高層建筑結(jié)構(gòu)方案設(shè)計概述

1、高層建筑結(jié)構(gòu)方案設(shè)計1.1 概述高層建筑是社會生產(chǎn)的發(fā)展和人類物質(zhì)生活需要的產(chǎn)物，是現(xiàn)代社會工業(yè)化、商業(yè)化和城市化的必然結(jié)果?？茖W(xué)技術(shù)的進(jìn)步、經(jīng)濟(jì)的發(fā)展則為高層建筑的發(fā)展提供了堅實的物質(zhì)基礎(chǔ)。自從第一棟高層建筑以來，當(dāng)今世界的高層建筑發(fā)展改革開放以來，我國高層建筑如雨后春筍迅速發(fā)展。據(jù)資料統(tǒng)計，建設(shè)部系統(tǒng)國有建筑企業(yè)逐年竣工10層以上建筑，從1984年的263萬m2,猛增至1995年的1841萬m2；1995年竣工面積為1993年的2.12倍。見表1：表1 建設(shè)部系統(tǒng)國有建筑企業(yè)19841995年10層以上建筑竣工簡表年份198419851986198719881989199019911992

2、199319941995累計面積2633865366467758888788419288671376184110225棟數(shù)303381514618711702655590653828102112598235占全部面積%5.16.59.110.513.215.514.714.113.110.915.720.112.4到1999年末，全國國有和集體建筑企業(yè)累計建成10層以上建筑估計在3億m2左右（不包括香港、澳門、臺灣地區(qū)）。當(dāng)今國內(nèi)最高100棟建筑中，1985年建成的僅1棟（深圳國貿(mào)大廈，159m，50層），19891995年建成的有14棟，而19961998年建成的有85棟。1990年建成的北

3、京京廣中心是我國大陸首棟突破200m的超高層建筑，1996年的深圳地王大廈其高度已達(dá)325m、81層，1998年的上海金茂大廈又有突破，達(dá)421m、88層。國內(nèi)已建成最高100棟建筑見附錄（截至1998年末）。對高層建筑的界定，目前全世界還沒有一個統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)。例根據(jù)聯(lián)合國科教文組織所屬的世界高層建筑委員會的建議，一般將9層以上（含9層）稱為高層建筑，并劃分為以下四類：916層，高度不超過50m；1725層，高度不超過75m；2640層，高度不超過100m； 40層以上，高度超過100m；我國高層建筑混凝土結(jié)構(gòu)技術(shù)規(guī)程（JGJ3-2002）第1.0.2條規(guī)定10層及10層以上或房屋高度超過27m為

4、高層建筑；高層民用建筑設(shè)計防火規(guī)范（GB50045-95）2001年版規(guī)定10層及10層以上的居住建筑、建筑高度超過24m的公共建筑為高層建筑；1.2 高層建筑結(jié)構(gòu)作用效應(yīng)的特點1.2.1 高層建筑結(jié)構(gòu)的受力特點建筑結(jié)構(gòu)所受的外力（作用）主要來自垂直方向和水平方向。在低、多層建筑中，由于結(jié)構(gòu)高度低、平面尺寸較大，其高寬比很小，而結(jié)構(gòu)的風(fēng)荷載和地震作用也很小，故結(jié)構(gòu)以抵抗豎向荷載為主。也就是說，豎向荷載往往是結(jié)構(gòu)設(shè)計的主要控制因素。建筑結(jié)構(gòu)的這種受力特點隨著高度的增大而逐漸發(fā)生變化。在高層建筑中，首先，在豎向荷載作用下，由圖1.2.1-1所示的框架可知，各樓層豎向荷載所產(chǎn)生的框架柱軸力為：邊柱

5、N=wlH/2h中柱 N=wlH/h即框架柱的軸力和建筑結(jié)構(gòu)的層數(shù)成正比；邊柱軸力較中柱小，基本上與其受荷面積成正比。就是說，由各樓層豎向荷載所產(chǎn)生的累積效應(yīng)很大，建筑物層數(shù)越多，底層柱軸力越大；頂、底層柱軸力差異越大；中柱、邊柱軸力差異也越大。其次，在水平荷載作用下，作為整體受力分析，如果將高層建筑結(jié)構(gòu)簡化為一根豎向懸臂梁，那么由圖1.2.1-2、圖1.2.1-3所示其底部產(chǎn)生的傾復(fù)彎矩為：水平均布荷載 Mmax=qH2/2倒三角形水平荷載 Mmax= Qh3/3即結(jié)構(gòu)底部產(chǎn)生的傾復(fù)彎矩與樓層總高度的平方成正比。就是說，建筑結(jié)構(gòu)的高度越大，由水平作用對結(jié)構(gòu)產(chǎn)生的彎矩就更大，較豎向荷載對結(jié)構(gòu)所

