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1、超高层建筑与钢板混凝土组合剪力墙的发展和应用,陈大烺 1300204020 结构工程,超高层混合结构体系中，剪力墙是一种重要的抗侧力构件。在地震作用下，核心筒剪力墙不仅承担了大部分地震剪力，而且还起到了耗散地震能量的重要作用，是超高层混合结构体系抗震设计的关键构件。,超高层建筑的发展和应用 钢板混凝土组合剪力墙的发展和应用,1.1超高层的定义,1972年8月在美国宾夕法尼亚洲的伯利恒市召开的国际高层建筑会议上，专门讨论并提出高层建筑的分类和定义。 第一类高层建筑：9-16层（高度到50米）； 第二类高层建筑：17-25层（高度到75米）； 第三类高层建筑：26-40层（最高到100米）； 超高
2、层建筑：40层以上（高度100米以上）。,我国民用建筑设计通则GB503522005规定：建筑高度超过100m时，不论住宅及公共建筑均为超高层建筑。,1 超高层建筑的发展与应用,1.2超高层的发展,1 超高层建筑的发展与应用,1909年建成的纽约 “大都会人寿保险公司大楼，到2013年底，目前世界最高的100座建筑中，有58座是从2005年底到现在的7年中建成的。,就高度上超过300米的超高层而言，在1990年全球范围内仅有13座，而到了2013年底这一数字已达到70左右，即在过去的二十年里增长了538%。单单在2013年就有十几座超高层建筑建成，为历史之最。,拥有最高建筑的主导性地区已经迅速
3、发生改变。近至1990年，世界最高的100座建筑中有80%位于北美，而到2012年底这一比例预计仅有20%，主导地区转向了亚洲（42%，仅中国就占34%）和中东地区（32%，仅迪拜就占21%）。,1.3超高层的结构形式,1 超高层建筑的发展与应用,超高层建筑重力荷载巨大，结构的重力荷载代表值可达数十万 t 以上，竖向构件除需受很大的竖向荷载外，在抵抗风荷载和地震作用也需发挥巨大作用。,为满足结构的承载力及延性的要求，充分发挥钢材与混凝土的强度，降低构件尺寸，减轻建筑自重，提高建筑使用空间，钢-混凝土组合在超高层建筑得到了广泛的运用。,1.3超高层的结构形式,1 超高层建筑的发展与应用,巨型钢管
4、混凝土柱、型钢混凝土柱，内置钢桁架斜撑混凝土组合剪力墙、型钢混凝土框架+混凝土核心筒结构,1.3超高层的结构形式,1 超高层建筑的发展与应用,例如深圳京基100金融中心采用型钢混凝土内筒，钢管混凝土框架体系，其中大的巨型柱尺寸2.7m3.9m。材料强度高，混凝土为C80，构件含钢量大，为9.13%。,1.3超高层的结构形式,1 超高层建筑的发展与应用,深圳京基金融中心超高层建筑型钢混凝土剪力墙的施工现场情况。,2.4钢板混凝土组合剪力墙的应用,2 钢板混凝土组合剪力墙发展与应用,2.1钢板混凝土组合剪力墙的概念,2 钢板混凝土组合剪力墙发展与应用,组合剪力墙由内填钢板和钢筋混凝土板组成，它们之
5、间通过栓钉进行连接。,2.2钢板混凝土组合剪力墙的种类,2 钢板混凝土组合剪力墙发展与应用,现浇钢板混凝土组合剪力墙,预制钢板混凝土组合剪力墙,根据施工方法与受力机理的不同，可分为两类:现浇混凝土板钢板组合墙和预制混凝土盖板钢板组合墙。,2.3钢板混凝土组合剪力墙的发展,2 钢板混凝土组合剪力墙发展与应用,上世纪60年代日本提出了在钢板支撑周围浇筑钢筋混凝土以防止钢支撑的屈曲，使剪力墙获得较好的延性和耗能能力，并在日本名古屋地铁公车站率先采用了这种内置钢板钢筋混凝土剪力墙结构。,核工业的发展对钢板混凝土组合剪力墙的设计、发展与应用起到了推动作用，19世纪80年代末到90年代中期，针对于核电厂对
