高层溷合结构设计与施工三

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1、高层溷合结构设计与施工三 高高层混合混合结构构设计与与2一、高一、高层混合混合结构的定构的定义 高高层混合混合结构是指由构是指由钢框架或型框架或型钢混凝土框架与混凝土框架与钢筋混凝土筒体（或剪筋混凝土筒体（或剪力力墙）所）所组成的高成的高层建筑建筑结构。构。 3 4 56二、高二、高层混合混合结构的特点构的特点n抗抗侧刚度比度比钢结构大，构大，变形比形比钢结构小；构小；n用用钢量比量比钢结构省，造价比构省，造价比钢结构低；构低；n结构的耐久性和耐火性比构的耐久性和耐火性比钢结构好；构好；n延性比混凝土延性比混凝土结构好，自重比混凝土构好，自重比混凝土结构构轻；n施工速度比混凝土施工速度比混凝土

2、结构快；构快；n结构所占面构所占面积比混凝土比混凝土结构少。构少。7上海静安希上海静安希尔顿酒店方案比酒店方案比较3： 43层，143.6m高。高。 钢筋混凝土筋混凝土 核心筒，外核心筒，外 钢框架框架结构。构。8 指指 标标 项项 目目高层混高层混合结构合结构钢结构钢结构钢筋混凝钢筋混凝土结构土结构 结构结构 自重自重总重量总重量/t每平方米结构重量每平方米结构重量/(t/m2)百分率百分率(%)66434 1.28 10054626 1.05 82 94111 1.80 1.42 施工施工 工期工期上部结构工期上部结构工期/d比率比率 322 1 2420.75 434 1.47建筑使建筑

3、使用空间用空间结构面积结构面积/m2结构面积结构面积/总面积量总面积量(%) 1730 3.3 1320 2.5 4700 9.0用钢量用钢量总用钢量总用钢量/(kg/m2)型钢用量型钢用量/(kg/m2)钢筋用量钢筋用量/(kg/m2) 133 69 64 165 141 24 施工施工 技术技术节点焊接量节点焊接量(%)高强螺栓量高强螺栓量(%) 100 100 250 200 上海静安希上海静安希尔顿酒店三种酒店三种结构方案技构方案技术经济分析分析9三、高三、高层混合混合结构的工程构的工程应用用 国外：国外： 研究工作始于上世研究工作始于上世纪60年代。年代。 工程工程应用始于上世用始于

4、上世纪70年代。代表性建筑有：年代。代表性建筑有： 美国芝加哥美国芝加哥 Gateway Building，36层，137m。 法国巴黎法国巴黎 Main Mantparnasse 大楼，大楼，64层。 英国英国伦敦敦 The National West Minster Bank Building . 捷克捷克 Guezla大楼，大楼，36层。 日本神奈日本神奈县海老名塔楼，海老名塔楼，25层。 新加坡新加坡 Overseas Union Building ，64层。 10法国法国 Anaconda Tower，40层。11美国芝加哥美国芝加哥拟建的米格林建的米格林-拜特勒大厦，拜特勒大厦，4

5、83m。12 国内：国内： 研究工作开始于上世研究工作开始于上世纪80年代。年代。 工程工程应用开始于上世用开始于上世纪90年代。代表性建筑有：年代。代表性建筑有： 北京香格里拉北京香格里拉饭店，店，82.75m 上海希上海希尔顿酒店，酒店，143.6m 大大连远洋大厦，洋大厦，200.8m 深圳深圳赛格广格广场，291.6m 上海金茂大厦，上海金茂大厦，418m 上海上海环球金融中心大厦，球金融中心大厦，492m13上海上海环球金融中心球金融中心上海金茂大厦上海金茂大厦14上海金茂大厦平面上海金茂大厦平面图和剖面和剖面图15塔塔顶高高450m，天，天线顶高高610m。新型高新型高层混合混合结