6、產(chǎn)生的累積效應(yīng)增加更快，其產(chǎn)生的結(jié)構(gòu)內(nèi)力占總結(jié)構(gòu)內(nèi)力的比重越大，從而成為結(jié)構(gòu)強(qiáng)度設(shè)計的主要控制因素。1.2.2 高層建筑結(jié)構(gòu)的變形特點在豎向荷載作用下，高層建筑結(jié)構(gòu)的變形主要是豎向構(gòu)件的壓縮變形。由于各豎向構(gòu)件的應(yīng)力大小不同，因而其壓縮變形大小也不同。在鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)中，由于在施工過程中的找平，同時由于各豎向構(gòu)件的基底軸力大小不同，若不對基底應(yīng)力進(jìn)行調(diào)整，也可能導(dǎo)致基礎(chǔ)產(chǎn)生不均勻沉降。在水平荷載作用下，高層建筑結(jié)構(gòu)最大的頂點位移為：水平均布荷載max=qH4/8EI倒三角形水平荷載max= 11qH4/120EI式中EI為結(jié)構(gòu)的從以上可看出,結(jié)構(gòu)頂點位移與其總高度的四次方成正比。則又比水平荷載

7、作用下的內(nèi)力累積效應(yīng)增加更快，這就說明，高層建筑結(jié)構(gòu)對結(jié)構(gòu)的水平側(cè)移是相當(dāng)敏感的。水平荷載作用下所引起的結(jié)構(gòu)內(nèi)力及側(cè)移是高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計的主要控制因素。結(jié)構(gòu)應(yīng)具備較大的抗側(cè)剛度，而不僅僅滿足強(qiáng)度、剛度和穩(wěn)定要求。在地震區(qū)，還要求建筑物能抗震。由于地震是一種瞬時作用，但作用所產(chǎn)生的效應(yīng)非常強(qiáng)烈，故結(jié)構(gòu)的過大變形是不可避免的（這種變形在不發(fā)生地震時是不允許的），這就要求結(jié)構(gòu)有較好的延性，能在強(qiáng)烈地震作用下結(jié)構(gòu)雖產(chǎn)生較大變形而不破壞?；A(chǔ)的轉(zhuǎn)動1.2.3 高層建筑結(jié)構(gòu)的P-效應(yīng)如上所述，高層建筑結(jié)構(gòu)在水平荷載作用下將產(chǎn)生側(cè)移，由于側(cè)移而引起豎向荷載的偏心又使結(jié)構(gòu)產(chǎn)生附加內(nèi)力，這個附加內(nèi)力反過來又又使

8、結(jié)構(gòu)的側(cè)移進(jìn)一步加大。對非對稱結(jié)構(gòu)，平移與扭轉(zhuǎn)耦聯(lián)，當(dāng)結(jié)構(gòu)產(chǎn)生扭轉(zhuǎn)時，豎向荷載的合力和抗側(cè)力構(gòu)件的形心將產(chǎn)生偏心也會產(chǎn)生附加內(nèi)力。這種由于豎向荷載作用下所產(chǎn)生的內(nèi)力和側(cè)移增大的現(xiàn)象稱之為P-效應(yīng)。1.2.4 高層建筑結(jié)構(gòu)構(gòu)件的受力特點構(gòu)成高層建筑結(jié)構(gòu)的主要受力構(gòu)件有剪力墻、框架柱、梁和樓板。剪力墻、框架柱是豎向構(gòu)件，它們是形成結(jié)構(gòu)抗側(cè)力剛度的最主要構(gòu)件，承擔(dān)著整個結(jié)構(gòu)的豎向荷載和絕大部分水平荷載；框架梁、樓板是水平構(gòu)件，結(jié)構(gòu)各樓層的豎向荷載通過樓板傳至框架梁再傳給豎向構(gòu)件，同時，對結(jié)構(gòu)抗側(cè)力剛度也有貢獻(xiàn)頗的框架梁，還和豎向構(gòu)件一起承擔(dān)整個結(jié)構(gòu)的荷載水平荷載；次外，有些高層建筑結(jié)構(gòu)還有斜向構(gòu)件，

