上海大学钢框架-钢筋混凝土核心筒共51

高等钢结构课程报告报告人：王峰——钢框架-混凝土核心筒结构报告内容一、高层钢结构的发展概况二、高层钢结构的优缺点三、钢框架-混凝土核心筒结构一、高层钢结构的发展1）国外的发展形成期西方工业革命时期，铁钢开始用于建筑1872年法国巴黎Menier巧克力厂采用了钢框架结构

20世纪初，技术进步加速，电梯技术的完善。

1931年纽约建成381m(102层)的帝国大厦，钢框架结构，206Kg/m2,雄踞世界第一高40多年。Empirestatebuilding美国哥伦比亚大厦台湾101大楼马来西亚双子塔德国宝马总部大楼解放前高层钢结构建筑甚少，最高的是1934年在上海建成的上海国际饭店，22层，高82.5米。中国大陆自20世纪80年代中期起步修建高层钢结构，先后在上海、北京、深圳、广州、大连、厦门等地建造了数十幢高层钢结构建筑。21世纪以来超高层建筑大多采用刚框架-混凝土核心筒体系。2）国内的发展混凝土核心筒:钢巨型外伸桁架,钢骨混凝土巨型柱上海金茂大厦环球金融中心由日本森海外株式会社主导兴建，总造价1050亿日元。地上101层、底下3层。位于陆家嘴金融贸易区，建筑总面积38.1万平方米。高度达492米，总用钢量5.23万吨，钢框架-混凝土核心筒结构。上海中心深圳平安金融中心二、高层钢结构的优缺点优点承载能力高，自重轻，与钢筋混凝土结构相比要轻30％-50％，结构所占面积和空间小，另外钢结构断面小，与钢筋混凝土结构相比可增加建筑有效面积8％左右，抗震性能好，工厂化程度高，建设周期短，钢材可回收，对环境污染小。

缺点钢材的抗火性能差，用钢量稍大，造价偏高。刚框架-钢筋混凝凝土核心心筒结构构有双重重体系和和单重体体系之分分，取决决于框架架部分的的剪力分分担率。。二者有有不同的的设计要要求，适适用范围围，最大大适用高高度和抗抗震设计计等级，，设计时时应分别别符合有有关规定定。三、高层层民用建建筑钢结结构技术术规程9.1总则9.1.2第九章钢钢框架架—钢筋混凝凝土核心心筒结构构刚框架—钢筋混凝凝土核心心筒结构构的设计计，应祖祖训现行行国家标标准《建设抗震震设计规规范》GB50011的有关规规定。9.1.1刚框架-钢筋混凝凝土核心心筒结构构有不同同的形式式，其框框架部分分除采用用钢框架架外，必必要时也也可采用用钢管混混凝土柱柱（或钢钢骨混凝凝土柱））和钢梁梁的组合合框架；；钢框架架必要时时可下部部楼层用用钢骨混混凝土柱柱和上部部楼层用用钢柱，，混凝土土核心筒筒必要时时可作为为钢骨混混凝土结结构。此此外，周周边钢框框架必要要时可设设置钢支支撑加强强，使钢钢框架成成为具有有较高侧侧向承载载力的支支撑框架架。9.1.39.1总则大连远洋洋大厦中间核心心筒混凝凝土墙中中设钢骨骨架；为了使钢钢框架在在刚度上上有较好好的过渡渡，减少少主要承承重构件件对整体体及构件件本身刚刚度突变变的影响响，外框9层以下为为钢骨混混凝土柱柱，9层以上为为箱型钢钢柱；6层以下为为混凝土土梁，7层以上为为钢梁，，钢梁为为焊接H型钢。大连远洋洋大厦钢框架-钢筋混凝凝土核心心筒结构构为双重重体系时时，其最最大适用用高度不不宜超过过现行国国家规范范《建筑结构构抗震设设计规范范》GB50011对钢筋混混凝土框框架-核心筒（（抗震墙墙）结构构最大适适用高度度和钢框框架-支撑结构构最大适适用高度度二者的的平均值值。单重重体系时时，不宜宜超过GB50011对抗震墙墙结构规规定的最最大适用用高度。。