6、构：构：16地上地上103层，高高432m，外，外筒筒为钢网筒网筒结构，内筒构，内筒为混混凝土凝土结构。构。总用用钢量量约4万万吨。吨。17四、高四、高层混合混合结构构设计时需要需要 重重视的的问题 1、抗震性能、抗震性能问题 高高层混合混合结构在意大利有成功的构在意大利有成功的经验，但是，在美国和日，但是，在美国和日本的大地震中有本的大地震中有损伤和破坏的和破坏的纪录，如：，如： 1994年年3月月27日，美国阿拉斯加大地震（日，美国阿拉斯加大地震（级）中，多）中，多栋6-14层房屋出房屋出现混凝土局部混凝土局部压碎，个碎，个别柱箍筋拉断，主柱箍筋拉断，主筋和型筋和型钢屈曲，型屈曲，型钢外鼓

7、等外鼓等现象。象。 1995年年1月月17日，日本阪神地震（日，日本阪神地震（7.2级）中，多）中，多栋6-11层的混合的混合结构房屋的格构式型构房屋的格构式型钢混凝土柱的型混凝土柱的型钢骨架骨架发生生变形和外鼓等形和外鼓等现象。象。因此，他因此，他们认为高高层混合混合结构房屋的高度不宜超构房屋的高度不宜超过150m。182 2、由于荷、由于荷载和混凝土收和混凝土收缩徐徐变等因等因 素影响素影响产生的生的竖向向变形差形差问题钢柱钢柱柱钢筋混筋混凝土筒凝土筒钢梁梁结构构变形形钢柱柱钢筋混筋混凝土筒凝土筒钢梁梁结构因构因竖向向变形形产生的内力生的内力19 钢框架与框架与钢筋混凝土核心筒的筋混凝土核

8、心筒的质量、量、 刚度差度差别很大，自振周期不同，很大，自振周期不同，协同同 工作是一个工作是一个问题。3、钢框架与核心筒的框架与核心筒的协同工作同工作问题20五、高五、高层混合混合结构的抗震性能构的抗震性能我国的部分我国的部分试验研究：研究： 龚炳年等：炳年等：23层混合混合结构模型构模型动力特性力特性试验。 李国李国强等：等：25层沪沪东造船厂造船厂综合技合技术中心大楼中心大楼结构模型振构模型振动台台试验。 吕西林等：西林等：60层上海世茂国上海世茂国际广广场大厦、大厦、31层北京北京LG大厦大厦结构模型振构模型振动台台试验。 徐培福等：徐培福等：30层型型钢框架框架-核心筒核心筒结构模型

9、构模型拟静静力力试验。 我我们：层模型低周反复荷模型低周反复荷载试验和和13层框支框架框支框架-核心筒模型核心筒模型拟动力力试验。211、高高层混合混合结构构层平面模型低平面模型低 周反复荷周反复荷载试验墙为钢筋混凝土筋混凝土墙；柱分；柱分钢筋混筋混凝土柱、型凝土柱、型钢柱柱和型和型钢混凝土柱混凝土柱三种三种类型，每种型，每种类型型2个个试件件,共共6个个试件。件。22 层模型加模型加载装置装置23层模型模型实验室加室加载情况情况24层模型不分模型不分缝剪力剪力墙破坏情况破坏情况25层模型分模型分缝剪力剪力墙破坏情况破坏情况26不分不分缝墙钢筋混凝土柱荷筋混凝土柱荷载-位移滞回曲位移滞回曲线分

10、分缝墙钢筋混凝土柱荷筋混凝土柱荷载-位移滞回曲位移滞回曲线不分不分缝墙型型钢柱荷柱荷载-位移滞回曲位移滞回曲线分分缝墙型型钢柱荷柱荷载-位移滞回曲位移滞回曲线27不分不分缝墙劲性混凝土柱荷性混凝土柱荷载-位移滞回曲位移滞回曲线分分缝墙劲性混凝土柱荷性混凝土柱荷载-位移滞回曲位移滞回曲线28试验结果表明：果表明：（1）所有）所有试件的延性都比件的延性都比较好，滞回曲好，滞回曲线比比 较丰丰满。框架柱。框架柱为型型钢柱和型柱和型钢混凝土混凝土 柱柱时的延性比的延性比钢筋混凝土柱筋混凝土柱时好。好。（2）结构破坏构破坏时，墙、柱、梁的、柱、梁的强度都能度都能较 充分的利用。充分的利用。（3）剪力）剪