9、它們對結(jié)構(gòu)抗側(cè)力剛度貢獻(xiàn)很大，對構(gòu)件之間的傳力起著重要作用，除自重外，一般不直接受荷。1.2.5 高層建筑結(jié)構(gòu)的設(shè)計要求強(qiáng)度剛度穩(wěn)定性2.2 控制結(jié)構(gòu)側(cè)移大小保證建筑使用功能和安全的主要相關(guān)因素。1. 結(jié)構(gòu)在水平陣風(fēng)作用下，當(dāng)振動加速度超過0.015G時會使人的正常生活受影響，因為加速度=A（2f），當(dāng)頻率f為定值時，與振幅A成正比，因此結(jié)構(gòu)的側(cè)移幅值的大小要受限制。2過大的側(cè)移易使隔墻、圍護(hù)結(jié)構(gòu)以及高級裝修受損，地震或陣風(fēng)引起的過大變形也會造成電梯軌道無法使用。3結(jié)構(gòu)過大的變形會引起結(jié)構(gòu)的二階效應(yīng)，造成結(jié)構(gòu)桿件產(chǎn)生附加內(nèi)力，影響結(jié)構(gòu)承載力。雖然受上述因素的影響，但考慮到鋼結(jié)構(gòu)自身具有很強(qiáng)的變

10、形能力而且在鋼結(jié)構(gòu)中采用的隔墻、裝飾材料又多為較輕，采用的幕墻、懸掛板、鋁板等變形能力較強(qiáng)，所以鋼結(jié)構(gòu)JGJ99-98標(biāo)準(zhǔn)中規(guī)定的限值標(biāo)準(zhǔn)要比鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)規(guī)定的限制標(biāo)準(zhǔn)寬松。2.3 我國現(xiàn)行規(guī)范中規(guī)定的主要限定標(biāo)準(zhǔn)1風(fēng)荷載作用下房屋頂點質(zhì)心位置的側(cè)移應(yīng)H/500（總高），各層質(zhì)心層間位移H/400（總高）且結(jié)構(gòu)平面端部構(gòu)件的最大側(cè)移值不得超過質(zhì)點側(cè)移值的1.2倍。2地震作用下，第一階段抗震設(shè)防時在多遇地震作用下結(jié)構(gòu)層間位移應(yīng)h/250，且結(jié)構(gòu)平面端部構(gòu)件最大側(cè)移值不得超過質(zhì)心位置側(cè)移的1.3倍。對于框架支撐（剪力板）體系中總框架所承擔(dān)的地震剪力不得小于結(jié)構(gòu)底部總剪力的25%，當(dāng)對結(jié)構(gòu)平面的兩

11、個主軸方向分別計算水平地震效應(yīng)時，要求角柱和兩個方向的支撐（或剪力墻板）所共有的柱構(gòu)件應(yīng)在這地震剪力的基礎(chǔ)上再將桿件內(nèi)力提高30%進(jìn)行設(shè)計。3在第二階段抗震設(shè)計時結(jié)構(gòu)層間位移應(yīng)h/70，層間側(cè)移延性比（指結(jié)構(gòu)層間最大側(cè)移與其彈性側(cè)移之比）不得超過下表中限值：結(jié)構(gòu)種類結(jié)構(gòu)體系層間側(cè)移延性比全鋼結(jié)構(gòu)框架體系3.5框架偏心支撐3.0框架中心支撐2.5鋼骨結(jié)構(gòu)型鋼混凝土框架2.5鋼混凝土混合2.04風(fēng)荷載作用下順風(fēng)和橫風(fēng)向頂點最大加速度應(yīng)滿足以下要求：對公共建筑 aw（或atr）0.20m/s2對公寓建筑 aw（或atr）0.28m/s25園筒形平面的高層建筑容易因橫向風(fēng)引起的渦流共振，為防止橫風(fēng)向引

