表明是地震起控控制作用，該大大樓雖高180m，但橫向周期僅為為3．44s，縱向周期僅為3．42s，均比常規(guī)結(jié)構(gòu)體體系約短20％％，足以說明巨巨型框架結(jié)構(gòu)具具有很大的抗推推剛度。純鋼結(jié)構(gòu)巨型框框架神戶TC大廈該建筑是一座高高層辦公樓，地地下3層，地上上25層，高103m．建筑平面尺寸為為32mx33m，接近正方形。純鋼結(jié)構(gòu)巨型框框架神戶TC大廈在平面四角均采采用以4片人字字形豎向支撐與與柱距為5．7m的4根鋼柱所圍圍成的、邊長約約6．5m的鋼支撐筒作為為巨型柱在14層和頂層層設(shè)高度等于層層高的巨型桁架架梁，與巨型柱柱組成單跨雙層層巨型框架純鋼結(jié)構(gòu)巨型框框架神戶TC大廈巨型框架在一個個方向成對布置置，在另一個方方向僅布置在外外側(cè)，以便給巨巨型柱包圍的角角部空間留有入入口。鋼筋混凝土巨型型框架鋼筋混凝土巨型型框架我國已建成的巨巨型框架結(jié)構(gòu)均均為鋼筋混凝土土結(jié)構(gòu)。由于巨巨型框架結(jié)構(gòu)大大梁的跨度非常常大，而且承擔擔荷載極大，為為了控制大梁變變形和節(jié)約材料料，一般須對之之施加預應力，，故它也是一種種新型預應力結(jié)結(jié)構(gòu)體系。鋼筋混凝土巨型型框架主框架的的柱一般采用型型鋼混凝土柱或或筒體，梁可分分為鋼桁架、斜斜格型桿件或鋼鋼筋混凝土大梁梁(箱型或?qū)嵭男?鋼筋混凝土巨型型框架深圳新華大廈深圳新華大廈(35層)采用用正方形平面，，其主體結(jié)構(gòu)由由芯筒和外圈巨巨型框架組組成成，芯筒平面為為矩形，設(shè)4道道橫隔墻和2道道縱隔墻鋼筋混凝土巨型型框架深圳新華大廈樓層平面的外圈圈為鋼筋混凝土土巨型框架，平平面四角的大截截面雙肢柱作為為四邊主框架的的4根角?。匮貥欠扛叨葟南孪碌缴戏謩e每隔隔3層、9層、、10層設(shè)置預預應力混凝土大大截面梁，與4根角柱一起構(gòu)構(gòu)成主框架在主框架的各層層大梁之間設(shè)置置3-10層樓樓高的較小截面面次框架。鋼筋混凝土巨型型框架深圳新華大廈深圳香格里拉大大酒店主樓(33層)，高114．．5m，平面為Y形，按7度地震震進行抗震設(shè)防防它利用中央核心心筒和3個端筒筒作為主框架的的4根立柱，沿沿豎向每大層設(shè)設(shè)置12根轉(zhuǎn)換換大梁，每一翼翼的4根梁組成成本層巨型框架架大梁，3肢主主框架構(gòu)成平面面為Y形的巨型框架體體系鋼筋混凝土巨型型框架深圳香格里拉大大酒店在主框架的每層層大梁上建立一一個6層樓高的的次框架．在每每榀次框架的頂頂層，所有中柱柱均在第6層樓樓板處中止，為為第6樓層造就就出一個全樓面面的無柱大空間間，方便了該樓樓層使用上的合合理布局鋼筋混凝土巨型型框架鋼筋混凝土巨型型框架深圳香格里拉大大酒店鋼-混凝土混合合結(jié)構(gòu)巨型框架架新加坡華僑銀行行大廈巨型框架柱為鋼鋼筋混凝土半圓圓支撐筒巨型框架大梁除除第一層為鋼筋筋混凝土大梁外外，其余各層大大梁均為鋼結(jié)構(gòu)構(gòu)框架次結(jié)構(gòu)為懸掛體體系的巨型框架架結(jié)構(gòu)次結(jié)構(gòu)為懸掛體體系的巨型框架架結(jié)構(gòu)有時為了增加在在地震作用下結(jié)結(jié)構(gòu)的耗能，在在主次結(jié)構(gòu)之間間增加耗能元件件，或者將次結(jié)結(jié)構(gòu)做成懸掛結(jié)結(jié)構(gòu)。次結(jié)構(gòu)為懸掛體體系的巨型框架架結(jié)構(gòu)香港匯豐銀行香港匯豐銀行(48層)，高高178．8m，整個巨型框架結(jié)結(jié)構(gòu)由8根鋼管管組合柱承擔，，每根組合柱由由4根直徑為1400mm的鋼管組成，縱縱、橫向桁架梁梁共有5層，每每道桁架梁伸出出柱外10．8m，樓面通過吊桿懸懸掛在桁架大梁梁上。次結(jié)構(gòu)為懸掛體體系的巨型框架架結(jié)構(gòu)香港匯豐銀行結(jié)構(gòu)平面結(jié)構(gòu)縱剖面結(jié)構(gòu)橫剖面次結(jié)構(gòu)為懸掛體體系的巨型框架架結(jié)構(gòu)香港匯豐銀行風荷載作用下的的結(jié)構(gòu)分析表明明，在水平力作作用下，結(jié)構(gòu)的的側(cè)移曲線為剪剪切型變形，沿沿房屋縱向結(jié)構(gòu)構(gòu)的基本周期為為4．5s，第2、第3扭轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)振型的周期分分別為3．7s和3．