第10章_高层混合结构设计分解.ppt

第10章 高层混合结构设计 10.1混合结构体系及布置 10.2 混合结构设计的有关规定 10.3 钢骨（型钢）混凝土框架 10.4 钢骨（型钢、钢板）混凝土剪力墙 10.5 圆钢管混凝土柱 10.1 混合结构体系及布置 混合结构——由钢框架(框筒)、型钢(钢骨)混凝土框架(框筒)、钢管混凝土框架(框筒)、钢筋混凝土核心筒体及钢-混凝土组合楼板所组成的共同承受水平和竖向作用的建筑结构。 一、混合结构构件类型 (一)型钢混凝土构件—在型钢周围配置钢筋并浇筑混凝土的结构构件，又称钢骨混凝土构件，简称SRC . 型钢混凝土课用于梁(型钢混凝土梁)、柱(型钢混凝土柱)，剪力墙(型钢混凝土剪力墙) （图10-1） （二）钢管混凝土构件—钢管混凝土构件是在钢管内部充填浇筑混凝土的结构构件，钢管内部一般不再配置钢筋，简称CFST。 钢管截面有圆钢管、方管、矩形管等（图10-2） 圆钢管内的混凝土受到钢管的有效约束，可显著提高其抗压强度和极限压应变； 方管、矩形管对混凝土约束效果较小，一般不考虑混凝土抗压强度提高； 混凝土可增强钢管的稳定性，使钢材的强度得以充分发挥； 钢管混凝土柱是一种比较理想的受压构件形式，具有良好的抗震性能，主要用于高层建筑中的柱。 （三）型钢混凝土剪力墙(钢板混凝土剪力墙）——在混凝土剪力墙的边缘构件中布置型钢，中部可以布置钢板（图10-3）。 剪力墙两端的暗柱和翼柱中设置型钢后，承载力和变形能力大幅度提高； 剪力墙端部设有型钢后，使钢梁与剪力墙的连接更方便； 剪力墙中设置钢板后可增强抗侧移能力，减小墙的厚度。 （四）钢-混凝土组合楼盖——一般由钢梁+压型钢板+混凝土板组成（图10-4）。 利用钢材(钢梁和压型钢板)承受构件截面上的拉力、混凝土承受压力，使钢材的抗拉强度和混凝土的抗压强度均得到充分别用。 组合梁板中的钢梁可以承担施工荷载，而压型钢板则可直接作为楼板混凝土的横板，加快施工进度，减轻楼板自重。 二、钢—混凝土混合结构体系 我国现行《高层建筑混凝土结构技术规程》和《高层民用建筑钢结构技术规程》中钢—混凝土混合结构体系有。 钢框架—钢筋混凝土核心筒(或剪力墙)； 钢框架—型钢混凝土核心筒(或剪力墙)； 型钢混凝土框架—钢筋混凝土核心筒(或剪力墙)； 型钢混凝土框架—型钢混凝土核心筒(或剪力墙)； 钢框筒—混凝土核心筒； 钢框筒—型钢混凝土核心筒； ………… 三、高层建筑混合结构的结构布置和概念设计 （一）结构总体布置 高层混合结构房屋的总体布置原则与高层建筑混凝土结构基本相同。 混合结构房屋平面的外形宜简单规则： 宜采用方形、矩形、多边形、圆形、椭圆形等规则对称的平面； 尽量使结构的抗侧力中心与水平合力中心重合； 建筑的开间、进深宜统一； 筒中筒结构体系中，当外围钢框架柱采用H形截面时，宜将柱截面强轴方向布置在外围筒体平面内；角柱宜采用十字形、方形或圆形截面； 楼盖主梁不宜搁置在核心筒或内筒的连梁上。 混合结构的侧向刚度和承载力沿竖向宜均匀变化，构件截面宜由下至上逐渐减少，无突变。 混合结构的外围框架柱沿高度宜采用同类结构构件；当采用不同类型和材料的构件时，应设置过渡层。 对于刚度突变的楼层，如转换层、加强层、空旷的顶层、顶部突出部分、型钢混凝土框架与钢框架的交接层及邻近楼层，应采取可靠的过渡加强措施。 钢框架部分设置支撑时，宜采用偏心支撑和耗能支撑，支撑宜连续布置，且在相互垂直的两个方向均宜布置，并相互交接；支撑框架在地下部分宜延伸至基础。 混合结构中，外围框架平面内梁与柱应采用刚性连接；楼面梁与钢筋混凝土筒体及外围框架柱的连接可采用刚接或铰接。 楼盖体系应具有良好的水平刚度和整体性。 （二）概念设计 保证钢筋混凝土筒体的承载力及延性——地震时高层建筑混合结构破坏主要集中于混凝土筒体，表现为混凝土筒体底部混凝土受压破坏以及暗柱和角柱的纵筋压屈。 增强外围框架的刚度及承载力——混合结构高层建筑中，外围框架平面内梁与柱应采用刚性连接，以增强外围框架的侧向刚度及水平承载力。 设置外伸桁架加强层——采用外伸桁架加强层可以将筒体剪力墙的部分弯曲变形转换成框架柱的轴向变形，以减小水平荷载作用下的侧移。 10.2 混合结构设计的有关规定 一、结构计算 1、弹性分析时，宜考虑钢梁与现浇混凝土楼板的共同作用，梁的刚度可取钢梁刚度的1.5～2.0倍，但应保证钢梁与楼板有可靠连接。弹塑性分析时，可不考虑楼板与梁的共同作用。 2、结构弹性阶段的内力和位移计算时构件刚度取值 型钢混凝土构件、钢管混凝土柱的刚度： 无端柱型钢混凝土剪力墙可近似按相同截面的混凝土剪力墙计算其轴向、抗弯和抗剪刚度——不计端部型钢对截面刚度的提高作用； 有端柱型钢混凝土剪力墙可按H形混凝土截面计算其轴向和抗弯刚度，端柱内型钢可折算为等效混凝土面积