12、起共振，因此JGJ99-98中采用房屋頂部風(fēng)速來限制要求：頂部風(fēng)速Vn Ucr 臨界風(fēng)速 Vcr = 5D/T1(T1為直徑D的結(jié)構(gòu)基本自振周期)當(dāng)滿足不了Vn Ucr時應(yīng)增大結(jié)構(gòu)剛度或進(jìn)行橫風(fēng)向渦流脫落試驗。6為了較合理選擇適宜的結(jié)構(gòu)方案規(guī)范對不同的結(jié)構(gòu)種類提出了結(jié)構(gòu)高寬比限值。1.3 高層建筑的作用1.3.1 高層建筑的靜荷載1.3.2 高層建筑的活荷載1.3.2.11.3.2.21.3.2.31.3.3 高層建筑的風(fēng)荷載1.3.4 高層建筑的地震作用1.3.4.11.3.4.21.3.4.31.3.5 高層建筑的其它作用1.3.6 高層建筑的作用效應(yīng)組合1.4 高層建筑的結(jié)構(gòu)體系1.3.

13、1 框架結(jié)構(gòu)1.3.2 剪力墻結(jié)構(gòu)1.3.3 框架-剪力墻結(jié)構(gòu)1.3.4 筒體結(jié)構(gòu)1.5 框架結(jié)構(gòu)的方案設(shè)計1.6 剪力墻結(jié)構(gòu)的方案設(shè)計1.7 框架-剪力墻結(jié)構(gòu)的方案設(shè)計1.8 筒體結(jié)構(gòu)的方案設(shè)計表2 建設(shè)部系統(tǒng)國有建筑企業(yè)19841995年10層以上竣工建筑結(jié)構(gòu)比重（%）年 份19841986199119931995混凝土結(jié)構(gòu)91.795.794.791.187.3鋼結(jié)構(gòu)及鋼混結(jié)構(gòu)1.11.32.53.96.1砌體結(jié)構(gòu)6.13.02.73.86.5其他1.100.71.20.12.4 高層鋼結(jié)構(gòu)方案設(shè)計基本原則和方法高層建筑鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計中，結(jié)構(gòu)工程師應(yīng)與建筑師緊密配合，要考慮建筑特點、功能、荷

14、載性質(zhì)、材料供應(yīng)、制作安裝等多種因素，擇優(yōu)選取利于抗震、抗風(fēng)又經(jīng)濟(jì)合理的結(jié)構(gòu)體系和平立面布置。常用的高層建筑鋼結(jié)構(gòu)體系有框架體系、雙重抗側(cè)體系（鋼框架支撐或剪力墻板體系、鋼框架混凝土剪力墻體系、鋼管混凝土框架剪力墻體系、鋼框架混凝土核心筒體系）、筒體體系（框筒體系、筒中筒體系、桁架筒體系、框筒束體系）和巨型框架體系。無論采用什么結(jié)構(gòu)體系，具體設(shè)計中都應(yīng)使結(jié)構(gòu)具有明確的計算簡圖、合理的傳力途徑、多道抗震防線，力求形成立體構(gòu)件或盡量使結(jié)構(gòu)能趨向于實現(xiàn)總體屈服機(jī)制。結(jié)構(gòu)布置和設(shè)計中應(yīng)盡量使結(jié)構(gòu)具有以下幾方面的特點，或注意考慮到以下一些原則。 使結(jié)構(gòu)構(gòu)件能形成立體化，在豎向構(gòu)件布置時，盡量使由墻或密柱

15、與深梁能組成筒體或巨型柱，使結(jié)構(gòu)單元形成不同力學(xué)特性的立體構(gòu)件，構(gòu)成在任何方向都具有較大的剛度與抵抗力矩的能力。 使柱或巨型柱周邊布置，將柱沿平面周邊設(shè)置使結(jié)構(gòu)整體具有更大的抗側(cè)和抗扭剛度。 使結(jié)構(gòu)支撐化。在框筒結(jié)構(gòu)體系中由于水平力作用下存在固有的剪力滯后效應(yīng)，當(dāng)功能需要加大柱間距時剪力滯后效應(yīng)更易削弱結(jié)構(gòu)的抗側(cè)剛度，影響水平承載力，因此在框筒中增設(shè)支撐能強(qiáng)化框筒；當(dāng)房屋四角有巨柱采用支撐使其形成立體支撐體系更有利于抵抗各向力，發(fā)揮其材料潛力。（4）園錐形能減小風(fēng)載體型系數(shù)和增大抗側(cè)抗扭剛度,特別在非地震區(qū)由風(fēng)荷載起控制作用的高層建筑，采用園錐體型能節(jié)約材料經(jīng)濟(jì)性好。（5）選用高強(qiáng)、輕質(zhì)材料，

