多高层建筑结构第十章

第10章 高层混合结构设计

10.1 高层混合结构的形式及特点1、高层混合结构的形式由外围钢框架或型钢混凝土、钢管混凝土框架与钢 筋混凝土核心筒所组成的框架-核心筒结构，以及 由外围钢框筒或型钢混凝土、钢管混凝土框筒与钢 筋混凝土核心筒所组成的筒中筒结构，称为高层混 合结构。如：

国外应用情况：研究工作始于上世纪60年代。 工程应用始于上世纪70年代。代表性建筑有： ●美国芝加哥 Gateway Ⅲ Building,36层，137m。 ●法国巴黎 Main Mantparnasse 大楼，64层。 ●英国伦敦 The National West Minster Bank Building . ●捷克 Guezla大楼，36层。 ●日本神奈县海老名塔楼，25层。 ●新加坡 Overseas Union Building ,64层。3

国内应用情况：研究工作开始于上世纪80年代。 工程应用开始于上世纪90年代。代表性建筑有：●北京香格里拉饭店，82.75m ●上海希尔顿酒店，143.6m ●大连远洋大厦，200.8m ●深圳赛格广场，291.6m ●上海金茂大厦，418m ●上海环球金融中心大厦，492m4

上海环球金融中心

上海金茂大厦5

广州电视塔

塔顶高450m,天 线顶高610m。

广州西塔地上103层， 高432m,外 筒为钢网筒结 构，内筒为混 凝土结构。总 用钢量约4万 吨。

高层混合结构的特点：

抗侧刚度比钢结构大，变形比钢结构小； 用钢量比钢结构省，造价比钢结构低； 结构的耐久性和耐火性比钢结构好； 延性比混凝土结构好，自重比混凝土结构轻； 施工速度比混凝土结构快； 结构所占面积比混凝土结构少。8

上海静安希尔顿酒店三种结构方案技术经济分析[3]指 标 结构 自重 施工 工期 建筑使 用空间 用钢量 项 目 高层混 合结构 66434 1.28 100 322 1 1730 3.3 133 69 64 钢结构 54626 1.05 82 242 0.75 1320 2.5 165 141 24 钢筋混凝 土结构 94111 1.80 1.42 434 1.47 4700 9.0 - - -

总重量/t 每平方米结构重量/(t/m2) 百分率(%) 上部结构工期/d 比率 结构面积/m2 结构面积/总面积量(%) 总用钢量/(kg/m2) 型钢用量/(kg/m2) 钢筋用量/(kg/m2)

施工 技术

节点焊接量(%) 高强螺栓量(%)

100 100

250 200

- -

2、高层混合结构的受力特点(1)钢筋混凝土核心筒承担了绝大部分的剪力，但核心筒 的弹性极限变形能力小，易开裂，开裂后内力会向钢 框架转移，要防止钢框架较早发生破坏。 (2)楼面梁与外框架和核心筒连接应牢靠，保证钢框架与 混凝土核心筒能协同工作。 (3)由于混凝土收缩、徐变的影响，混凝土核心筒与钢框 架之间会产生竖向变形差，使内力向钢框架转移，有 可能导致钢框架较早发生破坏。10

钢梁 钢 柱 钢筋混 凝土筒

钢 柱 钢梁 钢筋混凝土筒

结构变形

结构因

竖向变形产生的内力

10.2 高层混合结构的布置1、一般原则(1)平面宜简单、规则、对称，宜采用方形、矩形、 多边形、圆形等规则平面。 (2)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。 (3)竖向刚度宜均匀变化。 (4)外围框架平面内梁柱应采用刚性连接，楼面梁与 核心筒及外围框架可采用刚接或铰接。 (5)抗侧刚度不足时，可设置加强层、水平环带等。12

巨型 柱 带状 桁架

巨型斜 撑

三层楼高 的外伸桁 架 核心筒

混凝土 周边墙

巨型柱

上海环球金融中心结构示意图13

上海环球金融中心伸臂桁架及水平环带图14

2、最大适用高度最大适用高度(m)结构体系 非抗震

抗震设防烈度8度 6度 7度 9度 70 70 80 90

设计钢框架-钢筋混凝土核心筒 框架-核心筒 型钢(钢管)混凝土框架-钢 筋混凝土核心筒 钢外筒-钢筋混凝土核心筒 筒中筒 型钢(钢管)混凝土外筒-钢 筋混凝土核心筒 210 240 280 300

0.2g 0.3g

200 160 120 100 220 190 150 130 260 210 160 140 280 230 170 150

3、房屋高宽比限值

房屋高宽比限值结构体系 非抗震设计

框架-核心筒 筒中筒

8 8

6度、7度 7 8

抗震设防烈度 8度 6 7

9度 4 5