9.1.49.1总则钢框架-钢筋混凝凝土核心心筒结构构的抗震震设计等等级，钢钢框架部部分和混混凝土核核心筒部部分应分分别符合合现行国国家标准准《建筑抗震震设计规规范》GB50011的表6.1.2和表8.1.3的规定。。框架下部部采用钢钢骨混凝凝土柱上上部采用用钢柱时时，应设设置过渡渡层防止止刚度突突变。过过渡层的的柱刚度度宜为上上下楼层层柱刚度度之和的的一半。。9.1.59.1.69.1总则钢框架—钢筋混凝凝土核心心筒结构构宜作为为双重体体系。钢钢框架部部分按刚刚度分配配的最大大楼层地地震剪力力，不应应小于结结构总剪剪力的10%；框架部部分按刚刚度分配配计算得得到的地地震层剪剪力应乘乘以的增增大系数数，达到到不小于于结构底底部地震震剪力的的20%和最大楼楼层剪力力1.5倍二者较较小值，，且不小小于结构构底部地地震剪力力的15%。9.2.19.2双重体系和单单重体系【说明】在地震作用下下，由于钢筋筋混凝土核心心筒侧向刚度度较钢框架大大很多，因而而承担了绝大大部分地震力力。但钢筋混混凝土剪力墙墙的弹性极限限变形很小，，约为1/3000，在达到极限限变形时，钢钢筋混凝土剪剪力墙已开裂裂，而此时钢钢框架尚处于于弹性阶段，，地震作用在在剪力墙和钢钢框架之间会会实行再分配配，钢框架承承受的地震力力会增加，而而且钢钢架是是重要构件，，它的破坏和和竖向承载力力的降低，将将危及房屋的的安全，因而而有必要对钢钢框架承受的的地震力作更更严格的要求求，使其能适适应强震时的的大变形且保保有一定的安安全度。9.2双重体系和单单重体系当钢框架部分分按刚度计算算分配的最大大楼层地震剪剪力小于10%时，钢框架-钢筋混凝土核核心筒为单重重体系。单重重体系的混凝凝土核心筒的的墙体应承担担100%的结构总剪力力，钢框架部部分按刚度计计算分配的剪剪力不宜小于于结构总剪力力的4%。9.2.29.2双重体系和单单重体系【说明】非双重体系的的结构在美国国称为房屋框框架，是广泛泛采用的结构构形式之一，，有施工方便便的优点，我我国有广大的的非地震区和和6度设防区，而而钢框架-钢筋混凝土核核心筒结构是是目前应用较较多的一种结结构形式，对对100m以下高度的房房屋可适当降降低设计要求求，但此时框框架部分仍宜宜用一定的承承载储备。9.2双重体系和单单重体系钢框架-混凝土核心筒筒结构双重体体系设计时，，可采取下列列一项或多项项措施，以提提高钢框架的的剪力分担率率：1框架柱的间距距不宜过大，，混凝土核心心筒尺寸应合合理2采用钢骨混凝凝土或钢管混混凝土柱的组组合框架；3周边被刚框架架用支撑加强强。【说明】为了满足双重重体系的设计计要求，钢框框架的柱距不不宜过大。设设计表明，当当框架柱距不不大于6m左右时，双重重体系要求不不难满足。9.2.39.2双重体系和单单重体系钢框架-钢筋混凝土核核心筒结构建建筑平面的外外形宜简单规规则，宜采用用方形、矩形形等规则对称称平面，并尽尽量使结构的的抗侧力中心心与水平合力力中心重合。。建筑的开间间、进深宜统统一。钢框架-钢筋混凝土核核心筒结构，，当高度超过过150m时，宜设置伸伸臂桁架，必必要时尚可在在周边框架角角部设置巨形形SRC柱，与伸臂桁桁架相连。9.3.19.3.29.3结构布置【说明】对于高度较大大的超高层建建筑，周边钢钢架增设巨形形柱时提高框框架部分剪力力担率的有效效方法。通过过与伸臂架相相连，能有效效地提高部分分的剪力分担担率。9.3结构布置钢框架-钢筋混凝土核核心筒结构设设置地下室时时，框架柱应应至少延伸至至地下室一层层，框架柱竖竖向荷载应直直接传至基础础。