11、力墙分分缝对结构的延性有明构的延性有明显的改的改 善。善。292、外框支框筒、外框支框筒-内核心筒高内核心筒高层混合混合结构构模型的模型的拟动力力试验30513层层高300mm主体主体结结构构为为1313层组层组合筒中筒合筒中筒结结构模型，模构模型，模型的型的缩缩比比为为1/101/10（平面尺（平面尺寸寸1800180018001800，高，高47504750）14层 层高450mm现场模型照片模型照片31试件加件加载图32模型裂模型裂缝图33楼面裂楼面裂缝图34底底层核心筒破坏情况核心筒破坏情况第第4层核心筒破坏情况核心筒破坏情况外框筒第外框筒第9层破坏情况破坏情况外框筒外框筒转换层破坏情

12、况破坏情况35第第5、13层位移位移时程曲程曲线试验与与计算算对比比 第第5、13层位移位移时程曲程曲线试验与与计算算对比比 36工况工况1234加速度峰值加速度峰值 0.22g0.40g0.62g1.00g最大层间位移角最大层间位移角 试验值试验值1/4811/3281/1721/106最大层间位移角最大层间位移角 计算值计算值 1/5111/3091/1941/101最大层间位移角计算误差最大层间位移角计算误差(%)-5.96.1-9.45.0最大顶点相对位移最大顶点相对位移 试验试验值值 1/8471/4621/2941/177最大顶点相对位移最大顶点相对位移 计算计算值值 1/9201

13、/4301/2611/156最大顶点相对位移计算误差最大顶点相对位移计算误差(%)-7.97.412.613.5层间位移角位移角 、顶点最大相点最大相对位移位移 计算与算与试验比比较 37试验结果表明：果表明：（1）核心筒是抵抗水平剪力的主要构件。）核心筒是抵抗水平剪力的主要构件。（2）连梁出梁出现交叉裂交叉裂缝，破坏最明，破坏最明显。（3）结构具有良好的抗震性能，构具有良好的抗震性能，7度罕遇地震度罕遇地震 时，外框筒基本，外框筒基本处于于弹性状性状态，8、9度度 罕遇地震罕遇地震时，内、外筒混凝土裂，内、外筒混凝土裂缝开展开展 较严重。重。（4）钢管混凝土柱承管混凝土柱承载力高，抗裂性和延

14、性力高，抗裂性和延性 都很好，直至都很好，直至结构破坏构破坏时一直保持完好。一直保持完好。383、沪、沪东造船厂造船厂综合技合技术中心大楼中心大楼结 构模型振构模型振动台台试验共共25层，振，振动台台面台台面输入入三种地震波：上海市人工三种地震波：上海市人工地震波；地震波； El centro 波；波；San Fernando 波。波。39随着振型随着振型阶数的增加，数的增加，实测自振自振频率加大，阻尼比减少。率加大，阻尼比减少。40试验结果表明：果表明：（1）小震）小震阶段模型的段模型的顶点位移点位移为1/600 -1/1000，大，大 震震阶段段为1/45，说明模型有明模型有较好的延性。好

15、的延性。（2）结构破坏主要集中于混凝土核心筒，表构破坏主要集中于混凝土核心筒，表现为底底层核核 心筒混凝土受心筒混凝土受压破坏、暗柱和角柱破坏、暗柱和角柱纵筋筋压屈，而屈，而钢 框架框架处于于弹性性阶段。段。结构整体破坏属于弯曲型。构整体破坏属于弯曲型。（3）钢框架梁与混凝土核心筒框架梁与混凝土核心筒连接接处受力复受力复杂，预埋件埋件 与混凝土的粘与混凝土的粘结易遭破坏，核心筒角部易遭破坏，核心筒角部节点区混凝点区混凝 土破坏土破坏严重。重。（4）只要）只要设计合理，根据合理，根据现行行建筑抗震建筑抗震设计规范范设 计的的结构，能构，能满足足“小震不坏，中震可修，大震不小震不坏，中震可修，大震