16、有條件時設(shè)置安裝傳感器、質(zhì)量驅(qū)動裝置等減振設(shè)置使其動力反應(yīng)智能化。（6）應(yīng)積極探討將目前的整體結(jié)構(gòu)分析、單個構(gòu)件設(shè)計向整體結(jié)構(gòu)分析、整體結(jié)構(gòu)構(gòu)件設(shè)計方向發(fā)展考慮，使各構(gòu)件的承載力可靠度盡量一致。（7）用增大結(jié)構(gòu)阻尼方法以減小結(jié)構(gòu)加速度；用合理的幾何平、剖面圖形合理的墻板及構(gòu)件連接方法來減小側(cè)向位移，而不要隨意采用加大柱截面的方法來提高抗側(cè)抗彎剛度。實踐證明外柱布置遠(yuǎn)離平面重心或芯筒，或使外柱沿建筑物全高向內(nèi)全高度傾斜等方法均能有效地減小側(cè)向位移值，用增加主梁的線剛度EI/L在框架中也能起到減少側(cè)向位移的作用；而采用加大柱截面的方法來提高框架抗側(cè)剛度其效果將很小且不經(jīng)濟(jì)。一般框架剛度通常取決于大

17、梁剛度而不是柱的剛度，因為一般跨度和層高的建筑中柱的剛度比梁剛度已大很多。（8）在結(jié)構(gòu)的平面與剖面設(shè)計中應(yīng)盡量避免出現(xiàn)不規(guī)則體型。建筑的開間進(jìn)深應(yīng)盡量統(tǒng)一，框筒、墻、支撐的布置盡量對稱。常用的框筒結(jié)構(gòu)中為充分發(fā)揮框筒作用應(yīng)嚴(yán)格控制房屋的高寬比，且內(nèi)筒邊長不宜小于相應(yīng)外筒邊長的1/3，框筒柱跨不宜大于層高，框筒裙梁高度不宜小于800mm，框筒結(jié)構(gòu)為矩形平面時其長寬比不宜大于1.5:1，否則應(yīng)改用框筒束體系。筒的墻面開洞面積宜小于50%墻面積，內(nèi)外筒之間的間距一般可取1016m，為了保證角柱具有足夠的承載力，角柱宜為中心柱截面積的1.52倍。一般還應(yīng)該根據(jù)具體情況選用支撐，型鋼混凝土墻板、豎縫鋼筋

18、混凝土墻板或鋼板剪力墻等作為主要抗側(cè)構(gòu)件。注意應(yīng)使支撐、剪力墻能沿高度豎向一致連續(xù)布置。邊柱外柱應(yīng)盡量使其參與結(jié)構(gòu)整體抗彎以增加整個結(jié)構(gòu)的抗側(cè)剛度和承載力。在抗震設(shè)計中應(yīng)注意使結(jié)構(gòu)形式強(qiáng)節(jié)點弱桿件、強(qiáng)豎弱平、強(qiáng)壓弱拉。柱的超載必須避免，屈服應(yīng)控制在梁和支撐上，要多道傳力途徑，多道設(shè)防，適當(dāng)增多結(jié)構(gòu)的超靜定次數(shù)。要避免水平剛度產(chǎn)生偏心和豎向剛度、強(qiáng)度的突變。節(jié)點連接應(yīng)剛強(qiáng)。高層建筑鋼結(jié)構(gòu)的結(jié)構(gòu)類型主要有以下三種：鋼結(jié)構(gòu)鋼-混凝土結(jié)構(gòu)鋼管混凝土結(jié)構(gòu)高層建筑鋼結(jié)構(gòu)的結(jié)構(gòu)體系主要有以下幾種：框架體系雙重抗側(cè)力體系1. 鋼框架-支撐（剪力墻板）體系鋼框架-混凝土剪力墻體系鋼框架-混凝土核心筒體系筒體體系