刚框架部部分采用支撑撑时，二级及及以上抗震等等级宜采用偏偏心支撑和耗耗能支撑。支支撑在竖向应应连续布置，，在地下部分分应延伸至基基础。9.3.3偏心支撑9.3结构布置钢框架-钢筋混凝土核核心筒结构中中，混凝土核核心筒为主要要抗侧力结构构，应根据具具体情况采取取有效措施，，保证核心筒筒的延性。钢框架-钢筋混凝土核核心筒结构的的楼盖，应具具有良好的刚刚度和整体性性。跨度大的的楼面梁不宜宜支承在核心心筒连梁上。9.3.39.3.49.3结构布置高层建筑刚框框架-钢筋混凝土核核心筒结构在在风荷载和多多遇地震作用用下的内力和和位移应按弹弹性方法计算算。钢框架-钢筋混凝土核核心筒结构弹弹性分析的荷荷载和荷载效效应组合，应应按下列规定定执行:1、竖向荷载应应按现行国家家标准《建筑结构荷载载规范》GB50009规定取值。当当楼面活荷载载大于4KN/m2时应考虑其不不利分布。9.4.19.4.29.4结构分析和计计算2风荷载应按现现行国家标准准《建筑结构荷载载规定》GB50009规定采用。对对于特别重要要的，承载力力计算时基本本风压应按100年重现期的风风压值采用；；位移计算时时，基本风压压可按50年重现期的风风压值采用。。9.4结构分析和计计算3当房屋高度大大于200m时，或当房屋屋高度大于150m且有下列情况况之一时，宜宜进行风洞实实验；1）平面形状不不规则或立面面形状复杂；；2）立面开洞或或连体建筑；；3）周围地形和和环境复杂；；4）当多栋建筑筑间距较近，，又没有可提提供参考的类类似资料以了了解其群体效效应的互相影影响。4在单向地震作作用下应考虑虑偶然偏心的的影响，每层层楼面质心沿沿垂直于地震震作用方向的的附加偏心距距可按下式计计算:式中—第i层质心偏心距距，各楼偏移移方向相同；；—第i层垂直于地震震作用方向的的建筑物总长长度。9.4结构分析和计计算钢框架—钢筋混凝土核核心筒结构抗抗震计算时，，机构的阻尼尼比不应大于于0.045，也可按钢筋筋混凝土核心心筒体（墙体体）部分和钢钢框架部分在在结构总变形形中所占的比比例折算为等等效阻尼比。。钢框架-钢筋混凝土核核心筒结构在在地震作用下下的内力和位位移计算所采采用的结构自自振周期，应应考虑非结构构构件的影响响予以修正。。修正时要考考虑非结构构构件的材料、、数量及其与与主题结构的的连接方式，，修正系数可可取0.8~1.0.9.4.49.4.39.4结构分析和计计算在行进弹性阶阶段的结构整整体内力和变变形分析时，，钢骨混凝土土构件及钢管管混凝土柱的的刚度可按下下列方法确定定；1钢骨混凝土梁梁，柱及钢管管混凝土柱截截面的轴向刚刚度、抗弯度度和抗剪刚度度，可采取钢钢骨或钢管部部分的刚度与与钢筋混凝土土部分的刚度度之和，即：：9.4.59.4结构分析和计计算——钢筋混凝土部部分的轴向刚刚度；——钢骨（或钢管管）部分的轴轴向刚度；——钢筋混凝土部部分的抗弯刚刚度；——钢骨（或钢管管）部分的抗抗弯刚度；——钢筋混凝土部部分的抗剪刚刚度，只计入入与受力方向平行的的腹板部分面面积；——钢骨（或钢管管）部分的抗抗剪刚度，只只计入腹板部分面积积。式中：9.4结构分析和计计算2无端柱钢骨混混凝土剪力墙墙可按相同截截面的钢筋混混凝土剪力墙墙计算轴向、、抗弯、抗剪剪刚度。有端端柱钢骨混凝凝土剪力墙，，可按工形截截面混凝土墙墙计算轴向和和抗弯刚度，，端柱中的钢钢骨可折算为为等效混凝土土面积后，计计入工形截面面的翼缘面积积。墙的抗剪剪刚度可只计计入腹板混凝凝土面积。