第九章 混合结构.ppt

高层建筑结构——10复杂高层建筑结构设计9.10混合结构10.1概述混合结构体系是近年来在国内迅速发展起来的一种新型结构体系,主要用于高层及超高层建筑结构。与混凝土结构相比,其在降低结构自重、减少结构断面尺寸、改善结构受力性能、加快施工进度等方面具有明显的优势;与纯钢结构相比,其又具有防火性能好、综合用钢量小、风荷载作用舒适度好的特点。混合结构是由两种性能有较大差异的结构组合而成的，主要受力特点有：（1）在钢框架-混凝土筒体混合结构体系中，混凝土筒体承担了绝大部分的水平剪力，而钢框架承受的剪力约为楼层总剪力的5%，但由于钢筋混凝土筒体的弹性极限变形很小，约为1/3000，在达到规程限定的变形时，钢筋混凝土抗震墙已经开裂，而此时钢框架尚处于弹性阶段，地震作用在抗震墙和钢框架之间会进行再分配，钢框架承受的地震力会增加，而且钢框架是重要的承重构件，它的破坏和竖向承载力的降低，将危及房屋的安全。10.1概述（2）混合结构高层建筑随地震强度的加大，损伤加剧，阻尼增大，结构破坏主要集中于混凝土筒体，表现为底层混凝土筒体的混凝土受压破坏、暗柱和角柱纵向钢筋压屈，而钢框架没有明显的破坏现象，结构整体破坏属于弯曲型。混合结构体系建筑的抗震性能在很大程度上取决于混凝土筒体，为此必须采取有效措施保证混凝土筒体的延性。（3）钢框架梁和混凝土筒体连接区受力复杂，预埋件与混凝土之间的粘结容易遭到破坏，当采用楼面无限刚性假定进行分析时，梁只承受剪力和弯矩，但试验表明，这些梁实际上还存在轴力，而且由于轴力的存在，往往在节点处引起早期破坏，因此节点设计必须考虑水平力的有效传递。（4）混凝土筒体浇捣完后会产生收缩、徐变，总的收缩、徐变量比荷载作用下的轴向变形大，而且要很长时间以后才趋于稳定，而钢框架无此性能。因此，在混合结构中，即使无外荷载作用，由于混凝土筒体的收缩、徐变有可能使钢框架产生很大的内力。10.2混合结构体系与结构布置（2）混合结构高层建筑随地震强度的加大，损伤加剧，阻尼增大，结构破坏主要集中于混凝土筒体，表现为底层混凝土筒体的混凝土受压破坏、暗柱和角柱纵向钢筋压屈，而钢框架没有明显的破坏现象，结构整体破坏属于弯曲型。混合结构体系建筑的抗震性能在很大程度上取决于混凝土筒体，为此必须采取有效措施保证混凝土筒体的延性。（3）钢框架梁和混凝土筒体连接区受力复杂，预埋件与混凝土之间的粘结容易遭到破坏，当采用楼面无限刚性假定进行分析时，梁只承受剪力和弯矩，但试验表明，这些梁实际上还存在轴力，而且由于轴力的存在，往往在节点处引起早期破坏，因此节点设计必须考虑水平力的有效传递。（4）混凝土筒体浇捣完后会产生收缩、徐变，总的收缩、徐变量比荷载作用下的轴向变形大，而且要很长时间以后才趋于稳定，而钢框架无此性能。因此，在混合结构中，即使无外荷载作用，由于混凝土筒体的收缩、徐变有可能使钢框架产生很大的内力。10.2混合结构体系与结构布置10.2混合结构体系与结构布置10.2混合结构体系与结构布置10.2混合结构体系与结构布置一、混合结构体系(1)混合框架结构框架结构的主要形式有型钢混凝土柱与组合梁或型钢混凝土柱与钢梁形成的框架结构等。框架结构梁柱全部刚接，整体刚度均匀，但抗侧刚度较小，一般仅适用于20~30层的高层建筑。实例：北京长富宫饭店，地上25层，地下3层，高88m，地下部分至2层为型钢混凝土结构，上部为钢框架结构。10.2混合结构体系与结构布置最经济层数为10层最适宜层数为11-13层10.2混合结构体系与结构布置10.2混合结构体系与结构布置(2)框架-核芯筒结构外框架-核芯筒结构以钢筋混凝土核芯筒为主承受侧向荷载，再配合布置各种形式的外框架，建筑造型丰富、平面布置灵活。实例:上海瑞金大厦平面，27层，由型钢混凝土及普通钢筋混凝土内筒、型钢混凝土框架组成。10.2混合结构体系与结构布置3)混合筒中筒结构混合筒中筒结构是指筒中筒结构中的部分或全部筒体采用钢骨混凝土筒体的结构，分为钢外筒-钢筋混凝土核心筒和型钢混凝土外筒-钢筋混凝土核心筒。一般原则：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。10.2混合结构体系与结构布置二、混合结构布置1