1s,比其它結(jié)構(gòu)體系系的自振周期稍稍長，表明其耗耗能能力頗佳，，結(jié)構(gòu)總用鋼量量為25000t。香港匯豐銀行香港匯豐銀行巨型支撐結(jié)構(gòu)體體系體系的構(gòu)成巨型支撐結(jié)構(gòu)是是由巨型空間支支撐、支撐平面面內(nèi)的次框架及及結(jié)構(gòu)內(nèi)部的次次框架組成。巨型空間支撐承承擔絕大部分豎豎向荷載和水平平荷載（風、地地震）。支撐平面內(nèi)的次次框架及結(jié)構(gòu)內(nèi)內(nèi)部的次框架將將每組若干樓層層的豎向荷載和和局部水平荷載載向巨型支結(jié)構(gòu)構(gòu)體系的主構(gòu)件件傳遞。巨型支撐結(jié)構(gòu)體體系體系的構(gòu)成巨型支撐一般采采用型鋼制作，，通常沿建筑物物的外框周邊布布置，各個面的的支撐桿件在建建筑物的角部匯匯交于同一根豎豎向桿件（角柱柱）。在建筑物物內(nèi)部，有時也也沿對角線方向向設(shè)置支撐。角柱可以采用型型鋼，也可以采采用型鋼混凝土土。巨型支撐結(jié)構(gòu)體體系結(jié)構(gòu)的受力特點點軸力取代彎矩傳傳遞剪力具有最大的抗力力偶力臂消除剪力滯后效效應避免柱子側(cè)向失失穩(wěn)巨型支撐結(jié)構(gòu)體體系香港中銀大廈該建筑于1990年5月落成成，地面以上共共70層，高315m，屋頂天線的頂端端標高為368m。由國際著名建筑筑師貝聿銘作建建筑設(shè)計，羅伯伯遜公司作結(jié)構(gòu)構(gòu)設(shè)計。整體建建筑像晶體。該大樓底部平面面為52×52m的正方形，利用用正方形的對角角線，將該正方方形平面劃分為為四個三角形區(qū)區(qū)，由下往上每每隔若干層（25層或13層層）減少一個三三角形區(qū)，經(jīng)過過3次變化，到到上部樓層只保保留一個三角形形區(qū)直到頂部。。巨型支撐結(jié)構(gòu)體體系香港中銀大廈該大樓采用由5根型鋼混凝土土柱及8榀平面面支撐組成巨型型支撐結(jié)構(gòu)體系系。四根角柱直接座座到基礎(chǔ)，位于于正方形對角線線交點的中心柱柱，由頂層向下下延伸到第25層終止。在支撐A的平面內(nèi)設(shè)置5根小鋼柱；在在支撐B的平面內(nèi)設(shè)置2根小鋼柱，它它們將樓層重力力荷載向支撐角角柱傳遞。八片支撐的平面位置置巨型支撐結(jié)構(gòu)體體系香港中銀大廈巨型支撐結(jié)構(gòu)體體系的型鋼混凝凝土角柱，分別別與三個方向的的水平桿和斜桿桿連接，角柱截截面向上分段減減小。型鋼混凝土角柱柱巨型支撐結(jié)構(gòu)體體系香港中銀大廈巨型支撐結(jié)構(gòu)體體系的平面支撐撐是以13個樓樓層的高度為一一個節(jié)間，每隔隔12個樓層設(shè)設(shè)置一根水平桿桿，采取桁架式式結(jié)構(gòu)，占一層層樓高度。支撐斜桿跨越12個樓層的高高度。斜桿的傾傾角接近45°°，斜桿采用由由4塊鋼板拼焊焊成矩形管狀截截面，截面尺寸寸為1000mm×500mm×90mm,管內(nèi)填灌混凝土土。同時利用立立體式支撐及各各支撐平面內(nèi)的的鋼柱和斜桿，，將各樓層重力力荷載傳遞到角角柱。巨型支撐結(jié)構(gòu)體體系香港中銀大廈由于將起抗傾覆覆力矩作用的型型鋼混凝土柱布布置在平面的4個角上，從而而在抵抗任何方方向的水平力時時均具有最大的的力臂．香港地地區(qū)風荷載對結(jié)結(jié)構(gòu)引起的底部部剪力大致等于于美國洛杉磯地地震作用的4倍倍、風荷載的3倍，即使這樣樣其用鋼量還是是比同樣高度的的其他樓房節(jié)約約40％左右。。香港中銀大廈香港中銀大廈美國芝加哥漢考考克大廈1970年建成，100層，總高度為為332m。大廈采用上小下下大的矩形截錐錐體型，底層平平面尺寸為79.9m×46.9m,頂層平面尺寸為為48.6m×30.4m。沿框筒周圍設(shè)置置了巨型交叉支支撐。巨型支撐結(jié)構(gòu)體體系美國芝加哥漢考考克大廈支撐框筒的柱、、窗裙梁和斜桿桿均采用由三塊塊厚鋼板焊接成成的工字形截面面，柱的最大輪輪廓尺寸為915mm×915mm，所用鋼板的最大大厚度為150mm。巨型支撐結(jié)構(gòu)體體系美國芝加哥漢考考克大廈右圖為該支撐框框筒結(jié)構(gòu)體系的的一個典型區(qū)段段。在每一區(qū)段中主主構(gòu)件包括角柱柱、斜桿和主樓樓層的窗裙梁。。次構(gòu)件包括中間間柱和處于主樓樓層之間的各層層的窗裙梁。次構(gòu)件的各層窗窗裙梁支承于主主構(gòu)件上，僅承承擔重力荷載，，不參與抵抗水水平荷載。巨型支撐結(jié)構(gòu)體體系美國芝加哥漢考考克大廈在水平荷載作用用下發(fā)生整體彎彎曲時，本來應應該由腹板框