我国高层建筑钢-混凝土混合结构发展与展望

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1、我国高层建筑钢-混凝土混合结构发展与展望周宴民云南傅超建筑设计有限公司云南省昆明市650032摘要：随着我国经济的快速发展，城市化进程也加快了脚步，高层建筑为城市增添了繁华，也有效的缓解了城市土地的紧张。作为符合我国国情的重要的建筑结构，高层建筑钢一混凝土混合结构在高层建筑中的广泛应用，有效的保证了高层建筑的质量，满足了人们对高层建筑的需求。因此加强对高层建筑钢一混凝土混合结构的研究只有重要的现实意义。木文对近年来我国高层建筑钢一混凝土混合结构的发展做了总结，并对诸如巨型钢一混凝土组合柱、高强混凝土钢板组合剪力墙等新型的混合结构做了研宄，进而展望了钢一混凝土混合结构在高层建结构中发展，以期能够

2、为今后高层建筑混合结构的发展提供借鉴。关键词：高层建筑；钢一混凝土；混合结构；发展；展望!/•■、刖目钢一混凝土混合结构是近年来在国内迅速发展并广泛应用的一种高层建筑结构体系，它兵有钢结构和混凝土结构的双重优点，与混凝土结构相比，不仅降低了结构的自重，并且还降低了结构断面的尺寸，提高了结构受力的性能和施工的速度；与单纯的钢结构相比，防火性能、抗风荷载作用都有效的提高，并且用钢量也有所减少，有效的降低了造价成木。目前，在钢一混凝土混合结构的应用上，我国已建成一批如上海金茂大厦、上海环球中心、北京国贸三期等高度在200〜500m的建筑，并且在高层建筑中，钢一混凝土混合结构体系的应用比例还在不断上升

3、，因此，加强对该结构体系的研究和总结，对其健康持续的发展具有重要的意义。一、钢一混凝土混合结构的概述钢一混凝土混合结构是在钢结构和混凝土结构的基础上发展起来的一种新型结构，现在广泛应用于超高层建筑和大跨度桥梁等工程中，与传统的混凝土结构、砌体结构、钢结构、木结构并列成为五大结构，它不仅具有混凝土的抗压能力和承重能力强的优点，还具宥钢的抗拉能力及抗剪能力好的优越性能，在实践中已经取得良好的经济效益和社会效益。通常，根据钢与混凝土组合结构所采用钢材形式与配钢方式的不同，可以将苏分为组合楼板、钢与混凝土组合梁、型钢混凝土、钢管混凝土等多种形式。其主要特点有1、承载力提高。据相关实验表明，钢一混凝土混

4、合结构在梁截面受局部载荷吋，可破坏载荷大约为设计载荷的2.2〜2.6倍（文献4），能够有效的提高承载力。2、抗疲劳性能好。由于混凝土翼板的存在，冇效的降低了钢梁上翼缘应力，在实际应用中也表明混合结构梁比纯钢梁具有更好的抗冲击、抗疲劳的能力。3、节约钢材用量。在该混合结构中，混凝土可以替代部分钢结构，使得用钢量大幅下降，实践表明（文献4）,钢一混凝土混合结构梁比钢结构梁用钢量少20%〜40%。4、增加刚度，提高抗震性和稳定性。一方面，混凝土板参与梁的工作，有效的增加了梁的刚度，在用钢量相同的条件下，与钢梁结构相比，梁挠度可减少30%〜50%,并且截面高度减小1/4〜1/3。另一方面，混合结构梁上

5、翼缘侧向刚度大，进而使得整体稳定性提高，从而提高了抗震性能。二、钢一混凝土混合结构的工程应用目前，我国高层建筑钢一混凝土混合结构体系主要奋框架一筒体结构体系、巨型柱框架核心筒结构体系、筒中筒结构体系和其他新型结构体系。1、框架一核心简结构体系。该种混合结构体系具有协同工作的特点，属框架剪力墙结构体系的特例，大部分剪力由核心筒承担，对抗震、抗风起到第一道保护防线的作用。外周框架主要确保混合结构的整体性，承担竖向载荷，起到第二道屏障的作用。该种结构体系外框架柱间距一般在8m〜10m之间，且布置方式也较为灵活。在高层建筑中，若需提高整个结构的抗侧刚度，可以在外框架与核心筒之间设置伸臂桁架，还可以在外

6、围框架设置环带桁架。该种结构体系广泛应用于超高层建筑中，其建造高度可达400m以上。以南京绿地紫峰大厦为例（如图1所示），该高层建筑屋顶高达381m，天线顶尖高度为450m，共70层，结构体系采用了带伸臂桁架的框架一核心筒混合结构体系，位于结构三角形平面中心的核心简由型钢混凝土剪力墙组成，冇效的提高了抗风、抗震的能力。2、巨型柱框架一核心简结构体系。该结构体系由外围巨型组合柱、伸臂桁架及核心筒组成。该结构体系的砬用，可以减少建筑对环带桁架的依赖程度，并可以冇效的提高整个结构的抗侧力效率，i该结构体系在实际运用中，具冇相当大的灵活性，造价也相对较低，便于施工建设。例如，上海的金茂大厦（如图2所示

7、），高372.1m的88层多功能建筑，结构体系采用巨型柱框架核心简伸臂桁架的钢一混凝土混合结构体系，外周冇8根钢筋混凝土巨型柱，与核心简共同组成抗侧力体系，在角部的8个小钢柱主要承受竖向载荷。c：办公标准层平面图d：旅馆标准层平面图图2上海金茂大厦3、简中简结构体系。该种结构体系是指结构内部和外部同吋设置成简体结构的布置。其结构设置也具冇一定的灵活性，其外简可以由密柱深梁组成的钢框简，也可以是网格