16、不 倒倒”的要求。的要求。41 高高层混合混合结构好的抗震性能是建立在以下构好的抗震性能是建立在以下的基的基础之上：之上： 1、结构的平面布置构的平面布置应尽可能尽可能规整；整； 2、结构的整体性要好；构的整体性要好； 3、型、型钢混凝土构件采用混凝土构件采用实腹式型腹式型钢配筋；配筋； 4、节点区箍筋要加密，梁与柱、梁与点区箍筋要加密，梁与柱、梁与 墙的的连接要可靠。接要可靠。42意大利的意大利的经验是：是： 楼面梁多采用混凝土梁；楼面梁多采用混凝土梁； 楼面梁与混凝土核心筒或剪力楼面梁与混凝土核心筒或剪力墙的的 连接多采用接多采用刚性性连接；接； 在在钢框架上框架上设置斜向支撑；置斜向支撑

17、； 基基础多采用多采用桩基基础。43444546日本不同年代型日本不同年代型钢混凝土梁柱配筋形式混凝土梁柱配筋形式变化化47六、高六、高层混合混合结构的构的竖向向变形形 差分析差分析不利因素：不利因素： 竖向荷向荷载在各在各竖向构件中的向构件中的压缩量不等。量不等。 混凝土会混凝土会发生收生收缩、徐、徐变变形，形，钢材不会。材不会。 温度。温度。有利因素：有利因素： 楼面楼面标高高测量控制。量控制。 楼面高差混凝土找平。楼面高差混凝土找平。 钢筋筋对混凝土收混凝土收缩、徐、徐变变形会形会产生生约束。束。 混凝土核心筒超前施工。混凝土核心筒超前施工。48（一）（一）结构自重等构自重等竖向荷向荷载

18、作用下考作用下考虑施工施工 过程影响的程影响的竖向向变形差分析形差分析49 考考虑施工施工过程的特点：程的特点：结构逐步形成，荷构逐步形成，荷载逐逐层施加，施加，竖向向变形差随着楼面形差随着楼面标高高测量控制和混凝土找平而减少，量控制和混凝土找平而减少，计算算较复复杂，因此可采用近似加，因此可采用近似加载法法计算。算。矩矩阵方程方程为： K=P式中，式中，K保持保持不不变，P为上上三角矩三角矩阵。50例例题1：近似解与精确解近似解与精确解结果相近，一次解与果相近，一次解与精确解精确解结果相差果相差较大。大。51竖向荷向荷载下的下的变形：形：s1d1s4s3s2d4d3d2S1为第第1层竖向构件

19、的最小向构件的最小压缩量，量， d1为第第1层竖向构件向构件的的竖向向变形差。由于形差。由于标高高测量控制和楼面找平关系，如量控制和楼面找平关系，如果各果各层层高、梁柱截面以及高、梁柱截面以及竖向荷向荷载相同，可近似取：相同，可近似取： S4=4S1 d4=4d152（二）考（二）考虑竖向荷向荷载和混凝土收和混凝土收缩徐徐变产 生的生的竖向向变形差形差实用分析方法用分析方法 仅考考虑竖向构件在向构件在轴力作用下的力作用下的变形。形。 筒体筒体应力力较小，混凝土徐小，混凝土徐变为线性徐性徐 变，迭加原理适用。，迭加原理适用。 计算徐算徐变收收缩竖向位移向位移时，不考，不考虑水平水平 构件构件对相

20、相邻竖向构件向构件变形的形的约束。束。1、基本假定、基本假定53 2、钢筋混凝土筋混凝土轴压构件分批加构件分批加载时混凝土徐混凝土徐变 收收缩分析的分析的简化方法化方法（1）徐）徐变的的计算算定定义：在荷：在荷载保持不保持不变的情况下，的情况下，变形随形随时间推移推移 继续增大的增大的现象。象。特点：早期特点：早期发展快，但可以延展快，但可以延续数年。数年。混凝土的徐混凝土的徐变与混凝土与混凝土的材料的材料组成、成、应力大小、力大小、养养护情况和加情况和加载龄期等期等许多因素有关，情况多因素有关，情况较复复杂。54假定混凝土的假定混凝土的应力力较小，徐小，徐变是是线性的，迭加原理适用。性的，迭