9.4结构分析和计计算3考虑混凝土的的开裂及徐变变影响时，以以及对于结构构受力较大部部分，在进行行结构变形计计算时，宜适适当降低钢筋筋混凝土部分分的抗弯刚度度，降低系数数可取0.6~0.8，但不得小于于相同截面尺尺寸的钢筋混混凝土的抗弯弯刚度。9.4结构分析和计计算9.4.6当没有地下室室或地下室顶顶板处不能作作为嵌固端，，而钢柱又采采用埋入式柱柱脚时，钢柱柱的嵌固端取取在基础定面面向下1.5倍柱截面高度度处。高度超过100m的钢框架—钢筋混凝土核核心筒结构，，宜进行模拟拟施工过程计计算。当部分分结构先施工工时，应考虑虑其独立承受受外部荷载的的能力并确保保其稳定，或或视其承载能能力确定允许许现行施工的的楼层数。9.4.79.4结构分析和计计算高度超过100m的钢框架-钢筋混凝土核核心筒结构，，宜进考虑混混凝土后期徐徐变、收缩和和不同材料构构件压缩变形形差的影响，，并应采取相相应措施进行行措施进行调调整。9.4.8【说明】超高层钢框架架-钢筋混凝土核核心筒结构安安装时，应对对每节钢柱上上端标高进行行调整，可采采用设置填片片或调整焊缝缝高度的方法法，其数值可可参考中国工工程建设协会会标准《高层建筑钢-混凝土混合结结构设计规程程》CECS230:2008第9章的条文说明明。9.4结构分析和计计算9.5构件设计二级及以上的的钢框架梁柱柱连接，应采采用考虑塑性性铰外移的加加强型连接。。加强型连接接可采用梁翼翼局部加宽式式、翼缘板式式、盖板等形形式。采用钢骨混凝凝土柱和钢梁梁组成的框架架时，柱骨与与钢梁咋受弯弯平面的刚度度比，宜符合合传力要求。9.5.19.5.2圆形钢管混凝凝土柱和矩形形钢管混凝土土柱的轴向受受压承载力应应符合下列规规定：无地震作用组组合时CFT柱条文需与新新规程核对有地震作用用组合时9.5构件设计9.5.3式中中：：N————轴压压力力设设计计值值；；———钢管管混混凝凝土土柱柱的的轴轴向向受受压压承承载载力力；；———轴向向受受压压承承载载力力抗抗震震调调整整系系数数，，取取0.8【说明明】《《建筑筑抗抗震震设设计计规规范范》规定定，，承承载载力力抗抗震震调调整整系系数数对对混混凝凝土土柱柱，，当当轴轴压压比比小小于于0.15时为为0.75，轴轴压压比比不不小小于于0.75时为为0.80；对对钢钢柱柱当当强强度度破破坏坏时时为为0.75，屈屈曲曲失失稳稳时时为为0.80.钢管管混混凝凝土土柱柱以以前前对对此此未未作作出出规规定定，，据据此此，，建建议议对对钢钢管管混混凝凝土土柱柱取取0.80.9.5构件件设设计计圆形形钢钢管管混混凝凝土土柱柱的的轴轴向向受受压压承承载载力力应应按按下下公公式式计计算算：：当时时当时时9.5构件件设设计计9.5.4式中中：———钢管管混混凝凝土土短短柱柱的的轴轴心心受受压压承承载载力力———钢管管混混凝凝土土套套箍箍系系数数———与混混凝凝土土强强度度等等级级有有关关的的系系数数，，混混凝凝土土强强度度等等级级不不大大于于C50时可可取取2.00，混混凝凝土土强强度度等等于于大大于于C50时可可取取1.80；———与混混凝凝土土强强度度等等级级有有关关的的系系数数，，混混凝凝土土强强度度等等级级不不大大于于C50可取取1.00，混混凝凝土土强强度度等等于于大大于于C50时可可取取1.56.