19、框-筒體系桁架筒體系筒中筒體系束筒體系鋼結(jié)構(gòu)和有混凝土剪力墻的鋼結(jié)構(gòu)高層建筑的適用高度（m）表1.0.2結(jié)構(gòu)種類結(jié)構(gòu)體系非抗震設(shè)防抗震設(shè)防烈度6、789鋼結(jié)構(gòu)框架框架-支撐（剪力墻板）各類筒體1102603601102203009020026070140180有混凝土剪力墻的鋼結(jié)構(gòu)鋼框架-混凝土剪力墻鋼框架-混凝土核心筒2202201801801001007070鋼框筒-混凝土核心筒22018015070高寬比的限值表3.1.5結(jié)構(gòu)種類結(jié)構(gòu)體系非抗震設(shè)防抗震設(shè)防烈度6、789鋼結(jié)構(gòu)框架框架-支撐（剪力墻板）各類筒體566.5566455345有混凝土剪力墻的鋼結(jié)構(gòu)鋼框架-混凝土剪力墻鋼框架-混

20、凝土核心筒55554444鋼框筒-混凝土核心筒6554框架-支撐體系帶伸臂外筒鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)抗側(cè)剛度大，防火性能較好，造價低，也符合現(xiàn)行規(guī)范關(guān)于適用高度的規(guī)定。但同時鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)延性差，自重大，施工周期長，結(jié)構(gòu)所占面積大等，限制了在超高層建筑中的運用；鋼結(jié)構(gòu)抗震性能好，自重輕，施工周期短，結(jié)構(gòu)所占面積小等，因此在8抗震設(shè)防的北京等地區(qū)超高層建筑中比重較大。但相對鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)，鋼結(jié)構(gòu)抗側(cè)剛度小，防火性能較差，造價較高。鋼-混凝土結(jié)構(gòu)則具有上述兩種結(jié)構(gòu)的優(yōu)點：抗側(cè)剛度大于鋼結(jié)構(gòu)，用鋼量小，造價介于鋼結(jié)構(gòu)和鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)之間，施工速度比鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)快，結(jié)構(gòu)面積小于鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)，并能發(fā)揮鋼管混

21、凝土柱的強(qiáng)度和剛度作用。我國已建和在建的29項鋼結(jié)構(gòu)和鋼-混凝土結(jié)構(gòu)中，2/3的工程及5棟最高的建筑都是鋼-混凝土結(jié)構(gòu)。但鋼-混凝土結(jié)構(gòu)也存在不少問題：兩種不同結(jié)構(gòu)材料的變形不協(xié)調(diào)。表現(xiàn)在豎向荷載下鋼筋混凝土內(nèi)筒和外鋼框架變形差異過大，嚴(yán)重的會導(dǎo)致基礎(chǔ)的不均勻沉降，混凝土的徐變更加重了這種現(xiàn)象。在地震作用下，由于兩種材料抗側(cè)剛度的過大差異，使得鋼框架和鋼筋混凝土內(nèi)筒水平側(cè)移嚴(yán)重不一致；當(dāng)結(jié)構(gòu)進(jìn)入彈塑性階段，內(nèi)筒產(chǎn)生裂縫，抗側(cè)剛度將大幅降低，使得鋼框架會承擔(dān)更多的水平地震剪力和傾覆力矩。國外一些資料表明鋼梁和混凝土節(jié)點破壞較多。此外，關(guān)于地震作用、風(fēng)載的計算，對結(jié)構(gòu)層間位移、特別是罕遇地震下結(jié)構(gòu)

22、彈塑性位移的限值，關(guān)于建筑結(jié)構(gòu)的適宜高度和高寬比特別是核心筒部分的高寬比等問題，現(xiàn)行混凝土高規(guī)及鋼結(jié)構(gòu)高規(guī)都沒有涉及此規(guī)定（有上海地方規(guī)程上海市超高層鋼-混凝土混合結(jié)構(gòu)設(shè)計規(guī)程可供參考筆者注）。這些都是需要我們分析研究并加以解決的?？傊?，鋼-混凝土結(jié)構(gòu)理論問題有待進(jìn)一步研究和系統(tǒng)化，抗震性能有待改進(jìn)，工程設(shè)計有待完善?？梢韵嘈牛?jīng)過大家的共同努力，鋼-混凝土結(jié)構(gòu)將會有廣闊的應(yīng)用前景。一、框架體系框架結(jié)構(gòu)的抗側(cè)力體系由梁柱組成，其優(yōu)點是結(jié)構(gòu)平面布置靈活，可以提供較大的使用空間。鋼結(jié)構(gòu)框架具有較好的延性，根據(jù)高層鋼結(jié)構(gòu)規(guī)程，其建筑高度可達(dá)，對于20層以下的辦公樓、酒店、商場、公寓住宅等公共建筑，具