21、加原理适用。根据根据ACI规范可得混凝土的徐范可得混凝土的徐变应变公式如下：公式如下：式中，式中，i、ai、h、ti、分分别为第第 i 级荷荷载时的荷的荷载增量以及加增量以及加载龄期、构件厚度、持荷期、构件厚度、持荷时间、环境相境相对湿度有关的徐湿度有关的徐变影响系影响系数。当数。当 t 时， ti i1。时刻刻t的徐的徐变应变: 最最终徐徐变应变:5556（2）收）收缩的的计算算定定义：混凝土在空气中：混凝土在空气中结硬硬时体体积减小的减小的现象。象。 收收缩率：率：310-4。收。收缩=凝凝缩+干干缩。特点：早期快，可延特点：早期快，可延续12年。年。混凝土的收混凝土的收缩与混凝与混凝土的

22、土的组成及配合比，成及配合比，尤其是水灰比；养尤其是水灰比；养护条件；使用条件；使用时的温度的温度与湿度有关。与荷与湿度有关。与荷载的大小无关。的大小无关。57式中，式中， 持持续时间影响系数，影响系数， （潮湿养（潮湿养护），）， （蒸汽养（蒸汽养护），），t 是养是养护终了以后的天数。了以后的天数。混凝土收混凝土收缩应变可按下列公式可按下列公式计算：算：58（3）混凝土）混凝土竖向承重构件收向承重构件收缩、徐、徐变变形的形的计算算第第 i 层竖向构件收向构件收缩、徐、徐变由以下几部分由以下几部分组成：成： 59 分析表明，高分析表明，高层混合混合结构构竖向向变形形差的大小差的大小为0.5m

23、m1.0mm/m。其中：由于荷其中：由于荷载引起的引起的竖向向变形差形差约占占1/3；由于混凝土的收；由于混凝土的收缩、徐、徐变引起的引起的竖向向变形差形差约占占2/3。 有些因素和施工措施可以减小有些因素和施工措施可以减小竖向向变形差，如形差，如纵向受力向受力钢筋和核心筒筋和核心筒超前施工等。超前施工等。60（三）（三） 配筋率影响的配筋率影响的计算算混凝土截面最混凝土截面最终收收缩徐徐变应变：式中：式中：61（四）混合（四）混合结构核心筒超前施工的影响构核心筒超前施工的影响 混凝土核心筒超前施工混凝土核心筒超前施工的目的是：使楼面施工到的目的是：使楼面施工到达达这一一层之前，核心筒由之前，

24、核心筒由于荷于荷载和混凝土的收和混凝土的收缩、徐徐变产生的生的变形已形已经完成完成了一部分，当楼面施工到了一部分，当楼面施工到这一一层时，竖向向变形差比形差比不超前施工的小。不超前施工的小。62 上海地区部分混合上海地区部分混合结构核心筒超前施工情况构核心筒超前施工情况 工程项目工程项目 核心筒超前施工层数核心筒超前施工层数核心核心 筒占标准筒占标准 层面积（层面积（%） 金茂大厦金茂大厦 15 26 震旦大厦震旦大厦 6-12 世茂国际广场世茂国际广场 12-15 24 上海银行上海银行 6-10 21 商品交易大厦商品交易大厦 9 香港新世界香港新世界 10 核心筒超前施工的核心筒超前施工

25、的层数数应根据筒体的承根据筒体的承载力、力、稳定和定和变形形计算确定。文献算确定。文献65介介绍了了经验确定法、确定法、简单估算法和整体分析法，可供估算法和整体分析法，可供设计和施工参考。和施工参考。63例例题2 ：上海：上海环球金融中心核心筒超前施工分析球金融中心核心筒超前施工分析70 64混合混合结构构层高高3.6m，总高度高度216m(60层) 。其他情况与例其他情况与例题1相同。相同。 环境相境相对湿度湿度40，潮湿，潮湿养养护天数天数4d，施工速度，施工速度4 d/层，剪力剪力墙竖向分布向分布钢筋的配筋率筋的配筋率0.2。 例例题3：算例平面算例平面图65楼楼 层层不考虑钢筋影响时徐