6、钢板混凝土组合剪力墙的使用进行了大量的研究。,在此之后的一段时间内（90年代之前）由于缺少理论研究与实践经验，钢板混凝土组合剪力墙并没有得到广泛的应用，与此同时由周边框架和内嵌钢板组成的纯钢板剪力墙在于20世纪70年代被提出。,早期钢板剪力墙主要应用在美国，加拿大、和日本，如日本钢铁大厦、东京新宿的Shinjuku Nomura Tower，神户Kobe City Hall，美国加州的Sylmar County Hospital，达拉斯的Hyatt Regency Hotel等,竖缝钢板墙构造,加劲钢板剪力墙单元,2.3钢板混凝土组合剪力墙的发展,2 钢板混凝土组合剪力墙发展与应用,2.3钢板
7、混凝土组合剪力墙与应用,我国1989年的上海新锦江饭店、都江堰灾后重建幸福家园、 75层337m的天津津塔以及昆明世纪广场、深圳梅山苑都使用了钢板剪力墙体系。,上海新锦江饭店,天津津塔,2 钢板混凝土组合剪力墙发展与应用,1995年，加拿大的Link研究了带加劲肋的双层钢板剪力墙 。,该组合墙的破坏模式是拉杆模型，在大变形情况下还可利用屈曲后强度，具有良好的延性。,2000年，日本九州大学的Matsui、Hitaka等学者中提出以开缝钢板剪力墙为基础，钢板两侧外夹混凝土板，形成开缝钢板混凝土组合剪力墙。开缝改变了钢板墙的受力模式，使钢板由剪切变形转变为弯曲变形。,2.3钢板混凝土组合剪力墙的发
8、展,2 钢板混凝土组合剪力墙发展与应用,认识到“传统组合墙”的不足,2002年，美国加州大学的Astaneh-As提出“改进型，组合钢板墙，即在混凝土板和框架梁柱之间设缝，试验中缝隙填充泡沫聚苯乙烯。,设置缝隙避免了混凝土板在加载初期直接参与受力发生破坏; 和未设缝组合墙相比，设缝组合钢板墙的损坏程度明显降低，结构的侧移变形也有所减小，组合墙具有更好的延性和滞回性能，滞回性能更为稳定。,2.3钢板混凝土组合剪力墙的发展,2 钢板混凝土组合剪力墙发展与应用,2003年，clubley等人分析了双层钢板组合墙，又称Bi-steel组合墙。,试验和有限元模拟结果表明双层钢板组合墙具有很强的抗剪强度。
9、,Bi-steel组合墙,2004年Hossain K.M.A.和Wright对压型钢板组合墙混凝土板和压型钢板进行了单调和低周反复加载试验，研究表明组合墙的纵向抗弯刚度能够预防墙体过早发生整体屈曲。,2.3钢板混凝土组合剪力墙的发展,2 钢板混凝土组合剪力墙发展与应用,1995年至今，我国同济大学的李国强等，清华大学聂建国、郭彦林等，哈尔滨工业大学董莉、张素梅等，中国建筑科学研究院孙建超、蒋冬启等都先后对钢板混凝土的结构性能进行了大量研究，研究一致表明： 极限承载力大、滞回耗能能力强、抗震性能优异。,董莉、张素梅提出的 两侧开缝钢板混凝土组合剪力墙,郭彦林提出的 防屈曲钢板混凝土组合剪力墙,
10、2.3钢板混凝土组合剪力墙的发展,2 钢板混凝土组合剪力墙发展与应用,双钢板混凝土组合剪力墙试件滞回曲线,钢筋混凝土剪力墙试件滞回曲线,2.3钢板混凝土组合剪力墙的发展,2 钢板混凝土组合剪力墙发展与应用,上海中心,高度：632/603m,结构形式：巨型框架+核心筒 +钢外伸臂,核心筒：钢板混凝土 组合剪力墙,核心筒混凝土 最高强度等级：C60,状态：在建,2.4钢板混凝土组合剪力墙的应用,2 钢板混凝土组合剪力墙发展与应用,武汉绿地中心,高度：632m,结构形式：巨型框架+核心筒 +钢外伸臂,核心筒：钢板混凝土 组合剪力墙,状态：在建,2.4钢板混凝土组合剪力墙的应用,2 钢板混凝土组合剪力
11、墙发展与应用,深圳平安国际金融中心,高度：660/597m,结构形式：巨型支撑框架+核 心筒+钢外伸臂,核心筒：钢板混凝土 组合剪力墙,核心筒混凝土 最高强度等级：C60,状态：在建,2.4钢板混凝土组合剪力墙的应用,2 钢板混凝土组合剪力墙发展与应用,广州东塔,高度：530m,结构形式：巨型框架+核心筒 +钢外伸臂,核心筒：双钢板混凝土组合剪力墙,核心筒混凝土 最高强度等级：C80,状态：在建,2.4钢板混凝土组合剪力墙的应用,2 钢板混凝土组合剪力墙发展与应用,天津高银117大厦,高度：597m,结构形式：巨型支撑框架+核 心筒,核心筒：钢板混凝土组合剪力墙,核心筒混凝土 最高强度等级：C
