[2017年整理]巨型框架结构体系在钢结构高层建筑中的应用.docVIP

第 PAGE 1 页 共 NUMPAGES 9 页 巨型框架结构体系在钢结构高层建筑中的应用 成小宝 （西南交通大学 成都 610031） 摘 要：介绍了巨型框架结构体系的特征、结构类型及在钢结构建筑中的应用，和抗震设计、结构分析的基本方法。 关键词：巨型框架 钢结构 高层建筑 应用 The Application of huge Framed Structural System in Steel High-rise Buildings Cheng Xiaobao (South-west JiaoTong ABSTRACT Features, structural type and the application in steel high-rise buildings of huge framed structure are briefed in this paper, aseismatic design and basic analysis method of huge framed structural system are also in it. KEY WORD huge framed structure steel structure high-rise buildings application 1 引言 今天全球呼吁保护环境，充分利用资源和减少破坏臭氧层的二氧化碳排放。从建筑领域来讲，最理想的是着眼将来，建造有长远生命力的建筑物。 由于钢结构强度高、自重轻、具有良好的延性、抗震性能好、施工速度快等优点以及随着我国钢材产量的大幅度提高和钢材价格的下降，另外由于近年来可持续性发展理论的提出、在政府的高度重视下，钢结构建筑在我国逐渐发展起来。而在高层建筑中应用钢结构由于其适宜工厂大批量生产，工业化、商品化程度高、可以将设计、生产、施工、安装一体化，提高建筑产业化水平，更有着巨大的生命力。 近几年，随着高层建筑的不断发展，传统的抗侧力结构形式（如框架结构、框架-剪力墙结构等）不能满足现代高层建筑多功能、综合用途的建筑空间要求，寻求新的抗侧力结构形式便成为工程设计人员所关注的问题。 在一般的框架结构中，框架的各层柱需要承担其上所有楼层的竖向荷载，而且从上到下柱的截面尺寸是相同的，一般不变，柱子截面尺寸通常也比较大。因此，框架结构体系仅适用于顶层到底层使用性质大体相同的楼层，若楼房各楼层的使用功能有较大变化，某些楼层要求有较大的无柱空间时，就需要采用新的结构体系。大尺度的框架结构（巨型框架结构）体系是一种与传统框架不同的结构体系。 (a)传统框架结构体系； (b)巨型框架结构体系 图1 巨型框架结构体系 2 钢结构巨型框架的特征 巨型框架结构体系是把结构体系中的框架部分设计成主框架和次框架。主框架是一种大型的跨层框架，每隔6~10层设置一根大截面梁，每个3~4个开间设置一根大截面框架柱（如图1）。主框架大梁之间的几个楼层，则另设置柱网尺寸较小的次框架。此框架仅负担着几个楼层的竖向荷载，并将它传给主框架大梁，而这些楼层的水平荷载则通过各层楼盖直接传到框架上。因为此框架的柱距小、荷载小，又不承担水平荷载，因而梁、柱截面可以做的很小，以利于楼面的合理使用。主框架各大梁之间的各个次框架是相互独立的，因而柱网的形式和尺寸均可互不相同，某些楼层也可以按照使用空间的需要抽去一些柱子，扩大柱网。小框架的柱子甚至可以全部在其顶层楼盖处中止，从而形成一个扩大到整个楼面的无柱大空间，用作大会议室或展览厅。 荷载由巨型框架结构集中承受，巨型柱或桁架梁承受很大的荷载，巨型框架构件比同规模框架构件大，板厚也较大。在钢筋混凝土巨型框架结构中，主框架的柱和梁通常采用实心截面。从经济、合理的角度考虑，梁、柱的截面尺寸又不能做的很大。因此，这种框架抵抗抵抗水平剪力的能力有限，用于强台风或较高烈度地震区的高层建筑时，必须与抗震墙或筒体相配合，组成类似于框架-剪力墙体系或内筒-外框架体系的巨型框架结构体系。 钢结构巨型框架，是直斜杆等组合其中的巨型柱与巨型梁的大框架，无论对竖向荷载或水平荷载，巨型框架承受主要荷载，因此，巨型框架以外的部分，可形成比较自由的空间结构。 其次，钢结构巨型框架结构与一般的高层建筑所使用的纯框架结构或框架-支撑结构相比，具有刚度大的特点。即使是宽度与长度之比较大的细长比例结构，在风和地震力作用下也很难摇晃。 利用这些特征，可实现在标准层设置少柱的大办公室空间，不仅留出下层部立体人行道的空间，在上层也可设置大的中庭。 3 钢结构巨型框架结构类型及应用 3.1 组合式巨型钢结构框架 将巨型框架结构应用于钢结构建筑，采用钢结构组合柱、钢