鋼框架-鋼筋混凝土核心筒

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。Empirestatebuilding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，高82.5米。中國大陸自20世紀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(dān)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，應(yīng)祖訓(xùn)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。

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。9.1.39.1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。9.1.49.1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，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(dān)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%。9.2.29.2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，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(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?！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。9.2.39.2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。9.3.19.3.29.3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，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)。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。9.4.19.4.29.4結(jié)構(gòu)分析和計算2風(fēng)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，承載力計算時基本風(fēng)壓應(yīng)按100年重現(xiàn)期的風(fēng)壓值采用；位移計算時，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(fēng)洞實驗；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)抗震計算時，機構(gòu)的阻尼比不應(yīng)大于0.045，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0.8~1.0.9.4.49.4.39.4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：

9.4.59.4結(jié)構(gòu)分析和計算——鋼筋混凝土部分的軸向剛度；

——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