23、有很好的適應(yīng)性。1. 受力及變形特點框架底部柱M、N、V最大，往上逐漸減小，底部柱小偏壓，頂部幾層則為大偏壓；梁各層M、V較為均勻。側(cè)移分梁柱彎曲變形產(chǎn)生的位移(底層層間變形最大，向上逐漸減小，剪切型變形，為主)和柱軸向變形產(chǎn)生的位移(彎曲型變形)兩部分。抗側(cè)力剛度小。2. 工程實例北京長富宮中心：酒店建筑。地下2層、地上25層。地上結(jié)構(gòu)高度91.0m，標(biāo)準(zhǔn)層層高3.3m。建筑平面為25.8mX48m的矩形，見圖1。主要柱網(wǎng)尺寸為8mX9.8m，按8抗震設(shè)防。方案階段曾進(jìn)形兩種結(jié)構(gòu)方案的比較，主要比較結(jié)果如下：全鋼框架結(jié)構(gòu)體系：結(jié)構(gòu)基本周期為3.6s，地震作用小，構(gòu)造簡單，便于施工；地震作用最

24、大層間位移較大，為1/340?？蚣?支撐結(jié)構(gòu)體系：結(jié)構(gòu)基本周期為2.4s，地震作用大，構(gòu)造較復(fù)雜，施工較繁；地震作用最大層間位移小，為1/1400。綜合考慮，最后采用全鋼框架結(jié)構(gòu)體系。二層以下和地下室為鋼骨混凝土結(jié)構(gòu)。梁板體系為壓型鋼板上澆筑混凝土板。外墻采用帶面磚的預(yù)制混凝土掛板。主要構(gòu)件截面尺寸如下：框架柱采用焊接箱形截面柱，自下而上柱截面尺寸均為450mmX450mm等截面柱，箱形柱鋼板厚度自下而上為42mm19mm。框架梁為焊接H型鋼，梁高650mm，寬200mm250mm，翼緣板厚度自下而上為32mm19mm，腹板厚度為12mm，多數(shù)為變截面梁，支座段翼緣寬度和厚度大于中間段。次梁采

25、用軋制H型鋼。鋼骨混凝土梁截面為500mmX950mm及500mmX1100mm，鋼骨梁為截面高度650mm及850mm的工字形截面。鋼骨混凝土柱截面為1200mmX120mm及850mmX850mm，其鋼骨截面為450mmX450mm 即同上部鋼柱截面。壓型鋼板厚1.2mm，板跨小于3m，板下不設(shè)臨時支撐，但在鋼梁上焊栓釘。外墻板200mm厚。結(jié)構(gòu)鋼材采用日本鋼材，柱及主梁為SM50A，次梁、壓型鋼板為SS41，高強(qiáng)螺栓為F10T。主要構(gòu)造措施：框架梁與框架柱采用常用的栓焊法。主次之梁間采用高強(qiáng)度螺栓的鉸接相連法。地下室鋼筋混凝土梁與鋼骨混凝土柱的連接，是在鋼骨混凝土柱上焊一段長2m的工字形截面短梁段，該梁段焊栓釘，然后將鋼筋混凝土梁的縱向鋼筋錨入鋼骨混凝土柱內(nèi)。外墻板僅與上下端的現(xiàn)澆板及鋼梁連接，不與柱相連，見圖2。北京某醫(yī)院門急診病房大樓：地下2層，地上10層，結(jié)構(gòu)總高度，平面大致為形。由于本工程服務(wù)對象的特殊性，建筑設(shè)計要求在空間和結(jié)構(gòu)布局上盡可能為今后使用創(chuàng)造良好的室內(nèi)環(huán)境和空間效果，框架柱網(wǎng)尺寸以7.2m10.80m、9.3m10.80m為主，遠(yuǎn)大于一般醫(yī)院工程柱網(wǎng)，4層以上根據(jù)內(nèi)中