26、变收缩竖向位移不考虑钢筋影响时徐变收缩竖向位移考虑钢筋影响时竖向位移考虑钢筋影响时竖向位移徐变徐变/mm/mm收缩收缩/mm/mm总竖向变形总竖向变形/mm/mm竖向变形竖向变形/mm/mm减小量减小量/%/%1 11.211.211.321.322.532.532.482.481.821.825 55.985.985.465.4611.4311.4311.2211.221.871.87101011.8311.839.159.1520.9720.9720.5720.571.921.92151517.4117.4111.9411.9429.3529.3528.7828.781.931.93202

27、022.6122.6114.1814.1836.8036.8036.0836.081.951.95252529.5829.5817.3817.3846.9646.9646.0346.031.991.99303035.9935.9919.8919.8955.8855.8854.7454.742.042.04353541.6041.6021.9821.9863.5763.5762.2662.262.072.07404046.3146.3123.7823.7870.0970.0968.6268.622.102.10454554.4254.4227.0427.0481.4681.4679.6579.6

28、52.232.23505061.4261.4229.6029.6091.0391.0388.8988.892.352.35555566.5866.5831.7531.7598.3498.3495.9295.922.452.45606069.7169.7133.6233.62103.34103.34100.64100.642.612.61（1）剪力）剪力墙B点的徐点的徐变和收和收缩竖向位移向位移/mm 混凝土混凝土竖向收向收缩、徐徐变变形形量量约为0.5mm/m。66（2）配筋率和核心筒超前施工的影响）配筋率和核心筒超前施工的影响67例例题4：南京紫峰大厦：南京紫峰大厦29墙和柱不考和柱不考虑施

29、工施工调整整时的的竖向向变形量形量约为0.65mm/m。6869（四）减少（四）减少竖向向变形差的措施形差的措施n材料方面材料方面 尽量采用高尽量采用高强度的混凝土，且混凝土必度的混凝土，且混凝土必须采取合理的采取合理的 养养护方法。方法。 避免避免过大的水灰比。大的水灰比。 尽量增加骨料的含量，尽量增加骨料的含量，选用用弹性模量性模量较大的骨料大的骨料 。 尽量使用快硬水泥，减少混凝土的徐尽量使用快硬水泥，减少混凝土的徐变。 使用减水使用减水剂以增加混凝土的以增加混凝土的强度，减小混凝土的度，减小混凝土的 徐徐变和收和收缩。 70n 设计方面方面 结构平面布置均匀构平面布置均匀对称，称，竖向

30、构件重力荷向构件重力荷载下下压应力尽可力尽可 能相等或接近能相等或接近 ，控制，控制竖向构件的向构件的轴压比比 。 适当增大适当增大竖向构件的配筋率向构件的配筋率 ，且相，且相邻竖向构件的配筋率向构件的配筋率应 尽量接近尽量接近 。 在构件体在构件体积不不变的前提下，适当增加构件截面的厚度的前提下，适当增加构件截面的厚度 。 尽量采用尽量采用刚性性节点。点。 外外钢框架柱尽量采用框架柱尽量采用钢管混凝土柱或型管混凝土柱或型钢混凝土柱混凝土柱 。 设置加置加强层、水平、水平环带、巨型斜向支撑等。、巨型斜向支撑等。71n 施工方面施工方面 核心筒核心筒应超前外超前外钢框架施工框架施工 。 一般高一

