高层混合组合结构抗震性能研究

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1、钢—混凝土组合结构钢-混凝土混合结构抗震性能研究钢-混凝土混合结构一般是指由外围框架与内部核心筒体组成的共同承担竖向和水平作用的高层建筑结构,最早于1972年应用在芝加哥GatewayIIIBuilding中。混合结构以其优越的施工、受力性能以及成本优势,被认为是一种符合我国国情的高层结构形式,政府在指导方针中将钢-混凝土混合结构列为值得大力推广的建筑新技术。已建成或在建的高层建筑中,超过半数采用了混合结构体系。但国内外对混合结构抗震性能的研究尚不充分,并且该结构体系在国外地震区应用较少,缺乏相应震害资料,工程中受力构件又在不断革新以满足日渐提

2、高的性能要求,对混合结构抗震性能的认识亟待进一步加深。混合结构整体试验一般都结合具体工程,研究工作尚属个例分析,佐证不够充分且缺乏共性[1]。1、构造设计方面存在的问题对于构造设计方面存在的问题，陈玉萍在《混合结构的抗震问题探讨》中指出：当做圈梁的设置时，设计人员不遵守《规范》规定,任意设置,圈梁兼过梁时,圈梁顶标高板底标高且示按过梁要求配筋;圈梁设置过多、过密、有的甚至在间距很窄的120mm的隔断墙上也设置圈梁,圈梁在转角处连接方式不规范,搭接方式错误；有些设计人员错误认为圈梁只需封闭即可,而在纵墙和横墙中出现水平方向的凹凸圈梁,圈梁与预制构件

3、没有可靠的构造连接或拉筋不规范,使整体质量降低；楼梯间顶部和尾面应相应增加圈梁的密度,但设计中未作任何交待等。而做构造柱的设计时，设计人员未按《规范》要求位置设置构造柱,该设的未设,不需设的反而设置;将构造柱作为受力柱进行设置,而纵向钢筋的数量仍按构造要求配置；《规范》要求在纵横墙交接处须设置构造柱,有些设计人员机械地认为在较大空间房屋无横梁的纵墙上可不设构造柱,忽略在内纵墙与横墙交接处设置构造柱。在考虑墙柱、梁板的拉结时，结构设计施工图交代不清,墙与柱之间不设拉结筋,楼板搁置长度不够,楼坂与圈梁,楼板与墙体的拉结,梁与墙、板与板的拉结,均不符合

4、要求[2]。针对上述问题，刘劲松在《底层框架上部砖房混合结构的抗震设计》中指出：房屋的平、立面布置应规则、对称；房屋的高度要限制、高宽比要适当；第二层与底层的侧移刚度比要控制；抗震墙的最大间距限值应小一些；并建议带边框开竖缝钢筋混凝土墙用竖缝分割的墙板高宽比不应小于1.5，但也不宜大于2.5；底层框架抗震墙砖房的底层应设置为框架-抗震墙体系，并且要加强过渡楼层的抗震能力；底层框架抗震墙砖房的底层与上部砖房部分的抗震能力应匹配[3]。而高磊在《顶层空旷多层混合结构的抗震设计与实践》中提出，在满足建筑顶层空旷多层混合结构的抗震设计与实践采光、通风、保

5、温、净面积等使用功能和立面造型设计要求的前提下,应严格限制空旷顶层外纵墙的开洞率及其厚度,并在外纵墙每开间处设置钢筋混凝土构造柱同时,在空旷顶层的外纵墙窗台下宜设置40~60mm厚同墙宽的现浇水平构造配筋带（局部凸出内墙面可兼窗台板）并锚人两侧构造柱内，以提高外纵墙的空间整体性和抗震能力。而对于柱体，在多层混合结构房屋中合理设置钢筋混凝土构造柱是一种非常有效的抗震措施。如根据结构受力特点和计算模型的不同,将构造柱适当变换成薄壁柱或抗震剪力墙等形式,并满足一定配筋率（延性）要求,提高砌体材料强度和质量,重视材料生产管理和施工的质量控制,加强国际间的

6、交流与合作,相信这将会推动具有我国特点的“中高层约束砌体”技术的开发研究与推广应用。第5页共5页钢—混凝土组合结构对于节点的考虑，高磊指出，顶层铰接抗震节点构造的合理做法主要有①适当调整构造柱截面积及其配筋,选择合理的刚度比,以判断进深梁与约束砌体的嵌固程度②梁端按简支构造要求配置适当的构造负筋或适当加大架立筋③构造柱主筋在进深梁端底部开始收进并从梁主筋内侧穿过伸人到女儿墙与压顶连接,形成梁包柱节点形式④设置双层圈梁既解决顶层空旷房屋层高超高和进深梁下梁垫局压问题,又有利于节点铰接⑤对节点区竖向窗间约束砌体设置抗震构造钢筋的间距适当加密或通过计

7、算确定,以保证约束砌体变形协调、共同工作[4]。徐建民在《房屋底框混合结构的抗震设计分析》中强调，对于墙的布置：底框混合结构需设抗震墙,抗震墙间距按《规范》表71113选用;且墙的布置不仅要设在纵横两个方向,而且要在房屋四角处加设,以抵抗较大的扭矩,提高结构抗变形能力。在节点位置时，塑性铰出现在柱上有悖于强柱弱梁的设计原则,其主要原因是梁截面大,导致梁柱线刚度差异较大所造成。底框横梁不应按简单的弯剪构件设计,而应该按偏心受拉构件设计。在做抗震设计时应考虑以上因素，以保证构件的安全性能[5]。在钢-混凝土混合结构中，存在很多问题，如国外的设计、材料

8、及施工与国内实际情况的矛盾，抗震性能研究尚不够充分与完善，混凝土内筒的施工误差远大于钢结构等。目前,在我国超高层钢-混凝土混合结构的设计