———钢管管材材料料的的抗抗拉拉、、抗抗压压强强度度设设计计值值；；———钢管管内内混混凝凝土土的的轴轴心心抗抗压压强强度度设设计计值值；；———钢管管的的横横截截面面面面积积；；———钢管管内内混混凝凝土土的的横横截截面面的的面面积积；；9.5构件件设设计计———考虑虑长长细细比比影影响响的的轴轴必必受受承承载载力力折折减减系系数数，，按按表表9.5.4采用用；；表9.5.4圆形形钢钢管管混混凝凝土土柱柱考考虑虑长长细细比比影影响响的的轴轴心心受受压压承承载载力力折折减减系系数数8.510.5121415.51719201.000.980.950.920.870.810.750.700.689.5构件件设设计计当时时———考虑虑偏偏心心影影响响的的轴轴心心受受压压承承载载力力减减折折系系数数，，按9.5.5条的的规规定定计计算算。。当时时式中中：———偏心心距距；；———钢管管内内横横截截面面的的半半径径；；———柱端端弯弯矩矩设设计计值值得得较较大大者者———柱轴轴压压力力设设计计值值9.5.59.5构件件设设计计圆形形钢钢管管混混凝凝土土柱柱的的受受剪剪承承载载力力应应符符合合下下列列规规定定：：无地地震震作作用用组组合合时时：有地地震震作作用用组组合合时时：式中中：：———剪力力设设计计值值；；———钢管管混混凝凝土土柱柱的的受受剪剪承承载载力力；；———受剪剪承承载载力力抗抗震震调调整整系系数数，，取取0.8.9.5构件件设设计计9.5.69.6连接接计计算算和和构构造造措措施施楼面面梁梁与与钢钢框框架架柱柱可可采采用用刚刚性性连连接接，，与与混混凝凝土土核核心心筒筒体体应应采采用用铰铰连连接接。。混混凝凝土土墙墙体体与与钢钢梁梁连连接接部部位位宜宜设设置置构构造造型型钢钢。。构构造造型型钢钢应应通通长长设设置置，，不不计计入入剪剪力力墙墙承承载载力力计计算算。。当当墙墙体体为为钢钢骨骨混混凝凝土土墙墙时时，，墙墙的的钢钢骨骨可可兼兼做做构构造造型型钢钢。。楼楼面面梁梁与与构构造造型型钢钢或或钢钢骨骨柱柱的的连连接接应应采采用用铰铰接接。。9.6.19.6连接接计计算算和和构构造造措措施施9.6.21、柱柱钢钢骨骨应应采采用用实实腹腹式式，，不不得得采采用用空空腹腹式式。。中间间柱柱钢钢骨骨宜宜采采用用十十字字形形，，角角柱柱和和边边柱柱宜采采用用L行和和T行；；2、柱柱主主筋筋宜宜在在钢钢骨骨四四角角通通过过，，避避免免在在钢钢骨骨上穿穿孔孔。。3、边边柱柱的的外外侧侧面面和和梁梁的的外外侧侧面面位位于于同同一一平平面时时，，应应考考虑虑偏偏心心影影响响，，对对柱柱进进行行有有限限元分分析析。。刚骨骨混混凝凝土土构构件件应应符符合合下下列列构构造造措措施施：：9.6连接接计计算算和和构构造造措措施施9.6.3对钢钢框框架架-钢筋筋混混凝凝土土核核心心筒筒结结构构，，伸伸臂臂桁桁架架的的构构造造要要求求如如下下:1、伸臂桁架宜宜贯穿混凝土土核心筒，并并宜在与伸臂臂桁架连接部部位的混凝土土墙内设置竖竖向钢骨。伸伸臂桁架的上上、下弦与框框架可以采用用铰接连接，，但也宜在柱柱内设置钢骨骨。2、加强层及及其上下各一一层的外框架架，当采用钢钢骨混凝土柱柱时，应沿柱柱全高加密箍箍筋；钢柱的的板件厚度比比限值应按设设防烈度提高高一度的要求求确定。9.6连接计算和构构造措施9.6.33、应适当增强强加强层上、、下板的刚度度，楼板厚度度不宜小于150mm，且不宜开较较大洞口，楼楼板混凝土强强度等级不宜宜小于C30，且应配置双双向双排钢筋筋。采用压型钢板板组合楼板的的组合梁设计计，宜符合下下列要求：1、组合梁不不适用于承受受多次反复荷荷载作用或重重大冲击的荷荷载作