31、般高层建筑超建筑超48层，超高，超高 层建筑可超建筑可超815层。 刚性性节点先点先铰接后接后刚接接 ，保，保证施施 工期工期间构件构件竖向自由向自由变形。形。 加加强标高高测量控制和楼面找平。量控制和楼面找平。 调整整钢柱的下料柱的下料长度度 。正在施工中的正在施工中的上海金茂大厦上海金茂大厦72七、框架与核心筒的七、框架与核心筒的协同工作同工作 钢框架梁柱框架梁柱连接接节点、楼面梁与框架柱和混凝土点、楼面梁与框架柱和混凝土墙的的连接形式：接形式： 刚接：整体性好，框架与筒体接：整体性好，框架与筒体协同工作好。同工作好。 铰接：整体性差，施工方便。接：整体性差，施工方便。 半半刚性性连接：整

32、体性接：整体性较差，施工差，施工较方便。方便。 通常的做法是：框架梁柱通常的做法是：框架梁柱连接采用接采用刚性性节点，楼点，楼面梁与框架和混凝土面梁与框架和混凝土墙连接采用接采用铰接接节点，从上到点，从上到下下设置几道外伸桁架将框架与筒体拉接在一起。置几道外伸桁架将框架与筒体拉接在一起。（一）加（一）加强节点点连接接刚性性737475767724层，层高高3.6m，连梁与梁与钢框架和混凝土核框架和混凝土核心筒的心筒的连接以及接以及钢框架框架中中钢梁与梁与钢柱的柱的连接按接按刚接、半接、半刚性性连接和接和铰接三种情况考接三种情况考虑。类场地土，地土，设防烈度防烈度为8度，基本地震加速度，基本地震

33、加速度度为0.15g。例例题5：78几种情况下的几种情况下的侧移曲移曲线比比较：79（二）（二）设置加置加强层80例例题6 87 ：8182 在高在高层混合混合结构中构中设置加置加强层不只是不只是出于减少出于减少结构构侧向向变形的需要考形的需要考虑，更，更重要的是出于保重要的是出于保证核心筒与外部核心筒与外部钢框架框架协调工作的工作考工作的工作考虑。83八、工程八、工程设计与施工与施工实例例实实例例1 上海上海环环球金融中心球金融中心70： 地上地上95层层，地下，地下4层层，高，高492m。 建筑面建筑面积积33万万m2，总总用用钢钢量量2.6万吨。万吨。 钢钢筋混凝土核心筒，外框架的角柱筋

34、混凝土核心筒，外框架的角柱为为型型钢钢混凝混凝土柱，其他柱土柱，其他柱为钢为钢柱。柱。 建筑建筑设计为设计为美国美国KPF建筑建筑师师事事务务所，所，结结构构设计为设计为美国美国Leslie E. Robertson Associates，华东华东建建筑筑设计设计研究院研究院为设计顾问单为设计顾问单位，并完成施工位，并完成施工图设图设计计。84带状桁状桁架架巨型斜撑巨型斜撑巨型巨型柱柱混凝土混凝土周周边墙三三层楼高的楼高的外伸桁架外伸桁架核心筒核心筒巨型巨型柱柱8586878889正在施工中的上海正在施工中的上海环球金融中心大厦球金融中心大厦9091实例例2 湖南文化大厦湖南文化大厦 92 原

35、原设计为3131层，99.599.5，钢筋混筋混凝土凝土结构，塔楼构，塔楼设1616层中庭，中庭，19971997年施工完地下室和年施工完地下室和5 5层裙房后因故裙房后因故停工停工营业。20002000年保利南方房年保利南方房产接接手，改手，改为2727层，99.98m99.98m高，但面高，但面积增加到增加到6.746.74万万m m2 2。经检测，已施工，已施工的框架柱混凝土的框架柱混凝土强度比度比设计要求低。要求低。93设计时曾考曾考虑三种方案：三种方案：n按原按原设计施工：面施工：面积不能不能满足要求，足要求，50%50%的框的框架柱要加固，大架柱要加固，大剧院要停院要停业。n加加转