12、70,状态：在建,2.4钢板混凝土组合剪力墙的应用,2 钢板混凝土组合剪力墙发展与应用,嘉陵帆影二期,高度：468m,结构形式：巨型支撑框架+核 心筒,核心筒：钢板混凝土组合剪力墙,核心筒混凝土 最高强度等级：C60,状态：在建,三期塔楼：34层，总高度174.8米。,二期塔楼：99层，总高度468米。,裙楼：6层，总高度40.33米。,2.4钢板混凝土组合剪力墙的应用,2 钢板混凝土组合剪力墙发展与应用,武汉中心,高度：438m,结构形式：巨柱框架+核心筒+伸臂桁架体系,核心筒：钢板混凝土组合剪力墙,核心筒混凝土 最高强度等级：C60,状态：在建,2.4钢板混凝土组合剪力墙的应用,2 钢板混
13、凝土组合剪力墙发展与应用,大连国贸中心大厦,高度：433m,结构形式：外巨柱框架+内型钢混凝土筒体,核心筒：钢板混凝土组合剪力墙,核心筒混凝土 最高强度等级：C60,状态：在建,2.4钢板混凝土组合剪力墙的应用,2 钢板混凝土组合剪力墙发展与应用,北京国贸三期,高度：330m,结构形式：型钢混凝土框架+核心筒,核心筒：钢板混凝土组合剪力墙,核心筒混凝土 最高强度等级：C60,状态：已建成,2.4钢板混凝土组合剪力墙的应用,2 钢板混凝土组合剪力墙发展与应用,北京财富中心二期办公楼,高度：265m,结构形式：钢管混凝土框架+钢筋混凝土核心筒,核心筒：钢板混凝土组合剪力墙,核心筒混凝土 最高强度等
14、级：,状态：在建,2.4钢板混凝土组合剪力墙的应用,2 钢板混凝土组合剪力墙发展与应用,南昌绿地紫峰大厦,高度：268m,结构形式：钢板混凝土组合剪力墙,核心筒：型钢混凝土组合剪力墙,核心筒混凝土 最高强度等级：C60,状态：在建,2.4钢板混凝土组合剪力墙的应用,2 钢板混凝土组合剪力墙发展与应用,盐城广播电视塔主塔,高度：195m,结构形式：八角筒+四角剪力 墙+框架,核心筒：双钢板混凝土组合剪力墙,核心筒混凝土 最高强度等级：C50,状态：已建成,2.4钢板混凝土组合剪力墙的应用,2 钢板混凝土组合剪力墙发展与应用,中国国家博物馆,高度：42.5m,结构形式：多筒体+部分框架结构,核心筒
15、：钢板混凝土组合剪力墙,核心筒混凝土 最高强度等级：C50,状态：已建成,2.4钢板混凝土组合剪力墙的应用,2 钢板混凝土组合剪力墙发展与应用,广州西塔,高度：432m,结构形式：交叉网筒+核心筒,核心筒：型钢混凝土组合 剪力墙,核心筒混凝土 最高强度等级：C80,状态：已建成,2.4钢板混凝土组合剪力墙的应用,2 钢板混凝土组合剪力墙发展与应用,深圳京基金融中心,高度：441.8m,结构形式：巨型支撑框架+核 心筒+钢外伸臂,核心筒：型钢混凝土组合 剪力墙,核心筒混凝土 最高强度等级：C80,状态：已建成,2.4钢板混凝土组合剪力墙的应用,2 钢板混凝土组合剪力墙发展与应用,广州东塔钢板剪力墙施工,2.4钢板混凝土组合剪力墙的应用,2 钢板混凝土组合剪力墙发展与应用,广州东塔钢板剪力墙施工,2.4钢板混凝土组合剪力墙的应用,2 钢板混凝土组合剪力墙发展与应用,广州东塔钢板剪力墙施工,2.4钢板混凝土组合剪力墙的应用,2 钢板混凝土组合剪力墙发展与应用,武汉中心钢板剪力墙施工,2.4钢板混凝土组合剪力墙的应用,2 钢板混凝土组合剪力墙发展与应用,平安国际金融中心项目核心筒B5层A1段钢板剪力墙混凝土浇筑,2.4钢板混凝土组合剪力墙的应用,2 钢板混凝土组合剪力墙发展与应用,谢谢大家！,