36、换层的的钢筋混凝土筋混凝土结构：面构：面积可达要求，可达要求，但但50%50%的框架柱要加固，大的框架柱要加固，大剧院要停院要停业。n高高层混合混合结构：面构：面积可可满足要求，自重足要求，自重轻，工，工程量小，施工速度快。程量小，施工速度快。最后决定采用混合最后决定采用混合结构。构。94 钢筋用量钢筋用量 （t） 钢材用量钢材用量 （t） 混凝土量混凝土量 （m3 3） 结结 构构 造造价价 方案方案1 3084 3084 19000 19000 838838元元/m2 2 方案方案2 3292 3292 20800 20800 858858元元/m2 2 方案方案3 940 940 291

37、4 2914 9200 9200 861861元元/m2 2 表表7.17 7.17 工程造价工程造价比比较95Y Y方向前两方向前两阶振型振型振振 型型频频 率率周期周期/s振型参与振型参与 系数系数振型参与质量振型参与质量 （%） 1 1 2 20.2820.2821.4371.4373.5433.5430.6960.6961.511.510.770.77 64.864.8 18.918.9 表表7.18 7.18 结构构y y向前二向前二阶模模态96楼楼 层层多模态推覆多模态推覆时程分析均值时程分析均值 误差（绝对值）误差（绝对值）楼楼 层层 位位 移移 （mm）层层间间位位移移（mm）

38、楼楼 层层 位位 移移 （mm）层层间间位位移移（mm）楼层位移楼层位移 （%）层间位移层间位移 (%） 1 4 8 12 16 20 24 28 0.8 6.0 18.3 30.9 44.0 58.5 75.5 94.2 0.8 2.2 3.3 3.5 4.1 4.9 5.3 5.5 0.9 6.8 20.6 33.8 45.0 56.9 75.3 100.1 0.9 2.4 3.4 3.2 4.2 5.4 5.7 5.5 11.4 11.5 11.4 8.6 2.2 2.9 0.2 5.9 11.2 9.7 1.7 8.1 3.7 8.5 5.8 0.4 表表7.22 77.22 7度多遇

39、地震下楼度多遇地震下楼层位移比位移比较97楼楼 层层多模态推覆多模态推覆时程分析均值时程分析均值 误差（绝对值）误差（绝对值）楼楼 层层 位位 移移 （mm）层层间间位位移移（mm）楼楼 层层 位位 移移 （mm）层层间间位位移移（mm）楼层位移楼层位移 （%）层间位移层间位移 (%） 1 4 8 12 16 20 24 28 1.7 11.8 35.4 62.4 93.4 127.4 163.6 201.6 2.1 4.5 6.7 7.6 8.7 11.2 11.8 10.4 1.8 13.5 41.0 69.0 95.1 122.1 162.6 212.2 1.9 4.7 7.0 6.8

40、8.3 10.9 12.6 10.5 5.3 12.2 13.7 9.5 1.8 4.2 0.6 5.0 14.1 4.3 3.3 10.9 4.0 2.4 6.1 0.6 表表7.23 77.23 7度罕遇地震下楼度罕遇地震下楼层位移比位移比较98结束束语（1）高）高层混合混合结构将两种或两种以上的构将两种或两种以上的结构构组 合在一起，做成新的合在一起，做成新的结构，是构，是设计理念上理念上 的升的升华。（2）高）高层混合混合结构构设计要特要特别处理好理好竖向向变形差形差 问题。设计要与施工相要与施工相结合，要从材料、合，要从材料、设 计计算和施工措施等多方面考算和施工措施等多方面考虑减小减小竖向向变 形差。形差。99（3）水平构件和）水平构件和节点的点的刚性是保性是保证钢框架与混框架与混 凝土核心筒凝土核心筒协同工作的基同工作的基础，合理地，合理地设置置 加加强层，保，保证节点点连接的可靠性，接的可靠性，对高高层 混合混合结构的受力性能十分重要。构的受力性能十分重要。（4）在好的）在好的结构布置、构布置、认真的真的结构构计算以及合算以及合 理的构造措施的情况下，高理的构造措施的情况下，高层混合混合结构具构具 有良好的抗震性能。当然，我国已有良好的抗震性能。当然，我国已经建成建成 的高的高层混合混合结构尚需构尚需经受大震的受大震的检验。100谢谢各位！各位！101